磁感柔性编码器

1、信息采集技术 磁感柔性编码器磁感柔性编码器 （格雷母线）（格雷母线） 电子信息工程系 信息采集技术 磁感柔性编码器采用电磁感应原理来检测移动设备的磁感柔性编码器采用电磁感应原理来检测移动设备的 位移量，主要由四部分构成，刻度标尺、指针天位移量，主要由四部分构成，刻度标尺、指针天 线、编码器和解码器构成，实现的功能是位置检测，线、编码器和解码器构成，实现的功能是位置检测， 即位移传感器，由此产品可以构成许多工程应用，如：即位移传感器，由此产品可以构成许多工程应用，如： 卸料车定位系统、可逆皮带输送机定位系统、行车定卸料车定位系统、可逆皮带输送机定位系统、行车定 位系统、斗轮堆取料机定位系统、焦炉

2、机车定位联锁位系统、斗轮堆取料机定位系统、焦炉机车定位联锁 系统、料仓布料远程智能控制系统、系统、料仓布料远程智能控制系统、 多移动设备同步控制系统、环形机械多多移动设备同步控制系统、环形机械多 冗余定位系统、码头卸货缆车控制系统冗余定位系统、码头卸货缆车控制系统 等。等。 电子信息工程系 一、磁感柔性编码器概述一、磁感柔性编码器概述 信息采集技术 电子信息工程系 天车定位系统天车定位系统 信息采集技术 电子信息工程系 天车定位系统天车定位系统 信息采集技术 电子信息工程系 焦炉机车定位联锁系统焦炉机车定位联锁系统 信息采集技术 电子信息工程系 浇铸定位联锁系统浇铸定位联锁系统 信息采集技术

3、电子信息工程系 斗轮堆取料机定位系统斗轮堆取料机定位系统 信息采集技术 电子信息工程系 料仓布料远程智能控制系统料仓布料远程智能控制系统 信息采集技术 磁感柔性编码器采用电磁感应原理来检测移动设磁感柔性编码器采用电磁感应原理来检测移动设 备的位移量，主要由四部分构成，刻度标尺、指针天备的位移量，主要由四部分构成，刻度标尺、指针天 线、编码器和解码器，其中刻度标尺是由扁平状的柔线、编码器和解码器，其中刻度标尺是由扁平状的柔 性橡胶外壳材料和内部按照格雷码规律编制的芯线构性橡胶外壳材料和内部按照格雷码规律编制的芯线构 成，类似一把有刻度的标尺，一般安装在轨道边的磨成，类似一把有刻度的标尺，一般安装

4、在轨道边的磨 电道第四轨下，或者沿轨道铺设在地面上，亦或者安电道第四轨下，或者沿轨道铺设在地面上，亦或者安 装在轨道旁的栅栏上均可，需要检测多长的位移量就装在轨道旁的栅栏上均可，需要检测多长的位移量就 铺设多长的刻度标尺；指针天线安装在机车（移动设铺设多长的刻度标尺；指针天线安装在机车（移动设 备）上。备）上。 电子信息工程系 信息采集技术 用于识别本机车所在距离刻度（位置）。指针天线相用于识别本机车所在距离刻度（位置）。指针天线相 对刻度标尺对刻度标尺平行非接触移动平行非接触移动，指针天线指向的刻度即，指针天线指向的刻度即 是当前位置值，可以在车上或地上得到位移量，无需是当前位置值，可以在车

5、上或地上得到位移量，无需 初始参考点，定位精度初始参考点，定位精度10 10 毫米，可以断续或连续检毫米，可以断续或连续检 测，尤其适用于轨道不平整的大车或环形运动机械位测，尤其适用于轨道不平整的大车或环形运动机械位 移检测。一条刻度标尺可以供多台移动设备使用，而移检测。一条刻度标尺可以供多台移动设备使用，而 且长度可依工程需要而定，多根刻度标尺可拼接。且长度可依工程需要而定，多根刻度标尺可拼接。 防水、防油、防尘、耐酸碱，理论上防水、防油、防尘、耐酸碱，理论上 无寿命极限，可以用在冶金、水利、无寿命极限，可以用在冶金、水利、 港口码头堆场、有色金属、石化等条件港口码头堆场、有色金属、石化等条

6、件 比较恶劣的环境。比较恶劣的环境。 电子信息工程系 信息采集技术 二、特点二、特点 无磨损的非接触式位置检测，使用寿命长。无磨损的非接触式位置检测，使用寿命长。 可以断续或连续检测，测距长达可以断续或连续检测，测距长达2 2 公里，位移检公里，位移检 测长度可以根据需要定制。测长度可以根据需要定制。 耐污染能力超强，可用在水下、防油尘蒸汽、耐耐污染能力超强，可用在水下、防油尘蒸汽、耐 酸碱。酸碱。 安装简单更换方便（无需改变现场环境），安装简单更换方便（无需改变现场环境）， 免维护。免维护。 高稳定性、高可靠性、多种信号输高稳定性、高可靠性、多种信号输 出方式选择。出方式选择。 电子信息工程

