Optinen kooderi: Toiminta, tyypit, liitännät ja sen sovellukset

Encoder on liikkeentunnistuslaite, joka antaa palautetta a suljetun silmukan ohjausjärjestelmä . Anturin päätehtävä on muuttaa laitteen osan pyörivä liike tai lineaariliike sähköiseksi signaaliksi, jonka jälkeen se välittää ohjausjärjestelmään. Anturin avulla laitteen komponenttien tarkka sijainti, pyörimisnopeus tai sen suunta ja kulma & ei. moottorin akselin muunnoksia voidaan tunnistaa. Markkinoilla on saatavilla erilaisia ​​koodereita, jotka luokitellaan tekniikan tyypin, liikkeen, erilaisten parametrien jne. perusteella. Liikkeeseen perustuvat kooderit luokitellaan lineaarisiin, pyöriviin ja kulmaisiin. Paikan perusteella kooderit luokitellaan absoluuttinen kooderi ja inkrementtikooderi . Anturitekniikkaan perustuvat kooderit luokitellaan optisiin, magneettisiin ja kapasitiivisiin. Kanavaan perustuvat kooderit luokitellaan yksikanavaiseen ja kvadratuuriin. Tämä artikkeli käsittelee yleiskatsauksen yhdestä kooderityypistä optinen kooderi – työ ja sen sovellukset.

Mikä on optinen kooderi?

Sähkömekaaninen laite, jota käytetään asennon vaihtamiseen pyörivästä tai lineaarisesta sähköiseen signaaliin käyttämällä valonlähdettä, optista hilaa ja valoherkkää ilmaisinta, tunnetaan optisena kooderina. Näitä koodereita käytetään laajasti erilaisissa työstökoneissa, toimistolaitteissa ja teollisuusrobottien erittäin tarkkoina asennonsäätöantureina.

Optisen kooderin suunnittelu

Optinen kooderi on suunniteltu LED-valolla, valokuva-antureilla ja levyllä, joka tunnetaan nimellä koodipyörä, joka sisältää rakoja säteittäissuunnassa ja havaitsee pyörivän aseman tiedot optisena signaalina. Kun pyörivään akseliin kytketty koodipyörä, kuten moottori, pyörii, syntyy optinen signaali sen perusteella, kulkeeko pysyvästä valoa emittoivasta elementistä tuotettu valo koodipyörän raon läpi vai ei. Valoanturi huomaa optisen signaalin ja muuttaa sen sähköiseksi signaaliksi ja lähettää sen ulos.

Valoa lähettävä laite

Optisissa koodereissa käytetään edullisia IR-LEDejä, vaikka joskus käytetään värillisiä LEDejä, joilla on lyhyempi aallonpituus, valon diffuusion hillitsemiseksi. Lisäksi kalliita laserdiodeja käytetään silloin, kun tarvitaan korkeaa resoluutiota ja korkeaa suorituskykyä.

Linssi

LED-valo on hajavaloa pienen suunnan kautta siten, että kuperaa linssiä käytetään rinnakkain.

Koodipyörä

Koodipyörä näyttää levyltä, jossa on rakoja, jotka sallivat tai estävät säteilevän valon valodiodi . Koodipyörä on valmistettu metallista, lasista ja hartsimateriaaleista. Tässä metallimateriaali kestää lämpötilan kosteutta ja tärinää.

Hartsimateriaali ei ole kallista, mutta soveltuu massatuotantoon ja sitä käytetään kuluttajasovelluksiin. Lasimateriaalia käytetään pääasiassa silloin, kun tarvitaan maksimaalista resoluutiota ja tarkkuutta. Lisäksi koodipyörän lähelle on järjestetty kiinteä rako, joka selventää LED-valon kulkemista tai estämistä koko koodipyörän läpi ja menee valonkeräyselementtiin.

