数字式传感器剖析学习教案

1、会计学1数字式传感器剖析数字式传感器剖析(pux)第一页，共52页。第2页/共52页第二页，共52页。2）圆光栅）圆光栅(gungshn)刻划在玻璃盘上的光栅称为圆光栅也称光栅盘，用来测量角度或角位移。刻划在玻璃盘上的光栅称为圆光栅也称光栅盘，用来测量角度或角位移。根据栅线刻划的方向，圆光栅分两种，一种是径向光栅，其栅线的延长线全部通过光栅盘的圆心根据栅线刻划的方向，圆光栅分两种，一种是径向光栅，其栅线的延长线全部通过光栅盘的圆心(yunxn)；另一种是切向光栅，其全部栅线与一个和光栅盘同心的直径只有零点儿或几个毫米的小圆相切；另一种是切向光栅，其全部栅线与一个和光栅盘同心的直径只有零点儿或几

2、个毫米的小圆相切若按光线的走向，圆光栅只有透射光栅。若按光线的走向，圆光栅只有透射光栅。第3页/共52页第三页，共52页。第4页/共52页第四页，共52页。第5页/共52页第五页，共52页。第6页/共52页第六页，共52页。第7页/共52页第七页，共52页。第8页/共52页第八页，共52页。WWBCABBH2422sin22放大倍数放大倍数(bish)(bish)为为 1/,1/,越小越小, B, B越大。越大。例如例如=0.1=0.1时时 =0.1=0.1=0.1=0.12/360 2/360 =0.00175432rad=0.00175432radW=0.02mm BH=11.4592mm

3、W=0.02mm BH=11.4592mm。第9页/共52页第九页，共52页。第10页/共52页第十页，共52页。)cos)2cos(0 xUUxWUUUmavmavW2( , 第11页/共52页第十一页，共52页。 3） 误差误差(wch)的平均效应的平均效应光电元件对光栅的栅距误差光电元件对光栅的栅距误差(wch)具有消差作用。具有消差作用。莫尔条纹由光栅的大量刻线形成莫尔条纹由光栅的大量刻线形成, 对线纹的刻划误差对线纹的刻划误差(wch)有平均抵有平均抵消作用消作用, 几条刻线的栅距误差几条刻线的栅距误差(wch)或断裂对莫尔条纹的位置和形状或断裂对莫尔条纹的位置和形状影响甚微。能在很

4、大程度上消除短周期误差影响甚微。能在很大程度上消除短周期误差(wch)的影响。的影响。 例例W=0.02mm, 接收元件尺寸接收元件尺寸1010mm2,在在10mm范围内有范围内有500条条刻线参与工作，某几条刻线误差刻线参与工作，某几条刻线误差(wch)对莫尔条纹位置和形状基本无对莫尔条纹位置和形状基本无影响。影响。第12页/共52页第十二页，共52页。中加入辨向电路。中加入辨向电路。第13页/共52页第十三页，共52页。第14页/共52页第十四页，共52页。第15页/共52页第十五页，共52页。设计数器记得脉冲数为设计数器记得脉冲数为N，位移，位移 x=N W 光栅测量位移属于光栅测量位移

5、属于(shy)增量式测量。增量式测量。第16页/共52页第十六页，共52页。第17页/共52页第十七页，共52页。1. 四倍频细分四倍频细分在相差在相差B/4位置上安放两个光电元件，得到两个相差位置上安放两个光电元件，得到两个相差/2电压电压(diny)信号（信号（S和和C），将这两个信号整形、反相得到四个依次相差），将这两个信号整形、反相得到四个依次相差/2的电压的电压(diny)信号。信号。0（S），），90（C）180（S）270（C）。）。在光栅作相对运动时，经过微分电路，在正向运动时，得到四个微分脉冲在光栅作相对运动时，经过微分电路，在正向运动时，得到四个微分脉冲(michng)（加

