第一章位移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系制作第一章自動檢測技術(shù)基礎(chǔ)

本章主要介紹直線位移和角位移（轉(zhuǎn)速）的檢測，內(nèi)容包括一個項目和二個拓展實訓(xùn)，通過項目和拓展實訓(xùn)掌握位移檢測的常用傳感器。基本知識主要介紹電位器式、光電式、感應(yīng)同步器、光柵傳感器、光電編碼器和旋轉(zhuǎn)變壓器等傳感器。項目主要介紹用光電編碼器測機床主軸的方法和步驟。拓展實訓(xùn)是對本章基本知識的補充應(yīng)用，實訓(xùn)內(nèi)容為用光柵傳感器測機床工作臺位移和旋轉(zhuǎn)變壓器測電機轉(zhuǎn)子的位置。廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測1.項目說明2.基本知識3.項目計劃4.項目方案5.項目實施過程6.項目檢查與評估廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目目的

1）掌握位移傳感器的原理和應(yīng)用2）掌握機床主軸轉(zhuǎn)速的測量2.項目條件

1）光電編碼器2）三菱FX2N系列PLC、FXGPWIN3.3軟件、主電機3.項目內(nèi)容及要求

切紙機完成的最基本動作是把待裁切的材料送到指定位置，然后進(jìn)行裁切。其控制的核心是一個單軸定位控制。應(yīng)用光電編碼器來實現(xiàn)對機床主軸的轉(zhuǎn)速測量，達(dá)到單軸定位的控制。

一.項目介紹項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作二、基本知識主要內(nèi)容：1.掌握電位器式傳感器的工作原理及應(yīng)用。2.掌握光電式傳感器的種類、工作原理及應(yīng)用。3.掌握光電編碼器的工作原理及應(yīng)用。4.掌握光柵傳感器的工作原理及應(yīng)用。5.了解旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器的工作原理及應(yīng)用。項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作3.2.1電阻式位移傳感器電阻式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器,按工作的原理可分為:變阻器式、電阻應(yīng)變式、熱敏式、光敏式、電敏式.本章講述變阻器式，又稱為電位器式傳感器。項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作等效電路分析:xLL-變阻器總長;x-電刷移動量.R-總電阻;RL電刷電阻;R=K*ll=R/KEE1Lx=RRL=EE1x=L*E1/E項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作(2)變阻器式傳感器的性能參數(shù):1)線性(或曲線的一致性);4)移動或旋轉(zhuǎn)角度范圍;2)分辨率;5)電阻溫度系數(shù);3)整個電阻值的偏差;6)壽命;(3)變阻器式傳感器的分類按測量類型：單圈電位器多圈電位器直線滑動式電位器項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作按制作方式：線繞電位器導(dǎo)電塑料電位器普通塑料基底導(dǎo)電材料粉項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作變阻器式傳感器產(chǎn)品項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作應(yīng)用案例1：重量的自動檢測--配料設(shè)備

比較重量設(shè)定原材料原理：彈簧->力->位移

->電位器->電阻項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作應(yīng)用案例2：煤氣包儲量檢測煤氣包鋼絲原理：鋼絲->收線圈數(shù)

->電位器

->電阻項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作應(yīng)用案例3：電位器測量布料張力項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作應(yīng)用案例4：行程控制項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作案例5：玩具機器人原理：電機->轉(zhuǎn)角

->電位器

->電阻項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作

用光照射某一物體，可以看作物體受到一連串能量為hf的光子的轟擊，組成這物體的材料吸收光子能量而發(fā)生相應(yīng)電效應(yīng)的物理現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。

一、外光電效應(yīng)：在光線的作用下能使電子逸出物體表面的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng)，基于外光電效應(yīng)的光電元件有紫外光電管、光電倍增管、光電攝像管等。二、內(nèi)光電效應(yīng)：在光線的作用下能使物體的電阻率改變。光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管和光每晶閘管。三、光生伏特效應(yīng)：物體產(chǎn)生一定方向電動勢的現(xiàn)象。光電池項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測3.2.2光電傳感器廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作當(dāng)入射紫外線照射在紫外管陰極板上時，電子克服金屬表面對它的束縛而逸出金屬表面，形成電子發(fā)射。紫外管多用于紫外線測量、火焰監(jiān)測等。

