增量式光電編碼器開題報(bào)告

1、<p>　1．本課題研究的背景、目的及意義 </p><p>　光電編碼器在現(xiàn)代電機(jī)控制系統(tǒng)中常常用以檢測轉(zhuǎn)子的位置與速度，它是集光、機(jī)、電技術(shù)于一體的數(shù)字化傳感器，具有高精度、高分辨力、低能耗、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在軍事、航天、機(jī)器人、生物工程等領(lǐng)域的精密測量與控制設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。增量式光電編碼器作為廣電編碼器的一種，它是是新型的脈沖式伺服元件, 可以直接將角位移轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào), 用于檢測被測對(duì)象的

2、運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)位移、旋轉(zhuǎn)速度等。在電機(jī)伺服數(shù)字控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。增量式光電編碼器作為一種體積小、精度高、響應(yīng)速度快、性能穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速與位置傳感器在測控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它的優(yōu)點(diǎn)是：原理構(gòu)造簡單、易于實(shí)現(xiàn)；機(jī)械平均壽命長，可達(dá)到幾萬小時(shí)以上；分辨率高；抗干擾能力較強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離較長，可靠性較高。其缺點(diǎn)是它無法直接讀出轉(zhuǎn)動(dòng)軸的絕對(duì)位置信息。增量式光電編碼器是碼盤隨位置的變化輸出一系列的脈沖信號(hào)，然后根據(jù)位置變化的方向用計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖

3、進(jìn)行加/減計(jì)數(shù)，以此達(dá)到位置檢測的目的。它是由光源、透鏡、主光柵碼盤、鑒向盤、光敏元件和電子線路組成。如圖1所示：圖1 增量式光電編碼器的工作原理圖　增量式光電編碼器的工作原理是是由旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)在徑向有均勻窄縫的主光</p><p>　2．本課題主要研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)</p><p>　(1) 數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)：在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性，利用軟件方法消除硬件上

4、難以消除的抖動(dòng)，減小數(shù)據(jù)采集時(shí)的誤差與擾動(dòng)干擾，實(shí)現(xiàn)高速度、高精度增量型編碼器的數(shù)據(jù)采集。(2) 鑒向計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)：在數(shù)據(jù)采集之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鑒向計(jì)數(shù)分析，輸出穩(wěn)定且誤差較小的脈沖信號(hào)(3)過程通道傳輸電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及與單片機(jī)接口電路的設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)：將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理與A/D轉(zhuǎn)換，并傳送給單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別并檢測，最終計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速（或角位移）。(4)四倍頻測量電路的設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)：在信號(hào)處理電路中采用一種用于編碼區(qū)的

5、四倍頻測量電路，用以提高被控對(duì)象的測量精度和控制精度。</p><p>　3．本課題擬采用的研究方法、步驟 </p><p>　本課題采用增量式光電編碼器將轉(zhuǎn)速（或角位移）轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，對(duì)脈沖進(jìn)行消除誤差和誤碼處理，再利用四倍頻測量電路將脈沖信號(hào)放大，消除信號(hào)上的抖動(dòng)，最后傳送給單片機(jī)進(jìn)行識(shí)別并檢測，最終計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)速（或角位移）。本課題主要研究以下四個(gè)步驟：數(shù)據(jù)采集模塊檢測A相一個(gè)周

6、期中的同一個(gè)邊沿位置，如果在此邊沿位置檢測到一個(gè)上升沿，則對(duì)應(yīng)編碼器的一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向；如果在此邊沿位置檢測到一個(gè)下降沿，則對(duì)應(yīng)編碼器的另一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。B相為高電平時(shí)，若檢測到A相為上升沿，則可判斷出編碼器輸出波形的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺淖笙蛴遥淳幋a器為逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；若檢測到A相為下降沿，則可判斷出編碼器輸出波形的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺挠蚁蜃?，即編碼器為順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；B相為低電平的情況可類推。鑒向計(jì)數(shù)電路的設(shè)計(jì)增量式光電編碼器的計(jì)數(shù)鑒向方法很多，可通過軟

7、件方式，也可通過硬件電路實(shí)現(xiàn)，其鑒向計(jì)數(shù)原理基本一致。當(dāng)編碼器正轉(zhuǎn)時(shí)A相超前于B相90°，當(dāng)光電編碼器反轉(zhuǎn)時(shí),B相超前于A相90°。根據(jù)信號(hào)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化可以判別處編碼器的轉(zhuǎn)向，計(jì)數(shù)有3種分頻方式：不倍頻、二倍頻、四倍頻。在實(shí)際低速工作狀態(tài)下，由于編碼器在光窗邊緣停滯時(shí)間長或發(fā)生方向改變!可能會(huì)引起在</p><p>　4．本課題主要參考文獻(xiàn)</p><p>　1 Pal

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