《控制器件》-02位置传感器课件.ppt

1、传感器篇传感器篇第第2章章 位置传感器位置传感器 第第3章章 力与惯性传感器力与惯性传感器第第4章章 环境参数传感器环境参数传感器 第第5章章 特殊传感器特殊传感器 第第6章章 测速发电机测速发电机 第第2章章 位置传感器位置传感器2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 2.1.1 线性电位器线性电位器 骨架截面积处处相等。骨架截面积处处相等。k为比例系数，实际就是传感器的灵敏度。为比例

2、系数，实际就是传感器的灵敏度。ksUU0 +-UU0 放大电路采用高输入阻抗，消除负载效应。放大电路采用高输入阻抗，消除负载效应。X2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 老式飞机上使用电位器来测量油量。老式飞机上使用电位器来测量油量。浮子浮子 -杠杆杠杆 -电位器电刷电位器电刷 -电阻值电阻值第第2章章 位置传感器位置传感器2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 2.1.2 函数电位器函数电位器 电位器骨架截面积按一定的函数规律变化。电位器骨架截面积按一定的函数规律变化。老式飞机上使用电位器来测量油量。老式飞机上使用电位器来测量油量。浮子浮子 -杠杆杠杆 -电位器电刷电位器电刷 -电阻值

3、电阻值 输出值与电刷位移量呈一定的函数关系。输出值与电刷位移量呈一定的函数关系。第第2章章 位置传感器位置传感器2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 2.1.3 环形电位器环形电位器 第第2章章 位置传感器位置传感器2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 2.1.3 环形电位器环形电位器 第第2章章 位置传感器位置传感器2.1 电阻式位置传感器电阻式位置传感器 精密直线电位器精密直线电位器环形（弧形）环形（弧形）电位器电位器第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 2.2.1 电容式位置传感器的原理及应用电容式位置传感器的原理及应用 变间隙式变间隙式 变面

4、积式变面积式 变介电常数式变介电常数式dSC 第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 2.2.2 电容值的读取电容值的读取 1 运算放大器法运算放大器法i0oUSdCU 可将变间隙式电容传感器的输出变成线性关系可将变间隙式电容传感器的输出变成线性关系ixoUCCU 0第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 2.2.2 电容值的读取电容值的读取 2 二极管双二极管双T型交流型交流电桥电桥)()()(21L2LLLLoCCUfRRRR2RRRIU 第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 2.2.2

5、 电容值的读取电容值的读取 3 振荡频率检测法振荡频率检测法 LC21f 第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 2.2.2 电容值的读取电容值的读取 4 差动脉冲调宽法差动脉冲调宽法 HoUCCCCU 2121第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 2.2.3 差动测量法差动测量法HHoUCCCUCCCCU 212121第第2章章 位置传感器位置传感器2.2 电容式位置传感器电容式位置传感器 电容式油量表电容式油量表传感器传感器第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.1 自整角机自整

6、角机 1 基本工作原理基本工作原理 转子绕组通交流电，在空间产生脉振磁场，转子绕组通交流电，在空间产生脉振磁场，三相绕组输出电压幅值的比值与定、转子相对三相绕组输出电压幅值的比值与定、转子相对转角转角存在一一对应的关系。存在一一对应的关系。)240cos()120cos(cos321 EEEEEE第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.1 自整角机自整角机 2 自整角机对的工作原理自整角机对的工作原理 发送机转子绕组发送机转子绕组通交流电，接收机定通交流电，接收机定子合成脉振磁场与发子合成脉振磁场与发送机转子磁场方向相送机转子磁场方向相同；接收机转子绕组同；接收机转子绕组不处在协调位置时，不

7、处在协调位置时，输出的感应电势就反输出的感应电势就反映了误差角。映了误差角。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.1 自整角机自整角机 3 力矩式自整角机力矩式自整角机 接收机转子绕组接收机转子绕组通上与发送机转子绕通上与发送机转子绕组相同的交流电，在组相同的交流电，在接收机定子合成磁场接收机定子合成磁场作用下，接收机转子作用下，接收机转子绕组转到协调位置。绕组转到协调位置。输出力矩有限输出力矩有限第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.1 自整角机自整角机 4 4 差动自整角发送机差动自整角发送机 差动自整角发送机转子也由三相绕组构差动自整角发送机转子也由三相绕组构成。用来把发送机指令