6、计数脉冲（加计数脉冲(michng)）；反向运动时，得到四个微分脉冲）；反向运动时，得到四个微分脉冲(michng)（减计数脉冲（减计数脉冲(michng)）。）。第18页/共52页第十八页，共52页。2.2.电位器桥（电阻链）细分电位器桥（电阻链）细分实现实现(shxin)(shxin)方法及原理方法及原理 四细分后得到的四个相位差为四细分后得到的四个相位差为9090度的交流信号度的交流信号Umsin,UmcosUmsin,Umcos和和-Umsin,-Umcos-Umsin,-Umcos。以这四个交流信号为原函数（两原函数间各接几个电位器，构成电位器桥，把。以这四个交流信号为原函数（两原函

7、数间各接几个电位器，构成电位器桥，把=0-360=0-360度度, , （x=0-Wx=0-W）分成四个象限。分成四个象限。每一个象限，由于电压的合成与电位器的移相作用，电阻链上各电位器中间抽头得到幅值各不相同的一系列移相信号（新函数）。每一个象限，由于电压的合成与电位器的移相作用，电阻链上各电位器中间抽头得到幅值各不相同的一系列移相信号（新函数）。第19页/共52页第十九页，共52页。第20页/共52页第二十页，共52页。第21页/共52页第二十一页，共52页。和低频脉冲；完成和低频脉冲；完成BCDBCD译码；译码；XJXJ校验及超速报警。校验及超速报警。n3.3.可逆计数与零位可逆计数与零

8、位(ln wi)(ln wi)记忆芯片（记忆芯片（HKE701201)HKE701201)n主要功能：接收从光栅信号主要功能：接收从光栅信号处理芯片传来的计数脉冲，完处理芯片传来的计数脉冲，完成可逆计数；接收参考零位成可逆计数；接收参考零位(ln wi)(ln wi)脉冲，使计数器确脉冲，使计数器确定参考零位定参考零位(ln wi)(ln wi)的数值，的数值，同时也完成清零、置数、记忆同时也完成清零、置数、记忆等功能。等功能。第22页/共52页第二十二页，共52页。第23页/共52页第二十三页，共52页。第24页/共52页第二十四页，共52页。第25页/共52页第二十五页，共52页。第26页

9、/共52页第二十六页，共52页。第27页/共52页第二十七页，共52页。第28页/共52页第二十八页，共52页。n2360min第29页/共52页第二十九页，共52页。第30页/共52页第三十页，共52页。1）编码规则）编码规则将二进制码右移将二进制码右移 一位并舍去最末位与原二进制做不进位加法。一位并舍去最末位与原二进制做不进位加法。2）特点）特点(tdin)相邻两个数码之间只有一位变化。相邻两个数码之间只有一位变化。第31页/共52页第三十一页，共52页。第32页/共52页第三十二页，共52页。第33页/共52页第三十三页，共52页。第34页/共52页第三十四页，共52页。第35页/共52

10、页第三十五页，共52页。第36页/共52页第三十六页，共52页。第37页/共52页第三十七页，共52页。第38页/共52页第三十八页，共52页。第39页/共52页第三十九页，共52页。m) ( nWq/103式中：式中：W W节距节距 n n系统系统(xtng)(xtng)的细分数的细分数第40页/共52页第四十页，共52页。qfuii式中：式中：fi-fi-增量脉冲频率增量脉冲频率(pnl)(pnl) q- q-脉冲当量脉冲当量第41页/共52页第四十一页，共52页。第42页/共52页第四十二页，共52页。第43页/共52页第四十三页，共52页。第44页/共52页第四十四页，共52页。第45

11、页/共52页第四十五页，共52页。第46页/共52页第四十六页，共52页。第47页/共52页第四十七页，共52页。第48页/共52页第四十八页，共52页。定子绕组分别通以同幅值、定子绕组分别通以同幅值、同频率、相位相差同频率、相位相差(xin (xin ch)90ch)90度的交流电压。度的交流电压。tUutUumcmscossin11根据叠加原理，转子绕组中根据叠加原理，转子绕组中的感应电压为这两个电压的的感应电压为这两个电压的代数和，即代数和，即)cos(2tKUum第49页/共52页第四十九页，共52页。tUutUucmcsmscossin11其幅值分别其幅值分别(fnbi)(fnbi)为为 cossinmcmmsmUUUU定子绕组的电气角，转子上的叠加电压为定子绕组的电气角，转子上的叠加电压为tKUumsin)cos(2由上式可知，转子输出电压的幅值随转子的转角而变化，因此只要测出