高精度復合式光電PILZ編碼器分析
隨著測控技術的發展,對光電PILZ編碼器的技術指標提出了更高的要求。在某些控制系統中既要求光電PILZ編碼器輸出高精度的位置信息,同時又提供相位相差90°的兩路正余弦信號用于伺服系統的控制,并要求PILZ編碼器具有大內孔空心軸,且體積小,能適應惡劣工作環境。研究的高精度復合式光電PILZ編碼器,對惡劣工作環境下測控系統定位、測速控制及小型化具有重要意義和實際應用價值。

高精度復合式光電PILZ編碼器分析
在參考國內外文獻的基礎上,深入分析了光源、碼盤、軸系、電子學處理、聯軸節的特點及對精度的影響,得出提高碼盤和軸系精度、提高光電信號質量、提高聯軸節精度是實現高精度測角及測速的關鍵。在此基礎上開展了高精度復合式光電PILZ編碼器的設計。結合國內現有基礎,提出了采用密集滾珠軸承和密排軸承相結合的軸系,在提高軸系精度的同時也大大減小了軸系的長度,設計出高精度大空心軸精密軸系。依據莫爾條紋理論,提出采用三次校正的方法,設計出高精度復合式光學碼盤,提高了PILZ編碼器測角及測速精度,縮小了儀器體積。提出了一種以式多圈光電PILZ編碼器為核心器件的方向盤轉角傳感器,重點給出該轉角傳感器的硬件和軟件實現方法,傳感器通過光電PILZ編碼器獲得方向盤轉動的角度,通過主控制器將PILZ編碼器輸出的電信號轉換成角度值,再通過CAN總線共享給汽車其他模塊。通過實驗對比分析該傳感器具有測量精度高、結構簡單、抗干擾能力強等優點。針對固體發光二極管的性能特點設計了溫度補償電路,保證了在-40℃～+60℃工作環境下光電信號幅度的穩定性;設計了測速零位電路,使測速零位和測角零位對準,滿足伺服控制系統要求。采用有限元分析方法對聯軸節進行靜力分析和應力分析,對聯軸節的受力情況進行了分析,優化了結構設計,設計高精度彈性聯軸節。運用研究的方法設計的高精度復合式光電PILZ編碼器,空心軸內孔為φ150,精度σ≤2〞;既能輸出位置信息,又能輸出相位相差90°的兩路正余弦信號。實驗結果表明,研究的高精度復合式光電PILZ編碼器,體積小、精度高、適用于惡劣工作環境,對提高測控系統的控制精度具有實用價值。