紫外線項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作

當(dāng)光敏電阻受到光照時，阻值減小。項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作

當(dāng)光敏電阻受到光照時，光生電子—空穴對增加，阻值減小，電流增大。暗電流（越小越好）項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏二極管

將光敏二極管的PN結(jié)設(shè)置在透明管殼頂部的正下方，光照射到光敏二極管的PN結(jié)時，電子-空穴對數(shù)量增加，光電流與照度成正比。項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作紅外發(fā)射、接收對管外形

紅外發(fā)射管紅外接收管項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏二極管的反向偏置接法

在沒有光照時，由于二極管反向偏置，所以反向電流很小，這時的電流稱為暗電流，相當(dāng)于普通二極管的反向飽和漏電流。當(dāng)光照射在二極管的PN結(jié)（又稱耗盡層）上時，在PN結(jié)附近產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)量也隨之增加，光電流也相應(yīng)增大，光電流與照度成正比。

項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作

在沒有光照時，由于二極管反向偏置，反向電流（暗電流）很小。

當(dāng)光照增加時，光電流IΦ與光照度成正比關(guān)系。

光敏二極管的反向偏置接法UO+—光照項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏三極管

光敏三極管有兩個PN結(jié)。與普通三極管相似，有電流增益，靈敏度比光敏二極管高。多數(shù)光敏三極管的基極沒有引出線，只有正負(fù)（c、e）兩個引腳，所以其外型與光敏二極管相似，從外觀上很難區(qū)別。

項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏三極管外形

項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)

a)

內(nèi)部組成b)管芯結(jié)構(gòu)c）結(jié)構(gòu)簡化圖

1—集電極引腳2—管芯3—外殼4—玻璃聚光鏡

5—發(fā)射極引腳6—N+襯底7—N型集電區(qū)8—SiO2保護圈9—集電結(jié)10—P型基區(qū)11—N型發(fā)射區(qū)12—發(fā)射結(jié)

項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光電特性

0光照光電流光敏三極管光敏二極管3000lx4mA請判斷靈敏度的高低0.3mA請計算當(dāng)E=100lx時，光敏二極管的光電流IΦ

IΦE廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏晶閘管

光敏晶閘管有三個引出電極，即陽極a、陰極k和門極g。它的頂部有一個玻璃透鏡，光敏晶閘管的陽極與負(fù)載串聯(lián)后接電源正極，陰極接電源負(fù)極，門極可懸空。當(dāng)有一定照度的光信號通過玻璃窗口照射到正向阻斷的PN結(jié)上時，將產(chǎn)生門極電流，從而使光敏晶閘管從阻斷狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)。導(dǎo)通后，即使光照消失，光敏晶閘管仍維持導(dǎo)通。要切斷已觸發(fā)導(dǎo)通的光敏晶閘管，必須使陽極與陰極的電壓反向，或使負(fù)載電流小于其維持電流。光敏晶閘管的特點是：導(dǎo)通電流比光敏三極管大得多，工作電壓有的可達(dá)數(shù)百伏，因此輸出功率大，可用于工業(yè)自動檢測控制。項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光敏晶閘管外形光敏面akgRgVcc項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作基于光生伏特效應(yīng)的光電元件

——光電池在N型襯底上制造一薄層P型層作為光照敏感面，就構(gòu)成最簡單的光電池。當(dāng)入射光子的能量足夠大時，P型區(qū)每吸收一個光子就產(chǎn)生一對光生電子—空穴對，光生電子—空穴對的的擴散運動使電子通過漂移運動被拉到N型區(qū)，空穴留在P區(qū)，所以N區(qū)帶負(fù)電，P區(qū)帶正電。如果光照是連續(xù)的，經(jīng)短暫的時間，PN結(jié)兩側(cè)就有一個穩(wěn)定的光生電動勢輸出。

項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光電池外形光敏面項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作能提供較大電流的大面積光電池外形項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作其他光電池及在照度測量中的應(yīng)用柔光罩下面為圓形光電池廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光電池在動力方面的應(yīng)用太陽能賽車太陽能電動機模型太陽能硅光電池板項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光電池在動力方面的應(yīng)用（續(xù)）太陽能發(fā)電項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作應(yīng)用案例1：光電管應(yīng)用于吸收式煙塵濁度監(jiān)測儀項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測

