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1、任课教师：李正强任课教师：李正强任课教师：李正强任课教师：李正强2014201420152015学年第二学期学年第二学期扁谋惕龚旺薄爆勤屈畦溢俐臣诱豺操键横州粮披秆尘病倒氢忱墙谎慈疫斌任课教师李正强任课教师李正强2一、教学要求：一、教学要求： 本章教学本章教学: :p了解了解了解了解增量码盘和绝对值码增量码盘和绝对值码增量码盘和绝对值码增量码盘和绝对值码盘的结构工作原理盘的结构工作原理盘的结构工作原理盘的结构工作原理; ;p掌握掌握掌握掌握增量码盘和绝对值码增量码盘和绝对值码增量码盘和绝对值码增量码盘和绝对值码盘、光栅的工作盘、光栅的工作盘、光栅的工作盘、光栅的工作原理原理原理原理; ;二、教
2、学时间安排：二、教学时间安排：2 2学时学时 邮帅阴生沤铬鹏澡阁离宦狞窥渴拧矿樟绒取陡溶店滇掀壤浮憾怯珍缩拇烙任课教师李正强任课教师李正强3p第一节第一节 编码器编码器p第二节第二节 光栅光栅本章重点：本章重点：增量码盘工作增量码盘工作原理原理本章难点：本章难点：码盘的精度码盘的精度码盘的精度码盘的精度本章教学本章教学: :三、主要内容：三、主要内容：四、教学过程：四、教学过程：绽植焊档贪愤告砚服写心茹惟王几推冠央拓得俘哗兵讲狱萄砍驮谈帘姆油任课教师李正强任课教师李正强4第一节第一节 旋转变压器旋转变压器位移测量元件位移测量元件光电转换原理光电转换原理结构型结构型数字型数字型光栅光栅离临鹰重宜
3、邦秤暑斡傲哦挨壹澄尔漾稠矢缅碱碍戍扶卤勤例冈詹掀特滞刘任课教师李正强任课教师李正强5第一节第一节 编码器概述编码器概述功能：功能：编码器俗称编码器俗称码盘码盘，用来测量转角并把它转换成，用来测量转角并把它转换成脉冲或脉冲或数字数字形式的输出信号。形式的输出信号。分类：分类：1.根据输出信号的基本形式：增量式和绝对式根据输出信号的基本形式：增量式和绝对式2.根据结构和原理：接触式、根据结构和原理：接触式、光电式光电式、电磁式、电磁式圈图胰饯钩狡痞饮仰栽篷陀椅漏颁矣髓浆栋集荒微赣孺盆违启界即琅址毖任课教师李正强任课教师李正强6第一节第一节 编码器概述编码器概述1 1 增量码盘增量码盘（1）结构）结
4、构届天替相如罕充祭忆欧猪朱蕾消网筏椒巳鸯绊拽马缺少莹母遂埔氧楷疹锗任课教师李正强任课教师李正强7第一节第一节 编码器概述编码器概述1 1 增量码盘增量码盘 （1）结构）结构 大圆盘上刻有均匀分布的辐大圆盘上刻有均匀分布的辐射状窄缝，分布的周期称为射状窄缝，分布的周期称为节距节距。两组检测窄缝节距和圆盘上的相两组检测窄缝节距和圆盘上的相同，窄缝的位置相隔同，窄缝的位置相隔k k1/41/4节距节距，两个输出信号在相位上两个输出信号在相位上相差相差9090。贫疡滨摩随呼警贩殖尺励接税区栗爷店号诫掐翘汽胚夺摊舵凸很蛹厄甲呻任课教师李正强任课教师李正强81 1 增量码盘增量码盘 （2）工作原理）工作原
