Оптички енкодер: рад, типови, повезивање и његове примене

Енцодер је уређај за детекцију покрета који пружа повратну информацију унутар а систем управљања затвореном петљом . Главна функција енкодера је да промени ротационо или линеарно кретање дела уређаја у електрични сигнал након чега се испоручује контролном систему. Коришћењем енкодера, прецизна локација компоненти уређаја, брзина ротације или њен смер и угао & бр. трансформација вратила мотора могу се препознати. На тржишту су доступни различити типови енкодера који су класификовани на основу типа технологије, кретања, различитих параметара итд. Енкодери засновани на кретању класификовани су на линеарне, ротационе и угаоне. Кодери на основу положаја класификовани су у апсолутни енкодер и инкрементални енкодер . Кодери засновани на технологији сенсинга класификовани су на оптичке, магнетне и капацитивне. Кодери засновани на каналу класификовани су на једноканалне и квадратурне. Овај чланак говори о прегледу једног од типова кодера, наиме оптички енкодер – рад и његове примене.

Шта је оптички енкодер?

Електромеханички уређај који се користи за промену положаја из ротационог или линеарног у електрични сигнал помоћу извора светлости, оптичке решетке и фотоосетљивог детектора познат је као оптички енкодер. Ови енкодери се у великој мери користе у различитим машинама, канцеларијској опреми и као сензори за контролу положаја високе прецизности у индустријским роботима.

Дизајн оптичког енкодера

Оптички енкодер је дизајниран са ЛЕД диодом, фото сензорима и диском познатим као кодни точак који укључује прорезе у радијалном правцу и детектује податке о ротирајућој позицији као оптички сигнал. Једном када се кодни точак повезан са ротационом осовином попут мотора окрене онда ће се генерисати оптички сигнал на основу тога да ли светлост произведена из трајног елемента који емитује светлост пролази кроз прорез кодног точка или не. Фото сензор примећује оптички сигнал и претвара га у електрични сигнал и емитује га.

Уређај који емитује светлост

У оптичким енкодерима се користе јефтине ИР ЛЕД диоде, иако се понекад користе обојене ЛЕД диоде са краћим таласним дужинама за задржавање дифузије светлости. Поред тога, скупе ласерске диоде се користе тамо где су потребне високе резолуције и високе перформансе.

Ленс

ЛЕД светло је дифузно светло кроз малу усмереност тако да се конвексна сочива користи за прављење паралеле.

Цоде Вхеел

Точак кода изгледа као диск са прорезима који дозвољавају или блокирају емитовано светло из светлећа диода . Кодни точак је направљен од метала, стакла и материјала од смоле. Овде је метални материјал отпоран на температурну влажност и вибрације.

Материјал од смоле није скуп, али је прикладан за масовну производњу и користи се за апликације засноване на потрошачима. Стаклени материјал се углавном користи тамо где је неопходна максимална резолуција и прецизност. Поред тога, фиксни прорез је постављен у близини кодног точка како би се разјаснило пролазак или блокирање светлости из ЛЕД-а која пролази кроз кодни точак и иде у елемент за прикупљање светлости.

Пхото Сенсор

Фото сензор је обично фототранзистор/фотодиода направљена од полупроводничког материјала као што је силицијум, германијум и индијум галијум фосфид.

Како ради оптички енкодер?

Оптички енкодер једноставно детектује оптичке сигнале који пролазе кроз прорез и претвара их у електричне сигнале. У поређењу са магнетним енкодером, овај енкодер је веома једноставан за побољшање тачности и резолуције за употребу у апликацијама где год се производи јако магнетно поље. Оптички енкодер омогућава различите контролере за мерење различитих типова кретања. Ови енкодери нуде врло прецизне повратне сигнале који се користе за верификацију стварног положаја мотора или линеарног актуатора, убрзања и брзине.

