传感器测量范围(T)电荷变换器输出(mV)0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 30 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000
图 5-4
使用注意事项：
1. 电荷变换器和传感器输入端要保持清洁，每次使用前要用99.5%的乙醇将输入头擦拭干净
2. 接传感器前要关闭电源，以防损坏电路元件 3. 输出电缆要防止短路
4. 操作应按步骤完成，以免引起仪器故障
5-3 任务与要求
1．设计传感器信号调理电路，包括阻抗变换和电荷放大电路； 2．输出电压为0~5V；
3．接通传感器电源，控制电机转动，转速不断提高，观测并记录输出的频率值及传感器的输出信号的幅值，描绘幅频特性曲线；
4. 静态特性测试：记录加载不同力时电压值，将数据填入相应表格中，考察非线性。
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第六章 光电编码器
6-1 光电编码器
光电编码器是一种位移一数字转换器, 由于它具有精度高、频响快、噪声小、无磨损、可靠性高等特点, 已愈来愈广泛地应用于精密工业控制（尤其是机床业的数控与自动化）、电机速度控制（机器人等）、机械设备的自动控制和自动检测等领域。它作为闭环控制系统的一个主要反馈元件, 为控制计算机及其外围设备提供精确的角位移、角速度、线位移、线速度等的测量值。例如, 在电动三轴转台的三个转轴上分别装上三个光电编码器, 加上适当的附加电路, 就可向主控计算机提供三个方向的角位移（角速度）的测量值。
光电编码器有两种基本形式—绝对式编码器和增量式编码器。在同等分辨率的条件下, 增量式编码器的结构比绝对式编码器简单, 价格也较为便宜。特别在高精度、大范围的角度（角速度）测量中, 增量式光电编码器更具优越性。增量式光电码盘是光电编码器的重要组成部分,如图6-1 所示。增量式光电码盘的圆盘上刻有一周均匀的窄缝,这些窄缝的节距是相等的。还有两组节距与其相同的控制窄缝群,其位置与圆盘上的窄缝错开1/4 节距。当圆盘连接在被测轴上,被测轴转动时,这两组检测窄缝群是静止的,两个光电变换器产生了相位相差90°的两个近似正弦波的信号(PGA 、PGB) 。当被测轴正向转动时PGA 超前PGB90°,当被测轴反向转动时PGA 滞后PGB90°,能判断出被测轴正向还是反向转动的两组相位相差90°的近似正弦信号尚需进行处理,才能得以应用。
图6-1 光电码盘结构原理
处理后光电编码器的输出信号如图6-2所
000
示。两相主脉冲和的相位角彼此相差90, 正转时A超前B 90。, 反转时A落后B 90, 零位脉冲Z则是每转一周输出一个脉冲。利用A、B脉冲之间的这一相位差及其脉冲个数, 可以得到被测轴的转向及其在相应方向上转过的角度, 而Z脉冲则为我们提供了绝对转角的测量基准。
图6-2 光电编码器的输出信号
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大家知道, 光电编码器输出的A或B脉冲的个数与被测转轴所转过的角度成比例, 为达到一定的测角分辨率, 常常希望在转轴转过一定的角度时, 能输出足够多的脉冲, 而这又受到工艺水平及光电编码器的体积的限制。因此, 如果能利用倍频电路, 使得具有较低分辨率的光电编码器给出较高分辨率的测量结果, 将是最为经济的方法。为此, 要使用光电编码器作为控制系统的位置反馈元件, 至少还需加图6-3所示的附加电路。
图6-3 光电编码器附加电路
6-2 设计用传感器介绍
本次设计采用长春第一光学有限公司JXW-12A型光电编码器。 工作原理：
当轴带动码盘旋转时，经发光元件发出的红外光被码盘狭缝切割成断续光线，通过光电交换原理，经过电路处理，把角位移转换成一组电信号，该组电信号表示轴的绝对位置 性能特点：
1. 输出型式：电压输出和集电极开路输出两种型式
2. 输出码制：循环二进制和自然二进制两种码制，用户通过控制线可自选 3. 进位方向：从轴头方向看顺时针加和减进位两种，用户通过控制线可自选 4. 具有锁存功能，锁存与否，用户通过控制线可自选 5. 电源电压5V、12V、15V、24V可选 6. 编码器最高分辨率为360/
用途及特点： 该产品是一种绝对式光电编码器，它能够测量角位移，旋转速度等等，并能将所测结果以自然二进制码输出，因此，广泛应用于自动化测量、自动化控制等系统中。 特点：
1、 该编码器为绝对式轴角编码器，零位固定，单值函数，抗干扰能力强；
2、 该编码器结构上采用防尘、防潮等措施，耐冲击、耐振动、性能好、体积小、重量
轻。
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产品型号及编号：
CJXW – 12A - □□- G □ E输出型式电源电压电缆侧出分割数性能序号型号
注：输出型式 C：集电极开路输出 E：电压输出
基本参数：
位数 8 9 10 11 电气参数： 输出形式 电源电压（V） 5 E型 电压输出 12 15 24 C型 集电极开路输出 5 12 15 24 — — <40 输出信号 高电压（V） 低电压（V） — <200 方波 0 <2 允许注入电流（mA） 消耗电流（mA） 波形 上升下降时间（ms） 响应频率（kHz） 分割数 256 512 1024 2048 ±100’ 角分辨率 测量范围 准确度 注：
1. 电源电压：5±0.25V 12±1.2V
15±1.5V 24±2.4V
2. 允许注入电流40mA为单路信号的允许注入电流
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接线表： 信 脚 号 号 位数 11 10 9 8
信 脚 号 号 位数 11 10 9 8 注：
1、 CP为选通锁存控制信号，接0V或悬空时，不锁存，接
信号
2、 CN1为输出码制控制信号，接0V或悬空时，循环二进制输出；接
时，自然二进
时，锁存编码器此时输出
CP CN1 CN2 — 0V 机壳 10 11 12 13 14 15 17 18 19 — — — — — — 1 2 3 4 5 6 7 8 9 制输出
3、 CN2为加、减进位控制信号，接0V或悬空时，从轴头方向看顺时针旋转时，加计
数；接
输出电路：
时，减计数。
C型：集电极开路输出
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E型：电压输出