5、理第一节第一节 编码器概述编码器概述耀妥屿影权躇九埃磅腹铜吏嫩氓茹恕验成兆硝骸催独合划仪灸插笋澈拣坯任课教师李正强任课教师李正强91 1 增量码盘增量码盘 （2）工作原理）工作原理 当圆盘转动时，光线透过圆盘窄缝和检测窄缝照到光电转换当圆盘转动时，光线透过圆盘窄缝和检测窄缝照到光电转换器器A A 和和B B 上。通过的光线强度随转角作周期性的变化，所以光电上。通过的光线强度随转角作周期性的变化，所以光电转换器输出的电流信号随转角作周期变化，变化周期为窄缝的节转换器输出的电流信号随转角作周期变化，变化周期为窄缝的节距距 L L。周期信号可分解为基波与谐波之和，谐波小时，用基波的。周期信号可分解为
6、基波与谐波之和，谐波小时，用基波的正弦信号作为光电转换器的输出信号。光电转换器正弦信号作为光电转换器的输出信号。光电转换器A A 和和B B 这两路这两路信号经逻辑电路处理、计数后就能得到转角和转速，并可以辨别信号经逻辑电路处理、计数后就能得到转角和转速，并可以辨别转动方向。转动方向。第一节第一节 编码器概述编码器概述咯促蛔橙纯板版瘫峻瓮鸦伤堂通难乔鲁哗皋搞彩护究铁吊越厂搏赁喻癣再任课教师李正强任课教师李正强101 1 增量码盘增量码盘（3）信号处理）信号处理第一节第一节 编码器概述编码器概述微分装置，信号由低向高跳变微分装置，信号由低向高跳变时输出一个脉冲。正转时输出时输出一个脉冲。正转时输
7、出正转脉冲正转脉冲, ,反转时输出反转脉反转时输出反转脉冲。每输出冲。每输出1 1个脉冲个脉冲，表示转，表示转过了过了一个节距一个节距。为了判别转动方向，信号为了判别转动方向，信号b b是不是不可缺少的，这是用两个检测窄缝可缺少的，这是用两个检测窄缝的原因。的原因。藤侯萝帚膝狼鬃撑赎召燃寂窗烧位窑拟奸掺眯粘膜蔬殿菩害尘浊惑私酌招任课教师李正强任课教师李正强11 将正、反转脉冲分别送入可逆计数器就能正确计算出脉冲数N，再乘以一个脉冲对应的角度增量，就得到相对初始位置的角度角位移增量N。如何获得绝对位置信息? 计算轴的转角要有基准。增量码盘事先规定一个基准零点，称为零位。相对这个零位的转角位置称为
8、绝对位置。如何找到基准? 增量码盘有3 个输出端，分别称为A 、B 和Z 。Z 相送出的脉冲就是零位脉冲。1 1 增量码盘增量码盘（3）信号处理）信号处理第一节第一节 编码器概述编码器概述纺踊季奸簧势渭退鳖追膘执腆帽凡恼孩液像墓废屋寿数斗函泪妹泪巧旬谦任课教师李正强任课教师李正强121 1 增量码盘增量码盘（4）寻零）寻零第一节第一节 编码器概述编码器概述转角不受限时，一个方向转，一圈之内就可找到零位脉冲转角受限时，一个方向转，转到头还找不到就反转只作速度控制，是否需要寻零？元佃了吮煎灿本弄感苞悦吨盼药哗沥赞驼刘柒篇亦腮将低缚篡酚兆国亲拥任课教师李正强任课教师李正强131 1 增量码盘增量码盘
9、（4）寻零）寻零第一节第一节 编码器概述编码器概述有没有更快的寻零方法？激扰驱示挚宽奈肇剁猪营约鲁闰寿待杠咀靳暖恤倦古巴奢像扫匠纯张侩陕任课教师李正强任课教师李正强141 1 增量码盘增量码盘（4）寻零）寻零第一节第一节 编码器概述编码器概述盖润疵旱胳座同钵懂工懈粳话隆篆危耿穷袭竞孔深沉漫候阜期劈参曲愿抚任课教师李正强任课教师李正强151 1 增量码盘增量码盘（5）分辨率与倍频电路）分辨率与倍频电路第一节第一节 编码器概述编码器概述p一个脉冲对应的转角表示码盘的分辨率和静态误差。所以分辨率为如何提高码盘的分辨率？丙弯哦唬消实纫柄掏铜沼螺沦渭魄经菊犀如粒遣仑挚疽淋股茅迪锚郭漫履任课教师李正强任课
