Encoder je naprava za zaznavanje gibanja, ki zagotavlja povratne informacije v a zaprtozančni krmilni sistem . Glavna funkcija kodirnika je spremeniti rotacijsko gibanje ali linearno gibanje dela naprave v električni signal, po katerem krmilnemu sistemu posreduje, z uporabo kodirnika, natančno lokacijo komponent naprave, vrtilno hitrost ali njeno smer. in kot & št. transformacij gredi motorja je mogoče prepoznati. Na trgu so na voljo različne vrste dajalnikov, ki so razvrščeni glede na vrsto tehnologije, gibanje, različne parametre itd. Dajalniki, ki temeljijo na gibanju, so razvrščeni v linearne, rotacijske in kotne. Dajalnike glede na položaj razvrščamo v absolutni kodirnik in inkrementalni kodirnik . Dajalnike, ki temeljijo na tehnologiji zaznavanja, delimo na optične, magnetne in kapacitivne. Enkodirniki glede na kanal se delijo na enokanalne in kvadraturne. Ta članek obravnava pregled ene od vrst kodirnikov, namreč optični kodirnik – delovanje in njegove aplikacije.

Kaj je optični kodirnik?

Elektromehanska naprava, ki se uporablja za spreminjanje položaja iz vrtljivega ali linearnega v električni signal z uporabo svetlobnega vira, optične rešetke in fotoobčutljivega detektorja, je znana kot optični kodirnik. Ti dajalniki se pogosto uporabljajo v različnih obdelovalnih strojih, pisarniški opremi in kot visokonatančni senzorji za nadzor položaja v industrijskih robotih.

Optično kodiranje r

Oblikovanje optičnega kodirnika

Optični kodirnik je zasnovan z LED, foto senzorji in diskom, znanim kot kodno kolo, vključno z režami v radialni smeri, in zazna podatke o položaju vrtenja kot optični signal. Ko se kodirno kolo, povezano z rotacijsko gredjo kot motor, vrti, bo optični signal ustvarjen glede na to, ali svetloba, ki jo proizvaja trajni svetlobni element, prehaja skozi režo kodirnega kolesca ali ne. Foto senzor zazna optični signal in ga spremeni v električni signal ter ga oddaja.

Oblikovanje optičnega kodirnika

Naprava za oddajanje svetlobe

V optičnih kodirnikih se uporabljajo poceni IR LED, čeprav se včasih za zadrževanje difuzije svetlobe uporabljajo barvne LED s krajšimi valovnimi dolžinami. Poleg tega se drage laserske diode uporabljajo tam, kjer sta potrebna visoka ločljivost in visoka zmogljivost.

Objektiv

Svetloba LED je razpršena svetloba skozi majhno usmerjenost, tako da se konveksna leča uporablja za vzporednico.

Kodno kolo

Kodno kolo je videti kot disk z režami, ki omogoča ali blokira oddano svetlobo iz svetleča dioda . Kodno kolo je izdelano iz kovine, stekla in smolnih materialov. Tukaj je kovinski material močan proti temperaturi, vlagi in vibracijam.

Smolni material ni drag, vendar je primeren za množično proizvodnjo in se uporablja za potrošniške aplikacije. Stekleni material se uporablja predvsem tam, kjer sta potrebni največja ločljivost in natančnost. Poleg tega je v bližini kodnega kolesa nameščena fiksna reža, ki pojasnjuje prehajanje ali blokiranje svetlobe LED, ki prehaja skozi kodno kolo in gre v element za zbiranje svetlobe.

Foto senzor

Foto senzor je običajno fototranzistor/fotodioda, narejena iz polprevodniškega materiala, kot so silicij, germanij in indijev galijev fosfid.

Kako deluje optični kodirnik?

Optični kodirnik preprosto zazna optične signale, ki prehajajo skozi režo, in jih spremeni v električne signale. V primerjavi z magnetnim kodirnikom je ta kodirnik zelo enostaven za izboljšanje natančnosti in ločljivosti za uporabo v aplikacijah, kjer nastane močno magnetno polje. Optični kodirnik omogoča različne krmilnike za merjenje različnih vrst gibanja. Ti kodirniki nudijo zelo natančne povratne signale, ki se uporabljajo za preverjanje dejanskega položaja, pospeška in hitrosti motorja ali linearnega aktuatorja.

“kako deluje rele za zaznavanje toka ”

Optični kodirnik Arduino

Tukaj se bomo naučili, kako povezati optični rotacijski dajalnik z uporabo arduino uno . To je mehanska naprava z vrtljivo gredjo v cilindričnem ohišju. Na okroglem ploščatem disku sta dva niza rež. Na kateri koli strani tega diska so povezani optični senzorji, kjer je oddajnik na eni strani, sprejemnik pa na drugi strani. Kadarkoli se disk z režo vrti med senzorjem, ga prereže optični senzor , tako da bo signal proizveden na koncih sprejemnika. Tukaj je sprejemnik povezan z mikrokontrolerjem za obdelavo generiranega signala, na ta način lahko ugotovimo, koliko se gred vrti. Smer vrtenja gredi je mogoče določiti s preprosto primerjavo polarnosti signala za dva o/ps, ker sta dva niza rež na krožnem disku nekoliko zamaknjena.

