Encoder er en bevegelsesdeteksjonsenhet som gir tilbakemelding innen en lukket sløyfe kontrollsystem . Hovedfunksjonen til en koder er å endre den roterende bevegelsen eller lineære bevegelsen til en enhetsdel til et elektrisk signal som den leverer til kontrollsystemet, ved å bruke en koder, den nøyaktige plasseringen av enhetens komponenter, rotasjonshastigheten eller retningen og vinkelen & no. av motorakseltransformasjoner kan gjenkjennes. Det finnes forskjellige typer kodere tilgjengelig på markedet som er klassifisert basert på type teknologi, bevegelse, ulike parametere osv. Kodere basert på bevegelse er klassifisert i lineær, roterende og vinkel. Kodere basert på posisjon er klassifisert i absolutt koder og inkrementell koder . Kodere basert på sensorteknologi er klassifisert i optiske, magnetiske og kapasitive. Kodere basert på kanalen er klassifisert i enkeltkanal og kvadratur. Denne artikkelen diskuterer en oversikt over en av kodertypene, nemlig optisk koder – arbeid og dets applikasjoner.
Hva er Optical Encoder?
En elektromekanisk enhet som brukes til å endre posisjonen fra roterende eller lineær til et elektrisk signal ved å bruke en lyskilde, en optisk gitter- og fotosensitiv detektor er kjent som den optiske koderen. Disse koderne er mye brukt i forskjellige verktøymaskiner, kontorutstyr og som høypresisjonsposisjonskontrollsensorer i industriroboter.
Optisk koderdesign
Den optiske koderen er designet med en LED, fotosensorer og en plate kjent som et kodehjul inkludert spalter i radiell retning og oppdager roterende posisjonsdata som et optisk signal. Når et kodehjul koblet til en roterende aksel som en motor roterer, vil et optisk signal genereres basert på om lys produsert fra et permanent lysemitterende element passerer gjennom et kodehjuls spalte eller ikke. Fotosensoren merker det optiske signalet og endrer det til et elektrisk signal og sender det ut.
Lysemitterende enhet
I optiske kodere brukes rimelige IR-lysdioder, men noen ganger brukes fargede lysdioder med kortere bølgelengder for å inneholde lysdiffusjon. I tillegg brukes kostbare laserdioder der høy oppløsning og høy ytelse er nødvendig.
Linse
LED-lyset er diffust lys gjennom liten retning slik at en konveks linse brukes til å gjøre parallell.
Kodehjul
Kodehjulet ser ut som en plate som inkluderer spalter som tillater eller blokkerer det utsendte lyset fra lysdiode . Kodehjulet er laget av metall, glass og harpiksmaterialer. Her er metallmateriale sterkt mot temperaturfuktighet og vibrasjoner.
Harpiksmaterialet er ikke dyrt, men egnet for masseproduksjon og brukes til forbrukerbaserte applikasjoner. Glassmateriale brukes hovedsakelig der maksimal oppløsning og presisjon er nødvendig. I tillegg er det anordnet en fast spalte nær kodehjulet for å klargjøre passering eller blokkering av lys fra LED passerer gjennom kodehjulet og går inn i lysoppsamlingselementet.
Fotosensor
En fotosensor er normalt en fototransistor/fotodiode laget av halvledermateriale som silisium, germanium og indiumgalliumfosfid.
Hvordan fungerer optisk koder?
En optisk koder oppdager ganske enkelt de optiske signalene som passerer gjennom spalten og endrer dem til elektriske signaler. Sammenlignet med den magnetiske koderen, er denne koderen veldig enkel å forbedre nøyaktigheten og oppløsningen til bruk i applikasjoner der det produseres et sterkt magnetfelt. Den optiske koderen tillater forskjellige kontroller for å måle forskjellige typer bevegelse. Disse koderne tilbyr svært presise tilbakemeldingssignaler som brukes til å verifisere den faktiske motorens eller lineære aktuatorens posisjon, akselerasjon og hastighet.
Optisk koder Arduino
Her skal vi lære hvordan du kobler til en optisk roterende koder ved hjelp av arduino uno . Dette er en mekanisk enhet med en roterende aksel i et sylindrisk hus. På en sirkulær flat plate er det to sett med spor. På hvilken som helst side av denne platen er optiske sensorer koblet til der sendersettet er på den ene siden og mottakeren som sendes er på den andre siden. Når den sporede skiven roterer mellom sensoren, kutter den optisk sensor , så signalet vil bli produsert ved mottakerenden. Her er mottakeren koblet til en mikrokontroller for å behandle generert signal, på denne måten kan vi identifisere hvor mye akselen roterer. Rotasjonsretningen for akselen kan bestemmes ved ganske enkelt å sammenligne polariteten til signalet for to o/ps fordi de to settene med spor på den sirkulære skiven er i en viss forskyvning.
