编码器的原理与应用.ppt

编码器的原理与应用 工程部 杜晋锋 一、编码器的介绍 二、编码器的分类 三、编码器的常用术语 四、常用编码器的工作原理 五、编码器测速应用及结语 一、编码器的介绍 二、编码器的分类 三、编码器的常用术语 四、常用编码器的工作原理 五、编码器测速应用 谢 谢！ 工作时，码盘的一侧放置电源，另一边放置光电接受装置，每个码道都对应有一个光电管及放大、整形电路。码盘转到不同位置，光电元件接受光信号，并转成相应的电信号，经放大整形后，成为相应数码电信号。但由于制造和安装精度的影响，当码盘回转在两码段交替过程中，会产生读数误差。例如，当码盘顺时针方向旋转，由位置“0111”变为“1000”时，这四位数要同时都变化，可能将数码误读成16 种代码中的任意一种，如读成1111、1011、1101、…0001 等，产生了无法估计的很大的数值误差，这种误差称非单值性误差。 为了消除非单值性误差，一般采用循环码盘，如图2-2（图a）。 循环码习惯上又称格雷码，它也是一种二进制编码，只有“0”和“1”两个数。图b所示为四位二进制循环码。这种编码的特点是任意相邻的两个代码间只有一位代码有变化，即“0”变为“1”或“1”变为“0”。因此，在两数变换过程中，所产生的读数误差最多不超过“1”，只可能读成相邻两个数中的一个数。所以，它是消除非单值性误差的一种有效方法。表2-1为几种自然二进制码与格雷码的对照表： 格雷码 自然二进制数 十进制数 格雷码 自然二进制数 十进制数 1000 1111 15 0100 0111 7 1001 1110 14 0101 0110 6 1011 1101 13 0111 0101 5 1010 1100 12 0110 0100 4 1110 1011 11 0010 0011 3 1111 1010 10 0011 0010 2 1101 1001 9 0001 0001 1 1100 1000 8 0000 0000 0 表2-1 几种自然二进制码与格雷码的对照表 二进制码转换成制格雷码，其法则是保留二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或，而格雷码其余各位与次高位的求法相类似。 3、混合式编码器 混合式光电编码器，就是在增量式光电编码器的基础上，增加了一组用于检测永磁伺服电机磁极位置的码道。它输出两组信息：一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能，另一组则完全同增量式编码器的输出信息。混合式光电编码器输出的绝对值信息在一定的精度上与磁极的位置具有对应关系。通常它给出相位相差120 度的三相信号，用于控制永磁伺服电机定子三相电流的相位。U（/U）、V（/V）和W（/W）三相脉冲信号彼此相差120 度，每转的脉冲个数与电机的极对数相一致。根据U、V、W 三相脉冲的高低电平关系可以判断电机磁极的当前位置。其过程是：电机启动前，通过U、V、W 三相脉冲的状态估算出电机磁极位置，即当前的角度，一旦电机旋转起来，光电编码器的增量式部分可以精确地检测出位置值。 （一）、模拟量编码器 1、旋转变压器 旋转变压器（resolver/transformer）是一种电磁式传 感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交 流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度， 由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边， 接受励磁电压，励磁频率通常用400、3000及5000HZ等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。 旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似，区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。旋转变压器在同步随动系统及数字随动系统中可用于传递转角或电信号；在解算装置中可作为函数的解算之用，故也称为解算器。 旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极绕组旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，四极绕组则各有两对磁极，主要用于高精度的检测系统。除此之外，还有多极式旋转变压器，用于高精度绝对式检测系统。 2、sin/cos编码器 正余弦编