《角位移检测元》PPT课件.ppt

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1、2.2角位移检测元件2.2.1伺服电位器2.2.2圆磁栅传感器光电编码器一、概述：一、概述：1 1、定义：电位器是一种机电元件，他靠电定义：电位器是一种机电元件，他靠电刷在电阻体上的滑动，取得与电刷位移成刷在电阻体上的滑动，取得与电刷位移成一定关系的输出电压一定关系的输出电压 电位器有一个滑动接触端和两个固定端。电位器电位器有一个滑动接触端和两个固定端。电位器的滑动端和任一固定端间的电阻值，可以从零到标的滑动端和任一固定端间的电阻值，可以从零到标称值间连续变化，可作为可变电阻器使用。称值间连续变化，可作为可变电阻器使用。2.2.1伺服电位器2 2符号：符号：RPRP图9.2 电位器式角度传感器

2、原理图二、常见电位器介绍：二、常见电位器介绍：1、碳膜电位器、碳膜电位器碳碳膜膜电电位位器器的的电电阻阻体体是是在在绝绝缘缘基基体体上上蒸蒸涂涂一一层层碳碳膜膜制制成成的的。它它的的特特点点是是结结构构简简单单，绝绝缘缘性性能能好好，噪噪声声小小且成本低。且成本低。2 2、绕线电位器、绕线电位器 绕线电位器是将康铜丝或镍铬绕线电位器是将康铜丝或镍铬合金丝作为电阻体，并把它绕在合金丝作为电阻体，并把它绕在绝缘骨架上制成。绕线电位器特绝缘骨架上制成。绕线电位器特点是接触电阻小，精度高，温度点是接触电阻小，精度高，温度系数小，其缺点是分辨力差，阻系数小，其缺点是分辨力差，阻值偏低，高频特性差。主要用

3、作值偏低，高频特性差。主要用作分压器、变阻器、仪器中调零和分压器、变阻器、仪器中调零和工作点等工作点等 3、合成碳膜电位器、合成碳膜电位器电电阻阻体体是是用用经经过过研研磨磨的的碳碳黑黑，石石墨墨，石石英英等等材材料料涂涂敷敷于于基基体体表表面面而而成成，该该工工艺艺简简单单，是是目目前前应应用用最最广广泛泛的的电电位位器器。特特点点是是分分辩辩力力高高耐耐磨磨性性好好，寿寿命命较较长长。缺缺点点是是电电流流噪噪声声大大，非非线性大，线性大，耐潮性以及阻值稳定性差。耐潮性以及阻值稳定性差。4 4、有机实心电位器、有机实心电位器 有机实心电位器是用加热塑压的有机实心电位器是用加热塑压的方法，将有

4、机电阻粉压在绝缘体的方法，将有机电阻粉压在绝缘体的凹槽内。与碳膜电位器相比具有耐凹槽内。与碳膜电位器相比具有耐热性好、功率大、可靠性高、耐磨热性好、功率大、可靠性高、耐磨性好的优点。但温度系数大、动噪性好的优点。但温度系数大、动噪声大、耐潮性能差、制造工艺复杂、声大、耐潮性能差、制造工艺复杂、阻值精度较差。在小型化、高可靠、阻值精度较差。在小型化、高可靠、高耐磨性的电子设备以及交、直流高耐磨性的电子设备以及交、直流电路中用作调节电压、电流。电路中用作调节电压、电流。5 5、带开关的电位器、带开关的电位器有：有：旋转式开关电位器、旋转式开关电位器、推拉式开关电位器、推拉式开关电位器、推推开关式电

5、位器推推开关式电位器 6、双连电位器与多连电位器、双连电位器与多连电位器双连电位器有异轴双双连电位器有异轴双连电位器和同轴双连连电位器和同轴双连电位器电位器7、直滑式电位器、直滑式电位器采用直滑方式改变电采用直滑方式改变电阻值阻值2.2.2圆磁栅传感器一、磁栅的组成及类型 1磁栅的组成 磁栅传感器是由磁栅（磁尺）、磁头、检测电路组成。l磁尺；2尺基；3磁性薄膜；4铁心；5磁头2.2.3光电编码器光电编码器 什么是编码器什么是编码器?编码器是一个机械与电子紧密结编码器是一个机械与电子紧密结合的精密测量器件。合的精密测量器件。又称光电编码盘（简称光电码盘）又称光电编码盘（简称光电码盘），是数字编码

