1、2.2 角位移檢測元件2.2.1 伺服電位器2.2.2 圓磁柵傳感器2.2.3光電編碼器一、概述：一、概述：1 1、定義：電位器是一種機(jī)電元件，他靠電定義：電位器是一種機(jī)電元件，他靠電刷在電阻體上的滑動，取得與電刷位移成刷在電阻體上的滑動，取得與電刷位移成一定關(guān)系的輸出電壓一定關(guān)系的輸出電壓 電位器有一個滑動接觸端和兩個固定端。電位器電位器有一個滑動接觸端和兩個固定端。電位器的滑動端和任一固定端間的電阻值，可以從零到標(biāo)的滑動端和任一固定端間的電阻值，可以從零到標(biāo)稱值間連續(xù)變化，可作為可變電阻器使用。稱值間連續(xù)變化，可作為可變電阻器使用。 2.2.1 伺服電位器2 2符號：符號：RPRP圖9.2

2、 電位器式角度傳感器原理圖KKUi)(0二、常見電位器介紹：二、常見電位器介紹：1、碳膜電位器、碳膜電位器 碳膜電位器的電阻碳膜電位器的電阻體是在絕緣基體上蒸體是在絕緣基體上蒸涂一層碳膜制成的。涂一層碳膜制成的。它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，絕緣性能好，噪聲，絕緣性能好，噪聲小且成本低。小且成本低。2 2、繞線電位器、繞線電位器 繞線電位器是將康銅絲或鎳鉻繞線電位器是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體，并把它繞在合金絲作為電阻體，并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特絕緣骨架上制成。繞線電位器特點(diǎn)是接觸電阻小，精度高，溫度點(diǎn)是接觸電阻小，精度高，溫度系數(shù)小，其缺點(diǎn)是分辨力差，阻系數(shù)小，其缺

3、點(diǎn)是分辨力差，阻值偏低，高頻特性差。主要用作值偏低，高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調(diào)零和分壓器、變阻器、儀器中調(diào)零和工作點(diǎn)等工作點(diǎn)等 3、合成碳膜電位器、合成碳膜電位器 電阻體是用經(jīng)過研磨的碳黑，石墨電阻體是用經(jīng)過研磨的碳黑，石墨，石英等材料涂敷于基體表面而成，石英等材料涂敷于基體表面而成，該工藝簡單，該工藝簡單， 是目前應(yīng)用最廣泛是目前應(yīng)用最廣泛的電位器。特點(diǎn)是分辯力高耐磨性的電位器。特點(diǎn)是分辯力高耐磨性好，壽命較長。缺點(diǎn)是電流噪聲大好，壽命較長。缺點(diǎn)是電流噪聲大，非線性大，非線性大， 耐潮性以及阻值穩(wěn)定耐潮性以及阻值穩(wěn)定性差。性差。 4 4、有機(jī)實(shí)心電位器、有機(jī)實(shí)心電位器 有機(jī)

4、實(shí)心電位器是用加熱塑壓的有機(jī)實(shí)心電位器是用加熱塑壓的方法，將有機(jī)電阻粉壓在絕緣體的方法，將有機(jī)電阻粉壓在絕緣體的凹槽內(nèi)。與碳膜電位器相比具有耐凹槽內(nèi)。與碳膜電位器相比具有耐熱性好、功率大、可靠性高、耐磨熱性好、功率大、可靠性高、耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)。但溫度系數(shù)大、動噪性好的優(yōu)點(diǎn)。但溫度系數(shù)大、動噪聲大、耐潮性能差、制造工藝復(fù)雜聲大、耐潮性能差、制造工藝復(fù)雜、阻值精度較差。在小型化、高可、阻值精度較差。在小型化、高可靠、高耐磨性的電子設(shè)備以及交、靠、高耐磨性的電子設(shè)備以及交、直流電路中用作調(diào)節(jié)電壓、電流。直流電路中用作調(diào)節(jié)電壓、電流。 5 5、帶開關(guān)的電位器、帶開關(guān)的電位器有：有：旋轉(zhuǎn)式開關(guān)電位器、旋

5、轉(zhuǎn)式開關(guān)電位器、推拉式開關(guān)電位器、推拉式開關(guān)電位器、推推開關(guān)式電位器推推開關(guān)式電位器 6、雙連電位器與多連電位器、雙連電位器與多連電位器 雙連電位器有異軸雙雙連電位器有異軸雙連電位器和同軸雙連連電位器和同軸雙連電位器電位器7、直滑式電位器、直滑式電位器 采用直滑方式改變電采用直滑方式改變電阻值阻值 2.2.2 圓磁柵傳感器一、磁柵的組成及類型 1磁柵的組成 磁柵傳感器是由磁柵（磁尺）、磁頭、檢測電路組成。 l磁尺；2尺基；3磁性薄膜；4鐵心；5磁頭2.2.3 光電編碼器光電編碼器 什么是編碼器什么是編碼器? ?編碼器是一個機(jī)械與電子緊密結(jié)編碼器是一個機(jī)械與電子緊密結(jié)合的精密測量器件。合的精密測

6、量器件。又稱光電編碼盤（簡稱光電碼又稱光電編碼盤（簡稱光電碼盤），是數(shù)字編碼器中最常見的盤），是數(shù)字編碼器中最常見的一種。一種。它通過光電原理或電磁原它通過光電原理或電磁原理將一個機(jī)械的理將一個機(jī)械的幾何位移量幾何位移量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為電子信號（電子脈沖信號或者為電子信號（電子脈沖信號或者數(shù)據(jù)串）。數(shù)據(jù)串）。介紹光電編碼器光電編碼器的基本部件電氣輸出電氣輸出 短路保護(hù) 反極性保護(hù) 放大電路 抗干擾電路等 數(shù)據(jù)輸出 增量/絕對值機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)軸安裝法蘭+附件軸承系統(tǒng)支架外殼數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)LED光源&光敏電阻/永磁&霍爾元件增量碼盤/絕對值碼盤數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)局限性磁和光電編

