Optinis kodavimo įrenginys: veikimas, tipai, sąsaja ir jo programos

Encoder yra judesio aptikimo įrenginys, kuris teikia grįžtamąjį ryšį per a uždaro ciklo valdymo sistema . Pagrindinė kodavimo įrenginio funkcija yra pakeisti įrenginio dalies sukamąjį arba tiesinį judesį į elektrinį signalą, po kurio jis perduodamas valdymo sistemai. Naudojant kodavimo įrenginį, tiksli įrenginio komponentų vieta, sukimosi greitis ar jo kryptis. ir kampas & Nr. galima atpažinti variklio veleno transformacijas. Rinkoje yra įvairių tipų koduotuvų, kurie skirstomi pagal technologijos tipą, judesį, įvairius parametrus ir tt Judesio kodavimo įrenginiai skirstomi į linijinius, sukamuosius ir kampinius. Koderiai pagal padėtį klasifikuojami į absoliutus koduotuvas ir inkrementinis kodavimo įrenginys . Kodavimo įrenginiai, pagrįsti jutimo technologija, skirstomi į optinius, magnetinius ir talpinius. Kanalu pagrįsti kodavimo įrenginiai skirstomi į vieno kanalo ir kvadratinius. Šiame straipsnyje aptariama vieno iš kodavimo įrenginių tipų apžvalga optinis kodavimo įrenginys – darbas ir jo pritaikymai.

Kas yra optinis kodavimo įrenginys?

Elektromechaninis įtaisas, naudojamas padėčiai pakeisti iš besisukančio ar linijinio į elektrinį signalą naudojant šviesos šaltinį, optines groteles ir šviesai jautrų detektorių, vadinamas optiniu koduotuvu. Šie kodavimo įrenginiai plačiai naudojami įvairiose staklėse, biuro įrangoje ir kaip didelio tikslumo padėties valdymo jutikliai pramoniniuose robotuose.

Optinio kodavimo įrenginio dizainas

Optinis kodavimo įrenginys sukurtas su šviesos diodu, foto jutikliais ir disku, vadinamu kodo ratuku, su plyšiais radialine kryptimi ir aptinka besisukančios padėties duomenis kaip optinį signalą. Kai kodinis ratas, prijungtas prie sukamojo veleno, kaip variklis, sukasi, bus generuojamas optinis signalas, atsižvelgiant į tai, ar šviesa, sukurta iš nuolatinio šviesą skleidžiančio elemento, praeina per kodo rato plyšį, ar ne. Foto jutiklis pastebi optinį signalą ir pakeičia jį į elektrinį signalą ir išveda.

Šviesą skleidžiantis prietaisas

Optiniuose kodavimo įrenginiuose naudojami nebrangūs IR šviesos diodai, nors kartais naudojami spalvoti šviesos diodai su trumpesniu bangos ilgiu, kad būtų išvengta šviesos sklaidos. Be to, brangūs lazeriniai diodai naudojami ten, kur reikalinga didelė skiriamoji geba ir didelis našumas.

Objektyvas

LED šviesa yra išsklaidyta šviesa per mažą kryptį, todėl lygiagrečiai sukuriamas išgaubtas lęšis.

Kodinis ratas

Kodų ratas atrodo kaip diskas su plyšiais, leidžiančiais arba blokuojančiais skleidžiamą šviesą šviesos diodas . Kodinis ratas pagamintas iš metalo, stiklo ir dervos medžiagų. Čia metalinė medžiaga yra stipri prieš temperatūros drėgmę ir vibraciją.

Dervos medžiaga nėra brangi, tačiau tinkama masinei gamybai ir naudojama vartotojų reikmėms. Stiklo medžiaga dažniausiai naudojama ten, kur reikalinga didžiausia skiriamoji geba ir tikslumas. Be to, šalia kodo ratuko yra įrengtas fiksuotas plyšys, kad būtų paaiškinta, ar šviesos diodų šviesa praeina arba blokuoja per kodo ratuką ir patenka į šviesos surinkimo elementą.

Nuotraukų jutiklis

Foto jutiklis paprastai yra fototranzistorius / fotodiodas, pagamintas iš puslaidininkinės medžiagos, tokios kaip silicis, germanis ir indžio galio fosfidas.

Kaip veikia optinis kodavimo įrenginys?

Optinis kodavimo įrenginys tiesiog aptinka optinius signalus, kurie praeina per plyšį, ir paverčia juos elektriniais signalais. Palyginti su magnetiniu koduotuvu, šis koduotuvas yra labai paprastas, kad pagerintų tikslumą ir skiriamąją gebą, kad būtų galima naudoti visur, kur sukuriamas stiprus magnetinis laukas. Optinis kodavimo įrenginys leidžia naudoti skirtingus valdiklius, skirtus skirtingų tipų judesiams matuoti. Šie kodavimo įrenginiai siūlo labai tikslius grįžtamojo ryšio signalus, naudojamus tikrinant tikrąją variklio arba linijinės pavaros padėtį, pagreitį ir greitį.

