传感器与检测技术实验说明书(10)

2019-08-01 22:49

流。很容易理解,在莫尔条纹移动时,在光敏三极管产生的电流呈正弦波形状,光线 暗时电流小,光线亮时电流大。由于二个光敏管所处的位置关系,二个光敏三极管 的电流在相位上相差90°。

在光栅中,指示光栅移动一个栅距时,则在其上的莫尔条纹移动一个宽度W,而 光栅栅距很小,十分之一毫米到百分之一毫米,但莫尔条纹的宽度是厘米级的。很 明显光栅对移是有放大作用的。

利用光敏三极管对莫尔条纹的检测就可以检测出指示光栅和标尺光栅的相对

位置,也就是它们的位移位置,在指示光栅上,以四分之一的莫尔纹宽度为距离安 置的两个光敏三极管Ta,Ta所检出的电流信号如图1-3所示。在图中La的检测电流, 而VA则是由比较器放大之所得的,对应开关电压:Ib是光敏管Tb的检测电流,VB则 是放大所得的对应开关电压,在图1-2中,当指示光栅向左移动时,莫尔条纹向上 移动,形成了图1-3(a)中的电流电压波形,当指示光栅向左移动时,莫尔条纹向下 移动时,则形成了图1-3(b)电流电压波形。

在图1-3(a)的VAVB波形说明,当指示光栅左移时,VAVB的电平逻辑为00→01→ 11→10→00,图1-3(b)的VAVB的波形说明,当指示光栅右移时,VAVB的电平逻辑为 00→01→11→01→00,反之,从电平逻辑的变化情况,也可以判别出指示光栅移动 方向。

二、细分计数板说明

根据前面讲述的光栅莫尔条纹的形成特点可重得出:指示光栅每移动一个栅距,则会使莫尔条纹移动一个纹距,而一个移距会在光敏三极管中产生一个周期的

正弦波。对于50线光栅,每移动1/50mm的距离,则产生一个正弦波输出,对于已 制成的光栅传感器,其上已把正弦波通过比较器整形成方波输出,所以在计数板上, 当移动光栅传感器时,测试点TP1(A端)、TP2(B端)的输出波形是一相位差90°的方 波。见图2-1。

为了提高计数分频率,通常对光栅传感器输出方波进行四倍频细分,对于移

动一个栅距而形成TPl、TP2方波,在一个周期内,其信号辐值变化为:11→10→00 →01→11,或10→11→01→→00→10,即每一周期有4个电平变化,利用D触发器可获 得4个边缘脉冲信号,若计数器是对这样的边缘脉冲计数,则将使光栅计数分辨率 (精度)提高4倍。

例如:采用50线光栅传感器,再经过4倍频电路后,计数分辨率将变成: 1/50x1/4=1/200=5μm

对于本计数板,就是针对50线光栅的4倍频后而计数显示的,所以显示辨率将 是0.005mm(5μm)。

观察测试点TP3(C端)、TP4(D端),将看到4倍频后的边缘脉冲(计数脉冲)输 出,当光栅左移时,是TP3有输出,当光栅右移时,是TP4有输出。 本板设有一清零键,按此键可将当前显示值清为0.000状态。


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