增量式光電編碼器開題報告

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)代電機控制系統(tǒng)中常常用以檢測轉子的位置與速度，它是集光、機、電技術于一體的數(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，在軍事、航天、機器人、生物工程等領域的精密測量與控制設備中得到廣泛應用。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變成脈沖信號, 用于檢測被測對象的

2、運動方向、運動位移、旋轉速度等。在電機伺服數(shù)字控制領域得到廣泛的應用。增量式光電編碼器作為一種體積小、精度高、響應速度快、性能穩(wěn)定的轉速與位置傳感器在測控領域得到了廣泛的應用。它的優(yōu)點是：原理構造簡單、易于實現(xiàn)；機械平均壽命長，可達到幾萬小時以上；分辨率高；抗干擾能力較強，信號傳輸距離較長，可靠性較高。其缺點是它無法直接讀出轉動軸的絕對位置信息。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，然后根據(jù)位置變化的方向用計數(shù)器對脈沖

3、進行加/減計數(shù)，以此達到位置檢測的目的。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軸轉動帶動在徑向有均勻窄縫的主光</p><p>　2．本課題主要研究內(nèi)容和預期目標</p><p>　(1) 數(shù)據(jù)采集電路的設計預期目標：在進行數(shù)據(jù)采集時保證數(shù)據(jù)的準確性與實時性，利用軟件方法消除硬件上

4、難以消除的抖動，減小數(shù)據(jù)采集時的誤差與擾動干擾，實現(xiàn)高速度、高精度增量型編碼器的數(shù)據(jù)采集。(2) 鑒向計數(shù)電路的設計預期目標：在數(shù)據(jù)采集之后，對數(shù)據(jù)進行鑒向計數(shù)分析，輸出穩(wěn)定且誤差較小的脈沖信號(3)過程通道傳輸電路、A/D轉換電路及與單片機接口電路的設計預期目標：將采集到的數(shù)據(jù)進行信號調理與A/D轉換，并傳送給單片機進行識別并檢測，最終計算出電機轉速（或角位移）。(4)四倍頻測量電路的設計預期目標：在信號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速（或角位移）轉換成脈沖信號，對脈沖進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放大，消除信號上的抖動，最后傳送給單片機進行識別并檢測，最終計算出電機轉速（或角位移）。本課題主要研究以下四個步驟：數(shù)據(jù)采集模塊檢測A相一個周

6、期中的同一個邊沿位置，如果在此邊沿位置檢測到一個上升沿，則對應編碼器的一個旋轉方向；如果在此邊沿位置檢測到一個下降沿，則對應編碼器的另一個旋轉方向。B相為高電平時，若檢測到A相為上升沿，則可判斷出編碼器輸出波形的運動方向為從左向右，即編碼器為逆時針方向旋轉；若檢測到A相為下降沿，則可判斷出編碼器輸出波形的運動方向為從右向左，即編碼器為順時針方向旋轉；B相為低電平的情況可類推。鑒向計數(shù)電路的設計增量式光電編碼器的計數(shù)鑒向方法很多，可通過軟

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

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10、004.10 方艷輝.增量式編碼器全數(shù)字量相加技術的研究[C].中國科學院研究生院碩士學位論文,20051</p><p>　5．本課題的具體進度安排（包括序號、起迄日期、工作內(nèi)容）</p><p>?。?）2011.3.7—2011.3.18 查閱資料，撰寫開題報告；（2）2011.3.21—2011.4.8 硬件功能分析，熟悉MCS-51系統(tǒng)指令及編程語言；（3）