Den optiske encoder-grensesnittet med Arduino er vist nedenfor. De nødvendige komponentene for dette grensesnittet inkluderer hovedsakelig en optisk koder, Arduino Uno-kort og tilkoblingsledninger. Forbindelsene til denne grensesnittet følger som;
- Den røde fargeledningen til denne koderen er koblet til Arduino Unos 5V pin.
- Den svarte fargeledningen til denne koderen er koblet til Arduino Unos GND-pinne.
- Den hvite fargeledningen (OUT A) til en optisk koder er koblet til Arduino Unos avbryterpinne som Pin-3.
- Den grønne fargeledningen (OUT B) til denne koderen er koblet til Arduino Unos andre avbryterpinne som Pin-2.
Her skal utgangsledningene fra den optiske koderen som hvite og grønne ledninger bare kobles til avbruddspinnen på Arduino Uno-kortet, hvis ikke vil Arduino-kortet ikke registrere hver puls fra denne koderen.
Kode
flyktig lang temp, teller = 0; //Denne variabelen vil øke eller redusere avhengig av koderens rotasjon
ugyldig oppsett()
{
Serial.begin (9600);
pinMode(2, INPUT_PULLUP); // intern pullup-inngang pin 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // internเป็น pullup inngangspinne 3
//Sett opp avbrudd
//En stigende puls fra encodenren aktivert ai0(). AttachInterrupt 0 er DigitalPin nr 2 på Arduino.
attachInterrupt(0, ai0, RISING);
//B stigende puls fra encodenren aktivert ai1(). AttachInterrupt 1 er DigitalPin nr 3 på Arduino.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
void loop() {
// Send verdien av telleren
if( teller != temp ){
Serial.println (teller);
temp = teller;
}
}
void ai0() {
// ai0 aktiveres hvis DigitalPin nr 2 går fra LAV til HØY
// Sjekk pinne 3 for å bestemme retningen
if(digitalRead(3)==LOW) {
teller++;
}ellers{
disk-;
}
}
void ai1() {
// ai0 aktiveres hvis DigitalPin nr 3 går fra LAV til HØY
// Sjekk med pinne 2 for å bestemme retningen
if(digitalRead(2)==LOW) {
disk-;
}ellers{
teller++;
}
}
Når koden ovenfor er lastet opp til Arduino Uno-kortet, åpner du seriemonitoren og snur på skaftet til den optiske koderen. Hvis du dreier den optiske koderen med klokken, kan du merke verdiøkningen, og hvis du dreier denne koderen mot klokken, vil verdien reduseres. Hvis verdien viser revers betyr det å gi en negativ verdi for en bevegelse med klokken. Så du kan snu de hvite og grønne ledningene.
Typer optiske kodere
Optiske kodere er tilgjengelige i to typer transmissiv type og reflekterende type som diskuteres nedenfor.
Transmissiv type
I en optisk koder av transmissiv type merker fotosensoren om det utsendte lyssignalet fra de lysemitterende diodene passerer eller ikke gjennom kodehjulets spalte. Hovedfordelene med en optisk koder av transmissiv type inkluderer; det forbedrer nøyaktigheten av signalet enkelt og enkel utvikling på grunn av den ganske enkle optiske banen.
Reflekterende type
I en optisk koder av reflekterende type merker fotosensoren om det utsendte lyssignalet fra lysdioden reflekteres eller ikke gjennom kodehjulet. Fordelene med reflekterende optiske kodere inkluderer hovedsakelig; den er enkel å miniatyrisere og tynn. Siden disse er designet gjennom stableteknikken; da kan monteringsprosedyren forenkles.
Optisk koder vs magnetisk koder
Forskjellen mellom en optisk koder og en magnetisk koder inkluderer følgende.