為了提高檢測靈敏度，采用具有高增益、高輸入阻抗、低零漂、高共模抑制比的運算放大器，對信號進(jìn)行放大。刻度校正被用來進(jìn)行調(diào)零與調(diào)滿刻度，以保證測試的準(zhǔn)確性。顯示器用來顯示濁度瞬時值。報警電路由多諧振蕩器組成，當(dāng)運算放大器輸出濁度信號超過規(guī)定值時，多諧振蕩器工作，輸出信號經(jīng)放大后推動揚聲器發(fā)出報警信號。廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測

燈光亮度自動控制原理應(yīng)用案例2：光敏電阻應(yīng)用于燈光亮度自動控制廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作應(yīng)用案例3：光電池應(yīng)用于測光文具盒項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作電路中采用2CR11硅光電池作為測光傳感器，它被安裝在文具盒的表面，直接感受光的強弱。采用兩個發(fā)光二極管作為光照強弱的指示。當(dāng)光照度小于100lx時，光電池產(chǎn)生的電壓較小，半導(dǎo)體管壓降較大或處于截止?fàn)顟B(tài)，兩個發(fā)光二極管都不亮；當(dāng)光照度在100lx～200lx之間時，發(fā)光二極管VD2點亮，表示光照度適中；當(dāng)光照度大于2001x時，光電池產(chǎn)生的電壓較高，半導(dǎo)體管壓降較小，此時兩個發(fā)光二極管均點亮，表示光照太強了。借助測光表調(diào)節(jié)電位器RP和R*可使電路滿足上述要求。

項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光電式轉(zhuǎn)速傳感器項目三機床主軸轉(zhuǎn)移檢測從光源發(fā)射的光，通過開孔盤和縫隙照射到光敏元件上，使光敏元件感光。開孔盤上開有一定數(shù)量的小孔，當(dāng)開孔盤轉(zhuǎn)動一周，光敏元件感光的次數(shù)與盤的開孔數(shù)相等，因此產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的電脈沖信號。假設(shè)圓盤開孔數(shù)目為N，時間間隔T,計數(shù)脈沖數(shù)總數(shù)為n.則V=n/(N*T)。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測3.2.3感應(yīng)同步器

利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化成電信號的位置檢測裝置。感應(yīng)同步器按其運動形式和結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為旋轉(zhuǎn)式（或稱圓盤式）和直線式兩種。前者用來檢測轉(zhuǎn)角位移，用于精密轉(zhuǎn)臺，各種回轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)；后者用來檢測直線位移，用于大型和精密機床的自動定位，位移數(shù)字顯示和數(shù)控系統(tǒng)中，兩者工作原理和工作方式相同。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測結(jié)構(gòu)：感應(yīng)同步器由定子和滑尺兩部分組成。滑尺上制有兩組分段繞組，分別稱為正弦繞組和余弦繞組，這兩段繞組相對于定尺繞組在空間錯開1/4的節(jié)距，節(jié)距用2τ表示，安裝時定尺組件與滑尺組件安裝在機床的不動和移動部件上，廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測

例如工作臺和床身，滑尺安裝在機床上，并自然接地。工作時，當(dāng)在滑尺兩個繞組中的任一繞組加上激勵電壓時，由于電磁感應(yīng)，在定尺繞組中會感應(yīng)出相同頻率的感應(yīng)電壓，通過對感應(yīng)電壓的測量，可以精確的測量出位移量。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測感應(yīng)同步器的特點：①具有較高的精度與分辨力。

②抗干擾能力強。

③使用壽命長，維護簡單。

④可以作長距離位移測量。

⑤工藝性好，成本較低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作3.2.4光柵傳感器

一、光柵的類型和結(jié)構(gòu)

計量光柵可分為透射式光柵和反射式光柵兩大類，均由光源、光柵副、光敏元件三大部分組成。計量光柵按形狀又可分為長光柵和圓光柵。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作尺身尺身安裝孔反射式掃描頭（與移動部件固定）掃描頭安裝孔可移動電纜光柵的外形及結(jié)構(gòu)防塵保護罩的內(nèi)部為長磁柵項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作掃描頭（與移動部件固定）光柵尺可移動電纜項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作反射式光柵項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作透射式光柵項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作透射式圓光柵固定項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測

