第11章 数字式位置传感器.ppt

1、2024/3/231 本章本章学习几种常用数字式位置传学习几种常用数字式位置传感器的结构、原理，如角编码器、光感器的结构、原理，如角编码器、光栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器等等，并讨论他们在直线位移和角位移，并讨论他们在直线位移和角位移中测量、控制的应用。中测量、控制的应用。第十一章第十一章 数字式位置传感器数字式位置传感器2024/3/232第一节 位置测量的方式位置测量的方式 一、直接测量和间接测量一、直接测量和间接测量 位位置置传传感感器器有有直直线线式式和和旋旋转转式式两两大大类类。若若位位置置传传感感器器所所测测量量的的对对象象就就是是被被测测量量本

2、本身身，即即用用直直线线式式传传感感器器测测直直线线位位移移，用用旋旋转转式式传传感感器器测测角角位位移移，则则该该测测量量方方式式为为直直接接测测量量。例例如如直直接接用用于于直直线线位位移移测测量量的的直直线线光光栅栅和和长长磁磁栅栅等等；直直接接用用于于角角度度测测量量的的角角编编码码器器、圆圆光栅、圆磁栅光栅、圆磁栅等。等。若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间值，若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间值，再由它再由它推算推算出与之关联的移动部件的直线位移，则该出与之关联的移动部件的直线位移，则该测量方式为测量方式为间接测量间接测量。2024/3/2331.1.直接测量直接测量 直

3、直接接测测量量的的误误差差较较小。小。图图为为利利用用光光栅栅传传感感器器测测量量数数控控机机床床工工作作台台位位移移量量的的现现场照片。场照片。工作台工作台光栅光栅工作台运动方向工作台运动方向2024/3/2342.2.间接测量间接测量 在间接测量在间接测量中，多使用旋转式中，多使用旋转式位置传感器。测量位置传感器。测量到的回转运动参数到的回转运动参数仅仅是中间值，但仅仅是中间值，但可由这中间值再推可由这中间值再推算出与之关联的移算出与之关联的移动部件的直线位移动部件的直线位移间接测量须使用丝间接测量须使用丝杠杠-螺母、齿轮螺母、齿轮-齿齿条等传动机构。条等传动机构。工作台工作台丝杠丝杠编码

4、器编码器进给电机进给电机 x2024/3/235传动机构传动机构 滚珠丝杠螺母滚珠丝杠螺母副、齿轮副、齿轮-齿条副齿条副等传动机构能够等传动机构能够将旋转运动转换将旋转运动转换成直线运动。但成直线运动。但应设法消除传导应设法消除传导过程产生的间隙过程产生的间隙误差。误差。齿距齿距齿条齿条齿轮齿轮 x2024/3/236滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母滚珠丝杠螺母副能够将减小传副能够将减小传动磨檫力，延长动磨檫力，延长使用寿命，减小使用寿命，减小间隙误差。间隙误差。螺母螺母丝杠丝杠x 2024/3/237传动分析传动分析 设：螺距设：螺距t=4mm，丝杠在，丝杠在4s时间里转动了时间里

5、转动了10圈，圈，求：丝杠的平均转速求：丝杠的平均转速n(r/min)及螺母移动了多少毫及螺母移动了多少毫米？螺母的平均速度米？螺母的平均速度v又为多少？又为多少？螺母螺母丝杠丝杠螺距螺距x=？N=10圈圈2024/3/238 二、增量式和二、增量式和 绝对式测量绝对式测量 在在增量式增量式测量中，移动测量中，移动部件每移动一个基本长度单部件每移动一个基本长度单位，位置传感器便发出一个位，位置传感器便发出一个测量信号，此信号通常是脉测量信号，此信号通常是脉冲形式。这样，冲形式。这样，一个脉冲一个脉冲所所代表的基本长度单位就是代表的基本长度单位就是分分辨力辨力，对脉冲，对脉冲计数计数，便可得，便可得到位移量。到位移量。绝对式绝对式测量的特点是：测量的特点是：每一被测点都有一个对应的每一被测点都有一个对应的编码编码，常以，常以二进制数据二进制数据形式形式来表示。绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前来表示。绝对式测量即使断电之后再重新上电，也能读出当前位置的数据。典型的绝对式位置传感器有位置的数据。典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器绝对式角编码器。增量式测量得到的脉冲波形增量式测量得到的脉冲波形2024/3/239作业作业p201:p201:3 3、5 52024/3/2310休休 息息 一一 下下