| Optisk koder |
Magnetisk koder |
| Den optiske koderen er en type svinger som brukes til å måle roterende bevegelse. | Den magnetiske koderen er en type roterende koder som bruker sensorer for å identifisere endringer i magnetiske felt fra en roterende magnetisert ring/hjul. |
| Denne koderen er også kjent pulsgenererende/digital bevegelsestransduser. | Denne koderen er også kjent som den absolutte vinkelfølende koderen. |
| Den trenger en veldig klar siktlinje. | Siktelinjen i denne koderen er fylt med støv eller andre forurensninger. |
| Denne koderen skal opprettholdes med <,25 mm luftspalte. | Denne koderen er nøyaktig gjennom opptil 4 mm luftspalter. |
| Den er sårbar for kompresjon på den roterende skiven innenfor fuktighet og varierende varme. | Den er motstandsdyktig mot fuktighet og varme. |
| Kompromittert nøyaktighet i støt- eller vibrasjonsmiljøer. | Den er vibrasjons- og støtbestandig. |
| Den trenger et forseglet og stort kabinett for å fungere godt i harde miljøer. | Den er solid, robust og rimelig uten et stort eksternt skall. |
| Det inkluderer bevegelige deler. | Det inkluderer ikke bevegelige deler. |
| Denne koderen kan ikke tilpasses konfigurasjoner. | Denne koderen kan tilpasses. |
| Temperaturområdet er middels. | Temperaturområdet er smalt. |
| Strømforbruket er høyt. | Dens nåværende forbruk er middels. |
| Oppløsningsområdet er bredt. | Oppløsningsområdet er smalt. |
| Den har høy magnetisk immunitet. | Den har lav magnetisk immunitet. |
Fordeler og ulemper
De fordelene med en optisk koder Inkluder følgende.
- Den optiske koderen forbedrer enkelt nøyaktigheten samt en oppløsning ved å utvikle spalteformen fordi den har en mekanisme for å legge merke til om lys fra LED passerer eller ikke gjennom spalten.
- Denne koderen påvirkes ikke av det nærliggende magnetfeltet.
- Disse koderne gir de høyeste oppløsningene.
- Disse er mer motstandsdyktige mot forstyrrelser av elektrisk støy fra virvelstrømmer.
- Disse koderne har fleksible monteringsmuligheter.
De ulemper med optiske kodere Inkluder følgende.
- Den største ulempen med denne koderen er at: den er mekanisk ikke sterk.
- Disse koderne har en tynn glassskive som kan bli skadet av ekstreme støt eller kraftige vibrasjoner.
- Disse koderne er avhengige av 'siktelinje', så de er hovedsakelig sårbare for skitt, olje og støv.
- Optiske disker i denne koderen er vanligvis utformet med enten plast eller glass, så det er større sjanse for å bli skadet fra ekstreme temperaturer, vibrasjoner og forurensning.
applikasjoner
De anvendelser av optiske kodere Inkluder følgende.
- Disse koderne er ideelle for applikasjoner som trenger et høyt nivå av presisjon og nøyaktighet.
- Disse brukes der det produseres et sterkt magnetfelt.
- Den er anvendelig i enheter som bruker motorer med stor diameter.
- Disse koderne hjelper til med å oppdage de optiske signalene som passerer gjennom spalten og endre dem til elektriske signaler.
- Disse koderne er svært nyttige for å måle og kontrollere roterende bevegelse på tvers av et bredt spekter av applikasjoner som spektrometre, laboratorieutstyr, sentrifuger, medisinsk utstyr, CT-skanningssystemer, etc.
- Disse enkoderne brukes i applikasjoner basert på høyt dreiemoment i ekstremt begrensede områder.
- Disse brukes i programmerbare inspeksjonsenheter.
- Disse brukes i kommersielt eller industrielt utstyr.
- Disse brukes i kjemisk doseringsutstyr.
1). Hvorfor brukes optiske kodere?
Optiske kodere forbedrer enkelt nøyaktigheten og oppløsningen sammenlignet med den magnetiske koderen. Så disse kan brukes overalt hvor det skapes et sterkt magnetfelt.
2). Hva er utgangen til en optisk koder?
Den optiske koderutgangen er en elektronisk puls som brukes som en 'klokke' for datasamplingen.
3). Hva er oppløsningen til en optisk koder?
Oppløsningen til en optisk koder er 20k pulser for hver hjulomdreining som brukes til beregninger av odometri.
4). Hvorfor er kodere bedre enn potensiometre?
Enkodere kan rotere i en lignende retning i en ubestemt periode, mens et potensiometer normalt dreier en enkelt omdreining.
5). Hvilken type koder er mye brukt i robotikk?
Optiske kodere brukes i robotikk for å registrere absolutte eller inkrementelle målinger.
Dette er en oversikt over en optisk koder – typer , grensesnitt, arbeid og applikasjoner. Optiske kodere bruker lys som sendes gjennom glass og identifiseres gjennom en mottaker. Disse typer kodere er svært nøyaktige og svært nødvendige komponenter i ulike mekaniske systemer i mange bransjer for å gi presis tilbakemeldingsinformasjon. Her er et spørsmål til deg, hva er en lineær koder?