在透射式直線光柵中，把主光柵與指示光柵的刻線面相對疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線保持很小的夾角θ。在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，形成亮帶；在兩光柵刻線的錯開處，由于相互擋光作用而形成暗帶。

光柵的刻線寬度W莫爾條紋的寬度L

L≈W/θ

，（θ為主光柵和指示光柵刻線的夾角，弧度）

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作莫爾條紋演示項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作

有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為50，主光柵與指示光柵的夾角=1.8，則：分辨力=柵距W=1mm/50=0.02mm=20m（由于柵距很小，因此無法觀察光強的變化）莫爾條紋的寬度是柵距的32倍：

L≈W/θ=0.02mm/（1.8*3.14/180

）

=0.02mm/0.0314=0.637mm

由于較大，因此可以用小面積的光電池“觀察”莫爾條紋光強的變化。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光柵的輸出信號（TTL）余弦信號（超前）正弦信號零位信號項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光柵輸出信號（電壓正弦波）細(xì)分點余弦信號正弦信號零位信號項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作脈沖細(xì)分

細(xì)分技術(shù)能在不增加光柵刻線數(shù)及價格的情況下提高光柵的分辨力。細(xì)分前，光柵的分辨力只有一個柵距的大小。采用4細(xì)分技術(shù)后，計數(shù)脈沖的頻率提高了4倍，相當(dāng)于原光柵的分辨力提高了3倍，測量步距是原來的1/4，較大地提高了測量精度。細(xì)分前細(xì)分后廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光柵細(xì)分舉例

有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為50，細(xì)分?jǐn)?shù)為4細(xì)分，則：分辨力=W/4

=（1mm/50）/4=0.005mm=5m

采用細(xì)分技術(shù)，在不增加光柵刻線數(shù)（成本）的情況下，將分辨力提高了3倍。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作如果傳感器只安裝一套光電元件，則在實際應(yīng)用中，無論光柵作正向移動還是反向移動，光敏元件都產(chǎn)生相同的正弦信號，無法分辨位移的方向。例：某1024p/r圓光柵，正轉(zhuǎn)10圈，反轉(zhuǎn)4圈，若不采取辨向措施，則計數(shù)器將錯誤地得到14336個脈沖，而正確值為：(10－4)×1024＝6144個脈沖。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作正向運動產(chǎn)生

加法脈沖正向運動時，與門IC2無“減”計數(shù)脈沖輸出。廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作為光柵設(shè)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(xì)分、辨向、報警、阻抗變換等。廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作為光柵設(shè)計

的專用信號

處理單元（光柵插補器）功能同上頁廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光柵在機床上的安裝位置（2個自由度）廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光柵在機床上的安裝位置（3個自由度）數(shù)顯表廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光柵在機床上

的安裝位置

（3個自由度）（續(xù)）廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作2自由度光柵數(shù)顯表X位移顯示Z（Y）位移顯示廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作3自由度光柵數(shù)顯表項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作防護罩內(nèi)為直線光柵光柵掃描頭被加工工件切削刀具角編碼器安裝在夾具的端部項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作3.2.5光電編碼器

信號航空插頭（參考德國沃申道夫公司資料）編碼器外形項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作角編碼器外形拉線式角編碼器利用線輪，能將直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作其他角編碼器外形

（參考德國圖爾克傳感與自動化技術(shù)專業(yè)公司）項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作一、絕對式編碼器絕對式碼盤與增量式碼盤有何區(qū)別？10碼道光電絕對式碼盤

絕對式編碼器按照角度直接進(jìn)行編碼，可直接把被測轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測方式有接觸式、光電式等形式。

透光區(qū)不透光區(qū)零位標(biāo)志項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作絕對式接觸式編碼器演示4個電刷4位二進(jìn)制碼盤

+5V輸入公共碼道最小分辨角度為α=360°/2n

項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作2．絕對式光電編碼器

a）光電碼盤的平面結(jié)構(gòu)（8碼道）b）光電碼盤與光源、光敏元件的對應(yīng)關(guān)系（4碼道）

高位低位項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作絕對式光電編碼器的分辨力及分辨率絕對式光電編碼器的測量精度取決于它所能分辨的最小角度，而這與碼盤上的碼道數(shù)n有關(guān)，即最小能分辨的角度及分辨率為：

