1、數字式傳感器數字式傳感器: 把輸入量轉換成數字量輸出把輸入量轉換成數字量輸出優點優點：測量精度和分辨力高，抗干擾能力強，能避免：測量精度和分辨力高，抗干擾能力強，能避免 在讀標尺和曲線圖時產生的人為誤差，便于用在讀標尺和曲線圖時產生的人為誤差，便于用 計算機處理。計算機處理。角度數字編碼器（碼盤）或直線位移編碼器（碼尺）角度數字編碼器（碼盤）或直線位移編碼器（碼尺）原理分類：電觸式、電容式、感應式和光電式等原理分類：電觸式、電容式、感應式和光電式等 類型：絕對是編碼器和增量式編碼器類型：絕對是編碼器和增量式編碼器4.2.1 工作原理工作原理4.2.2 碼盤和碼制碼盤和碼制4.2.3 二進制碼與

2、循環碼的轉換二進制碼與循環碼的轉換4.2.4 應應 用用6位二進制碼盤位二進制碼盤根據碼盤起始和終止位置就可確定轉角，與轉動中間過程無關根據碼盤起始和終止位置就可確定轉角，與轉動中間過程無關。 （1）n位位(n個碼道個碼道)的二進制碼盤具有的二進制碼盤具有2n種不同編碼，稱其種不同編碼，稱其容量為容量為2n， 其最小分辨力其最小分辨力136002n，它的最外圈角節，它的最外圈角節距為距為21；（2）二進制碼為有權碼，編碼）二進制碼為有權碼，編碼Cn,Cn-1，C1對應于由零對應于由零位算起的轉角為：位算起的轉角為：（3）碼盤轉動中，）碼盤轉動中，CK變化時，所有變化時，所有Cj(jK)應同時變

3、化。應同時變化。1112iniiC絕對式接觸式編碼器絕對式接觸式編碼器演示演示4個電刷 4 4位二進制位二進制碼盤碼盤 +5V +5V輸入輸入 公共碼道公共碼道 最小分辨角度為最小分辨角度為 =360/2n 絕對式光電編碼器絕對式光電編碼器 a）光電碼盤的平面結構（8碼道） b）光電碼盤與光源、光敏元件的對應關系（4碼道） 高位高位低位低位l要求各個碼道刻劃精確，彼此對準，這給碼盤要求各個碼道刻劃精確，彼此對準，這給碼盤制作造成很大困難。制作造成很大困難。由于微小的制作誤差，只由于微小的制作誤差，只要有要有個碼道提前或延后改變，就可能造成輸個碼道提前或延后改變，就可能造成輸出的粗大誤差。出的粗

4、大誤差。l消除粗大誤差方法：消除粗大誤差方法：雙讀數頭法，循環碼代替二進制碼雙讀數頭法，循環碼代替二進制碼雙讀數頭的缺點是讀數頭的個數增加了一倍。雙讀數頭的缺點是讀數頭的個數增加了一倍。當編碼器位數很多時，光電元件安裝位置也有當編碼器位數很多時，光電元件安裝位置也有困難。困難。 (a) 四位二進制碼盤展開圖四位二進制碼盤展開圖 (b) 采用雙讀數頭消除粗大誤差的示意圖采用雙讀數頭消除粗大誤差的示意圖 (1)n位循環碼碼盤具有位循環碼碼盤具有2n種不同編碼種不同編碼；(2)循環碼碼盤具有軸對稱性，其最高位相反，其余各位相同；循環碼碼盤具有軸對稱性，其最高位相反，其余各位相同；(3)循環碼為無權碼

5、；循環碼為無權碼；(4)循環碼碼盤轉到相鄰區域時，編碼中只有一位發生變化，循環碼碼盤轉到相鄰區域時，編碼中只有一位發生變化， 不會產生粗誤差。不會產生粗誤差。 iiiiiinnCCRRCCRC114位二進制碼與循環碼的對照表位二進制碼與循環碼的對照表補：增量式編碼器補：增量式編碼器轉軸轉軸盤碼及盤碼及狹縫狹縫光敏元件光敏元件光欄板及辨向用的光欄板及辨向用的A、B狹縫狹縫LEDABC零位標志零位標志ABC1.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n 有關，即最小能分辨的角 度及分辨率為： 360 11-3n1 11-4n分辨率2.輸出波