8、角成。用来把发送机指令角，变为发送机指令变为发送机指令角和差动发送机转角的差值。角和差动发送机转角的差值。（1 1-1 1-2 2）。）。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.1 自整角机自整角机 角位置数字转换模块角位置数字转换模块 与自整角发送机配套使用，其输入信号为与自整角发送机配套使用，其输入信号为转子励磁电压（参考电压）和三相定子绕组电转子励磁电压（参考电压）和三相定子绕组电压，输出为角位置。压，输出为角位置。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器 1、组成和基本原理、组成和基本原理uDZDZkWWEE sin)

9、90cos(coscos21DuZZDuZZEkEEEkEE第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器2 2、负载效应及其误差补偿、负载效应及其误差补偿 负载效应：输出绕组接负载后，绕组电流形成负载效应：输出绕组接负载后，绕组电流形成 的磁场使输出特性曲线发生畸变。的磁场使输出特性曲线发生畸变。交轴分量交轴分量使工作磁场偏使工作磁场偏离励磁绕组轴离励磁绕组轴线方向，是引线方向，是引起输出特性曲起输出特性曲线畸变的主要线畸变的主要因素。因素。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器2 2、负载效应及其误差补偿、负载效应及其误差补偿 原边补偿：定子

10、交轴绕组短接，感应电流产生原边补偿：定子交轴绕组短接，感应电流产生 的磁场抵消转子交轴磁场的磁场抵消转子交轴磁场。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器2 2、负载效应及其误差补偿、负载效应及其误差补偿 副边补偿：另一输出绕组接等值负载，其交轴副边补偿：另一输出绕组接等值负载，其交轴 磁场抵消工作输出绕组交轴磁场。磁场抵消工作输出绕组交轴磁场。工作负载工作负载变化时，变化时，无法完全无法完全补偿。补偿。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器3 3、线性旋转变压器、线性旋转变压器 cos1sinufuokUkU sinDuoEkU cosD

11、uZEkE cosDuDfEkEU UoEZED原边补偿原边补偿第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器3 3、线性旋转变压器、线性旋转变压器 当当ku取取0.560.59之间时，定转子夹角之间时，定转子夹角在在60范围内，线性误差可小于范围内，线性误差可小于0.1%.0.1%.cos1sinufuokUkU 不同的接线方不同的接线方法，可以使得传感法，可以使得传感器的测量公式和输器的测量公式和输出特性不同。出特性不同。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器4 4、多极和双通道旋转变压器、多极和双通道旋转变压器 转子转动转子转动一周，输出信

12、一周，输出信号变化号变化p个周个周期。期。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器4 4、多极和双通道旋转变压器、多极和双通道旋转变压器 极对数为极对数为p p的多极旋变转子转动一周时，输的多极旋变转子转动一周时，输出信号有出信号有2p2p个零位，有个零位，有p p个位置对应一个输出个位置对应一个输出电压值（信号不为零时）。电压值（信号不为零时）。双通道旋转变压器由一个两极旋变和一个双通道旋转变压器由一个两极旋变和一个多极旋变组合而成，两极旋变用来确定粗略多极旋变组合而成，两极旋变用来确定粗略的角度值（即确定被测角度的范围），多极的角度值（即确定被测角度的范围），多极

13、旋变则用来进行角度值的精确测量。旋变则用来进行角度值的精确测量。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器5 5、旋转变压器的应用、旋转变压器的应用 角位置测量：使用方法与自整角机相同，角位置测量：使用方法与自整角机相同，但一般精度较低且要补偿负载效应。但一般精度较低且要补偿负载效应。三角函数模拟计算：变比三角函数模拟计算：变比k ku u为为1 1 调节信号电压：变比可调变压器，但允许调节信号电压：变比可调变压器，但允许通过的电流较小。通过的电流较小。定子和定子和转子匝数相等；或在输出绕组后面增加放大倍转子匝数相等；或在输出绕组后面增加放大倍数为数为1/k1/ku u

14、的放大器。的放大器。第第2章章 位置传感器位置传感器 2.3.2 旋转变压器旋转变压器5 5、旋转变压器的应用、旋转变压器的应用 第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.3 感应同步器感应同步器 1、圆形感应同步器、圆形感应同步器 多极旋变多极旋变的进一步细的进一步细分。极数一分。极数一般有般有180、360、720。励磁励磁正弦正弦余弦余弦第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.3 感应同步器感应同步器 2、直线式感应同步器、直线式感应同步器 励磁励磁正弦正弦第第2章章 位置传感器位置传感器 移动一个极距，移

