Koder je uređaj za detekciju pokreta koji daje povratnu informaciju unutar a sustav upravljanja zatvorenom petljom . Glavna funkcija enkodera je promijeniti rotacijsko ili linearno gibanje dijela uređaja u električni signal nakon čega upravljačkom sustavu isporučuje, pomoću enkodera, točnu lokaciju komponenti uređaja, brzinu rotacije ili njezin smjer i kut & br. transformacija vratila motora mogu se prepoznati. Na tržištu su dostupni različiti tipovi enkodera koji se klasificiraju na temelju vrste tehnologije, kretanja, raznih parametara itd. Koderi temeljeni na kretanju klasificiraju se na linearne, rotacijske i kutne. Enkoderi prema položaju razvrstavaju se u apsolutni koder i inkrementalni koder . Koderi koji se temelje na senzorskoj tehnologiji dijele se na optičke, magnetske i kapacitivne. Koderi koji se temelje na kanalu dijele se na jednokanalne i kvadraturne. Ovaj članak govori o pregledu jedne od vrsta kodera optički koder – rad i njegove primjene.
Što je optički enkoder?
Elektromehanički uređaj koji se koristi za promjenu položaja iz rotirajućeg ili linearnog u električni signal pomoću izvora svjetlosti, optičke rešetke i fotoosjetljivog detektora poznat je kao optički koder. Ovi enkoderi se intenzivno koriste u različitim alatnim strojevima, uredskoj opremi i kao visokoprecizni senzori za kontrolu položaja u industrijskim robotima.
Dizajn optičkog kodera
Optički enkoder dizajniran je s LED-om, foto senzorima i diskom poznatim kao kodni kotačić uključujući proreze u radijalnom smjeru i detektira podatke o rotirajućoj poziciji kao optički signal. Jednom kada se kodni kotač spojen na rotirajuću osovinu poput motora okreće tada će se generirati optički signal na temelju toga prolazi li svjetlost proizvedena od trajnog elementa koji emitira svjetlost kroz prorez kodnog kotača ili ne. Foto senzor primjećuje optički signal i mijenja ga u električni signal te ga emitira.
Uređaj za emitiranje svjetla
U optičkim koderima koriste se jeftine IR LED diode, iako se ponekad koriste LED diode u boji s kraćim valnim duljinama za zadržavanje difuzije svjetlosti. Osim toga, skupe laserske diode koriste se tamo gdje je potrebna visoka rezolucija i visoka učinkovitost.
Leće
LED svjetlo je difuzno svjetlo kroz malu usmjerenost tako da se konveksna leća koristi za pravljenje paralele.
Kodni kotač
Kodni kotačić izgleda poput diska s prorezima koji dopuštaju ili blokiraju emitirano svjetlo iz dioda koja emitira svjetlo . Kodni kotač izrađen je od materijala od metala, stakla i smole. Ovdje je metalni materijal otporan na temperaturu, vlagu i vibracije.
Smolasti materijal nije skup, ali je prikladan za masovnu proizvodnju i koristi se za potrošačke aplikacije. Staklo se uglavnom koristi tamo gdje je potrebna maksimalna rezolucija i preciznost. Dodatno, fiksni prorez postavljen je u blizini kotačića za kodiranje kako bi se razjasnilo prolaženje ili blokiranje svjetla od LED diode kroz kotačić za kodiranje i ide u element za prikupljanje svjetla.
Foto senzor
Foto senzor je obično fototranzistor/fotodioda napravljena od poluvodičkog materijala kao što je silicij, germanij i indij galij fosfid.
Kako radi optički enkoder?
Optički koder jednostavno otkriva optičke signale koji prolaze kroz prorez i mijenja ih u električne signale. U usporedbi s magnetskim koderom, ovaj koder je vrlo jednostavan za poboljšanje točnosti i razlučivosti za korištenje u aplikacijama gdje god se proizvodi jako magnetsko polje. Optički enkoder omogućuje različite kontrolere za mjerenje različitih vrsta kretanja. Ovi enkoderi nude vrlo precizne povratne signale koji se koriste za provjeru stvarnog položaja, ubrzanja i brzine motora ili linearnog aktuatora.
Optički enkoder Arduino
Ovdje ćemo naučiti kako spojiti optički rotacijski koder pomoću arduino uno . Ovo je mehanički uređaj s rotacijskom osovinom u cilindričnom kućištu. Na kružnom ravnom disku postoje dva skupa utora. Na bilo kojoj strani ovog diska povezani su optički senzori gdje je set odašiljača na jednoj strani, a prijemnik koji se šalje na drugoj strani. Svaki put kada se disk s prorezom okreće između senzora, tada presijeca optički senzor , tako da će se signal proizvoditi na krajevima prijemnika. Ovdje je prijemnik spojen na mikrokontroler za obradu generiranog signala, na taj način možemo identificirati koliko se vratilo okreće. Smjer rotacije osovine može se odrediti jednostavnom usporedbom polariteta signala za dva o/ps jer su dva skupa utora na kružnom disku u određenom pomaku.