Optinis kodavimo įrenginys Arduino

Čia mes sužinosime, kaip prijungti optinį sukamąjį kodavimo įrenginį arduino uno . Tai mechaninis įtaisas su besisukančiu velenu cilindriniame korpuse. Apvaliame plokščiame diske yra du lizdų rinkiniai. Bet kurioje šio disko pusėje yra prijungti optiniai jutikliai, kai siųstuvas yra vienoje pusėje, o siunčiamas imtuvas yra kitoje pusėje. Kai diskas su plyšiu sukasi tarp jutiklio, jis nupjauna optinis jutiklis , todėl signalas bus skleidžiamas imtuvo galuose. Čia imtuvas yra prijungtas prie mikrovaldiklio, kad apdorotų generuojamą signalą, tokiu būdu mes galime nustatyti, kiek velenas sukasi. Veleno sukimosi kryptį galima nustatyti tiesiog palyginus dviejų o/ps signalo poliškumą, nes du žiedinio disko plyšių rinkiniai yra tam tikru poslinkiu.

Žemiau parodyta optinio kodavimo sąsaja su Arduino. Šiai sąsajai reikalingi komponentai daugiausia apima optinį kodavimo įrenginį, „Arduino Uno“ plokštę ir jungiamuosius laidus. Šios sąsajos jungtys yra tokios;

• Šio kodavimo įrenginio raudonos spalvos laidas prijungtas prie Arduino Uno 5 V kaiščio.
• Šio kodavimo įrenginio juodos spalvos laidas yra prijungtas prie Arduino Uno GND kaiščio.
• Optinio kodavimo įrenginio baltos spalvos laidas (OUT A) yra prijungtas prie Arduino Uno pertraukiklio kaiščio, pvz., Pin-3.
• Šio kodavimo įrenginio žalios spalvos laidas (OUT B) yra prijungtas prie kito Arduino Uno pertraukiklio kaiščio, pvz., Pin-2.

Čia optinio kodavimo įrenginio išvesties laidai, tokie kaip baltos ir žalios spalvos laidai, turėtų būti jungiami tik prie Arduino Uno plokštės pertraukimo kaiščio, jei ne, Arduino plokštė neįrašys kiekvieno impulso iš šio kodavimo.

Kodas

nepastovi ilgoji temp, skaitiklis = 0; //Šis kintamasis padidės arba mažės, priklausomai nuo kodavimo įrenginio sukimosi
negaliojantis nustatymas ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(2, INPUT_PULLUP); // vidinis ištraukimo įvesties kaištis 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // vidinis เป็น ištraukimo įvesties kaištis 3
//Nustatomas pertraukimas
//Augėjantis impulsas iš encodenren aktyvuoto ai0(). „AttachInterrupt 0“ yra „DigitalPin“ Nr. 2 „Arduino“.
attachInterrupt(0, ai0, RISING);
//B kylantis impulsas iš kodavimo įjungtas ai1(). „AttachInterrupt 1“ yra „DigitalPin“ Nr. 3 „Arduino“.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
void loop() {
// Siųsti skaitiklio reikšmę
if( skaitiklis != temp ){
Serial.println (skaitiklis);
temp = skaitiklis;
}
}
void ai0() {
// ai0 suaktyvinamas, jei DigitalPin nr 2 pereina iš LOW į HIGH
// Patikrinkite 3 kaištį, kad nustatytumėte kryptį
if(digitalRead(3)==LOW) {
skaitiklis++;
}Kitas{
skaitiklis –;
}
}
void ai1() {
// ai0 suaktyvinamas, jei DigitalPin nr 3 pereina iš LOW į HIGH
// Patikrinkite 2 kaiščiu, kad nustatytumėte kryptį
if(digitalRead(2)==LOW) {
skaitiklis –;
}Kitas{
skaitiklis++;
}
}
Kai aukščiau pateiktas kodas bus įkeltas į „Arduino Uno“ plokštę, atidarykite serijinį monitorių ir pasukite optinio kodavimo įrenginio veleną. Jei pasukate optinį kodavimo įrenginį pagal laikrodžio rodyklę, galite pastebėti vertės padidėjimą, o jei suksite šį kodavimo įrenginį prieš laikrodžio rodyklę, vertė bus sumažinta. Jei reikšmė rodoma atvirkščiai, reiškia, kad judant pagal laikrodžio rodyklę pateikiama neigiama reikšmė. Taigi galite pakeisti baltą ir žalią laidus.

Optinių kodavimo įrenginių tipai

Galimi dviejų tipų optiniai kodavimo įrenginiai: pralaidus ir atspindintis tipas, kurie aptariami toliau.

Pralaidus tipas

Perduoto tipo optiniame koduotoje nuotraukos jutiklis pastebi, ar šviesos diodų skleidžiamas šviesos signalas praeina per kodo ratuko plyšį, ar ne. Pagrindiniai perduodamo tipo optinio kodavimo įrenginio pranašumai: tai pagerina signalo tikslumą lengvai ir paprastai dėl gana paprastos optinės juostos.

