辨向与细分电路

2011-06-23 20:15:10来源: 互联网

1.辨向电路
  无论测量直线位移还是测量角位移,都必须能够根据传感器的输出信号判别移动的方向,即判断是正向移动还是反向移动,是顺时针旋转还是逆时针旋转。
  但是,仅有一个光电元件的输出无法判别光的移动方向,因为在一点观察时,不论主光栅向哪个方向运动,莫尔条纹均作明暗交替变化。为了辨别方向,通常采用在相隔1/4莫尔条纹间距B的位置上安放两个光电元件,获得相位差为90º的两个信号,然后送到如图12.1.5所示的辨向电路进行处理。


12.1.5 辨向电路

  假设当主光栅向左移动时,莫尔条纹向上移动,两个光电元件分别输出电压信号U1和U2,如图12.1.6(a),经过放大、整形,得到两个相位差为的方波信号经反相后得到经过微分电路后得到两组电脉冲,分别输入到与门。对于与门Y1,由于处于高电平时,总是为低电平,故脉冲被阻塞,Y1输出为零;对于与门Y2,处于高电平时,也为高电平,故允许脉冲通过,并触发加减控制触发器使之置1,可逆计数器对与门Y`输出的脉冲进行加法计数。同理,当标尺光栅向右移动时,输出信号波形如图12.1.6(b)所示,与门Y2被阻塞,Y1输出脉冲信号使触发器置0,可逆计数器对与门Y2输出的脉冲进行减法计数。主光栅每移动一个栅距,辨向电路只输出一个脉冲。计数器所计的脉冲个数即代表光栅的位移。
2.细分电路
  光栅数字传感器的测量分辨率等于一个栅距。但是,在精密检测中常常需要测量比栅距更小的位移量,为了提高分辨率,可以采用两种方法实现:1)增加刻线密度来减小栅距,但是这种方法受光栅刻线工艺的限制。2)采用细分技术,使光栅每移动一个栅距时输出均匀分布的n个脉冲,从而得到比栅距更小的分度值,使分辨力提高到
  细分的方法有多种,如直接细分、电桥细分、锁相细分、调制信号细分、软件细分等。下面介绍常用的直接细分方法。


12.1.6 光栅移动时辨向电路各点的波形

直接细分又称位置细分,常用细分数为4,因此也称为四倍频细分。图12.1.7给出了一种四倍频细分电路及其波形。在上述辨向电路的基础上,将获得的两个相位相差90º的正弦信号分别整形和反相,就可得到4个相位依次为0°(S)、90º(C)、180º()、270º()的方波信号,经RC微分电路后就可在光栅移动一个栅距时,得到均匀分布的4个计数脉冲,再送到可逆计数器进行加法或减法计数,这样可将分辩率提高4倍。

             12.1.7 四倍频细分电路及波形   

  四倍频细分的优点是电路简单,对莫尔条纹信号的波形无严格要求,其缺点是细分数不高。采用电桥细分、调制信号细分、锁相细分等可有效提高细分数,有关细分电路请参阅其他资料。

关键字:细分  电路

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0623/article_10393.html
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