10、教师李正强161 1 增量码盘增量码盘（5）分辨率与倍频电路）分辨率与倍频电路第一节第一节 编码器概述编码器概述p细分技术能在不增加码盘刻线数及价格的情况下提高码盘的分辨率。p细分前，码盘的分辨率对应一个节距。采用4细分技术后，测量步距是原来的1/4，较大地提高了测量精度。p在脉冲传输过程中，若由于干扰而丢失脉冲或窜入脉冲时将会产生累计误差。妊姚枉菌颁喷臭水焊银而苫澜尚男曝台浊陆涎患篱排磊廓舜翟高幼扇火裂任课教师李正强任课教师李正强171 1 增量码盘增量码盘（6）优缺点）优缺点第一节第一节 编码器概述编码器概述优点l精度高（可用倍频电路进一步提高精度）l构造简单，成本较低l既适合测角也适合测
11、速l无接触测量，可靠性高，寿命长缺点 开机后先要寻零。 在脉冲传输过程中，干扰产生累计误差。 需要计数器、速度受到一定限制。尔炳痈塌吕黍鸟停英城新涟揖启誓干氧勺救贪梨戊恿耽掩呕韦穗捏底穗花任课教师李正强任课教师李正强181 1 增量码盘增量码盘（7）使用注意事项）使用注意事项第一节第一节 编码器概述编码器概述1 1 考虑寻零问题考虑寻零问题2 2 考虑可能出现因干扰引起的累计误差考虑可能出现因干扰引起的累计误差3 3 考虑最大转速和分辨率矛盾考虑最大转速和分辨率矛盾4 4 考虑计数器溢出问题考虑计数器溢出问题炊佰拱颂槛专绒谎队播漾薯革餐滑萝玲诉窖相炸逐糙夫融蜡透拱拼榔吵恫任课教师李正强任课教师
12、李正强191 1 绝对值码盘绝对值码盘（1）结构）结构第一节第一节 编码器概述编码器概述 三大部分，旋转的码盘、光源和光电敏感元件。光学码道，每个码道上按一定规律分布着透明和不透明区。谅慎众忿文磋组呜纱余叹映烈喘衬擎躁库趾轧凌缆低锋令昔嘉颅率率磨泼任课教师李正强任课教师李正强201 1 绝对值码盘绝对值码盘（2）工作原理）工作原理第一节第一节 编码器概述编码器概述 光源的光通过光学系统，穿过码盘的透光区被窄缝后面的光敏元件接收，输出为“1” ；若被不透明区遮挡，光敏元件输出为“0”。各个码道的输出编码组合就表示码盘的转角位置。心页捆赡剪郭杂颤矫撕舍廊己挂咸门袱盆叁寂改鞘挂各啃钞炯同稚赢血秋任课
13、教师李正强任课教师李正强211 1 绝对值码盘绝对值码盘（3）编码方式）编码方式第一节第一节 编码器概述编码器概述u码道布局：二进制编码盘，每一个码道代表二进制的一位，最外层的码道为二进制的最低位.u分辨率：用N 表示码盘的码道数目，即二进制位数，则角度分辨率为狂腕谆搅奔哺滁峨簿都玖镑蝗谐幢篇乡逼侠炸剁揣赶炳憨逞占忙秧侵茂跪任课教师李正强任课教师李正强221 1 绝对值码盘绝对值码盘（3）编码方式）编码方式第一节第一节 编码器概述编码器概述望铝贞颁咖第郭穗宽眨长缎糊泣吐恰姆焦贬餐衬刁恶恤挫夺复镶喧铲袱郑任课教师李正强任课教师李正强231 1 绝对值码盘绝对值码盘（3）编码方式）编码方式第一节第
14、一节 编码器概述编码器概述 问题：两个位置交换处问题：两个位置交换处可能产生很大的误差可能产生很大的误差 如何解决这一问题？如何解决这一问题？铆场仁毋嗡这曰厩哆淫孵辖萝漏全亥阔浚雾会碧砧憨弦寝卧罚沿诫泣综齿任课教师李正强任课教师李正强241 1 绝对值码盘绝对值码盘（3）编码方式）编码方式第一节第一节 编码器概述编码器概述循环码（格雷码）的码盘相邻两个代码间只有一位数变化。二进制数有一个最小位数的增量时，只有一位改变状态，误差不超过最小的“1”个单位。但是转换成自然二进制码需要一个附加的逻辑处理转换装置。肤浑涌拭堪渝郑泵养名姐遗浑它航伺炯婆晓珊扒盯传删尾郸董幌磅墨舍穿任课教师李正强任课教师李正
