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直线位移的测量 通过电位计的输出电压U0可得知运动部件的直线位移X。 电位计的输入输出为一线性关系。 电位计空载时其输出电压 电位计 负载的影响 由于RL的作用，U0与X之间成非线性关系， 电位计 当RL/R＞10时，电位计输入输出之间的线性度较高，因此使用中应尽量提高信号处理电路的输入电阻，以减小负载效应。 电位计 电位计的主要技术参数 精度 电位计的精度用线性度表示。 如果忽略负载效应，电位计的输入输出关系是严格线性的， 但由于制造工艺的原因（如电阻体的阻值可能是不均匀的），实际的电位计总是存在着非线性。 一般用线性度来描述这种特性。线性度表示电位计输入输出之间符合线性关系的程度。可表示为 式中 — 电位计实际电压输出值； — 电位计理论电压输出值； —电位计实际最大输出值。 电位计 例3-4 一个旋转型电位计的标称线性度为0.2%，其最大测量范围为300°，则测量精度为： 电位计 分辨率 其电压输出是连续的，所以可认为有无限小的分辨率。 但当其输出电压经A/D转换器接入到计算机中时，也会产生分辨率的问题，分辨率由A/D转换器的位数决定。 电位计 例 一计算机控制的小型机器人，由导电塑科电位计测量各关节的角位移，已知腰关节的运动范围为±150°角度分辨率要求为0.12°，A/D转换器至少应为多少位？如果要求测量误差为0.3°，电位计的线性度应为多少？ 即A/D转换器的位数至少应为12位； 即电位计的线性度至少应为0.1% 电位计 动态响应 电位计在绝大多数情况下都可看作为一纯电阻元件，其传递函数为一比例环节，即输入对输入是即时响应的。 但当其输出端接有低通滤波器时，要注意它有相角滞后效应，将影响系统的动态特性。 电位计 使用注意事项 电位计的主要优点是价格低廉。另外相对光电编码器要坚固，适于恶劣环境的应用。但使用时也要注意如下几点： 电位计精度较低，不适合要求高精度的场合； 由于滑动臂在电阻体上摩擦，较快和较频繁运动的测量应慎重选用； 电源电压的波动直接反映在电位器的输出端，可能引起测量误差； 电位计的阻值应选择适当，阻值过小将使电流过大而引起电阻发热，电阻的温度效应也会使其阻值发生变化，影响测量精度。 电位计 思考题 如何从增量式编码器输出的位置信息得到速度信息？ 正弦波编码器如何提高位置和速度测量的分辨率？采用这种方法能提高测量精度吗? 增量式编码器的分辨率及精度对系统特性有什么影响？ 增量式编码器的带宽指的是什么？怎么产生的？它如何限制测量轴的速度？ 比较增量式编码器和绝对编码器的优缺点。 绝对编码器采用EnDat接口有什么好处？ 比较旋转变压器和光电编码器的优缺点。 电位计的精度如何表示？ 9、电位计输出端的负载对测量精度有什么影响？ * * * * * （4）编码器和伺服电动机同轴安装 编码器 工作台 丝杠 伺服电动机 编码器 导轨 （5）编码器和伺服电动机同轴安装 编码器 光电编码器 伺服电动机 联轴器 滚珠丝杠 滑块 光电编码器信号输出 伺服电动机电源 （6）编码器两种安装方式比较 编码器 ? x x ? 编码器装在丝杠末端与前端（和伺服电动机同轴）在位置控制精度上有什么区别？ 2.5 正弦波编码器 采用高分辨率的编码器的好处： 能提高位置测量的分辨率，提高控制品质。 提高速度测量的分辨率，从而减小速度的波动。 通过增加光栅的刻线来提高编码器的分辨率是有限的。而且数据的传输也存在困难。 假定编码器的分辨率能达到1000000ppr，即使轴的转速为600rpm，编码器输出的脉冲频率也高达10MHz，这么高频率的信号即很难通过电路传输，也很难被后面的电路处理。 编码器 解决这个问题的有效方法是采用正弦波编码器，然后对其输出信号做插值处理。 正弦波编码器与方波输出的编码器 在结构及原理上没有什么根本的区别。 但正弦波编码器为保证其输出是严格 的正、余弦关系，其光路和电路处理 上要求要高一些，其信号处理电路 也要复杂一些。 编码器 正弦波编码器的信号处理电路 例3.3一个1024线的正弦波编码器，经前面电路处理后，能得到多高的分辨率？设A/D转换器的位数为12。 解：： 粗测位置分辨率为1024即10位的分辨率。 精测通道得到每个正弦波周期内的分辨率为12位， 因此总的分辨率为： 2^12 ×2^10 =2^22 =4194304 ppr 如果用角度表示，则为： 正弦波编码器经插值处理