传感器应用技术 课件 知识点：9.2码盘式编码器

传感器应用技术项目九基于数字式传感器的位置检测仪的设计与制作码盘式编码器讲授内容码盘式编码器，也叫绝对式编码器。在总体结构上与增量式比较类似，都是由码盘、检测装置和放大整形电路构成，但是具体的码盘结构和输出信号含义不同。盘式角度—数字编码器是按角度直接进行编码的传感器。这种传感器是把码盘装在检测轴上，按结构可把它分为：接触式、充电式、电磁式等几种。编码方式一般采用自然二进制、格雷码或者BCD码等。码盘式编码器码盘式编码器码盘结构如图所示：码盘式编码器是直接输出数字的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码盘，每条道上有透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数目是双倍关系，码盘上的码道数是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件，当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。码盘式编码器码盘式编码器1.码盘利用若干透光和不透光的线槽组成一套二进制编码，这些二进制码与编码器转轴的每一个不同角度是唯一对应的。2.绝对式编码器的码盘上有很多圈线槽，被称为码道，每一条（圈）码道内部线槽数量和长度都不同。它们共同组成一套二进制编码，一条（圈）码道对应二进制数的其中一个位（通常是码盘最外侧的码道表示最低位，最内侧的码道表示最高位）。3.码道的数量决定了二进制编码的位数，一个绝对式编码器有N条码道，则它输出二进制数的总个数是2的N次方个。4.读取这些二进制码就能知道设备的绝对位置，所以称之为绝对式编码器。码盘式编码器工作原理：图中L.S.B表示低数码道，1.S.B表示1数码道，2.S.B表示2数码，以此类推。黑色部分表示高电平1，使用时将这部分挖掉，让光源投射出去，以便通过接收元件转换为电脉冲；白色部分表示低电平0，使用时这部分遮断光源，以便接收元件转换为低电平脉冲。在AO直线上，每个数码道设置一个光源，如发光二极管。编码盘的转轴O可直接利用待测物的转轴。待测的角位移可由各个码道上的二进制数表示，如OB直线上的三个数码道所代表的二进制数码为010.但在直线OA位置上时，二进制数码可能产生较大误差。在低数码道L.S.B时，这种误差仅为1和0之间的误差，如在数码道2.S.B时，有可能出现000，111和110等误差。这种现象称错码，码盘设计时可通过编码技术和扫描方法解决。码盘式编码器码盘式编码器

码盘式编码器编码盘的结构虽然结构较简单，但对码盘的制作和电刷（或光电元件）的安装要求十分严格，否则就会出锗。例如：当电刷由h（0111）i（1000）过度时，如电刷位置安装不准，可能出现8—15之间的任一十进制数，这种误差属于非单值性误差。清除非单值误差的方法：方法1：采用双电刷、工艺电路上都比较复杂，故很少采用。方法2：采用循环码代替二进制码。由于循环码的相邻的两个数码间只有一位时变化的，因此即使制作和安装不准，产生的误差最多也只是一位数。码盘式编码器码盘式编码器增量型与绝对值型编码器的主要区别：①增量型编码器是在机械轴旋转时，每旋转经过一个固定的角度间隔，交替输出一组脉冲编码。②绝对值型编码器则始终是基于机械轴当前所在的角度，持续输出其旋转位置编码。码盘式编码器绝对编码器应用场合：纺织机械、灌溉机械、造纸印刷、水利闸门、机器人及机械手臂、港口起重机械、钢铁冶金设备、重型机械设备、精密测量设备、机床、食品机械等都有绝对编码器的应用。若没有特殊要求，在测量物料进给距离时，就没有必要采用绝对值反馈，为了提升测量精度，可以使用单圈绝对值编码器。如果要实现对物体的位置测量，就可以考虑使用多圈绝对值型编码器，来确保位置和精度达到使用要求。码盘式编码器绝对型旋转光电编码器，因其每一个位置绝对唯一、抗干扰、无需掉电记忆，已经越来越广泛地应用于各种工业系统中的角度、长度测量和定位控制。

机床旋转编码器属于编码器中较为特殊的一种，它通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出，用来测量转速并配合PWM技术可以实现快速调速，是工业中常用的电机定位设备，可以精确的测试电机的角位移和旋转位置。增量式编码器机床旋转编码器我国的编码器技术发展现状：目前来看的话国内对核心技术的掌控还是和国外有一定的差距。简单来说，国内现如今还不能做出精度较高的绝对值编码器，最直接的原因就是在码盘上刻线的技术还不够成熟，导致编码器的分辨率不够高，达不到现如今一般厂家的要求。如今德国“工业4.0”发布后，国内也开始实施“中国制造2025”计划，其主要目的是借鉴国外技术发展自我品牌。但国外厂商对技术的保密以及国产市场现状的不友好使得创造自主品牌这条路十分难走，然而许多企