中邮核心成长股票型证券投资基金2010年度第3季度报告

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1、第二章位置检测元件§2-1概述1）本章介绍六种位置检测元件：光电编码器（角编码器），光栅（尺），磁栅，感应同步器和旋转变压器。2）位置检测一般采取角度传感形式；因而，在某些伺服系统中属于间接测量，这时的系统则为半闭环控制系统。（图2-1）图2-1半闭环控制系统3）控制系统中常用的角度传感器，其参考精度如下电位计10′自整角机5′旋转变压器3′多极旋转变压20″感应同步器（园）5″光栅（园）1″光码盘1″可见其中光码盘的性能价格比最高。1）位置检测目前都采用数字式。其中分两种；一种从原理上讲，输出直接就是脉冲（光码盘），

2、通过可逆计数器进行计数；另一种输出为调制正弦波形式的模拟电压(这是无法使用A/D转换的)，经过某种处理方法，生成数字。旋变，磁栅和感应同步器就是这种类型。所述的处理方法是藉用自控原理，按输出的某些参数调节励磁跟踪，从而达到数字化；有的将伺服电机也纳入该环节中。目前，已专门将这种原理算法集成化，做成接口芯片，一般冠名为RD××××。2）数字位置传感器与其它位置传感器（如电感，电涡流，电容等传感器）相比，有很大不同：①输出为数字脉冲或编码信号；按信号性质而言就具有很强的抗干扰性。所以其可靠性较高；而后者多为抗干扰差的模拟量

3、。①由于它以时间为基准，精度可以做得很高。②一般检测技术都受到“量程与精度矛盾”的制约，但对于数字位置传感器；其测量准确度基本与量程无关。2）历史与水平：20世纪50年代英国FERRATI将计量光栅（高密度线条）用于数控铣床。美国FARRAND发明感应同步器。20世纪60年代日本SONY发明磁栅数显系统。20世纪90年代瑞士SYLVAC推出容栅数显系统。目前，数字位置测量：直线分辨率达0.1μm；角度分辩率达0.1″七)应用：下面分别举例。图2-2机床床头箱图2-2两个光电编码器分别担任X轴和Z轴进给的检测。在机床中，

4、光电编码器与伺服电机往往合在一起配套出售。图2-3机床导轨图2-3安装光栅尺（高精度数控机床）图2-4工业机械手图2-4编码器用于工业机器人的关节位置检测。图2-5电梯的曳引电动机图2-5这是安装在曳引电动机上的光电编码器（控制楼层，由PLC计数）。例如，电梯上行到3楼，对应3楼距地面应9000个脉冲，减速点设定在7000个脉冲。电梯一旦上行，PLC即开始计数，当计数到7000个脉冲时，发出减速指令，于是电梯慢速上行，当计数到9000个脉冲，发出停止脉冲。§2-2光电编码器一)增量式编码器1）结构与原理（图2-6和图2

5、-7）图2-6增量式编码器图2-7增量式编码器原理光电码盘随轴一起转动，光线透过盘与后面光栏板狭缝形成忽明忽暗的光信号，光敏元件检拾该信号，经过斯密特触发器整形，产生三路幅值为+5V的脉冲A，B和Z（图2-8）。光码盘上狭缝条纹数n，决定了光码盘的分辨率。例如：常用规格是1024条，则该盘能分辨的最小角度为图2-8A，B和（即Z）的波形为辨别方向，即轴的正反转，通过两路（A，B）再由辨向电路和可逆计数器完成。B脉冲（在电相位上）滞后A脉冲1/4T；滞后是通过光栏板A，B狭缝位置错开1/4间距产生的。Z是另位标志信号；即

6、盘每转一圈产生一个脉冲，它是用来进行整圈数计数（即360°的整数角部分）。注：由于光敏元件的响应限制，遇有超高速情况，可采用一种磁敏编码器，其频响高达700KHZ。（详情到网上搜索）1）光电编码器的测速功能。①M法测速（图2-9a）此系直接测速；先确定一定的时间间隔（又称闸门时间，如10s，1s，0.1s等），然后，直接计算该内的脉冲数。例：某编码器规格为2048p/r，在0.2s时间内测得8K个脉冲，即编码轴转速则为图2-9测速M法适用于高速情况。①T法测速（图2-9b）将输出脉冲周期T作为闸门时间，然后利用高频的（

7、1MHZ）标准时种脉冲填入，进行测脉宽。例：某编码器规格为1024p/r，已知标准频率时钟，测得编码器输出的两个相邻脉冲上升沿之间填充1000个脉冲。则轴转速为T法显然针对低转速情况，它的最大优点是，响应快，即能检测瞬时转速，但要注意CPU数据的溢出。一）绝对编码器1）结构与分类图2-10光电码盘增量式编码器不能进行“回归原点操作”，这时必须采用绝对式编码器。（如机器人）绝对式编码器是真正意义上的编码器。图2-10示出一个8码道的绝对式光电码盘：盘上分划个扇区，每个扇区定出8bit的位置码，玻璃面上透光者为“0”，遮光

8、为“1”，所以，码道数决定编码盘的分辩率，目前最多为23道。今若以21码道为例，其分辨率α为：即每变化1bit数据，相当转过0.618″。绝对式编码按其物理原理分；有接触式码盘,光学码盘和磁性码盘三种。图2-11多转绝对式码盘按功能可分为单转式，多转绝对式和混合式。多转绝对式如图2-11所示；它可以看成单转绝对式+增量磁性编码器的