Оптички енкодер Ардуино

Овде ћемо научити како да повежемо оптички ротациони енкодер користећи ардуино уно . Ово је механички уређај са ротационим вратилом у цилиндричном кућишту. На кружном равном диску постоје два сета слотова. На било којој страни овог диска, оптички сензори су повезани где је сет предајника на једној страни, а пријемник који се шаље на другој страни. Кад год се диск са прорезима окрене између сензора, он сече оптички сензор , тако да ће се сигнал производити на крајевима пријемника. Овде је пријемник повезан са микроконтролером за обраду генерисаног сигнала, на тај начин можемо идентификовати колико се осовина окреће. Смер ротације осовине се може одредити једноставним упоређивањем поларитета сигнала за два о/пс јер су два сета прореза на кружном диску на неком помаку.

Интерфејс оптичког енкодера са Ардуином приказан је испод. Потребне компоненте за ово повезивање углавном укључују оптички енкодер, Ардуино Уно плочу и прикључне жице. Везе овог повезивања следе као;

• Жица црвене боје овог енкодера повезана је са 5В пином Ардуино Уно.
• Жица црне боје овог енкодера је повезана са ГНД пином Ардуино Уно.
• Жица беле боје (ОУТ А) оптичког енкодера је повезана на пин прекидача Ардуино Уно попут Пин-3.
• Жица зелене боје (ОУТ Б) овог енкодера је повезана са другим пином прекидача Ардуино Уно као што је Пин-2.

Овде излазне жице из оптичког енкодера као што су жице беле и зелене боје треба да буду повезане само на прекидни пин Ардуино Уно плоче, ако није Ардуино плоча неће снимати сваки импулс са овог енкодера.

Код

испарљива дуга темп, бројач = 0; //Ова променљива ће се повећати или смањити у зависности од ротације енкодера
воид сетуп()

{

Сериал.бегин (9600);

пинМоде(2, ИНПУТ_ПУЛЛУП); // унутрашњи улазни пин 2 за повлачење
пинМоде(3, ИНПУТ_ПУЛЛУП); // унутрашњи เปน улазни пин 3 за повлачење
//Подешавање прекида
//Пулс у порасту од енцоденрен активираног аи0(). АттацхИнтеррупт 0 је ДигиталПин нр 2 на Ардуину.
аттацхИнтеррупт(0, аи0, РИСИНГ);
//Б растући пулс од енцоденрен активираног аи1(). АттацхИнтеррупт 1 је ДигиталПин бр. 3 на Ардуину.
аттацхИнтеррупт(1, аи1, РИСИНГ);
}
воид лооп() {
// Шаље вредност бројача
иф( цоунтер != темп ){
Сериал.принтлн (цоунтер);
темп = бројач;
}
}
воид аи0() {
// аи0 се активира ако ДигиталПин бр. 2 иде са ЛОВ на ХИГХ
// Проверите пин 3 да одредите правац
иф(дигиталРеад(3)==НИСКО) {
цоунтер++;
}друго{
цоунтер–;
}
}
воид аи1() {
// аи0 се активира ако ДигиталПин бр. 3 иде са ЛОВ на ХИГХ
// Проверите са пином 2 да одредите правац
иф(дигиталРеад(2)==НИСКО) {
цоунтер–;
}друго{
цоунтер++;
}
}
Када се горњи код учита на Ардуино Уно плочу, отворите серијски монитор и окрените осовину оптичког енкодера. Ако окренете оптички енкодер у смеру казаљке на сату, онда можете приметити повећање вредности, а ако окренете овај енкодер у смеру супротном од казаљке на сату, вредност ће се смањити. Ако вредност приказује обрнуто, значи давање негативне вредности за кретање у смеру казаљке на сату. Дакле, можете обрнути белу и зелену жицу.

Врсте оптичких енкодера

Оптички енкодери су доступни у два типа трансмисионог типа и рефлективног типа који су размотрени у наставку.