Vmesnik optičnega kodirnika z Arduinom je prikazan spodaj. Zahtevane komponente za ta vmesnik vključujejo predvsem optični kodirnik, ploščo Arduino Uno in povezovalne žice. Povezave tega vmesnika so naslednje:

Povezava optičnega kodirnika s ploščo Arduino

Rdeča žica tega kodirnika je povezana s 5V zatičem Arduino Uno.
Žica črne barve tega kodirnika je povezana z zatičem GND Arduino Uno.
Žica bele barve (OUT A) optičnega kodirnika je povezana s prekinitvenim zatičem Arduino Uno kot Pin-3.
Žica zelene barve (OUT B) tega kodirnika je povezana z drugim prekinitvenim zatičem Arduino Uno, kot je Pin-2.

Tukaj bi morale biti izhodne žice iz optičnega kodirnika, kot so bele in zelene žice, povezane samo s prekinitvenim zatičem plošče Arduino Uno, sicer plošča Arduino ne bo zabeležila vsakega impulza iz tega kodirnika.

Koda

hlapna dolga temperatura, števec = 0; //Ta spremenljivka se bo povečala ali zmanjšala glede na vrtenje kodirnika
praznina nastavitev()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(2, INPUT_PULLUP); // notranji vhodni zatič 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // notranjiเป็น vhodni zatič 3
//Nastavitev prekinitve
//Naraščajoči impulz iz encodenren aktivira ai0(). AttachInterrupt 0 je DigitalPin št. 2 na Arduinu.
attachInterrupt(0, ai0, RISING);
//B naraščajoči impulz iz encodenren aktivira ai1(). AttachInterrupt 1 je DigitalPin št. 3 na Arduinu.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
void loop() {
// Pošlji vrednost števca
if( števec != temp ){
Serial.println (števec);
temp = števec;
}
}
void ai0() {
// ai0 se aktivira, če DigitalPin št. 2 preide iz LOW v HIGH
// Preverite zatič 3, da določite smer
if(digitalRead(3)==LOW) {
števec++;
}drugo{
števec–;
}
}
void ai1() {
// ai0 se aktivira, če DigitalPin št. 3 preide iz LOW v HIGH
// Preverite z zatičem 2, da določite smer
if(digitalRead(2)==LOW) {
števec–;
}drugo{
števec++;
}
}
Ko je zgornja koda naložena na ploščo Arduino Uno, odprite serijski monitor in zavrtite gred optičnega kodirnika. Če optični kodirnik obrnete v smeri urinega kazalca, lahko opazite povečanje vrednosti, če pa ta kodirnik zavrtite v nasprotni smeri urinega kazalca, se vrednost zmanjša. Če vrednost prikazuje obratno, pomeni podajanje negativne vrednosti za gibanje v smeri urinega kazalca. Tako lahko obrnete belo in zeleno žico.

Vrste optičnih kodirnikov

Optični kodirniki so na voljo v dveh vrstah transmisijskega tipa in odbojnega tipa, ki sta obravnavani spodaj.

Prenosni tip

V optičnem kodirniku prepustnega tipa fotosenzor opazi, ali oddani svetlobni signal iz svetlečih diod prehaja skozi režo kodnega kolesa ali ne. Glavne prednosti transmisivnega optičnega kodirnika vključujejo: izboljša natančnost signala enostavno in preprosto razvijanje zaradi dokaj enostavne optične steze.

Odsevni tip

V optičnem kodirniku odbojnega tipa fotosenzor zazna, ali se oddani svetlobni signal iz svetleče diode odbije ali ne skozi kodno kolo. Prednosti odbojnih optičnih kodirnikov vključujejo predvsem; enostavno ga je miniaturizirati in tanjšati. Ker so ti oblikovani s tehniko zlaganja; potem je postopek montaže mogoče poenostaviti.

Optični kodirnik proti magnetnemu kodirniku

Razlika med optičnim kodirnikom in magnetnim kodirnikom vključuje naslednje.