Dolje je prikazano sučelje optičkog kodera s Arduinom. Potrebne komponente za ovo sučelje uglavnom uključuju optički koder, Arduino Uno ploču i spojne žice. Veze ovog sučelja slijede kao;
- Crvena žica ovog kodera spojena je na 5V pin Arduino Uno.
- Žica crne boje ovog kodera spojena je na GND pin Arduino Uno.
- Žica bijele boje (OUT A) optičkog kodera spojena je na prekidački pin Arduino Uno kao Pin-3.
- Žica zelene boje (OUT B) ovog kodera povezana je s drugim prekidačkim pinom Arduino Uno kao što je Pin-2.
Ovdje izlazne žice iz optičkog enkodera poput bijelih i zelenih žica trebaju biti spojene samo na prekidni pin Arduino Uno ploče, u protivnom Arduino ploča neće bilježiti svaki impuls iz ovog enkodera.
Kodirati
hlapljiva duga temp, brojač = 0; //Ova varijabla će se povećati ili smanjiti ovisno o rotaciji kodera
void setup()
{
Serial.begin (9600);
pinMode(2, INPUT_PULLUP); // interni pullup ulazni pin 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // unutarnjiเป็น ulazni pin 3
//Postavljanje prekida
//Puls koji raste iz encodenrena aktivirao je ai0(). AttachInterrupt 0 je DigitalPin br. 2 na Arduinu.
attachInterrupt(0, ai0, RISING);
//B rastući puls iz encodenren aktiviranog ai1(). AttachInterrupt 1 je DigitalPin br. 3 na Arduinu.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
void loop() {
// Pošalji vrijednost brojača
if( brojač != temp ){
Serial.println (brojač);
temp = brojač;
}
}
void ai0() {
// ai0 se aktivira ako DigitalPin br. 2 prelazi s LOW na HIGH
// Provjerite pin 3 da odredite smjer
if(digitalRead(3)==LOW) {
brojač++;
}drugo{
brojač-;
}
}
void ai1() {
// ai0 se aktivira ako DigitalPin br. 3 prelazi s LOW na HIGH
// Provjerite s pinom 2 da odredite smjer
if(digitalRead(2)==LOW) {
brojač-;
}drugo{
brojač++;
}
}
Nakon što se gornji kod učita u Arduino Uno ploču, otvorite serijski monitor i okrenite osovinu optičkog kodera. Ako optički enkoder okrenete u smjeru kazaljke na satu, tada možete primijetiti povećanje vrijednosti, a ako ovaj enkoder okrenete u smjeru suprotnom od kazaljke na satu, vrijednost će se smanjiti. Ako vrijednost pokazuje obrnuto znači dati negativnu vrijednost za kretanje u smjeru kazaljke na satu. Dakle, možete obrnuti bijele i zelene žice.
Vrste optičkih kodera
Optički enkoderi dostupni su u dvije vrste prijenosnog tipa i reflektirajućeg tipa o kojima se govori u nastavku.
Prijenosni tip
U optičkom koderu transmisivnog tipa, fotosenzor primjećuje prolazi li emitirani svjetlosni signal iz svjetlećih dioda kroz prorez kodnog kotača ili ne. Glavne prednosti prijenosnog tipa optičkog kodera uključuju; lako i jednostavno poboljšava točnost signala zbog prilično jednostavne optičke trake.
Reflektirajuća vrsta
U optičkom koderu reflektirajućeg tipa, fotosenzor primjećuje odbija li se emitirani svjetlosni signal iz svjetleće diode kroz kotačić za kodiranje ili ne. Prednosti optičkih kodera reflektirajućeg tipa uglavnom uključuju; jednostavno se minijaturizira i stanji. Budući da su dizajnirani tehnikom slaganja; tada se postupak montaže može pojednostaviti.
Optički enkoder vs magnetski enkoder
Razlika između optičkog i magnetskog kodera uključuje sljedeće.