15、动一个极距，产生一个周期变化的产生一个周期变化的正弦和余弦信号。正弦和余弦信号。2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.3 感应同步器感应同步器 3、感应同步器的使用、感应同步器的使用 零位检测：转子基准绕组与定子基准绕组零位检测：转子基准绕组与定子基准绕组中心线对正，位置传感器输出一个脉冲信号。中心线对正，位置传感器输出一个脉冲信号。整周信号读取：由一个计数器专门记录转整周信号读取：由一个计数器专门记录转子基准绕组转过的定子极数。子基准绕组转过的定子极数。正余弦信号读取：鉴幅法、鉴相法或幅相法。正余弦信号读取：鉴幅法、鉴相法或幅相法。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位

16、置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 1、感应式定位传感器、感应式定位传感器 两个输出绕组反相串两个输出绕组反相串联，与需要定位控制的联，与需要定位控制的被控对象固连。被控对象固连。励磁励磁（固定端）（固定端）输出输出（移动端）（移动端）控制电路的输入信号控制电路的输入信号是两个输出绕组感应电是两个输出绕组感应电势的差值。势的差值。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 2、变电感式位置传感器、变电感式位置传感器 利用铁心在螺线管中的有效长度或磁路磁利用铁心在螺线管

17、中的有效长度或磁路磁阻随被测对象位置不同而不同，使得电感线圈阻随被测对象位置不同而不同，使得电感线圈的电感值发生变化，从而输出与被测位置成一的电感值发生变化，从而输出与被测位置成一定函数关系的交流电信号。定函数关系的交流电信号。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 2、变电感式位置传感器、变电感式位置传感器 给变电感式位置传感器给变电感式位置传感器加上励磁线圈，把两个电加上励磁线圈，把两个电感线圈当成变压器的副边感线圈当成变压器的副边绕组，并将它们反向串联绕组，并将它们反向串联后输出给控制电路，则构后输出

18、给控制电路，则构成了差动变压器。成了差动变压器。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 2、变电感式位置传感器、变电感式位置传感器 差动变压器差动变压器第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 2、变电感式位置传感器、变电感式位置传感器 第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 3、涡流式位置传感器、涡流式位置传感器 通有交流电的电通有交

19、流电的电感线圈接近金属导体感线圈接近金属导体时，金属导体就会产时，金属导体就会产生感应电流，该电流生感应电流，该电流为闭合回线，故称之为闭合回线，故称之为涡流。为涡流。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 3、涡流式位置传感器、涡流式位置传感器 环状涡流也产生环状涡流也产生交变磁场，会抵消部交变磁场，会抵消部分原磁场，这一影响分原磁场，这一影响可以等效为线圈可以等效为线圈L L的的电感值的变化。电感值的变化。第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位

20、置传感器其它感应式位置传感器 3、涡流式位置传感器、涡流式位置传感器),(sfHFL 第第2章章 位置传感器位置传感器2.3 感应式位置传感器感应式位置传感器 2.3.4 其它感应式位置传感器其它感应式位置传感器 3、涡流式位置传感器、涡流式位置传感器 第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.1 干簧管干簧管 当有磁铁或磁场当有磁铁或磁场靠近干簧管时，两个靠近干簧管时，两个弹片（干簧片）会被弹片（干簧片）会被磁化，在磁力的作用磁化，在磁力的作用下，两弹片克服弹力下，两弹片克服弹力接触到一起，使开关接触到一起，使开关接通。接通。第第2章章 位置传感器位置

21、传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 霍尔效应：霍尔元件长霍尔效应：霍尔元件长度方向通以控制电流、度方向通以控制电流、厚度方向存在磁场作用厚度方向存在磁场作用时，在宽度方向产生电时，在宽度方向产生电势（霍尔电势）。势（霍尔电势）。1 1、霍尔效应及其产生的原理、霍尔效应及其产生的原理 UH第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 霍尔效应是半导体中霍尔效应是半导体中自由电荷在磁场中受洛仑自由电荷在磁场中受洛仑兹力作用而产生的。兹力作用而产生的。1 1、霍尔效应及其产生的原理、霍尔效应及其产生的

22、原理 UH第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 1 1、霍尔效应及其产生的原理、霍尔效应及其产生的原理 evBF evBbUeeEHH enbdvdtnbdledtdQI IBKndeIBUHH bBvUH enbdIv 第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 2 2、霍尔元件的主要技术参数、霍尔元件的主要技术参数 额定功耗额定功耗P P0 0；输入电阻输入电阻R Ri i和输出电阻和输出电阻R Ro o；霍尔霍尔电势温度系数电势温度系数；内阻温度系数内阻温度系数；

