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1、1 Technology & Application of Sensor機(jī)械工業(yè)出版社傳感器技術(shù)及其應(yīng)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(yīng)同步器6.5 綜合應(yīng)用技能實(shí)訓(xùn)第第6章章 位移傳感器位移傳感器4 6.1 5 6 7 脈沖細(xì)分脈沖細(xì)分 細(xì)分技術(shù)能在不增加光柵細(xì)分技術(shù)能在不增加光柵刻線數(shù)及價(jià)格的情況下提高刻線數(shù)及價(jià)格的情況下提高光柵的分辨力。細(xì)分前，光光柵的分辨力。細(xì)分前，光柵的分辨力只有一個(gè)柵距的柵的分辨力只有一個(gè)柵距的大小。采用大小。采用4 4細(xì)分技術(shù)后，計(jì)細(xì)分技術(shù)后，計(jì)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(dāng)于原光柵的分辨力提高了當(dāng)于原光柵的分辨力提高了3 3倍，測(cè)量步距是原來(lái)的倍，測(cè)量步距是原來(lái)的1/41/4，較大地提高了測(cè)量精度。較大地提高了測(cè)量精度。細(xì)分前細(xì)分前細(xì)分后細(xì)分后8 為光柵設(shè)計(jì)的專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接器（光柵計(jì)數(shù)卡）為光柵設(shè)計(jì)的專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接器（光柵計(jì)數(shù)卡） 內(nèi)部包含以下電路：放大、整形、細(xì)分、辨向、報(bào)警、阻抗變內(nèi)部包含以下電路：放大、整形、細(xì)分、辨向、報(bào)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(dòng)部件固定）（與移動(dòng)部件固定）掃描頭安裝孔掃描頭安裝孔可移動(dòng)電纜可移動(dòng)電纜光柵的外形及結(jié)構(gòu)光柵的外形及結(jié)構(gòu)防塵保護(hù)罩的內(nèi)部
3、為長(zhǎng)磁柵防塵保護(hù)罩的內(nèi)部為長(zhǎng)磁柵11 掃描頭掃描頭（與移動(dòng)部件固定）（與移動(dòng)部件固定）光柵尺光柵尺可移動(dòng)電纜可移動(dòng)電纜光柵的外形及結(jié)構(gòu)（續(xù)）光柵的外形及結(jié)構(gòu)（續(xù)）12 6.2 編碼器是將直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)變換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。編碼器是將直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)角運(yùn)動(dòng)變換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的一種傳感器。 構(gòu)造類型轉(zhuǎn)動(dòng)方式直線-線性編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)-轉(zhuǎn)軸編碼器光束形式透射式反射式信號(hào)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(hào)有零位信號(hào)無(wú)零位信號(hào)絕對(duì)式編碼器13 信號(hào)航空插頭信號(hào)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(yùn)動(dòng)用線輪，能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。16 其他角編碼器外形其他角編碼器外形17 比較兩個(gè)信號(hào)相位的超前或滯后關(guān)系來(lái)辯向兩個(gè)透光狹縫必須錯(cuò)開(kāi)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(dòng)畫演示19 絕對(duì)式碼盤與增量式絕對(duì)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(duì)式碼盤碼道光電絕對(duì)式碼盤透光區(qū)透光區(qū)不透光區(qū)不透光區(qū)零位標(biāo)志零位標(biāo)志20 D（十進(jìn)制）B（二進(jìn)制）R（格雷碼）D（十進(jìn)制）B（二進(jìn)制）R（格雷碼）000000000810001100100010001
5、910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000 采用格雷碼編碼的碼盤，對(duì)于編碼盤的制造工藝和光敏元件安裝降低了要求。21 技術(shù)指標(biāo)：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(hào)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(cè)量 把輸出的脈沖UOS和UOC分別輸入到可逆計(jì)數(shù)器的正、反計(jì)數(shù)端進(jìn)行計(jì)數(shù)，可檢測(cè)到輸出脈沖的數(shù)量，把這個(gè)數(shù)量乘以脈沖當(dāng)量(轉(zhuǎn)角脈沖)
