仪表与传感器课件第5章.ppt

第5章 光电式传感器 5.1 光电传感器概述 5.2 常用光源 5.3 光电效应及光电元件 5.4 光电编码器 5.5 光栅传感器 5.1 光电传感器概述 5.1.1 光电式传感器的组成原理 5.1.2 特点及应用 5.1.3 光电式传感器的一般形式 5.1.1 光电式传感器的组成原理 5.2 常用光源 5.2.1 对光源的要求 5.2.2 热辐射光源 5.2.3 气体放电光源 5.2.4 发光二极管(LED) 5.2.5 激光光源 5.2.1 对光源的要求 5.2.2 热辐射光源 5.2.3 气体放电光源 5.2.4 发光二极管(LED) 5.2.5 激光光源 5.2.5 激光光源 5.2.5 激光光源 5.3 光电效应及光电元件 5.3.1 外光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及器件 5.3.1 外光电效应及其器件 5.3.1 外光电效应及其器件 5.3.1 外光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.3.2 内光电效应及其器件 5.4 光电编码器 5.4.1 绝对式光电编码器 5.4.2 增量编码器 5.4.1 绝对式光电编码器 5.4.1 绝对式光电编码器 5.4.1 绝对式光电编码器  5.4.1 绝对式光电编码器  5.4.1 绝对式光电编码器 5.4.2 增量编码器 5.4.2 增量编码器 5.4.2 增量编码器 随堂作业 为一个旋转分度头（ ±90? ）增加角度数显装置，要求分辨力为1′请问： (1) 可采用哪一种编码器，为什么？ (2) 请给出编码器的主要指标。 (3) 核算能够达到的实际分辨力。 5.5 光栅传感器 5.5.1 光栅传感器原理 5.5.2 光栅传感器结构 5.5.3 圆光栅 5.5.4 光栅传感器的电路系统 5.5.5 零位光栅 5.5.1 光栅传感器原理 5.5.1 光栅传感器原理 5.5.1 光栅传感器原理 5.5.2 光栅传感器结构 5.5.2 光栅传感器结构 5.5.2 光栅传感器结构 5.5.3 圆光栅 5.5.3 圆光栅 5.5.3 圆光栅 5.5.4 光栅传感器的电路系统 5.5.4 光栅传感器的电路系统 5.5.4 光栅传感器的电路系统 5.5.5 零位光栅 参考资料 原理：平行光源 → 码盘 → 光电元件 → 电信号输出 码盘：光学玻璃，透光/不透光 同心圆环 --- 码道 光源：LED → 光学系统 → 平行光 → 投影 光电元件：硅光电池，光电晶体管 每个码道对应一个光电元件 任意角位置：每个码道 ---透光=1/不透光=0 多个码道 --- 0101 --- 绝对码； 外圈码道 – 低位，变化快； 内圈码道 – 高位，变化慢； 组成： 日本OMRON 1. 概述 提高精度 测量电路：放大 → 足够电平 ，驱动 整形 → 接近理想方波 细分 → 提高分辨率（光学+电路） 角度分辨率：码道数? ? 分辨率? ? 变码器位数 n -码道数 增加码道 ? 增大码盘尺寸 ? 有限 光学细分 ? 附加码道 码盘：透光/不透光 → 照相腐蚀 分度准确、阴暗交替边缘陡峭（工艺、材质） 光电元件：滞后 → 响应速度 例：19位光电编码器: 角分辨率：α=360o/219=2.47” 附加码道：周期与内码道最低位 (最外)对应 14位内码道 + 1位专用附加码道 360/214=1.3? → 19位 ??? 光电元件：两个，相距1/4周期 → 正弦波+余弦波 电路处理：插值、移相 → 过零脉冲 → 细分 → 16正弦波 → 32个等分点 → 5附加位 2. 编码码制 十进制码： 0 1 2