7、碼器的區(qū)別磁和光電編碼器的區(qū)別高分辨率精度更高通孔軸套堅(jiān)固抗 振動 灰塵 臟 潮濕成本底1.絕對式光電編碼器上圖為一個二進(jìn)制編碼的絕對式光電編碼盤，如今將圓盤分成若干等分（上圖為16等份）；并分成若干圈，各圈對應(yīng)著編碼的位數(shù)，成為碼道。上圖為4個碼道。不同的黑、白區(qū)域的排列組合即構(gòu)成與轉(zhuǎn)軸位置相對應(yīng)的數(shù)碼。當(dāng)碼盤處于不同的位置時，以透明與不透明區(qū)域組成的數(shù)碼信號，由光電元件的受光與否，轉(zhuǎn)換成電信號送往數(shù)碼寄存器，由數(shù)碼寄存器即可獲得轉(zhuǎn)軸的位置。上圖為絕對式光電編碼器在工業(yè)上的應(yīng)用。絕對式光電編碼器輸出的編碼信號與轉(zhuǎn)盤位置是一一對應(yīng)的。通過計(jì)算機(jī)控制可使轉(zhuǎn)盤準(zhǔn)確的停在相應(yīng)的位置。這種方式在加工中

8、心（一種帶刀庫和自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床）的刀庫選刀控制中得到廣泛應(yīng)用。光電編碼器光電編碼器讀出原理發(fā)光二極管發(fā)光二極管光電二極管光電二極管輸出型號輸出型號柵格柵格,慮光鏡慮光鏡碼盤碼盤2.增量式光電編碼器磁編碼器磁編碼器讀出原理永久磁鐵用來激發(fā)霍爾傳感器磁鐵安裝在軸的中心 磁場切割線圈產(chǎn)生電壓 霍爾傳感器檢測方向和運(yùn)動永磁鐵永磁鐵霍爾傳感器霍爾傳感器Cross Hall sensorAbsolute Encoders絕對值和增量編碼器的區(qū)別絕對值和增量編碼器的區(qū)別傳送在一轉(zhuǎn)中每一步的唯一的位置信息位置信息一直可用,即使在掉電或電源出現(xiàn)故障時一般應(yīng)用于角度測量及往復(fù)運(yùn)動一般用來測試速度與方向也可

9、以用角度測量，但在掉電或電源出現(xiàn)故障時位置信息丟失Incremental Encoders增量編碼器增量編碼器顯示速度與旋轉(zhuǎn)方向顯示角度位置(脈沖累計(jì))角度測量時，如果電源出現(xiàn)故障,所有的位置信息丟失分辨率通過每轉(zhuǎn)多少脈沖表示Incremental Encoders增量編碼器脈沖盤設(shè)計(jì)圖增量信號可以達(dá)到10000 脈沖/圈 A/ B/ 0通道 反相同道0脈沖參考信號編碼器碼盤的設(shè)計(jì):一般采用以下3種材質(zhì) 玻璃碼盤適宜于高精度,鎳和塑料碼盤適宜于中等精度Incremental Encoders通道A增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：單通道信號編碼器碼盤只有一圈光柵，編碼器有一對光電掃描系統(tǒng)

10、，輸出一通道脈沖信號，后續(xù)設(shè)備根據(jù)單位時間檢測到的脈沖數(shù)及編碼器的分辨率計(jì)算出的角速度及線速度信號輸出如圖： 可以測試速度 不能測試旋轉(zhuǎn)方向增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：雙通道信號編碼器碼盤有2圈光柵，并且以90度相位差排列，編碼器有2對光電掃描同，輸出2通道脈沖信號，由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)信號輸出如圖： 可以測試速度 可以測試旋轉(zhuǎn)方向通道A通道 BIncremental Encoders通道Z增量編碼器輸出信號：增量編碼器輸出信號：3通道信號在雙通道編碼器的基礎(chǔ)上增加了一個零位信號，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位一般測長度使用該信號，測速

11、一般不使用該信號。 信號輸出如圖： 可以測試速度 可以測試旋轉(zhuǎn)方向 可以定位通道A通道 BIncremental EncodersAbsolute Encoders絕對值編碼器絕對值編碼器應(yīng)用于角度測量及往復(fù)運(yùn)動的測量在0360的每一個角度位置傳輸一個唯一的信號 (單圈)在測量的圈數(shù)中，每一圈，每一個位置都有唯一的信號（多圈）即使在掉電或者電源出現(xiàn)故障時,位置信息一直可用.不必復(fù)零 !碼盤材質(zhì)一般為玻璃或高分子材料！2.3 轉(zhuǎn)速檢測元件轉(zhuǎn)速檢測元件 轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測方法：轉(zhuǎn)速檢測有模擬和數(shù)字兩種檢測方法： （1）模擬測速一般采用測速發(fā)電機(jī)，其輸出電壓）模擬測速一般采用測速發(fā)電機(jī)，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中（尤其在可逆系統(tǒng)中），轉(zhuǎn)速的方在調(diào)速系統(tǒng)中（尤其在可逆系統(tǒng)中），轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。因此必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q，向也是不可缺