6、形 為了判斷碼盤旋轉的方向，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，并設置了兩組光敏元件A、B，有時又稱為sin、cos元件。辨向信號和零標志辨向信號和零標志 光電編碼器的光欄板上有光電編碼器的光欄板上有A組組與與B組兩組狹縫，彼此錯開組兩組狹縫，彼此錯開1/4節距，節距，兩組狹縫相對應的光敏元件所產生兩組狹縫相對應的光敏元件所產生的信號的信號A、 B彼此相差彼此相差90 相位，用相位，用于辯向。當編碼正轉時，于辯向。當編碼正轉時，A信號超信號超前前B信號信號90 ；當碼盤反轉時，；當碼盤反轉時，B信信號超前號超前A信號信號90 。(請畫出反轉時

7、信號請畫出反轉時信號B的波形）的波形） 在上一頁圖的碼盤里圈，還有一根在上一頁圖的碼盤里圈，還有一根狹縫狹縫C，每轉能產生一個脈沖，該脈沖信號又稱每轉能產生一個脈沖，該脈沖信號又稱“一轉信一轉信號號”或或零標志脈沖零標志脈沖，作為測量的，作為測量的起始基準起始基準。 光學碼盤測角儀的原理圖光學碼盤測角儀的原理圖1光源光源 2大孔徑非球面聚光鏡大孔徑非球面聚光鏡 3碼盤碼盤 4狹縫狹縫 5光電元件光電元件l 編碼器的分辨力所代表的角度不是整齊的數，顯示器編碼器的分辨力所代表的角度不是整齊的數，顯示器總是希望以度、分、秒來表示，為此需要使用脈沖當總是希望以度、分、秒來表示，為此需要使用脈沖當量變換

8、電路。量變換電路。 角編碼器除了能直接測量角位移或間接測量直線位移外，角編碼器除了能直接測量角位移或間接測量直線位移外，可用于數字測速、工位編碼、可用于數字測速、工位編碼、伺服電機控制伺服電機控制等。等。 T 編碼器每轉產生編碼器每轉產生 N 個脈沖，在個脈沖，在T 時間段內有時間段內有 m1 個個脈沖產生，則轉速（脈沖產生，則轉速（r/min)為為 ：n = 60m1/（NT） m1T 有一增量式光電編碼器，其參數為有一增量式光電編碼器，其參數為1024p/r， 在在5s時間內測得時間內測得65536個脈沖，則個脈沖，則轉速（轉速（r/min)為為 ： n = 60 65536 /（1024

9、 5） r/min = 768 r/min m1時鐘脈沖時鐘脈沖fc 編碼器輸出脈沖編碼器輸出脈沖 m2 編碼器每轉產生編碼器每轉產生 N 個脈沖，用已知個脈沖，用已知頻率頻率fc作為時鐘，填充到編碼器輸出的兩作為時鐘，填充到編碼器輸出的兩個相鄰脈沖之間的脈沖數為個相鄰脈沖之間的脈沖數為m2 ，則轉速，則轉速(r/min)為為 n = 60fc / （Nm2 ） 時鐘脈沖時鐘脈沖fc 編碼器輸出脈沖編碼器輸出脈沖 m2 n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000） =19.53 r/min 有一增量式光電編碼器，其參數為有一增量式光電編碼器，其參數為1024p/r，測得兩個相鄰脈沖之間的脈沖數為測得兩個相鄰脈沖之間的脈沖數為3000，時鐘頻，時鐘頻率率fc為為1MHz ，則轉速（，則轉速（r/min)為為 ：1 1絕對式編碼器絕對式編碼器 2電動機電動機 3轉軸轉軸 4轉盤轉盤 5工件工件 6刀具刀具 設該增量式光電編碼器設該增量式光電編碼器的參數為的參數為1024 1024 p/rp/r，大、小，大、小皮帶輪的傳動比為皮帶輪的傳動比為5 5，若希望，若希望當加工好元件當加工好元件1 1后緊接著加工后緊