Optični kodirnik	Magnetni kodirnik
Optični kodirnik je vrsta pretvornika, ki se uporablja za merjenje rotacijskega gibanja.	Magnetni kodirnik je vrsta vrtljivega kodirnika, ki uporablja senzorje za prepoznavanje sprememb v magnetnih poljih iz rotacijskega magnetiziranega obroča/kolesa.
Ta kodirnik je znan tudi kot generator pulzov/digitalni pretvornik gibanja.	Ta kodirnik je znan tudi kot kodirnik z absolutnim zaznavanjem kota.
Potrebuje zelo jasno linijo pogleda.	Vidna linija v tem kodirniku je polna prahu ali različnih onesnaževalcev.
Ta kodirnik mora vzdrževati <.25 mm zračne reže.	Ta kodirnik je natančen skozi do 4 mm zračne reže.
Občutljiv je na stiskanje na rotacijskem kolutu v vlažnosti in nihajoči toploti.	Je odporen na vlago in vročino.
Zmanjšana natančnost v okolju z udarci ali vibracijami.	Je odporen na vibracije in udarce.
Za dobro delovanje v težkih okoljih potrebuje zaprto in veliko ohišje.	Je trden, robusten in poceni brez velikega zunanjega ohišja.
Vključuje gibljive dele.	Ne vključuje gibljivih delov.
Tega kodirnika ni mogoče prilagoditi konfiguracijam.	Ta kodirnik je mogoče prilagoditi.
Njegovo temperaturno območje je srednje.	Njegovo temperaturno območje je ozko.
Njegova trenutna poraba je visoka.	Njegova trenutna poraba je srednja.
Razpon njegove ločljivosti je širok.	Razpon njegove ločljivosti je ozek.
Ima visoko magnetno odpornost.	Ima nizko magnetno odpornost.

Prednosti in slabosti

The prednosti optičnega kodirnika vključujejo naslednje.

Optični kodirnik zlahka izboljša natančnost in ločljivost z razvojem oblike reže, ker ima mehanizem, ki zazna, ali svetloba LED prehaja skozi režo ali ne.
Na ta kodirnik ne vpliva bližnje magnetno polje.
Ti kodirniki zagotavljajo najvišjo ločljivost.
Ti so bolj odporni na motnje električnega šuma zaradi vrtinčnih tokov.
Ti kodirniki imajo prilagodljive možnosti namestitve.

The slabosti optičnih kodirnikov vključujejo naslednje.

Glavna pomanjkljivost tega kodirnika je, da: ni mehansko močan.
Ti kodirniki imajo tanko stekleno ploščo, ki jo lahko poškodujejo močni udarci ali močne vibracije.
Ti kodirniki so odvisni od 'vidnega polja', zato so v glavnem občutljivi na umazanijo, olje in prah.
Optični diski v tem kodirniku so običajno izdelani iz plastike ali stekla, tako da obstaja več možnosti, da se poškodujejo zaradi ekstremne temperature, vibracij in kontaminacije.

Aplikacije

The aplikacije optičnih kodirnikov vključujejo naslednje.

Ti kodirniki so idealni za aplikacije, ki potrebujejo visoko stopnjo natančnosti in točnosti.
Uporabljajo se tam, kjer nastane močno magnetno polje.
Uporablja se v napravah, ki uporabljajo motorje velikega premera.
Ti kodirniki pomagajo pri zaznavanju optičnih signalov, ki prehajajo skozi režo, in jih spremenijo v električne signale.
Ti kodirniki so zelo koristni pri merjenju in nadzoru rotacijskega gibanja v širokem spektru aplikacij, kot so spektrometri, laboratorijska oprema, centrifuge, medicinske naprave, sistemi CT skeniranja itd.
Ti dajalniki se uporabljajo v aplikacijah, ki temeljijo na visokem navoru, na izjemno omejenih območjih.
Uporabljajo se v programirljivih kontrolnih napravah.
Uporabljajo se v komercialni ali industrijski opremi.
Uporabljajo se v opremi za doziranje kemikalij.

1). Zakaj se uporabljajo optični kodirniki?

Optični kodirniki zlahka izboljšajo natančnost in ločljivost v primerjavi z magnetnim kodirnikom. Tako jih je mogoče uporabiti povsod, kjer se ustvari močno magnetno polje.

2). Kakšen je izhod optičnega kodirnika?

Izhod optičnega kodirnika je elektronski impulz, ki se uporablja kot 'ura' za vzorčenje podatkov.

3). Kakšna je ločljivost optičnega kodirnika?

Ločljivost optičnega kodirnika je 20k impulzov za vsak vrtljaj kolesa, ki se uporablja za izračune odometrije.

4). Zakaj so kodirniki boljši od potenciometrov?

Dajalniki se lahko vrtijo v podobni smeri za nedoločen čas, medtem ko potenciometer običajno zavrti en sam obrat.

5). Katera vrsta kodirnika se pogosto uporablja v robotiki?

Optični kodirniki se uporabljajo v robotiki za beleženje absolutnih ali inkrementalnih meritev.

To je pregled optike kodirnik – vrste , vmesniki, delo in aplikacije. Optični kodirniki uporabljajo svetlobo, ki prehaja skozi steklo in jo identificira skozi sprejemnik. Te vrste kodirnikov so zelo natančne in zelo potrebne komponente v različnih mehanskih sistemih številnih industrij za zagotavljanje natančnih povratnih informacij. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je linearni kodirnik?