《角位移检测元》PPT课件.ppt
,2.2 角位移检测元件,2.2.1 伺服电位器2.2.2 圆磁栅传感器光电编码器,一、概述：,1、定义：电位器是一种机电元件，他靠电刷在电阻体上的滑动，取得与电刷位移成一定关系的输出电压,电位器有一个滑动接触端和两个固定端。电位器的滑动端和任一固定端间的电阻值，可以从零到标称值间连续变化，可作为可变电阻器使用。,2.2.1 伺服电位器,2符号：RP,图9.2 电位器式角度传感器原理图,二、常见电位器介绍：,1、碳膜电位器,碳膜电位器的电阻体是在绝缘基体上蒸涂一层碳膜制成的。它的特点是结构简单，绝缘性能好，噪声小且成本低。,2、绕线电位器,绕线电位器是将康铜丝或镍铬合金丝作为电阻体，并把它绕在绝缘骨架上制成。绕线电位器特点是接触电阻小，精度高，温度系数小，其缺点是分辨力差，阻值偏低，高频特性差。主要用作分压器、变阻器、仪器中调零和工作点等,3、合成碳膜电位器,电阻体是用经过研磨的碳黑，石墨，石英等材料涂敷于基体表面而成，该工艺简单，是目前应用最广泛的电位器。特点是分辩力高耐磨性好，寿命较长。缺点是电流噪声大，非线性大，耐潮性以及阻值稳定性差。,4、有机实心电位器,有机实心电位器是用加热塑压的方法，将有机电阻粉压在绝缘体的凹槽内。与碳膜电位器相比具有耐热性好、功率大、可靠性高、耐磨性好的优点。但温度系数大、动噪声大、耐潮性能差、制造工艺复杂、阻值精度较差。在小型化、高可靠、高耐磨性的电子设备以及交、直流电路中用作调节电压、电流。,5、带开关的电位器,有：旋转式开关电位器、推拉式开关电位器、推推开关式电位器,6、双连电位器与多连电位器,双连电位器有异轴双连电位器和同轴双连电位器,7、直滑式电位器,采用直滑方式改变电阻值,2.2.2 圆磁栅传感器,一、磁栅的组成及类型,1磁栅的组成,磁栅传感器是由磁栅（磁尺）、磁头、检测电路组成。,l磁尺；2尺基；3磁性薄膜；4铁心；5磁头,2.2.3 光电编码器,什么是编码器?编码器是一个机械与电子紧密结合的精密测量器件。又称光电编码盘（简称光电码盘），是数字编码器中最常见的一种。它通过光电原理或电磁原理将一个机械的几何位移量转换为电子信号（电子脉冲信号或者数据串）。,介绍,光电编码器,光电编码器的基本部件,电气输出短路保护反极性保护放大电路抗干扰电路等数据输出 增量/绝对值,机械系统旋转轴安装法兰+附件轴承系统支架外壳,数据扫描系统LED光源&光敏电阻/永磁&霍尔元件增量码盘/绝对值码盘数据处理系统,局限性,磁和光电编码器的区别,光电编码器,磁编码器,高分辨率精度更高通孔轴套,坚固抗振动灰尘脏潮湿成本底,1.绝对式光电编码器,上图为一个二进制编码的绝对式光电编码盘，如今将圆盘分成若干等分（上图为16等份）；并分成若干圈，各圈对应着编码的位数，成为码道。上图为4个码道。不同的黑、白区域的排列组合即构成与转轴位置相对应的数码。,当码盘处于不同的位置时，以透明与不透明区域组成的数码信号，由光电元件的受光与否，转换成电信号送往数码寄存器，由数码寄存器即可获得转轴的位置。,上图为绝对式光电编码器在工业上的应用。绝对式光电编码器输出的编码信号与转盘位置是一一对应的。通过计算机控制可使转盘准确的停在相应的位置。这种方式在加工中心（一种带刀库和自动换刀装置的数控机床）的刀库选刀控制中得到广泛应用。,光电编码器,光电编码器读出原理,发光二极管,光电二极管,输出型号,栅格,虑光镜,码盘,2.增量式光电编码器,磁编码器,磁编码器读出原理永久磁铁用来激发霍尔传感器磁铁安装在轴的中心 磁场切割线圈产生电压 霍尔传感器检测方向和运动,永磁铁,霍尔传感器,Absolute Encoders,绝对值和增量编码器的区别,增量编码器,绝对值编码器,传送在一转中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在掉电或电源出现故障时一般应用于角度测量及往复运动,一般用来测试速度与方向也可以用角度测量，但在掉电或电源出现故障时位置信息丢失,Incremental Encoders,增量编码器显示速度与旋转方向显示角度位置(脉冲累计)角度测量时，如果电源出现故障,所有的位置信息丢失分辨率通过每转多少脉冲表示,Incremental Encoders,增量编码器脉冲盘设计图增量信号可以达到10000 脉冲/圈 A/B/0通道 反相同道0脉冲参考信号编码器码盘的设计:一般采用以下3种材质 玻璃码盘适宜于高精度,镍和塑料码盘适宜于中等精度,Incremental Encoders,增量编码器输出信号：单通道信号编码器码盘只有一圈光栅，编码器有一对光电扫描系统，输出一通道脉冲信号，后续设备根据单位时间检测到的脉冲数及编码器的分辨率计算出的角速度及线速度信号输出如图：可以测试速度 不能测试旋转方向,增量编码器输出信号：双通道信号编码器码盘有2圈光栅，并且以90度相位差排列，编码器有2对光电扫描同，输出2通道脉冲信号，由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转信号输出如图：可以测试速度 可以测试旋转方向,Incremental Encoders,通道Z,增量编码器输出信号：3通道信号在双通道编码器的基础上增加了一个零位信号，用于基准点定位一般测长度使用该信号，测速一般不使用该信号。信号输出如图：可以测试速度 可以测试旋转方向 可以定位,Incremental Encoders,Absolute Encoders,绝对值编码器应用于角度测量及往复运动的测量在0360的每一个角度位置传输一个唯一的信号(单圈)在测量的圈数中，每一圈，每一个位置都有唯一的信号（多圈）即使在掉电或者电源出现故障时,位置信息一直可用.不必复零!码盘材质一般为玻璃或高分子材料！,2.3 转速检测元件,转速检测有模拟和数字两种检测方法：（1）模拟测速一般采用测速发电机，其输出电压不仅表示了转速的大小，还包含了转速的方向，在调速系统中（尤其在可逆系统中），转速的方向也是不可缺少的。因此必须经过适当的变换，将双极性的电压信号转换为单极性电压信号，经A/D 转换后得到的数字量送入微机。,（2）对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速。,测速基本方式,