6、就可測(cè)出編碼盤轉(zhuǎn)過(guò)的角度。 軸環(huán)式數(shù)顯表 23 2.轉(zhuǎn)速測(cè)量1）脈沖頻率法測(cè)轉(zhuǎn)速NTNn22602）脈沖周期法測(cè)轉(zhuǎn)速tNNn60124 6.3 常用的磁信號(hào)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(jié)構(gòu)磁柵的外形及結(jié)構(gòu)磁尺磁尺靜態(tài)磁頭靜態(tài)磁頭去信號(hào)處理電路去信號(hào)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(gè)磁頭做成一體 28 磁頭與磁尺相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的輸出波形演示磁頭與磁尺相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(hào)處理方式 兩只磁頭勵(lì)磁線圈加上同一勵(lì)磁電流時(shí)，兩磁頭輸出繞組的輸出信號(hào)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(hào)處理方式 1）鑒相處理方式 就是利用輸出信號(hào)的相位大小來(lái)反映磁頭的位移量或磁尺的相對(duì)位置的信號(hào)處理方式。 )2sin(WxtEEm感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(hào)處理方式 2）鑒幅處理方式 就是利用輸出信號(hào)的幅值大小來(lái)反映磁頭的位移量或磁尺的相對(duì)位置的信號(hào)處理方式。
8、tWxEEtWxEEmmsin2sinsin2cos2132 6.3.3 磁柵傳感器的應(yīng)用磁柵傳感器的應(yīng)用兩個(gè)方面的應(yīng)用：（1）可以作為高精度測(cè)量長(zhǎng)度和角度的測(cè)量?jī)x器用。（2）可以用于自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的檢測(cè)元件(線位移)。 磁柵測(cè)量系統(tǒng) 壓板壓板磁頭磁頭磁尺磁尺33 磁柵在磨床測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用磁柵在磨床測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)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(yīng)同步器感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和類型的結(jié)構(gòu)和類型相距（m+1/4W）的距離，相位差9035 6.4.2 感應(yīng)同步器的工作原理感應(yīng)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(guān)，這里值得指出的是它還與兩繞組的相對(duì)位置有關(guān)。 xWKKxWKKCS2cos2sin0036 6.4.2 感應(yīng)同步器的工作原理感應(yīng)同步器的工作原理tWxEEtWxEEmCmScos2coscos2sinmmUKE0式中 利用專門設(shè)計(jì)的電路，對(duì)感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行適當(dāng)處理，就可以把位移量x檢測(cè)出來(lái)。37 6.4.2 感應(yīng)同步器的工作原理感應(yīng)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(yīng)同步器的工作原理感應(yīng)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(yīng)同步器在數(shù)控機(jī)床閉環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用感應(yīng)同步器在數(shù)控機(jī)床閉環(huán)系統(tǒng)中的應(yīng)用40 1. 項(xiàng)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(hù)光柵位移傳感器數(shù)顯系統(tǒng)的安裝與維護(hù)41 2. 項(xiàng)目要求 光柵尺安裝示意圖42 3. 項(xiàng)目方案設(shè)計(jì) 產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品型號(hào) 部件名稱部件名稱 共共 頁(yè)頁(yè)第第 頁(yè)頁(yè)序號(hào)序號(hào)裝配內(nèi)容及技術(shù)要求
11、裝配工藝過(guò)程工具與工裝實(shí)測(cè)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(xiàng)目實(shí)施 光柵傳感器常見(jiàn)安裝形式44 4. 項(xiàng)目實(shí)施 主尺尺體相對(duì)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度要求（F為機(jī)床導(dǎo)軌）45 4. 項(xiàng)目實(shí)施 讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間的間距要求46 4. 項(xiàng)目實(shí)施 數(shù)顯裝置背面47 1. 項(xiàng)目描述 6.5.2 數(shù)控機(jī)床主軸光電編碼器的安裝與調(diào)試數(shù)控機(jī)床主軸光電編碼器的安裝與調(diào)試 光電編碼器實(shí)物圖48 2. 項(xiàng)目要求 主軸編碼器安裝示意圖49 3. 項(xiàng)目方案設(shè)計(jì) 產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品型號(hào) 部件名稱部件名稱 共共 頁(yè)頁(yè)第第 頁(yè)頁(yè)序號(hào)序號(hào)裝配內(nèi)容及技術(shù)要求裝配工藝過(guò)程工具與工裝 實(shí)測(cè)精度配分得分 主軸編碼器的安裝步驟及工藝50 4. 項(xiàng)目實(shí)施 編碼器接線示意圖51 4. 項(xiàng)目實(shí)施 手持轉(zhuǎn)速表52 機(jī)械工業(yè)出版社休 息 一 下
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