7、系 信息采集技术 二、特点二、特点 具有反向极性保护功能、防雷击、防射频干扰、具有反向极性保护功能、防雷击、防射频干扰、 防静电。防静电。 无需参考点的位移量绝对型输出，不怕掉电。无需参考点的位移量绝对型输出，不怕掉电。 位置的取样时间和测量长度没有关系。位置的取样时间和测量长度没有关系。 可以用在环形运动机械位置检测。可以用在环形运动机械位置检测。 电子信息工程系 信息采集技术 三、应用三、应用 主要用于散状物料处理、矿山系统、堆场系统、主要用于散状物料处理、矿山系统、堆场系统、 矿石处理、装载系统，输送系统以及港口设备系统中矿石处理、装载系统，输送系统以及港口设备系统中 有轨机车精确定位和

8、自动控制，如：港口料场堆取料有轨机车精确定位和自动控制，如：港口料场堆取料 设备定位装卸和集中监控；厂区料场、烧结厂、耐火设备定位装卸和集中监控；厂区料场、烧结厂、耐火 厂卸料机车的精确定位装卸和集中监控；焦化厂配料厂卸料机车的精确定位装卸和集中监控；焦化厂配料 盘、翻车机、叶轮给煤机的定位联锁，钢厂盘、翻车机、叶轮给煤机的定位联锁，钢厂 板坯库钢卷库天车定位；其它有轨移动设备板坯库钢卷库天车定位；其它有轨移动设备 的精确定位和集中监控。的精确定位和集中监控。 电子信息工程系 信息采集技术 电子信息工程系 信息采集技术 电子信息工程系 信息采集技术 电子信息工程系 四、磁感柔性编码器技术原理四

9、、磁感柔性编码器技术原理 磁感柔性编码器采用电磁感应原理来检测移动设磁感柔性编码器采用电磁感应原理来检测移动设 备的位移量，当指针天线线圈中通入交变电流时，在备的位移量，当指针天线线圈中通入交变电流时，在 指针天线附近会产生交变磁场。刻度标尺近似处在一指针天线附近会产生交变磁场。刻度标尺近似处在一 个交变的、均匀分布的磁场中个交变的、均匀分布的磁场中, ,每对刻度标尺芯线会每对刻度标尺芯线会 产生感应电动势。产生感应电动势。 编码器信号通过电磁耦合方式传送到编码器信号通过电磁耦合方式传送到 刻度标尺的感应环线上。解码器对接收到刻度标尺的感应环线上。解码器对接收到 的信号进行相位比较。交叉线的信

10、号相位的信号进行相位比较。交叉线的信号相位 与平行线的信号相位相同，地址为与平行线的信号相位相同，地址为“0”0”； 信息采集技术 电子信息工程系 交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，地址为交叉线的信号相位与平行线的信号相位相反，地址为 “1”1”，这样感应的地址信息是格雷码排列，这样感应的地址信息是格雷码排列, ,永不重复，永不重复， 由此确定指针天线在刻度标尺长度方向上的位置。由此确定指针天线在刻度标尺长度方向上的位置。 格雷码格雷码（又叫循环二进制码或反射二进制码）介绍：（又叫循环二进制码或反射二进制码）介绍： 在数字系统中只能识别在数字系统中只能识别0 0 和和1 1，各种数据要转

11、换为二，各种数据要转换为二 进制代码才能进行处理，格雷码是一种无权码，采用进制代码才能进行处理，格雷码是一种无权码，采用 绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循 环特性的单步自补码，它的循环、单步特环特性的单步自补码，它的循环、单步特 性消除了随机取数时出现重大误差的可能，性消除了随机取数时出现重大误差的可能， 它的反射、自补特性使得求反非常方便。它的反射、自补特性使得求反非常方便。 信息采集技术 电子信息工程系 格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方 式，因为，自然二进制码可以直接由数

12、式，因为，自然二进制码可以直接由数/ /模转换器转模转换器转 换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的3 3 转换转换 成成4 4 时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很 大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是 一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数 字表示中只有一个数字不同。字表示中只有一个数字不同。 信息采集技术 电子信息工程系 地址检测中应用的一种关键部件就是扁平外形的格雷地址检测中应用的一种关键

13、部件就是扁平外形的格雷 母线。在实际应用中利用固定在移动机车上的天线箱母线。在实际应用中利用固定在移动机车上的天线箱 沿着扁平格雷母线方向移动，从格雷母线始端通过比沿着扁平格雷母线方向移动，从格雷母线始端通过比 较格雷母线内部各对地址芯线与基准芯线的相位，可较格雷母线内部各对地址芯线与基准芯线的相位，可 以得到天线箱所在位置的一组二进制码，通过对格雷以得到天线箱所在位置的一组二进制码，通过对格雷 母线芯线的编制可以达到该二进制码按格雷顺序永不母线芯线的编制可以达到该二进制码按格雷顺序永不 重复排列下去，从而形成所谓的格雷地址重复排列下去，从而形成所谓的格雷地址 码，再经过单片机及程序计算处理，