23、灵敏度灵敏度K KH H.第第2章章 位置传感器位置传感器 不平衡电势不平衡电势U U0 0 ：在额定控制电流在额定控制电流I I作用下，不作用下，不加磁场时，霍尔电极间的空载霍尔电势（单位加磁场时，霍尔电极间的空载霍尔电势（单位为为mvmv）。）。U U0 0与额定控制电流之比称为不平衡电与额定控制电流之比称为不平衡电阻阻r r0 0.有些产品也提供不平衡电阻参数值。有些产品也提供不平衡电阻参数值。2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 3 3、霍尔电势的测量和误差补偿、霍尔电势的测量和误差补偿 测量电路测量电路第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位

24、置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 3 3、霍尔电势的测量和误差补偿、霍尔电势的测量和误差补偿 零位误差补偿电路零位误差补偿电路第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 4 4、霍尔集成电路、霍尔集成电路 线性型：三端线性型：三端T型型第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 4 4、霍尔集成电路、霍尔集成电路 线性型：八针双列直插型线性型：八针双列直插型第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔

25、元件 4 4、霍尔集成电路、霍尔集成电路 开关型开关型第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 4 4、霍尔集成电路、霍尔集成电路 开关型开关型第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 4 4、霍尔集成电路、霍尔集成电路 开关型开关型第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 5 5、霍尔元件应用、霍尔元件应用 测量微小位移：线性霍尔集成电路，恒定控制测量微小位移：线性霍尔集成电路，恒定控制电流、稳定的外部磁场。

26、电流、稳定的外部磁场。测量转速：开关型霍尔集成电路。测量转速：开关型霍尔集成电路。测量电流和磁场的大小，如直流稳流控制装置测量电流和磁场的大小，如直流稳流控制装置和高精度高斯计。和高精度高斯计。铁磁材料无损探伤：受损后导磁性能变化。铁磁材料无损探伤：受损后导磁性能变化。第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.2 霍尔元件霍尔元件 5 5、霍尔元件应用、霍尔元件应用 无刷直流电机无刷直流电机 主要由电动机本体、转子位置传感器和电主要由电动机本体、转子位置传感器和电子换向电路组成。子换向电路组成。可看成齿数很少可看成齿数很少的步进电机，其定子的步进电机，其

27、定子绕组通电顺序由位置绕组通电顺序由位置传感器测量值控制。传感器测量值控制。第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 飞机发动机转速表飞机发动机转速表 第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.3 磁敏电阻磁敏电阻 1 1、磁阻效应、磁阻效应 N N 型半导体元件型半导体元件有电流流过且受到外有电流流过且受到外部磁场作用时，霍尔部磁场作用时，霍尔效应使得沿电流方向效应使得沿电流方向电子减少，从而使器电子减少，从而使器件的电阻值增大。件的电阻值增大。第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2

28、.4.3 磁敏电阻磁敏电阻 2 2、磁敏电阻、磁敏电阻 220BK T第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.3 磁敏电阻磁敏电阻 3 3、磁敏电阻的应用、磁敏电阻的应用 无触点开关、行无触点开关、行程控制装置、转速计、程控制装置、转速计、电子水表、可变电阻、电子水表、可变电阻、流量计、计数器、图流量计、计数器、图形识别、读磁头、电形识别、读磁头、电流计等。流计等。永久磁铁永久磁铁磁敏电阻磁敏电阻1 磁敏电阻磁敏电阻2+输输 出出磁敏无刷电位器磁敏无刷电位器 注意温度补偿注意温度补偿 第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传

29、感器 2.4.4 磁敏二极管和磁敏三极管磁敏二极管和磁敏三极管 1 1、磁敏二极管、磁敏二极管 当偏置电压一定而外部磁场的磁感应强度当偏置电压一定而外部磁场的磁感应强度变化时，磁敏二极管的电流也随之发生变化。变化时，磁敏二极管的电流也随之发生变化。第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.4 磁敏二极管和磁敏三极管磁敏二极管和磁敏三极管 1 1、磁敏二极管、磁敏二极管 第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.4 磁敏二极管和磁敏三极管磁敏二极管和磁敏三极管 1 1、磁敏二极管、磁敏二极管 感温电阻补偿：在磁敏二极