Atspindintis tipas

Atspindimojo tipo optiniame kodavimo įrenginyje foto jutiklis pastebi, ar iš šviesos diodo skleidžiamas šviesos signalas atsispindi, ar ne per kodo ratuką. Atspindimojo tipo optinių kodavimo įrenginių pranašumai daugiausia apima: jį paprasta miniatiūrizuoti ir ploninti. Kadangi jie sukurti naudojant krovimo techniką; tada surinkimo procedūra gali būti supaprastinta.

Optinis kodavimo įrenginys vs magnetinis kodavimo įrenginys

Skirtumas tarp optinio kodavimo ir magnetinio kodavimo yra toks.

Privalumai ir trūkumai

The optinio kodavimo įrenginio pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Optinis kodavimo įrenginys nesunkiai pagerina tikslumą ir skiriamąją gebą, sukurdamas plyšio formą, nes turi mechanizmą, leidžiantį pastebėti, ar šviesos diodų šviesa prasiskverbia pro plyšį, ar ne.
• Šio kodavimo įrenginio neveikia netoliese esantis magnetinis laukas.
• Šie koduotuvai užtikrina aukščiausią skiriamąją gebą.
• Jie yra atsparesni sūkurinių srovių sukeliamiems elektrinio triukšmo trukdžiams.
• Šie kodavimo įrenginiai turi lanksčias montavimo galimybes.

The optinių kodavimo įrenginių trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Pagrindinis šio kodavimo įrenginio trūkumas yra tas, kad jis yra mechaniškai netvirtas.
• Šie kodavimo įrenginiai turi ploną stiklinį diską, kurį gali sugadinti stiprus smūgis arba stipri vibracija.
• Šie koduotuvai priklauso nuo „matymo linijos“, todėl jie dažniausiai yra pažeidžiami nešvarumų, alyvos ir dulkių.
• Šio kodavimo įrenginio optiniai diskai paprastai yra pagaminti iš plastiko arba stiklo, todėl yra didesnė tikimybė, kad jie bus pažeisti dėl ekstremalios temperatūros, vibracijos ir užteršimo.

Programos

The optinių kodavimo įrenginių taikymas įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Šie koduotuvai idealiai tinka programoms, kurioms reikia didelio tikslumo ir tikslumo.
• Jie naudojami ten, kur sukuriamas stiprus magnetinis laukas.
• Jis taikomas įrenginiuose, kuriuose naudojami didelio skersmens varikliai.
• Šie kodavimo įrenginiai padeda aptikti optinius signalus, kurie praeina per plyšį, ir paverčia juos elektriniais signalais.
• Šie koduotuvai yra labai naudingi matuojant ir valdant besisukančius judesius įvairiose srityse, pavyzdžiui, spektrometruose, laboratorinėje įrangoje, centrifugose, medicinos prietaisuose, kompiuterinės tomografijos sistemose ir kt.
• Šie kodavimo įrenginiai naudojami didelio sukimo momento įrenginiuose itin ribotose vietose.
• Jie naudojami programuojamuose tikrinimo įrenginiuose.
• Jie naudojami komercinėje ar pramoninėje įrangoje.
• Jie naudojami cheminių medžiagų dozavimo įrangoje.

1). Kodėl naudojami optiniai kodavimo įrenginiai?

Optiniai kodavimo įrenginiai lengvai pagerina tikslumą ir skiriamąją gebą, palyginti su magnetiniu koduotuvu. Taigi juos galima naudoti visur, kur sukuriamas stiprus magnetinis laukas.

2). Kokia yra optinio kodavimo įrenginio išvestis?

Optinio kodavimo įrenginio išvestis yra elektroninis impulsas, naudojamas kaip duomenų atrankos „laikrodis“.

3). Kokia yra optinio kodavimo įrenginio skiriamoji geba?

Optinio kodavimo įrenginio skiriamoji geba yra 20 000 impulsų kiekvienam rato apsisukimui, kuris naudojamas odometrijos skaičiavimams.

4). Kodėl kodavimo įrenginiai yra geresni už potenciometrus?

Kodavimo įrenginiai gali suktis panašia kryptimi neribotą laiką, o potenciometras paprastai sukasi vienu apsisukimu.

5). Kokio tipo kodavimo įrenginiai plačiai naudojami robotikoje?

Optiniai kodavimo įrenginiai naudojami robotikoje absoliutiesiems arba prieauginiams matavimams įrašyti.

Tai yra optinio įrenginio apžvalga encoder – tipai , sąsaja, darbas ir programos. Optiniuose kodavimo įrenginiuose naudojama šviesa, kuri praleidžiama per stiklą ir identifikuojama per imtuvą. Šio tipo kodavimo įrenginiai yra labai tikslūs ir labai reikalingi komponentai įvairiose daugelio pramonės šakų mechaninėse sistemose, siekiant pateikti tikslią grįžtamojo ryšio informaciją. Štai jums klausimas, kas yra linijinis kodavimo įrenginys?