| Optički koder |
Magnetski enkoder |
| Optički koder vrsta je sonde koja se koristi za mjerenje rotacijskog gibanja. | Magnetski koder je vrsta rotirajućeg kodera koji koristi senzore za prepoznavanje promjena unutar magnetskih polja iz rotacijskog magnetiziranog prstena/kotačića. |
| Ovaj enkoder također je poznat kao generiranje impulsa/digitalni pretvarač gibanja. | Ovaj koder je također poznat kao koder apsolutnog kuta. |
| Potreban mu je vrlo jasan vidokrug. | Linija vidljivosti u ovom enkoderu ispunjena je prašinom ili različitim nečistoćama. |
| Ovaj koder bi trebao održavati zračni raspor od <.25 mm. | Ovaj enkoder je precizan kroz zračne raspore do 4 mm. |
| Osjetljiv je na kompresiju na rotirajućem disku unutar vlage i fluktuirajuće topline. | Otporan je na vlagu i toplinu. |
| Ugrožena točnost u uvjetima udara ili vibracija. | Otporan je na vibracije i udarce. |
| Za dobar rad u teškim okruženjima potrebno mu je zatvoreno i veliko kućište. | Čvrst je, robustan i jeftin bez velike vanjske školjke. |
| Uključuje pokretne dijelove. | Ne uključuje pokretne dijelove. |
| Ovaj koder se ne može prilagoditi konfiguracijama. | Ovaj koder se može prilagoditi. |
| Temperaturni raspon mu je srednji. | Njegov temperaturni raspon je uzak. |
| Njegova trenutna potrošnja je velika. | Trenutna potrošnja mu je srednja. |
| Njegov raspon rezolucije je širok. | Raspon rezolucije mu je uzak. |
| Ima visoku magnetsku otpornost. | Ima nisku magnetsku otpornost. |
Prednosti i nedostatci
The prednosti optičkog enkodera uključuju sljedeće.
- Optički enkoder lako poboljšava točnost kao i razlučivost razvijanjem oblika proreza jer ima mehanizam za uočavanje prolazi li svjetlost LED-a kroz prorez ili ne.
- Na ovaj koder ne utječe obližnje magnetsko polje.
- Ovi koderi pružaju najviše razlučivosti.
- Oni su otporniji na smetnje električne buke od vrtložnih struja.
- Ovi koderi imaju fleksibilne mogućnosti montiranja.
The nedostaci optičkih enkodera uključuju sljedeće.
- Glavni nedostatak ovog kodera je sljedeći: nije mehanički jak.
- Ovi enkoderi imaju tanki stakleni disk koji se može oštetiti ekstremnim udarom ili jakim vibracijama.
- Ovi koderi ovise o 'liniji vidljivosti', tako da su uglavnom osjetljivi na prljavštinu, ulje i prašinu.
- Optički diskovi u ovom koderu obično su izrađeni ili od plastike ili od stakla, tako da postoji veća vjerojatnost da će se oštetiti zbog ekstremne temperature, vibracija i kontaminacije.
Prijave
The primjene optičkih kodera uključuju sljedeće.
- Ovi koderi su idealni za aplikacije koje zahtijevaju visoku razinu preciznosti i točnosti.
- Koriste se tamo gdje se proizvodi jako magnetsko polje.
- Primjenjiv je u uređajima koji koriste motore velikog promjera.
- Ovi koderi pomažu u otkrivanju optičkih signala koji prolaze kroz prorez i mijenjaju ih u električne signale.
- Ovi koderi su od velike pomoći u mjerenju i kontroli rotacijskog gibanja u širokom rasponu aplikacija kao što su spektrometri, laboratorijska oprema, centrifuge, medicinski uređaji, sustavi CT skeniranja itd.
- Ovi se koderi koriste u aplikacijama koje se temelje na velikom okretnom momentu u iznimno ograničenim područjima.
- Koriste se u programabilnim uređajima za inspekciju.
- Koriste se u komercijalnoj ili industrijskoj opremi.
- Koriste se u opremi za doziranje kemikalija.
1). Zašto se koriste optički koderi?
Optički koderi lako poboljšavaju točnost kao i rezoluciju u usporedbi s magnetskim koderom. Tako da se mogu koristiti gdje god se stvara jako magnetsko polje.
2). Što je izlaz optičkog kodera?
Izlaz optičkog kodera je elektronički impuls koji se koristi kao 'sat' za uzorkovanje podataka.
3). Koja je razlučivost optičkog kodera?
Razlučivost optičkog kodera je 20k impulsa za svaki okretaj kotača koji se koristi za izračune odometrije.
4). Zašto su koderi bolji od potenciometara?
Enkoderi se mogu okretati u istom smjeru neodređeno vrijeme, dok se potenciometar obično okreće za jedan okretaj.
5). Koja se vrsta enkodera naširoko koristi u robotici?
Optički enkoderi koriste se u robotici za snimanje apsolutnih ili inkrementalnih mjerenja.
Ovo je pregled optičkog enkoder – vrste , sučelje, rad i aplikacije. Optički koderi koriste svjetlost koja prolazi kroz staklo i identificira se kroz prijemnik. Ove vrste enkodera vrlo su precizne i vrlo potrebne komponente u različitim mehaničkim sustavima mnogih industrija za pružanje preciznih povratnih informacija. Evo pitanja za vas, što je linearni koder?