Valokuva-anturi

Valoanturi on tavallisesti valotransistori/valodiodi, joka on valmistettu puolijohdemateriaalista, kuten piistä, germaniumista ja indiumgalliumfosfidista.

Kuinka optinen kooderi toimii?

Optinen kooderi yksinkertaisesti havaitsee optiset signaalit, jotka kulkevat raon läpi ja muuttaa ne sähköisiksi signaaleiksi. Verrattuna magneettiseen kooderiin, tämä kooderi on erittäin helppo parantaa tarkkuutta ja resoluutiota käytettäväksi sovelluksissa, joissa syntyy voimakas magneettikenttä. Optinen kooderi mahdollistaa eri säätimien avulla erityyppisten liikkeiden mittaamisen. Nämä anturit tarjoavat erittäin tarkat takaisinkytkentäsignaalit, joita käytetään moottorin tai lineaarisen toimilaitteen todellisen sijainnin, kiihtyvyyden ja nopeuden tarkistamiseen.

Optinen Enkooderi Arduino

Tässä aiomme oppia kuinka kytkeä optinen pyörivä kooderi käyttämällä arduino uno . Tämä on mekaaninen laite, jossa on pyörivä akseli sylinterimäisessä kotelossa. Pyöreällä litteällä levyllä on kaksi sarjaa korttipaikkoja. Tämän levyn mille puolelle tahansa on kytketty optiset anturit, joissa lähetinsarja on toisella puolella ja lähetetty vastaanotin toisella puolella. Aina kun urakiekko pyörii anturin välissä, se katkaisee sen optinen anturi , joten signaali tuotetaan vastaanottimen päissä. Tässä vastaanotin on kytketty mikro-ohjaimeen generoidun signaalin käsittelemiseksi, jolloin voimme tunnistaa kuinka paljon akseli pyörii. Akselin pyörimissuunta voidaan määrittää yksinkertaisesti vertaamalla signaalin napaisuutta kahdelle o/ps:lle, koska pyöreän kiekon kaksi rakosarjaa ovat jossain poikkeamassa.

Optinen kooderi, joka liittyy Arduinoon, on esitetty alla. Tämän liitännän edellyttämät komponentit sisältävät pääasiassa optisen kooderin, Arduino Uno -levyn ja liitäntäjohdot. Tämän rajapinnan liitännät ovat seuraavat:

• Tämän kooderin punainen johto on kytketty Arduino Unon 5 V nastaan.
• Tämän kooderin musta värijohto on kytketty Arduino Unon GND-nastaan.
• Optisen kooderin valkoinen johto (OUT A) on kytketty Arduino Unon katkaisijanastan kuten Pin-3.
• Tämän kooderin vihreä johto (OUT B) on kytketty Arduino Unon toiseen katkaisijanastaan, kuten Pin-2.

Tässä optisen kooderin lähtöjohdot, kuten valkoiset ja vihreät värijohdot, tulisi kytkeä vain Arduino Uno -levyn keskeytyspintaan, jos ei, Arduino-kortti ei tallenna jokaista pulssia tästä kooderista.