30、管的偏置电压回感温电阻补偿：在磁敏二极管的偏置电压回路中串联温度补偿电阻。路中串联温度补偿电阻。温度补偿方法温度补偿方法 互补工作方式：将面相对或背向放置的两个互补工作方式：将面相对或背向放置的两个性能参数一致的磁敏二极管串联，取中点电压性能参数一致的磁敏二极管串联，取中点电压为输出电压，使得两个二极管随温度变化的电为输出电压，使得两个二极管随温度变化的电压量相互抵消，输出电压不随温度变化。压量相互抵消，输出电压不随温度变化。第第2章章 位置传感器位置传感器2.4 磁敏式位置传感器磁敏式位置传感器 2.4.4 磁敏二极管和磁敏三极管磁敏二极管和磁敏三极管 2 2、磁敏三极管、磁敏三极管 自学自

31、学 第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.1 光电池光电池 半导体材料吸收光能，使材料中的电子跃迁半导体材料吸收光能，使材料中的电子跃迁而产生电子而产生电子-空穴对，光电池一般看成随光照强空穴对，光电池一般看成随光照强度变化的电流源。存在一定的光谱选择性。度变化的电流源。存在一定的光谱选择性。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.1 光电池光电池 硅光电池硅光电池 太阳能电池板太阳能电池板 第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.1 光电池光电池 第第2章章 位置传

32、感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.2 光敏电阻光敏电阻 光敏电阻的工作原理是利用半导体材料的光敏电阻的工作原理是利用半导体材料的光电效应，使得电阻的阻值随光照强度的变化光电效应，使得电阻的阻值随光照强度的变化而变化。而变化。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.2 光敏电阻光敏电阻 光敏电阻的工作原理是利用半导体材料的光敏电阻的工作原理是利用半导体材料的光电效应，使得电阻的阻值随光照强度的变化光电效应，使得电阻的阻值随光照强度的变化而变化。而变化。2.5.3 光敏二极管和光敏三极管光敏二极管和光敏三极管 光敏二极管和光敏

33、三极管结构与普通二极光敏二极管和光敏三极管结构与普通二极管和三极管相似，原理与光敏电阻相似。管和三极管相似，原理与光敏电阻相似。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 莫尔条纹：由于遮光莫尔条纹：由于遮光效应，两块光栅的刻效应，两块光栅的刻线相交处形成亮带，线相交处形成亮带，缝隙相交处形成暗带，缝隙相交处形成暗带，在与光栅刻线垂直的在与光栅刻线垂直的方向，将出现明暗相方向，将出现明暗相间的条纹。间的条纹。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 WWB 2sin

34、2B：莫尔莫尔条纹间距条纹间距W：光栅光栅栅距栅距：光栅刻线夹角光栅刻线夹角第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 两光栅沿着垂直两光栅沿着垂直于刻线方向相对移动于刻线方向相对移动时，莫尔条纹将沿着时，莫尔条纹将沿着刻线方向移动，光栅刻线方向移动，光栅移动一个节距移动一个节距W，莫莫尔条纹也移动一个间尔条纹也移动一个间距距B。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器

35、光栅传感器 光栅传感器使用光栅传感器使用光电转换系统（光源光电转换系统（光源和前述光电式位置传和前述光电式位置传感器）感器），来对莫尔条来对莫尔条纹的移动进行测量，纹的移动进行测量，并转换成相应的电信并转换成相应的电信号输出。号输出。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 在相隔四分之一间距的位置再加装一个光在相隔四分之一间距的位置再加装一个光敏器件，两个输出信号的相位就相差四分之一敏器件，两个输出信号的相位就相差四分之一周期，对其鉴相就可以判断出位移的方向。周期，对其鉴相就可以判断出位移的方向。第第2章章 位置传感器位置传感

36、器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 细分法：是沿莫尔条纹宽度方向、在一个莫尔细分法：是沿莫尔条纹宽度方向、在一个莫尔条纹间距内，等距离放置条纹间距内，等距离放置n n个光敏器件。个光敏器件。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.4 光栅传感器光栅传感器 第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.5 光电码盘（光电编码器光电码盘（光电编码器 ）码盘与被测对码盘与被测对象同轴安装。透光象同轴安装。透光码形对正光电元件码形对正光电元件时，光电元件输出时，光电元件输出为高电平，表示二为高电平，表示二进制数字进制数字1 1。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.5 光电码盘（光电编码器光电码盘（光电编码器 ）从圆盘的圆心向外，从圆盘的圆心向外，依次分成依次分成n n个同心圆，个同心圆，每个同心圆称为一个码每个同心圆称为一个码道。每条码道对应一位道。每条码道对应一位二进制输出，靠近圆心二进制输出，靠近圆心的为高位。的为高位。第第2章章 位置传感器位置传感器2.5 光电式位置传感器光电式位置传感器 2.5.5 光电码盘（光电编码器光电码盘（光电编码器 ）第第2章章 位置传感器位置传感器