《D数字式传感器》PPT课件

光源经光学系统形成一束平行光通过狭缝形成 窄光束照射在光电元件上；
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编码器
每个码道有一个光电元件，光电元件受光照为 “0”，不受光照为“1”；
转动码盘，转角α即可转换成几位二元码。
pa
2.码制
二进制码、循环
d
m
码、十进制码、六十 l
e
进制码、四位二进制
码，格雷码。
ih
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编码器
1）四位二进制码盘：最内圈码道为第一码道， 半圈透亮，半圈不透亮。 p a
对应最高位C4
d m
l
e
ih
最外圈为第n码道，共分成2n个亮暗间隔，对应最 低位C1，最小分辨率为α=360°/2n
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编码器
当狭缝对准a,b,c,…p位置时，得到的数码将是 0000,0001,0010,…1111
上述过程，依次可得Rn，Rn-1，……，R2，R1。
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编码器
Cn Rn
由循环码转换为二进制码的电路： Ci Ci1 Ri
Rn
Cn
Rn-1
+
Cn-1
J
Ri
Q
Rn-2
+
Cn-2
+
Ci
K
D
R1
+
C1
CP
RD
并行转换电路
串行转换电路
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编码器
串行转换电路的工作过程为：将JK触发器RD复0，Q ＝0，Rn加到J、K，再加CP脉冲，则Q＝Cn＝Rn；
C0 1 0 1 0 10 1 0 1 1 1 0 1 0
循0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 环0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 码0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
R0 1 1 0 0 11 0 0 1 1 0 0 1 1 0
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编码器
二进制码可转换为循环码：
转换关系 Cn＝Rn Ri Ci1 Ci Ci Ci 1 Ri
举例：二进制码→循环码
+ 不进位加法
C4 C3 C2 C1 + C3 C2 C1
R4 R3 R3 R1
0110 + 110
0101
1110 + 110
1001
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型号
轴径
PAL φ8 实心轴
PAL1 φ10 实心轴
PZX φ10 实心轴
PNL φ6 φ8 实心轴
输出码
精度
二进制码或格雷码 8位 9位 10位
二进制码或格雷码 8位 9位 10位 11位
循环二进制码 180分度
格雷码
4 6 8 10 12位
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编码器
二、增量编码器—— 脉冲盘式数字传感器
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编码器
与二进制码不同之处: ➢第二道码也是一半透光一半不透光 ➢第i码道分为2i－1(i≥2)个黑白间隔,如i＝2, 则等于2；i＝3，则等于4；i＝4，则等于8个 间隔，第i码道的黑白分界线与第i－1码道的 黑折分界线错开360°/2i(i≥2) ➢循环码是无权码。 ➢循环码转到相邻区域时，编码中只有一位发 生变化。
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编码器
Cn Rn
由二进制码转换为循环码的电路： Ri Ci1 Ci
Cn
Rn
+
Rn-1
Cn-1 Cn-2
+
Rn-2
C2 C1
+
R1
并行转换电路
Ci D CP
Q+
Ri
D2
D1
RD
串行转换电路
串行转换电路的工作过程为：D1置0，即Q=0。Ci端送
入Cn，异或门D2输出Rn＝Cn 0＝Cn；随后加CP脉冲， 使Q＝Cn；在Ci端加Cn-1，D2输出Rn-1＝Cn-1 Cn。重复
➢以脉冲形式输出，如光栅,磁栅等
➢以频率形式输出
pa
。
。。
。。
m
d
l
e
。 。。 。。
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ih
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编码器
➢直接编码器：（绝对式） 直接将角位移或线性位移转换为二元码（即
“0”或“1”）
➢增量编码器
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编码器
一、光电式直接编码器（绝对式）
1.构成： 由光学玻璃制成的圆形
；
pa
码盘转角与转换出的二进制
码C1，C2…… Cn的关系
d
m
n
ci 2i1 N
l
e
i 1
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ih
7
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8
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9
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编码器
2）二进制码的缺点： 由于黑白分界线刻划不精确造成粗误差。
a
C1 1
0
C2 1
0
C3 1
0
C4 1
0
a
理想位置分界线aa: 0111→1000
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编码器
（2）工作原理
脉冲式数字传感器一般只有3道码道，光电元件 也只有3个。
最外圈码道上：提供初始的零位脉冲
中间圈： 增量码道 均有m个透光和不透光的扇区
最里圈： 辨向码道 但彼此错开900/m
增量编码器的分辨率：
第13章 数字式传感器
将被测模拟量转换成数字输出的传感器。
优点 ➢ 测量精度和分辨率更高 ➢ 抗干扰能力强，稳定性好 ➢ 测量范围大 ➢ 易于与计算机接口实现智能化 ➢ 便于传输、存储和信号处理 ➢ 电路便于集成化
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数字传感器
数字传感器的三大类
➢直接以数字量形式输出，如直接编码器
设Q端为Ci+1，J、k端加Ri；
当Ri＝“1”，则加CP后，Q＝ C i+1，
当Ri＝“0”，则加CP后，Q＝Ci+1，
其逻辑关系为：
Q Ci Ri • Ci1 Ri • Ci1 Ci1 Ri
重复上述步骤，可依次获得：Cn，Cn-1，……，C2， C1
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绝对式编码器
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编码器
当狭缝对准a,b,c,…p 位置时，得到的数码将 是：0000,0001,0011， 0010…1000。
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编码器
3.二进制码与循环码的转换
十0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1 1
进
012345
制
二 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 11 进 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 11 制0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1
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编码器
当C4的白分界线不清时，转动码盘时， 输出由0111→0000 →1000，其中出现错误码 “0000”；
当C4的黑分界线不清时，转动码盘时，输 出由0111→1111 →1000，其中出现错误码 “1111”。
3）循环码盘 与二进制码相同之处： 码道数等于数码位数，最小分辨率相同； 最内圈也是半圈透光，半圈不透光；