Трансмиссиве Типе

У оптичком енкодеру трансмисивног типа, фото сензор примећује да ли емитовани светлосни сигнал од светлећих диода пролази или не кроз прорез кодног точка. Главне предности оптичког енкодера трансмисивног типа укључују; побољшава тачност сигнала лако и једноставно развијање због прилично једноставне оптичке траке.

Рефлецтиве Типе

У оптичком енкодеру рефлективног типа, фото сензор примећује да ли се емитовани светлосни сигнал од светлеће диоде рефлектује или не кроз кодни точак. Предности оптичких енкодера рефлективног типа углавном укључују; једноставно је минијатуризирати и танко. Пошто су ови дизајнирани техником слагања; онда се поступак монтаже може поједноставити.

Оптички енкодер против магнетног енкодера

Разлика између оптичког и магнетног енкодера укључује следеће.

Предности и мане

Тхе предности оптичког енкодера укључи следеће.

• Оптички енкодер лако побољшава тачност као и резолуцију развијањем облика прореза јер има механизам да примети да ли светлост из ЛЕД-а пролази или не кроз прорез.
• На овај енкодер не утиче оближње магнетно поље.
• Ови кодери пружају највише резолуције.
• Они су отпорнији на сметње електричног шума од вртложних струја.
• Ови енкодери имају флексибилне могућности монтирања.

Тхе недостаци оптичких енкодера укључи следеће.

• Главни недостатак овог енкодера је: механички није јак.
• Ови енкодери имају танак стаклени диск који се може оштетити екстремним ударима или јаким вибрацијама.
• Ови кодери зависе од „линије вида“, тако да су углавном рањиви на прљавштину, уље и прашину.
• Оптички дискови у овом кодеру су обично дизајнирани од пластике или стакла, тако да постоји већа шанса да се оштете од екстремне температуре, вибрација и контаминације.

Апликације

Тхе примене оптичких енкодера укључи следеће.

• Ови енкодери су идеални за апликације којима је потребан висок ниво прецизности и тачности.
• Они се користе тамо где се производи јако магнетно поље.
• Применљив је у уређајима који користе моторе великог пречника.
• Ови енкодери помажу у откривању оптичких сигнала који пролазе кроз прорез и претварају их у електричне сигнале.
• Ови кодери су од велике помоћи у мерењу и контроли ротационог кретања у широком спектру апликација као што су спектрометри, лабораторијска опрема, центрифуге, медицински уређаји, системи ЦТ скенирања, итд.
• Ови енкодери се користе у апликацијама са високим обртним моментом у изузетно ограниченим областима.
• Користе се у програмабилним уређајима за инспекцију.
• Користе се у комерцијалној или индустријској опреми.
• Они се користе у опреми за дозирање хемикалија.

1). Зашто се користе оптички енкодери?

Оптички енкодери лако побољшавају тачност као и резолуцију у поређењу са магнетним енкодером. Тако да се могу користити свуда где се ствара јако магнетно поље.

2). Шта је излаз оптичког енкодера?

Излаз оптичког енкодера је електронски импулс који се користи као „сат“ за узорковање података.

3). Која је резолуција оптичког енкодера?

Резолуција оптичког енкодера је 20к импулса за сваки окрет точка који се користи за прорачуне километраже.

4). Зашто су кодери бољи од потенциометара?

Енкодери могу да се ротирају у сличном правцу неограничено време, док потенциометар обично окреће један обрт.

5). Који тип енкодера се широко користи у роботици?

Оптички енкодери се користе у роботици за снимање апсолутних или инкременталних мерења.

Ово је преглед оптике енкодер – врсте , интерфејс, рад и апликације. Оптички енкодери користе светлост која пролази кроз стакло и идентификује се кроз пријемник. Ови типови енкодера су веома прецизне и веома неопходне компоненте у различитим механичким системима многих индустрија за пружање прецизних повратних информација. Ево питања за вас, шта је линеарни енкодер?