光电式编码器(结构、工作原理、提高分辨率的方法)电磁浅析.ppt

第五章 编码器 分类 接触式编码器（结构、工作原理、提高精度的途径） 光电式编码器（结构、工作原理、提高分辨率的方法） 电磁式编码器 脉冲盘式数字传感器（结构、工作原理、旋转方向的判断） 应用 编码器主要分为 脉冲盘式（增量编码器） 码盘式（绝对编码器） 结构和工作原理 接触式编码器由码盘和电刷组成 码盘:是利用制造印刷电路板的工艺，在铜箔板上制作某种码制图形（如8-4-2-1码等）的盘式印刷电路板。 电刷:是一种活动触头结构，在外界力的作用下旋转码盘时，电刷与码盘接触处就产生某种码制的某一数字编码输出。 存在问题： 由于四个电刷扫描的不同步引起错码 * * 码盘式 接触式 电磁式 光电式 非接触式编码器 分类： 接触式编码器（码盘式编码器） 结构 工作原理 提高精度的途径 工作原理：(以四位二进制码盘为例 ) 8421码： 是最基本、最简单的二进制码，是用四位 二进制来表示一位等值的十进制数，共十六种组合。 以8421制作的码盘和旋转轴固定在一起。 码盘上有四圈码道，相应地，对应码道上有一个电刷。四个电刷沿着一个固定的径向 安装。 涂黑处为导电区，电刷接触导电部分时，输出高电平（“1”） 白处为绝缘区 ，电刷接触绝缘部分时，输出低电平（“0”） 编码器的分辨率取决于码道的数目n 位数越多，分辨精度越高。当然分辨精度越高，对码盘和电刷的制作和安装要求越严格。一般取n＜9 产生非单值误差 另外：电刷安装不精确引起的机械偏差，码盘制作和安装不准 提高精度的途径：（防止错码出现） １、采用循环码盘： 角 度 电 刷 位 置 二进制码（B） 循环码（R） 十 进 制 数 0 a 0000 0000 0 1? b 0001 0001 1 2? c 0010 0011 2 3? d 0011 0010 3 4? e 0100 0110 4 5? f 0101 0111 5 6? g 0110 0101 6 7? h 0111 0100 7 8? i 1000 1100 8 9? j 1001 1101 9 10? k 1010 1111 10 11? l 1011 1110 11 12? m 1100 1010 12 13? n 1101 1011 13 14? o 1110 1001 14 15? p 1111 1000 15 循环码的特点是相邻两个数码间只有一位变化，即使制造或安装不精确，产生的误差最多也只是最低位，在一定程度上可消除非单值误差。因此采用循环码盘比8-4-2-1码盘的精度更高。 2、扫描法： 这种方法的原理是根据二进制码的特点设计的。二进制码是从最低位向高位逐级进位的，最低位变化最快，高位逐渐减慢。 扫描法有V扫描、U扫描以及M扫描。 只介绍V扫描法 ： V扫描法是在最低位码道上安装一电刷，其他位码道上均安装有两个电刷：一个电刷位于被测位置的前边，称为超前电刷；另一个放在被测位置的后边，称为滞后电刷。 光电式编码器（码盘式编码器） 结构 工作原理 提高分辨率的方法 光电式编码器的结构、工作原理 光电式编码器的最大特点是非接触测量，允许高速转动 它是采用光电原理制成。 包括：光源、光学系统、码盘、光电元件和测量电路 码盘：光电式编码器的码盘是一块圆形的光学玻璃，采用照相腐蚀工艺，在码盘上刻出透光和不透光的码形。并采用光电转换元件代替接触式编码器地电刷。 光电编码器的精度取决于码盘的精度。 提高分辨率的方法——插值法 若码盘已有14条（位）码道，在14位的码道上增加1条专用附加码道，如图： 电磁式编码器 在数字式传感器中，电磁式编码器是近年发展起来的一种新型电磁敏感元件，它是随着光电式编码器的发展而发展起来的。光电式编码器的主要缺点是对潮湿气体和污染敏感，但可靠性差，而电磁式编码器不易受尘埃和结露影响，同时其结构简单紧凑，可高速运转，响应速度快（达500～700kHz），体积比光电式编码器小，而成本更低，且易将多个元件精确地排列组合，比用光学元件和半导体磁敏元件更容易构成新功能器件和多功能器件。 码盘：在码盘上按照编码的图形，制作出磁化区和非磁化区 电刷：采用小型的磁环或马蹄形磁芯作为磁头。磁头上有两组绕组线圈，一组是激励线圈，另一组是输出线圈。 *