传感器原理及应用第5章ppt课件.ppt

《传感器原理及应用第5章ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、传感器原理及应用第五章数字式传感器第6章数字式传感器前面几章介绍的传感器大部分是将非电量转换为电模拟量输出，直接配用模拟式仪表显示。这类模拟信号与电子计算机数字系统配接时，必须先经过一套模数（A/D）转换装置。这样不但增加成本，也增加系统复杂性，降低了系统可靠性和精度。数字式传感器能够直接将非电量转换为数字量输出，因此具有下列优点：①精确度和分辨力高；②抗干扰能力强，适宜远距离传输；③信号便于处理和存贮；④可以减少读数误差；但是目前数字式传感器的种类还不太多，本章重点介绍数字码盘、光栅传感器和振弦式传感器几种下一页

2、第6章数字式传感器6－1码盘式传感器6－2光栅式传感器6－3振弦式传感器上一页下一页6－1码盘式传感器码盘式传感器的核心部件是编码器，下图为光电绝对编码式码盘(用于测量角位移)工作原理示意图。一、工作原理经光源1发出的光线，经柱面镜2后变成一束平行光照射到码盘上。码盘3由光学玻璃制成，其上刻有许多同心码道。每条码道上有按一定规律排列着的若干透光区和非透光区（或称亮区和暗区）。通过暗亮区的光线经狭缝4后，形成一束很窄的光束照射在接收元件上（光电元件），光电元件的排列与每条码道一一对应，当有光照射时，对应亮区和暗区的光

3、电元件的输出不同，前者为“1”后者为“0”，这种信号的不同组合，反映出按一定规律编码的数字量，代表码盘转角的大小。这就是码盘将轴的转角换成代码输出的工作过程。上一页下一页二、码制与码盘右图是一个6位的二进制码盘，码道（二进制数的最高位），一半透光，一半不透光。最外圈称码道（二进制数的最低位），共分成个黑白间隔。码盘的每一个角度间隔对应不同的编码（后面有与之对应的光电接收元件），测量时，只要根据码盘的起始和终止位置就可确定转动的角度，而与转动的过程无关。二进制码盘具有如下特点：①n位（n个码道）的二进制码盘具有种不同

4、编码其容量为：最小分辨力：最外圈角节距：上一页下一页②二进制码为有权码，编码若是，则对应于零位转过的转角为：③码盘转动中，若变化时，则所有()应同时变化。二进制码存在的问题：①提高分辨力困难。例如：二进制码盘，为了达到1〞左右的分辨力，需要采用20位以上的码盘，若码盘直径是400mm时，其外圈分度间隔仅1um左右，这不仅要求刻划精确，而且要彼此对准，这在加工上非常困难。②由于是有权码，所以存在粗误差。所谓粗误差参见下图所示，这是一个四位二进制码盘展开图（图a)。当读数狭缝处于AA位置时，正确读数0111（十进制7）

5、。若码道暗区做的太短，就会误读成1111（十进制15，相当8个间隔）；反之若暗区做得太长，当狭缝处于A’A’位置时，就会将1000（十进制8）读成0000（十进制0，也相等8个间隔），这就是粗误差。（）上一页下一页消除粗误差的方法：〈1〉采用双读数头法（见下图）C1码道：仍只有一个读数狭缝，设在00位置；C2码道：有两个读数狭缝，对称分布00两侧；C3码道：有两个读数狭缝，对称分布00两侧；C4码道：有两个读数狭缝，对称分布00两侧；间隔：小于本码道分度间隔的一半，即这种分布使得两个对称的读数狭缝尽量远离变化交界处

6、，但又不应影响相邻码位，故两狭缝也不要超过范围，等于最好。这种布局是为了消除因加工误差带来的读数时产生的粗误差。测量时根据情况采用狭缝或的读数。配合三个“与非”门组成的识别电路，即可实现下列的读数判别：设第码道两狭缝读出的信号为；码道读数为若则；若则上一页下一页用低位值来判读高位读数若则；若则1010×11010000011111×因此就大大降低了粗误产生的概率，只要由刻划等因素造成的总误差不超过相应码道（本码道）之间的间隔即可做到高位不出现误差。由此可见，在不发生粗误差的前提下，整个编码器的精度由它最低位（即位码

7、道）决定。双读数头的缺点是读数头多了一倍，当位数很多时，光电元件位置安装困难。〈2〉采用循环码码盘右图为一个六位的循环码码盘，对于n位的循环码码盘有下列特点：①n位的循环码有种不同编码：其容量为：最小分辨力：最外圈角节距：（比二进制大一倍）②循环码为无权码，不产生粗误差；③循环码码盘具有轴对称性，最高位相反，其余各相同；④循环码码盘中两相邻区域，编码中只有一位生产变化，所以不产生粗误差，因面获得广泛应用。上一页下一页上下对称三、二进制码与循环码的转换：循环码不直观，不易处理，显示等，所以要经常转换成二进制码，其方法

8、一般分为代数计算，逻辑运算和用门电路进行计算。①代数计算：（二进制→循环码）二进制码右移一位并舍去末位——————不进位加法循环码②逻辑运算：③用门电路实现：上一页下一页举例：十进制6循环码6二进制→循环码循环码→二进制四、应用简介下图为光学码盘测角仪的原理图光源1通过大孔径非球面聚光镜2形成均匀狭长的光束照射到码盘3上，根据码盘所处的转角位置，位于狭缝4后