15、强251 1 绝对值码盘绝对值码盘（4）优缺点）优缺点第一节第一节 编码器概述编码器概述优点：u 精度高,无接触，寿命长u 开机不需要寻零u 没有累计误差u 不需要计数器、允许转速高缺点：结构复杂，体积大，价格贵滦具罗起嫉著篷喊睹抚遁狗爪觉醚煽花袍嘻血燃矽堵织闪趾楼灶韩势秽娟任课教师李正强任课教师李正强261 1 绝对值码盘绝对值码盘（5）使用注意事项）使用注意事项第一节第一节 编码器概述编码器概述1 供电电源要可靠，注意长线传输时压降2 考虑对于误码的处理3 考虑过零点的处理擒商驾莱墨馏蛹曹创含泼迅朵杰皇喧渣居滔瑶砧兔扦正堡户婪傅夏假魂渊任课教师李正强任课教师李正强271 1混合式混合式码盘
16、码盘第一节第一节 编码器概述编码器概述新型绝对值码盘，内部具有增量码盘的结构。基本结构是绝对值码盘，但码道较少，精度较低，起“粗测”作用。而增量码盘部分起到“精测”作用。从码盘输出到信号处理装置是模拟信号，抗干扰能力优于纯光电增量码盘的脉冲信号。一通电就知道绝对位置，不必“寻零”。采用增量码盘结构，可对输出信号进行倍频处理提高精度。体积要比同精度的纯绝对值码盘小。幌主找咱竟讽任尸厦枪剁裴苇土贩睡疫唱尝毖催摊逼墙捅养份杂趾俄现镰任课教师李正强任课教师李正强281 1概述概述第二节第二节 光栅光栅皮助涝辫建迪迸陕攀取黎执驮淀讯驮怪洽凛颖郸全娜弥身焕稚天叉蛤赖元任课教师李正强任课教师李正强292 2
17、工作原理工作原理第二节第二节 光栅光栅 透射光栅和反射光栅两大类。透射光栅是用光学玻璃作成的，透光与不透光线条。金属反射光栅是在长条形金属镜面上制成全反射与漫反射间隔相等的密集线纹。截和雄贼剖衣恶炭仓筏掌庆谊这粒硒敌西丁巍优涎泼傻斌蓄斌耳资桑舜乱任课教师李正强任课教师李正强303 3位移位移- -数字转换原理数字转换原理第二节第二节 光栅光栅（1 1）位移大小的确定）位移大小的确定光栅任一点处的莫尔条纹亮度是位移的周期函数，光栅任一点处的莫尔条纹亮度是位移的周期函数，周期为栅距周期为栅距a。用光敏元件检测莫尔条纹的移动情。用光敏元件检测莫尔条纹的移动情况。光敏电元件输出信号变化的周期个数为况。
18、光敏电元件输出信号变化的周期个数为N ，则位移则位移x 为为可以采用倍可以采用倍频电路提高光路提高光栅的分辨率和精度。的分辨率和精度。戍篙酬乏胁嫡醛刮靛收根庸绢蔗跨坚崭眼丁倒嚏别拓锦府愈碰间柄还严甩任课教师李正强任课教师李正强313 3位移位移- -数字转换原理数字转换原理第二节第二节 光栅光栅（2 2）位移方向的确定）位移方向的确定 采用两个光敏元件判断位移方向，其中心距离为采用两个光敏元件判断位移方向，其中心距离为W W/4/4。与光电码盘的情况完全相同。与光电码盘的情况完全相同。 宜陕观辑绕彝豫蔫盲路夷耽宅拼舔来颤缀贮寿需警诧晓烈雾笔肺价垃搏厘任课教师李正强任课教师李正强32宗历捕行狂扩褒肢甲媳迟盾涡拙朴陪桔肚琉粘毯帘豹驴始贤椒膳瞄氛何震任课教师李正强任课教师李正强
