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1、1 Technology & Application of Sensor機械工業(yè)出版社傳感器技術及其應用2 * 第6章 位移傳感器3 6.1 光柵位移編碼器6.2 光電編碼器6.3 磁柵傳感器6.4 感應同步器6.5 綜合應用技能實訓第第6章章 位移傳感器位移傳感器4 6.1 5 6 7 脈沖細分脈沖細分 細分技術能在不增加光柵細分技術能在不增加光柵刻線數(shù)及價格的情況下提高刻線數(shù)及價格的情況下提高光柵的分辨力。細分前，光光柵的分辨力。細分前，光柵的分辨力只有一個柵距的柵的分辨力只有一個柵距的大小。采用大小。采用4 4細分技術后，計細分技術后，計數(shù)脈沖的頻率提高了數(shù)脈沖的頻率提高了4 4倍，相倍
2、，相當于原光柵的分辨力提高了當于原光柵的分辨力提高了3 3倍，測量步距是原來的倍，測量步距是原來的1/41/4，較大地提高了測量精度。較大地提高了測量精度。細分前細分前細分后細分后8 為光柵設計的專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接器（光柵計數(shù)卡）為光柵設計的專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接器（光柵計數(shù)卡） 內(nèi)部包含以下電路：放大、整形、細分、辨向、報警、阻抗變內(nèi)部包含以下電路：放大、整形、細分、辨向、報警、阻抗變換等。換等。9 光柵數(shù)顯表光柵數(shù)顯表10 尺身尺身尺身安裝孔尺身安裝孔 反射式掃描頭反射式掃描頭 （與移動部件固定）（與移動部件固定）掃描頭安裝孔掃描頭安裝孔可移動電纜可移動電纜光柵的外形及結構光柵的外形及結構防塵保護罩的內(nèi)部
3、為長磁柵防塵保護罩的內(nèi)部為長磁柵11 掃描頭掃描頭（與移動部件固定）（與移動部件固定）光柵尺光柵尺可移動電纜可移動電纜光柵的外形及結構（續(xù)）光柵的外形及結構（續(xù)）12 6.2 編碼器是將直線運動和轉(zhuǎn)角運動變換為數(shù)字信號進行測量的一種傳感器。編碼器是將直線運動和轉(zhuǎn)角運動變換為數(shù)字信號進行測量的一種傳感器。 構造類型轉(zhuǎn)動方式直線-線性編碼器轉(zhuǎn)動-轉(zhuǎn)軸編碼器光束形式透射式反射式信號性質(zhì)增量式辨別方向可辨向的增量式編碼器不可辨向的脈沖發(fā)生器零位信號有零位信號無零位信號絕對式編碼器13 信號航空插頭信號航空插頭編碼器外形編碼器外形14 其他角編碼器外形其他角編碼器外形15 其他角編碼器外形（續(xù)）其他角編
4、碼器外形（續(xù)） 拉線式拉線式角編碼器利角編碼器利用線輪，能將直線運動用線輪，能將直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。16 其他角編碼器外形其他角編碼器外形17 比較兩個信號相位的超前或滯后關系來辯向兩個透光狹縫必須錯開90電角度18 透明區(qū)輸出為“0”不透明區(qū)輸出為“1”四條碼道n2360 分辨力角度動畫演示19 絕對式碼盤與增量式絕對式碼盤與增量式碼盤有何區(qū)別？碼盤有何區(qū)別？10碼道光電絕對式碼盤碼道光電絕對式碼盤透光區(qū)透光區(qū)不透光區(qū)不透光區(qū)零位標志零位標志20 D（十進制）B（二進制）R（格雷碼）D（十進制）B（二進制）R（格雷碼）000000000810001100100010001
5、910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000 采用格雷碼編碼的碼盤，對于編碼盤的制造工藝和光敏元件安裝降低了要求。21 技術指標：1）分辨率 即每轉(zhuǎn)一周所能產(chǎn)生的脈沖數(shù) 2）輸出信號的電特性3）頻率特性 4）使用特性 包括器件的幾何尺寸和環(huán)境溫度。 22 1.位置測量 把輸出的脈沖UOS和UOC分別輸入到可逆計數(shù)器的正、反計數(shù)端進行計數(shù)，可檢測到輸出脈沖的數(shù)量，把這個數(shù)量乘以脈沖當量(轉(zhuǎn)角脈沖)
6、就可測出編碼盤轉(zhuǎn)過的角度。 軸環(huán)式數(shù)顯表 23 2.轉(zhuǎn)速測量1）脈沖頻率法測轉(zhuǎn)速NTNn22602）脈沖周期法測轉(zhuǎn)速tNNn60124 6.3 常用的磁信號節(jié)距為0.05mm和0.20mm兩種 1磁柵的組成 25 6.3.1 磁柵傳感器的組成及類型磁柵傳感器的組成及類型2. 磁柵的類型 尺形帶形同軸形26 磁柵的外形及結構磁柵的外形及結構磁尺磁尺靜態(tài)磁頭靜態(tài)磁頭去信號處理電路去信號處理電路固定孔固定孔27 6.3.2 磁柵傳感器的工作原理磁柵傳感器的工作原理1. 基本工作原理相位差90通常兩個磁頭做成一體 28 磁頭與磁尺相對運動時的輸出波形演示磁頭與磁尺相對運動時的輸出波形演示29 6.3.
