第十一章 数字式位置传感器 本章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 栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器 等，并讨论他们在直线位移和角位移 中测量、控制的应用。 2023/7/16 7
2023/7/16 1 本章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 栅传感器、磁栅传感器、容栅传感器 等，并讨论他们在直线位移和角位移 中测量、控制的应用。 第十一章 数字式位置传感器
第一节 位置测量的方式 直接测量和间接测量 位置传感器有直线式和旋转式两大类。若位置 传感器所测量的对象就是被测量本身，即用直线式 传感器测直线位移，用旋转式传感器测角位移，则 该测量方式为直接测量。例如直接用于直线位移测 量的直线光栅和长磁栅等；直接用于角度测量的角 编码器、圆光栅、圆磁栅等。 若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间 值，再由它推算出与之关联的移动部件的直线位移， 则该测量方式为间接测量。 2023/7116
2023/7/16 2 第一节 位置测量的方式 一、直接测量和间接测量 位置传感器有直线式和旋转式两大类。若位置 传感器所测量的对象就是被测量本身，即用直线式 传感器测直线位移，用旋转式传感器测角位移，则 该测量方式为直接测量。例如直接用于直线位移测 量的直线光栅和长磁栅等；直接用于角度测量的角 编码器、圆光栅、圆磁栅等。 若旋转式位置传感器测量的回转运动只是中间 值，再由它推算出与之关联的移动部件的直线位移， 则该测量方式为间接测量
1.直接测量 工作台 直接测 量的误差较 小。 图为利 工作台运动方向 用光栅传感 器测量数控 机床工作台 位移量的现 场照片。 光栅 2023/7/16
2023/7/16 3 1.直接测量 直接测 量的误差较 小。 图为利 用光栅传感 器测量数控 机床工作台 位移量的现 场照片 。 工作台 光栅 工作台运动方向
2.间接测量 编码器 工作台丝杠进给电机 在间接测量 中，多使用旋转式 位置传感器。测量 到的回转运动参数 仅仅是中间值，但 可由这中间值再推 算出与之关联的移 动部件的直线位移 间接测量须使用丝 杠-螺母、齿轮-齿 条等传动机构。 2023/7/16 4
2023/7/16 4 2.间接测量 在间接测量 中，多使用旋转式 位置传感器。测量 到的回转运动参数 仅仅是中间值，但 可由这中间值再推 算出与之关联的移 动部件的直线位移 间接测量须使用丝 杠-螺母、齿轮-齿 条等传动机构。 工作台 丝杠 编码器 进给电机 θ x
传动机构 齿条 齿距、 齿轮 滚珠丝杠螺母 副、齿轮-齿条副 等传动机构能够 将旋转运动转换 成直线运动。但 应设法消除传导 过程产生的间隙 误差。 2023/7116
2023/7/16 5 传动机构 滚珠丝杠螺母 副、齿轮 -齿条副 等传动机构能够 将旋转运动转换 成直线运动。但 应设法消除传导 过程产生的间隙 误差。 齿距 齿条 齿轮 θ x
滚珠丝杠螺母副 丝杠 螺母 滚珠丝杠螺母 副能够将减小传 动磨檫力，延长 使用寿命，减小 间隙误差。 2023/7/16 6
2023/7/16 6 滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母 副能够将减小传 动磨檫力，延长 使用寿命，减小 间隙误差。 螺母 丝杠 x θ
传动分析 设：螺距仁4mm, 丝杠在4s时间里转动了10圈， 求：丝杠的平均转速nr/min)及螺母移动了多少毫 米？螺母的平均速度v又为多少？ 螺距 N=10圈 螺母 丝杠 2023/7/16
2023/7/16 7 传动分析 设：螺距t=4mm，丝杠在4s时间里转动了10圈， 求：丝杠的平均转速n(r/min)及螺母移动了多少毫 米？螺母的平均速度v又为多少？ 螺母 丝杠 螺距 x=？ N=10圈
二、增量式和绝对式测量 在增量式测量中，移动 增量式测量得到的脉冲波形 部件每移动一个基本长度单 位，位置传感器便发出一个 测量信号，此信号通常是脉 冲形式。这样，一个脉冲所 代表的基本长度单位就是分 辨力，对脉冲计数，便可得 到位移量。 绝对式测量的特点是： 每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式 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 位置的数据。典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。 2023/7116
2023/7/16 8 二、增量式和 绝对式测量 在增量式测量中，移动 部件每移动一个基本长度单 位，位置传感器便发出一个 测量信号，此信号通常是脉 冲形式。这样，一个脉冲所 代表的基本长度单位就是分 辨力，对脉冲计数，便可得 到位移量。 绝对式测量的特点是： 每一被测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式 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 位置的数据。典型的绝对式位置传感器有绝对式角编码器。 增量式测量得到的脉冲波形
作业 p201:3、5 2023/7/16
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2023/7/16 10 休 息 一 下