自动检测技术第3版马西秦第10章节位移数字传感器幻灯片.ppt

当两个极板相对移动x(x l0/2)而处于位置b时，反射极片E上感应的电荷为， 由于传感器的接收电极耦合发射电极的电荷，其输出电压与接收电极的电荷成正比，可见，传感器输出一个与激励电压同频的正弦波电压，其幅值近似为常数K，而其相位则与被测位移x近似成线性关系。只要测量出输出电压的相位就可以测量出被测位移x。 第四节 旋转编码器 编码器按照被测物理量的形式，可以分为角位移和直线位移编码器 。目前，脉冲编码器每转可发出数百至数万个方波信号，因此可满足高精度位置检测的需要。数控系统通过对该信号的接收、处理、计数即可得到电动机的旋转角度，从而算出当前工作台的位置。我们这里主要讲述常用的旋转编码器（角位移）。 、旋转编码器的分类 按照信号的读出方式编码器可分为接触式和非接触式两种。 按照工作原理编码器可以分为绝对式和增量式两种。 二、绝对式编码器 绝对式编码器有许多编码方式，我们这里只介绍自然二进制编码和循环二进制码(格雷码)。 1.自然二进制编码器 接触式四位二进制码盘 导电区 绝缘区 能分辨的最小角度为 n位二进制码盘,该图n为4。 当码盘随转轴转动时，电刷上将出现相应的电位，对应一定数码，相应的表示十进制数的0~15。然后将这些信号送往信号处理显示电路，即可显示码盘转过的角度。 电刷 位置 十进制 自然二进制码 循环二进制码 D A3 A2 A1 A0 B3 B2 B1 B0 a 0 0 0 0 0 0 0 0 0 b 1 0 0 0 1 0 0 0 1 c 2 0 0 1 0 0 0 1 1 d 3 0 0 1 1 0 0 1 0 e 4 0 1 0 0 0 1 1 0 f 5 0 1 0 1 0 1 1 1 g 6 0 1 1 0 0 1 0 1 h 7 0 1 1 1 0 1 0 0 i 8 1 0 0 0 1 1 0 0 j 9 1 0 0 1 1 1 0 1 k 10 1 0 1 0 1 1 1 1 j 11 1 0 1 1 1 1 1 0 m 12 1 1 0 0 1 0 1 0 n 13 1 1 0 1 1 0 1 1 o 14 1 1 1 0 1 0 0 1 p 15 1 1 1 1 1 0 0 0 2.循环二进制编码器 循环码的特点是相邻的两组数码只有一位发生变化。因此即使安装和制作有误差，产生的误差最多也只是最低位的一位。循环码的码盘结构示意图如图所示 循环码码盘结构示意图 三、增量式编码器 增量式码盘由圆盘、光源、光敏元件和计数器等组成，如图所示。 计数值就反映了码盘转过的角位移 m为圆盘上的缝隙数， n为计数器获得的脉冲数 四、旋转编码器的应用 增量式光电码盘测角度的原理图 输出波形图 第五节 感应同步器 感应同步器是一种根据电磁感应原理，利用两个平面型电路绕组，其互感随位置而变化的原理工作的位移传感器。按用途可分为测量线位移的直线型感应同步器和测量角位移的圆盘型感应同步器 。 主要优点：结构简单、制造方便、对工作环境要求不高，在大中型机床上得到广泛应用。 一、结构 直线型感应同步器按其使用的精度、测量尺寸的范围和安装的条件不同，又可以设计制造成以下几种不同形状的感应同步器。 1.标准型 直线形感应同步器 定尺 滑尺 滑尺上 的绕组 *感应输出信号互差90度! 3.带型 原理同标准型。带型感应同步器定尺不需要拼接，便于安装，特别是对于设备安装面不易加工的场合，但由于定尺的刚性差，测量精度要比标准型低， 2.窄型 原理同标准型。其不同点是宽度窄一点，其电磁感应强度较标准型小，因此测量精度较低。一般用于设备安装位置受到限制的场合。 圆盘形感应同步器 定子 转子 输出感应脉冲 绕组 绕组 二、工作原理 …… 感应电动势最大 感应电动势为0 感应电动势负向最大 感应电动势为0 定 尺 上 滑 尺 的 正 弦 绕 组 感 应 电 势 感应电动势随滑尺的移动x周期性变化。 滑尺有2套绕组 c –余弦绕组 根据电磁感应定律，当滑尺绕组（励磁绕组）加正弦电压时，将产生同频率的交变磁通，这个交变磁通与定尺绕组耦合，在定尺绕组上产生同频率的交变电动势。 S -正弦绕组 如果在滑尺上安装两个在空间上互差90度（1/4节距）的激磁绕组，分别通入同幅的差90度的交流电，有： 正弦绕组激磁电压 余弦绕组激磁电压 正弦和余弦绕组磁场都会在定尺绕组引起感应电动势。 余弦绕组在定尺绕组上