长春——光电产业的发源地。在这里凝聚了大量的光电编码器的人才，积淀了丰富的编码器专业生产制造。长春润鑫科技有限公司——长春编码器制造专家，是一家集研发、设计、生产和销售为一体的高新技术企业，生产的增量式编码器、值编码器广泛应用于冶金 、汽车 、电机、电梯、起重机械、包装机械、数控机床、风力发电、轨道交通、纺织机械等诸多领域。

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　　 容栅传感器测量原理 在动栅栅面编号为A～H发射电极上分别加上8个等幅、同频、相位依次相差p/4的方波激励电压 （i=0，1，2，…，7）。每组编号相同的发射极都加以相同的激励，经过两对电容耦合在接收极上形成容栅电压 。由于各组中序号相同的发射极和反射极的相对位置相同，所以可以将48个发射极和对应的反射极板间的电容简化为 到 的8个电容器。Cf代表反射极与接收极相互耦合之后形衬电容器，由于接收极在动栅方向上的长度恰好为一组反射极长度的整数倍，又由于反射极是周期性排列的，所以接收极和反射极的相互覆盖谬不嘶移变化，即Cf为一个常数。图2所示为其等效电路图[2]。 容栅工作时，施加发射电极上的周期激励，通过发射极与反射极、反射极与接收极两对电容耦合，在接收极上形成合成。传感器输入、输出与各电极之间电容耦合关系。 一组激励 （i=0，1，2，…，7）通过一组电容 （i=0，1，2，…，7）和定值电容Cf耦合后，传感器的输出 。不考虑激励的输出阻抗，并作归一化处理，棵: （1） 把 和 作傅立叶展开，选择的零点，可视为偶函数: （2） （3） 式中，T—激励的周期； W—静栅反射极板的节距。 容栅处理电路会滤去高次谐波，在这里采用基波求解，并作归一化处理，把公式（2）（3）代入（1）得: （4） 在匀速的条件下，由激励 和电容 的特点棵: （5） 式中，k为一常系数，正负由动栅和静栅的相对运动方向决定。 从公式（5）可知，输出 的电位相与容栅传感器的位移有一一对应关系（在一个周期内是单值函数），调相是一个周期，动栅和静栅每相对运动一组发射极的宽度，调相变化一个周期。根据这个原理可以通过鉴相器鉴别调相的相位变化，从而推算出动栅和静栅的相对位移。同时还可以通过可逆计数器记录输出周期变化数，实现长距离的测量。接收极上的输出并不能直接送鉴相电路使用，在这之前还需要经过解调?、滤波、放大和 ，形成方波，后通过鉴相器输出位移信息送显示。

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　　5 转换器 数据采集后需要传送到中控室的主计算机进行处理，在中控室的计算机端，数据是通过串口以RS 232接入的。而数据源端输出的是RS 422，数据编码是格雷码，不能直接与主计算机之间进行数据传输，数据采集还需要由激励启动。由此设计一个数据转换器，由转换器产生激励，控制数据采样的采样率进行采样。转换器也作为编码器输出数据的，转换器接收数据以后，将格雷码转换为二进制代码，再将二进制代码进行处理，直接转换为控制转速的编码，这样就大大减轻了主计算机对接收到的数据进行分析处理的工作。转换器将处理后的转速以RS 232与主计算机的串口之间直接进行数据通信， 在这些实际应用的控制中由于各分传感器和探测器输出的数据结构不同，式光电轴角编码器会用到不同的内部数据通信，主要有RS232、RS485/488串口，并口等。但在具体工程应用项目中，上述通信常会受到传输距离、通信速率等方面。近几年来串行通信快速发展，出现了多种控制现场总线形式，CAN总线就是其中应用为广泛的一种，它是控制器局域网总线的简称，是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。由于CAN总线的高性能、高可靠性及独特的设计，已成为目前国内外普及和实时性高的现场总线。控制中内部通信的发展变化，使得用作测量角位移和角速度的编码器要提供CAN总线接口以整个控制的现场总线设计要求。由于转换器的位置也在中控室，距离主计算机很近，故采用RS 232完全能够要求，根据数据采集的采样率，利用串口通信的波特率也能需要。 在本中，编码器采用的是成品，保证了数据源的准确和，主计算机采用工控机，其性和可靠性也能要求。数据转换器为了提供同步激励和接收数据以及转换，只能自己分析设计，对底层物理链路层而言，需要进行充分的考虑，本文不对转换器的分析和设计进行讨论。

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　　容栅传感器相对于其他类型的传感器有许多突出的优点: 1、量程大、分辨率高。在线位移测量时，分辨率为2mm时，量程可达到20m，在角位移测量时，分辨率为0.1°时，量程为4096圈。其测量速度也比较高，测量线速度可达到1.5m/s。 2、容栅测量属非式测量，因此容栅传感有非传感器的优点，诸如测量时阻力可以减到小，不会因为测量部件的表面磨损而测量精度下降。 3、结构简单。容栅传感器的元件主要由动栅和静栅组成，线可以全部从静栅上引出，作为运动部件的动栅可以没有引线，为传感器的设计带来很大的方便。 4、配用专用集崇路的容栅传感器是一种数字传感器，和计算机的接口方便，便于长距离传送，几乎无数据传输误差。数据更新速率可以达到每秒50次。 5、功耗极小。正常工作电流小于10mA，传感器元件可以长期工作，一粒钮扣电池可以连续工作1年以上。利用这个特点，可以设计出准式的位移传感器。 6、在价格上有很大优势，其性能价格比远高于同类传感器。 容栅传感器有主要的问题是性和可靠性，和外界电磁的影响尤为显著，其次作为准式传感器在长期断电工作时，需要定期更换电池，所以难于作为传感器用于长期自动测量。 容栅编码器是以脉冲数字量来表示容栅传感器元件间相对位置信息，本文研究的容栅编码器将容栅全部的结构密封在金属壳内，大大了容栅传感器的电磁兼容性和抗污染能力，为容栅原理用于自动测量奠定了基础。

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