(机电一体化技术课件)第四章传感器及自动检测.ppt

直线 位移传感器及位移检测 （5）光栅尺 直线 位移传感器及位移检测 （5）光栅尺 3、应用 直线 位移传感器及位移检测 （5）光栅尺 3、应用 目前在精密机加工和数控机床中采用的精密位移数控系统框图如图1所示。 直线 位移传感器及位移检测 （5）光栅尺 随着电子技术和单片机技术的发展，光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用，并逐步向智能化方向转化。 图2是利用光栅传感器构成的位移量自动测量系统原理示意图。 直线 位移传感器及位移检测 该系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路以及单片机相结合来完成对位移量的自动测量，它具有判别光栅移动方向、预置初值、实现自动定位控制及过限报警、自检和掉电保护以及温度误差修正等功能。 下面对该系统的工作原理及设计思想作以介绍。 直线 位移传感器及位移检测 2 电子细分与判向电路 　　光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位移量进行测量。 目前高分辩率的光栅尺一般造价较贵，且制造困难。 为了提高系统分辩率，需要对莫尔条纹进行细分，本系统采用了电子细分方法。 当两块光栅以微小倾角重叠时， 在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也随上下移动。 这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量，同量莫尔条纹又具有光学放大作用，其放大倍数为 直线 位移传感器及位移检测 （5）光栅尺 　　在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与判向功能。 本系统采用的光栅尺栅线为50线对/mm，其光栅栅距为0.02mm， 若采用四细分后便可得到分辩率为5μm的计数脉冲，这在一般工业测控中已达到了很高精度。 由于位移是一个矢量，即要检测其大小，又要检测其方向，因此至少需要两路相位不同的光电信号。 直线 位移传感器及位移检测 　为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波，采用了由低漂移运放构成的差分放大器。 由4个继电器件获得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端， 从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2，为得到判向和计数脉冲，需对这两路信号进行整形， 首先把它们整形为占空比为1：1的方波，经由两个与或非门74LS54芯片组成的四细分判向电路输入可逆计数器， 最后送入由8031组成的单片机系统中进行处理。 直线 位移传感器及位移检测 直线 位移传感器及位移检测 应用 目前在精密机加工和数控机床中采用的直线电机系统 直线 位移传感器及位移检测 信和光栅尺是精密的光栅测量系统,适用于大量程的精密测量. 尤其适用于测量, 医疗设备,精密现代化加工设备. 数控加工中心，机床，磨床，铣床，自动卸货机，金属板压制和焊接机，机器人和自动化科技，生产过程测量机器，线性产品, 直线马达, 直线导轨定位等。 规格\型号 KA-300 KA-500 KA-600 KA-700 KA-900 KA-300NC KA-500NC KA-600NC 测量长度L， 零位参考点,每50mm一个 准确度 ±3/±5/±10μm 直线 位移传感器及位移检测 海德汉光栅尺分为敞开式和封闭式两类：其中敞开式为高精度型。 ?? 海德汉光栅尺 输出波形为正弦波，主要用于精密仪器的数字化改造。 最高分辨率可达0.1μm; 2、角 位移传感器及位移检测 位移传感器及位移检测 旋转变压器 脉冲编码器 圆光栅 多种的线性位移传感器,只要在结构上做适当变动,几乎都能实现角位移的测量。 2、角 位移传感器及位移检测 位移传感器及位移检测 （1）旋转变压器 角 位移传感器及位移检测 旋转变压器和感应同步器的工作原理大致相同。在使用中它的两个绕组相当于感应同步器的滑尺绕组 不过，旋转变压器是一种角度传感器，相当于一个精密的交流电机。 （1）旋转变压器 角 位移传感器及位移检测 旋转变压器是一种其输出电压随转子转角而变化的角度测量装置，由定子和转子组成。 当激励电压V1加到定子绕组时，转子绕组产生感应电动势。 角 位移传感器及位移检测 （2）脉冲编码器 一种光学式位置检测元件，装在旋转轴上，以测出轴的旋转角度位移和速度变化，其输出信号为电脉冲，按编码的方式，可分为: 1)增量码盘： 2)绝对值码盘 它用读取轴上码盘的图案来表示轴的位置。有接触式、磁电式和光电式等类型。其工作原理相同，只是敏感元件不同。其中又以光电码盘应用较多。 角 位移传感器及位移检测 （2）脉冲编码器 角 位移传感器及位移检测 （2）脉冲编码器 角 位移传感器及位移检测 脉冲编码器 2)绝对值码盘 角 位