α=360°/2n分辨率=1/2n項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作增量式光電編碼器的分辨力及分辨率增量式光電編碼器的測量精度取決于它所能分辨的最小角度，而這與碼盤圓周上的狹縫條紋數(shù)n有關(guān)，即最小能分辨的角度及分辨率為：分辨角度分辨率：項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作增量式編碼器轉(zhuǎn)軸盤碼及狹縫光敏元件光欄板及辨向用的A、B狹縫LEDABC零位標(biāo)志ABC項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作光電編碼器的輸出波形

為了判斷碼盤旋轉(zhuǎn)的方向，在上圖的光欄板上的兩個狹縫距離是碼盤上的兩個狹縫距離的（m+1/4）倍，m為正整數(shù)，并設(shè)置了兩組光敏元件A、B，有時又稱為sin、cos元件。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作辨向信號和零標(biāo)志

光電編碼器的光欄板上有A組與B組兩組狹縫，彼此錯開1/4節(jié)距，兩組狹縫相對應(yīng)的光敏元件所產(chǎn)生的信號A、B彼此相差90相位，用于辯向。當(dāng)編碼正轉(zhuǎn)時，A信號超前B信號90；當(dāng)碼盤反轉(zhuǎn)時，B信號超前A信號90。

在上一頁圖的碼盤里圈，還有一根狹縫C，每轉(zhuǎn)能產(chǎn)生一個脈沖，該脈沖信號又稱“一轉(zhuǎn)信號”或零標(biāo)志脈沖，作為測量的起始基準(zhǔn)。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作三、角編碼器的應(yīng)用角編碼器除了能直接測量角位移或間接測量直線位移外，可用于數(shù)字測速、工位編碼、伺服電機控制等。項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作M法測速（適合于高轉(zhuǎn)速場合）T

編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖，在T時間段內(nèi)有m1

個脈沖產(chǎn)生，則轉(zhuǎn)速（r/min)為：n=60m1/（NT）

m1項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作例題T

有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，在5s時間內(nèi)測得65536個脈沖，則轉(zhuǎn)速（r/min)為：

n=60×65536/（1024×5）r/min

=768r/min

m1項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作T法測速（適合于低轉(zhuǎn)速場合）時鐘脈沖fc

編碼器輸出脈沖

m2

···編碼器每轉(zhuǎn)產(chǎn)生N個脈沖，用已知頻率fc作為時鐘，填充到編碼器輸出的兩個相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為m2

，則轉(zhuǎn)速(r/min)為n=60fc/（Nm2）

項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作T法測速舉例時鐘脈沖fc

編碼器輸出脈沖

m2

···

n=60fc

/（Nm2

）

=60*1000000/（1024*3000）

=19.53r/min

有一增量式光電編碼器，其參數(shù)為1024p/r，測得兩個相鄰脈沖之間的脈沖數(shù)為3000，時鐘頻率fc為1MHz，則轉(zhuǎn)速（r/min)為：項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作安裝套編碼器的安裝方式

1.編碼器的套式安裝廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作安裝軸項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作編碼器在定位加工中的應(yīng)用1—絕對式編碼器

2—電動機

3—轉(zhuǎn)軸

4—轉(zhuǎn)盤

5—工件

6—刀具

設(shè)該增量式光電編碼器的參數(shù)為1024p/r，大、小皮帶輪的傳動比為5，若希望當(dāng)加工好元件1后緊接著加工元件8，則電動機轉(zhuǎn)動了多少分之幾圈？應(yīng)等待編碼器給出多少脈沖數(shù)時，電動機停轉(zhuǎn)？項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作

編碼器在數(shù)控加工中心的刀庫選刀控制中的應(yīng)用旋轉(zhuǎn)刀庫被加工工件刀具角編碼器的輸出為當(dāng)前刀具號角編碼器與旋轉(zhuǎn)刀庫連接廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作編碼器在伺服電機中的應(yīng)用

利用編碼器測量伺服電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角，并通過伺服控制系統(tǒng)控制其各種運行參數(shù)。轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)子磁極位置測量角位移測量項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作3.2.6旋轉(zhuǎn)變壓器外形項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測原理：由定子和轉(zhuǎn)子兩部分構(gòu)成。

