10模块十数字式位移检测上.ppt

机、电类《传感器与检测技术项目教程》模块十、数字式位移检测 课件统一书号：ISBN 978-7-111-48817-0课程配套网站或 2015年2月第1版 内容简介 本模块介绍“数字式位移传感器” 的基本概念、大位移的测量方法、角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器，并讨论了它们在直线位移和角位移精密测量以及机床位置控制中的应用。还介绍了电梯平层的要求及方法。 模块九、小位移检测（上） 目录 知识链接 位置检测方式 位置测量主要是指直线位移和角位移的精密测量。数字式位置传感器按测量方式有直接测量和间接测量之分；按测量原理分，有增量式测量和绝对式测量之分。 一、直接测量和间接测量 若位置传感器所测量的对象就是被测量本身，即：直线式传感器直接测量直线位移，旋转式传感器直接测量角位移，则该测量方式为直接测量。例如用长光栅和长磁栅测量直线位移等。 图10-1 直接测量和间接测量示意图 a）直接测量 b）间接测量 1－导轨 2－运动部件 3－直线式位置传感器的随动部件 4－直线式位置传感器的固定部件 5－旋转式位置传感器 6－丝杠-螺母副 7－电动机 直接测量 间接测量 齿轮-齿条副的位移转换演示 传动机构 滚珠丝杠螺母副 传动分析 例10-1 若丝杠的螺距t =6.00mm（当丝杠转一圈360°时，“单线螺母”或“单头螺母”移动的直线距离为6.00mm），旋转式位置传感器测得丝杠的旋转角度θ为7290°，求螺母的直线位移x。 解 螺母的直线位移 x=(7290o/360o)×6mm =121.50mm 【丝杠-螺母副位移转换填表训练】 丝杠-螺母副（单线）在10s时间里运动的数据如下，请分析、填空（最少保留三位有效数字） 表10-1 数字式位置检测传感器的分类及特点 表10-1 数字式位置检测传感器的分类及特点（续） 二、增量式测量与绝对式测量 （1）增量式测量：运动部件每移动一个基本长度单位，位置传感器便发出一个输出脉冲。一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨力。计数器对脉冲进行计数，便可得到位移量。 （1）增量式测量（续） 例10-2 在图10-1a中，若增量式测量系统的每个脉冲代表0.01mm，在10s时间里，长光栅传感器发出2000个脉冲，求： 1）工作台的直线位移x（机床行业习惯使用的单位为：mm）。 2）运动速度v（机床行业习惯使用的单位为：m/min）。 解 1）根据题意，工作台每移动0.01mm，长光栅传感器便发出1个脉冲，计数器就加1或减1。当计数值为2000时，工作台移动了x =2000×0.01mm =20.0mm。 2）v=x/t=20.0mm/(10s)=2.00mm/s=0.12m/min。 增量式位置传感器必须有一个零位标志，作为测量起点的零位标志。典型的增量式位置传感器有增量式光电角编码器、增量式光栅等 增量式传感器工作原理分析 在增量式测量中，移动部件每移动一个基本长度单位，位置传感器便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。这样，一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨力，对脉冲计数，便可得到位移量。 （2）绝对式测量 每一被测点都有一个对应的编码,常以二进制数据形式来表示（例如:10 1011 0010）。即使断电之后再重新上电,也能读出绝对式测量传感器当前位置的数据。典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。 项目一 角编码器 项目教学目标】 ? 知识目标 1．了解接触式角编码器的原理与编码方法。 2．了解绝对式和增量式光电角编码器的工作原理。 ? 技能目标 1．掌握绝对式角编码器的分辨率与分辨力的计算。 2．掌握增量式角编码器的分辨率与分辨力的计算。 3．掌握增量式角编码器的M法测速计算。 任务一 认识角编码器 角编码器是一种旋转式位置传感器，它的转轴通常与被测旋转轴连接，随被测轴一起转动。角编码器能将被测轴的角位移转换成二进制编码（绝对式角编码器）或一串脉冲（增量式角编码器）。 一、绝对式角编码器（将被测角度直接进行编码） 根据内部结构和检测方式的不同，有接触式、光电式、磁阻式等形式。常用的角编码器是光电式。 1．接触式角编码器的结构 在一个不导电基体上，制造出许多有规律的导电金属区，图中的涂黑部分为导电区，用电平“1”表示，其他部分为绝缘区，用电平“0”表示。图中的码盘分成4个输出码道，在每个码道上都有一个电刷，电刷经取样电阻R0~R3接地，信号从电阻的“热端”（非接地端）取出。 图10-2 4位二进制接触式码盘 a）电刷在自然二进制码盘上的位置 b）4位自然二进制码盘 c）4位格雷码码盘 1－码盘 2－转轴 3－导电体 4－绝缘体 5－电刷 6－激励公用轨道（接电源正极） 表10-2 4位十进制数与