7、2 磁柵傳感器的工作原理磁柵傳感器的工作原理2.信號處理方式 兩只磁頭勵磁線圈加上同一勵磁電流時，兩磁頭輸出繞組的輸出信號為tWxEEtWxEEmmsin2sinsin2cos2130 6.3.2 磁柵傳感器的工作原理磁柵傳感器的工作原理2.信號處理方式 1）鑒相處理方式 就是利用輸出信號的相位大小來反映磁頭的位移量或磁尺的相對位置的信號處理方式。 )2sin(WxtEEm感應電動勢E的幅值恒定，其相位變化正比于位移量x。 31 6.3.2 磁柵傳感器的工作原理磁柵傳感器的工作原理2.信號處理方式 2）鑒幅處理方式 就是利用輸出信號的幅值大小來反映磁頭的位移量或磁尺的相對位置的信號處理方式。
8、tWxEEtWxEEmmsin2sinsin2cos2132 6.3.3 磁柵傳感器的應用磁柵傳感器的應用兩個方面的應用：（1）可以作為高精度測量長度和角度的測量儀器用。（2）可以用于自動化控制系統(tǒng)中的檢測元件(線位移)。 磁柵測量系統(tǒng) 壓板壓板磁頭磁頭磁尺磁尺33 磁柵在磨床測長系統(tǒng)中的應用磁柵在磨床測長系統(tǒng)中的應用磁尺磁尺磁頭安裝在何處？磁頭安裝在何處？34 6.4 6.4.1 感應同步器感應同步器的結構和類型的結構和類型相距（m+1/4W）的距離，相位差9035 6.4.2 感應同步器的工作原理感應同步器的工作原理tKUdtdiKEmcos 式中的K是定尺繞組與滑尺繞間的耦合系數(shù)，它與許
9、多因素有關，這里值得指出的是它還與兩繞組的相對位置有關。 xWKKxWKKCS2cos2sin0036 6.4.2 感應同步器的工作原理感應同步器的工作原理tWxEEtWxEEmCmScos2coscos2sinmmUKE0式中 利用專門設計的電路，對感應電勢進行適當處理，就可以把位移量x檢測出來。37 6.4.2 感應同步器的工作原理感應同步器的工作原理1.鑒相處理方式tUutUumCmScossin正、余弦滑尺分別輸入：輸出：tWxEEtWxEEmCmScos2coscos2sin38 6.4.2 感應同步器的工作原理感應同步器的工作原理2.鑒幅處理方式正、余弦滑尺分別輸入：輸出：tUut
10、UuCScossincoscostWxUKEtWxUKECSsin2cossinsin2sincos00tEtUKEEEmxCSsinsin)sin(0Wxx2)sin(0 xmUKE式中39 6.4.3 感應同步器在數(shù)控機床閉環(huán)系統(tǒng)中的應用感應同步器在數(shù)控機床閉環(huán)系統(tǒng)中的應用40 1. 項目描述 （a）數(shù)顯裝置 （b）JC09系列光柵尺 光柵位移傳感器數(shù)顯系統(tǒng) 6.5 6.5.1 光柵位移傳感器數(shù)顯系統(tǒng)的安裝與維護光柵位移傳感器數(shù)顯系統(tǒng)的安裝與維護41 2. 項目要求 光柵尺安裝示意圖42 3. 項目方案設計 產(chǎn)品型號產(chǎn)品型號 部件名稱部件名稱 共共 頁頁第第 頁頁序號序號裝配內(nèi)容及技術要求
11、裝配工藝過程工具與工裝實測精度 配分得分1 2 光柵尺數(shù)顯系統(tǒng)的安裝步驟及工藝光柵尺數(shù)顯系統(tǒng)的安裝步驟及工藝43 4. 項目實施 光柵傳感器常見安裝形式44 4. 項目實施 主尺尺體相對導軌運動方向的平行度要求（F為機床導軌）45 4. 項目實施 讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間的間距要求46 4. 項目實施 數(shù)顯裝置背面47 1. 項目描述 6.5.2 數(shù)控機床主軸光電編碼器的安裝與調(diào)試數(shù)控機床主軸光電編碼器的安裝與調(diào)試 光電編碼器實物圖48 2. 項目要求 主軸編碼器安裝示意圖49 3. 項目方案設計 產(chǎn)品型號產(chǎn)品型號 部件名稱部件名稱 共共 頁頁第第 頁頁序號序號裝配內(nèi)容及技術要求裝配工藝過程工具與工裝 實測精度配分得分 主軸編碼器的安裝步驟及工藝50 4. 項目實施 編碼器接線示意圖51 4. 項目實施 手持轉(zhuǎn)速表52 機械工業(yè)出版社休 息 一 下
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