定子、轉(zhuǎn)子鐵芯采用高磁導(dǎo)率的鐵鎳軟磁合金片或硅鋼片經(jīng)沖制、絕緣、疊裝而成。定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是均勻的，定子鐵芯內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子鐵芯外圓都有齒槽，在槽內(nèi)分別嵌入兩個軸線在空間互相垂直的分布繞組。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測旋轉(zhuǎn)變壓器分類：有刷式和無刷式有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器無刷式旋轉(zhuǎn)變壓器廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測3.3項目實施過程3.3.1項目計劃

項目實施的過程計劃表可參照表3-1。內(nèi)容如下：1、研討任務(wù)2、制定計劃3、確定檢測系統(tǒng)4、具體操作5、效果檢查6、評估廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目一認(rèn)識自動檢測系統(tǒng)1.3.2方案分析切紙機主軸轉(zhuǎn)速控制方案：實現(xiàn)本項目的步驟如下：①根據(jù)編碼器的機械安裝尺寸、分辨率及電氣接口選擇本項目需要的編碼器；②編碼器選定后，分析具體應(yīng)用和實現(xiàn)方法

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目一認(rèn)識自動檢測系統(tǒng)1.3.3操作分析光電編碼器選型：編碼器分辨率是500P/R（每轉(zhuǎn)每相輸出500個脈沖）。電機最高轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分（25轉(zhuǎn)/秒）、進(jìn)給絲桿的導(dǎo)程是10mm/轉(zhuǎn)。驗證如下：本系統(tǒng)脈沖最高頻率＝25轉(zhuǎn)/秒×500個/轉(zhuǎn)×2（A/B兩相）＝25KHz

理論進(jìn)給分辨率＝10mm/500=0.02mm

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測由上可知：

進(jìn)給系統(tǒng)每走1mm編碼器發(fā)出50個脈沖信號。由于此工程中對編碼器的A/B相脈沖進(jìn)行了分別計數(shù)，使用了兩個高速計數(shù)器，且在程序中應(yīng)用了高速定位指令，則此PLC可處理的最高脈沖頻率為30千赫，因此滿足PLC接收的最高脈沖頻率的條件；我們的切紙機的載切精度要求是0.2mm，可知理論精度完全滿足此要求。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測操作分析：2、編碼器與PLC配合測主電機轉(zhuǎn)速的實現(xiàn)方法

編碼器安裝廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測編碼器與PLC配合測轉(zhuǎn)速采用PLC內(nèi)置的高速計數(shù)器完成對編碼器信息的采集。如使用C235計數(shù)器，則程序如下：LDM0OUTC235K10000LDC235OUTY0LDM1RSTC235END廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目三機床主軸轉(zhuǎn)速檢測

在切紙機工作過程中除手動讓進(jìn)給定位機構(gòu)前進(jìn)后退外，還要實現(xiàn)等分裁切功能和指定具體位置定位功能，并且HMI上還要即時顯示定位機構(gòu)的當(dāng)前位置。采用了兩個高速計數(shù)器C235和C236。C236通過計算前進(jìn)后退的脈沖數(shù)，再進(jìn)行換算后用于顯示進(jìn)給機構(gòu)的當(dāng)前位置；C235用于進(jìn)行精確定位。定位過程是這樣的，每次進(jìn)給機構(gòu)需要定位工作時，通過計算把需要的脈沖數(shù)送到C235，不論進(jìn)給機構(gòu)前進(jìn)還是后退C235進(jìn)行減計數(shù)，同時對C235中的數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果驅(qū)動相應(yīng)的輸出點對變頻器進(jìn)行輸出頻率的控制，實現(xiàn)接近設(shè)定值時進(jìn)給速度變慢，從而達(dá)到精確定位。

廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院劉麗華制作項目一認(rèn)識自動檢測系統(tǒng)3.4檢測與評估檢查方法：在設(shè)計電路選擇PLC的情況下：（1）調(diào)整光電編碼器與電機的安裝，使之有效接觸。（2）檢測光電編碼器與PLC的接線是否正確。（3）手動讓切紙機進(jìn)給定位機構(gòu)前進(jìn)后退，觀看是否靈活。（4）利用RS232串行通信線纜，把該項目的梯形圖程序裝載到PLC中，并重新啟動使之運行。（5）按下啟動按鈕1，