14、就可码，再经过单片机及程序计算处理，就可 以得到天线箱的绝对地址。以得到天线箱的绝对地址。 信息采集技术 电子信息工程系 信息采集技术 电子信息工程系 它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发 生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时生变化。它大大地减少了由一个状态到下一个状态时 逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个 数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。数不同，故通常又叫格雷反射码或循环码。 信息采集技术 电子信息工程系 十进制数自然二进制数格雷码 000000000 10001

15、0001 200100011 300110010 401000110 501010111 601100101 701110100 810001100 910011101 1010101111 1110111110 1211001010 1311011011 1411101001 1511111000 自然二进制码与格雷码的对照表：自然二进制码与格雷码的对照表： 信息采集技术 电子信息工程系 磁感柔性编码器位置检测有两种工作方式第一种：地磁感柔性编码器位置检测有两种工作方式第一种：地 上检测方式，地址编码器和指针天线安装在移动站，上检测方式，地址编码器和指针天线安装在移动站， 通过指针天线发射地

16、址信号，地址解码器安装在固定通过指针天线发射地址信号，地址解码器安装在固定 站站( (地面地面) )上，在固定站完成地址检测。上，在固定站完成地址检测。 第二种：车上检测方式，地址编码器安装在固定站第二种：车上检测方式，地址编码器安装在固定站 ( (地面地面) )，通过刻度标尺芯线发射地址信号，指针天线、，通过刻度标尺芯线发射地址信号，指针天线、 地址解码器安装在移动站上，在移动站（车上）直接地址解码器安装在移动站上，在移动站（车上）直接 检测到地址。检测到地址。 信息采集技术 电子信息工程系 地上检测方式与车上检测方式的区别地上检测方式与车上检测方式的区别 这里的区别在于所选参照物不一样，是

17、一个相对的概这里的区别在于所选参照物不一样，是一个相对的概 念，我们在定义的时候是针对指针天线安装在车上，念，我们在定义的时候是针对指针天线安装在车上， 地址解码器安装在地上，在地上得到机车位置值即为地址解码器安装在地上，在地上得到机车位置值即为 地上检测方式；如果地址解码器安装在车上，在车上地上检测方式；如果地址解码器安装在车上，在车上 得到机车位置值即为车上检测方式。刻度标尺可以装得到机车位置值即为车上检测方式。刻度标尺可以装 在地上亦可以装在车上，当指针天线和地址解码器连在地上亦可以装在车上，当指针天线和地址解码器连 在一起的话即是车上检测方式，当指针天在一起的话即是车上检测方式，当指针

18、天 线和地址编码器连在一起的话即是地上线和地址编码器连在一起的话即是地上 检测方式。检测方式。 信息采集技术 电子信息工程系 地上检测方式的特点：地上检测方式的特点： 1) 1) 车上指针天线为地址信号车上指针天线为地址信号“发射天线发射天线”，地上刻，地上刻 度标尺芯线为地址信号度标尺芯线为地址信号“接收天线接收天线”。 2) 2) 地址解码器在地上，在地上检测机车的位置值。地址解码器在地上，在地上检测机车的位置值。 3) 3) 地址编码器和地址解码器是一一对应关系，一根地址编码器和地址解码器是一一对应关系，一根 刻度标尺最多可以供刻度标尺最多可以供4 4 台车使用，分别采用台车使用，分别采

19、用31KHZ31KHZ、 39 KHZ39 KHZ、46 KHZ46 KHZ、62 KHZ 62 KHZ 四种频率。四种频率。 信息采集技术 电子信息工程系 车上检测方式：车上检测方式： 信息采集技术 电子信息工程系 车上检测方式的特点：车上检测方式的特点： 1) 1) 车上指针天线为地址信号车上指针天线为地址信号“接收天线接收天线”，地上刻，地上刻 度标尺芯线为地址信号度标尺芯线为地址信号“发射天线发射天线”。 2) 2) 地址解码器在车上，在车上检测机车的位置值。地址解码器在车上，在车上检测机车的位置值。 3) 3) 一台地址编码器可以对应一台地址编码器可以对应N N 台解码器，每台地址台

20、解码器，每台地址 解码器的频率可以一样，检测速度快。解码器的频率可以一样，检测速度快。 信息采集技术 电子信息工程系 车上检测方式的特点：车上检测方式的特点： 1) 1) 车上指针天线为地址信号车上指针天线为地址信号“接收天线接收天线”，地上刻，地上刻 度标尺芯线为地址信号度标尺芯线为地址信号“发射天线发射天线”。 2) 2) 地址解码器在车上，在车上检测机车的位置值。地址解码器在车上，在车上检测机车的位置值。 3) 3) 一台地址编码器可以对应一台地址编码器可以对应N N 台解码器，每台地址台解码器，每台地址 解码器的频率可以一样，检测速度快。解码器的频率可以一样，检测速度快。 信息采集技术 电子信息工程系 信息采集技术 电子