6、器中最常见的一种。，是数字编码器中最常见的一种。它通过光电原理或电磁原理将一它通过光电原理或电磁原理将一个机械的个机械的几何位移量几何位移量转换为电子转换为电子信号（电子脉冲信号或者数据串）信号（电子脉冲信号或者数据串）。介绍光电编码器光电编码器的基本部件电气输出电气输出短路保护反极性保护放大电路抗干扰电路等数据输出增量/绝对值机械系统机械系统旋转轴安装法兰+附件轴承系统支架外壳数据扫描系统数据扫描系统LED光源&光敏电阻/永磁&霍尔元件增量码盘/绝对值码盘数据处理系统局限性磁和光电编码器的区别磁和光电编码器的区别光电编码器磁编码器高分辨率精度更高通孔轴套坚固抗振动灰尘脏潮湿成本底1.绝对式光

7、电编码器上图为一个二进制编码的绝对式光电编码盘，如今将圆盘分成若干等分（上图为16等份）；并分成若干圈，各圈对应着编码的位数，成为码道。上图为4个码道。不同的黑、白区域的排列组合即构成与转轴位置相对应的数码。当码盘处于不同的位置时，以透明与不透明区域组成的数码信号，由光电元件的受光与否，转换成电信号送往数码寄存器，由数码寄存器即可获得转轴的位置。上图为绝对式光电编码器在工业上的应用。绝对式光电编码器输出的编码信号与转盘位置是一一对应的。通过计算机控制可使转盘准确的停在相应的位置。这种方式在加工中心（一种带刀库和自动换刀装置的数控机床）的刀库选刀控制中得到广泛应用。光电编码器光电编码器读出原理发

8、光二极管发光二极管光电二极管光电二极管输出型号输出型号栅格栅格,虑光镜虑光镜码盘码盘2.增量式光电编码器磁编码器磁编码器读出原理永久磁铁用来激发霍尔传感器磁铁安装在轴的中心磁场切割线圈产生电压霍尔传感器检测方向和运动永磁铁永磁铁霍尔传感器霍尔传感器CrossHallsensorAbsoluteEncoders绝对值和增量编码器的区别绝对值和增量编码器的区别增量编码器绝对值编码器传送在一转中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在掉电或电源出现故障时一般应用于角度测量及往复运动一般用来测试速度与方向也可以用角度测量，但在掉电或电源出现故障时位置信息丢失IncrementalEncoders

9、增量编码器增量编码器显示速度与旋转方向显示角度位置(脉冲累计)角度测量时，如果电源出现故障,所有的位置信息丢失分辨率通过每转多少脉冲表示IncrementalEncoders增量编码器脉冲盘设计图增量信号可以达到10000脉冲/圈A/B/0通道反相同道0脉冲参考信号编码器码盘的设计:一般采用以下3种材质玻璃码盘适宜于高精度,镍和塑料码盘适宜于中等精度IncrementalEncoders通道A增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：单通道信号编码器码盘只有一圈光栅，编码器有一对光电扫描系统，输出一通道脉冲信号，后续设备根据单位时间检测到的脉冲数及编码器的分辨率计算出的角速度及线速度信号输出如图

10、：可以测试速度不能测试旋转方向增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：双通道信号编码器码盘有2圈光栅，并且以90度相位差排列，编码器有2对光电扫描同，输出2通道脉冲信号，由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转信号输出如图：可以测试速度可以测试旋转方向通道A通道BIncrementalEncoders通道Z增量编码器输出信号：增量编码器输出信号：3通道信号在双通道编码器的基础上增加了一个零位信号，用于基准点定位一般测长度使用该信号，测速一般不使用该信号。信号输出如图：可以测试速度可以测试旋转方向可以定位通道A通道BIncrementalEncoders

11、AbsoluteEncoders绝对值编码器绝对值编码器应用于角度测量及往复运动的测量在0360的每一个角度位置传输一个唯一的信号(单圈)在测量的圈数中，每一圈，每一个位置都有唯一的信号（多圈）即使在掉电或者电源出现故障时,位置信息一直可用.不必复零!码盘材质一般为玻璃或高分子材料！2.3 转速检测元件转速检测元件转速检测有模拟和数字两种检测方法：转速检测有模拟和数字两种检测方法：（1）模拟测速一般采用测速发电机，其输出电压）模拟测速一般采用测速发电机，其输出电压不仅表示了转速的大小，还包含了转速的方向，不仅表示了转速的大小，还包含了转速的方向，在调速系统中（尤其在可逆系统中），转速的方在调速系统中（尤其在可逆系统中），转速的方向也是不可缺少的。因此必须经过适当的变换，向也是不可缺少的。因此必须经过适当的变换，将双极性的电压信号转换为单极性电压信号，经将双极性的电压信号转换为单极性电压信号，经A/D转换后得到的数字量送入微机。转换后得到的数字量送入微机。（2）对于要求精度高、调速范围大的系统，往往）对于要求精度高、调速范围大的系统，往往需要采用旋转编码器测速，即数字测速需要采用旋转编码器测速，即数字测速。测速基本方式测速基本方式