Koodi

haihtuva pitkä lämpötila, laskuri = 0; //Tämä muuttuja kasvaa tai pienenee kooderin kierrosta riippuen
void setup()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(2, INPUT_PULLUP); // sisäinen pullup-tulonasta 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // sisäinen เป็น pullup -syöttönasta 3
//Asetetaan keskeytystä
//Nouseva pulssi encodenrenista aktivoituna ai0(). AttachInterrupt 0 on DigitalPin nro 2 Arduinossa.
attachInterrupt(0, ai0, NOUSEVA);
//B nouseva pulssi encodenrenista aktivoitu ai1(). AttachInterrupt 1 on DigitalPin nro 3 Arduinossa.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
void loop() {
// Lähetä laskurin arvo
if( laskuri != lämpötila ){
Serial.println (laskuri);
lämpötila = laskuri;
}
}
void ai0() {
// ai0 aktivoituu, jos DigitalPin nro 2 on siirtymässä LOW:sta KORKEAAN
// Tarkista nasta 3 suunnan määrittämiseksi
if(digitalRead(3)==LOW) {
laskuri++;
}muu{
laskuri-;
}
}
void ai1() {
// ai0 aktivoituu, jos DigitalPin nro 3 on siirtymässä LOW:sta KORKEAAN
// Tarkista suunta nastalla 2
if(digitalRead(2)==LOW) {
laskuri-;
}muu{
laskuri++;
}
}
Kun yllä oleva koodi on ladattu Arduino Uno -kortille, avaa sarjamonitori ja käännä optisen kooderin akselia. Jos käännät optista anturia myötäpäivään, voit huomata arvon nousun ja jos käännät tätä kooderia vastapäivään, arvo pienenee. Jos arvo näyttää käänteistä, se tarkoittaa negatiivisen arvon antamista myötäpäivään liikkeelle. Joten voit vaihtaa valkoisen ja vihreän johdon.

Optisten kooderien tyypit

Optisia koodereita on saatavana kahta tyyppiä läpäisevää ja heijastavaa tyyppiä, joita käsitellään alla.

Transmissiivinen tyyppi

Transmissiivisen tyyppisessä optisessa kooderissa valoanturi havaitsee, kulkeeko valodiodien lähettämä valosignaali koodipyörän raon läpi vai ei. Transmissiivisen tyyppisen optisen kooderin tärkeimmät edut ovat: se parantaa signaalin tarkkuutta helposti ja yksinkertaisen kehityksen ansiosta melko yksinkertaisen optisen kaistan ansiosta.

Heijastava tyyppi

Heijastavassa optisessa kooderissa valoanturi havaitsee, heijastuuko valodiodin lähettämä valosignaali koodipyörän läpi vai ei. Heijastavan tyyppisten optisten kooderien etuja ovat pääasiassa; se on helppo pienentää ja ohentaa. Koska nämä on suunniteltu pinoamistekniikalla; niin kokoamismenettelyä voidaan yksinkertaistaa.

Optinen kooderi vs magneettinen kooderi

Ero optisen kooderin ja magneettisen kooderin välillä sisältää seuraavat seikat.

Hyödyt ja haitat

The optisen kooderin edut Sisällytä seuraavat.

• Optinen kooderi parantaa helposti tarkkuutta ja resoluutiota kehittämällä raon muotoa, koska siinä on mekanismi, joka havaitsee, kulkeeko LED-valo läpi raon vai ei.
• Läheinen magneettikenttä ei vaikuta tähän kooderiin.
• Nämä kooderit tarjoavat korkeimman resoluution.
• Nämä kestävät paremmin pyörrevirtojen sähköisen melun häiriöitä.
• Näissä koodereissa on joustavat asennusvaihtoehdot.

The optisten kooderien haitat Sisällytä seuraavat.

• Tämän kooderin suurin haittapuoli on se, että se ei ole mekaanisesti vahva.
• Näissä koodereissa on ohut lasilevy, joka voi vaurioitua äärimmäisen iskun tai voimakkaan tärinän seurauksena.
• Nämä enkooderit ovat riippuvaisia ​​'näkölinjasta', joten ne ovat pääasiassa herkkiä lialle, öljylle ja pölylle.
• Tämän kooderin optiset levyt on yleensä suunniteltu joko muovista tai lasista, joten on suurempi mahdollisuus vaurioitua äärimmäisistä lämpötiloista, tärinästä ja saastumisesta.

Sovellukset

The optisten kooderien sovellukset Sisällytä seuraavat.

• Nämä kooderit ovat ihanteellisia sovelluksiin, jotka vaativat suurta tarkkuutta ja tarkkuutta.
• Näitä käytetään, kun syntyy voimakas magneettikenttä.
• Sitä voidaan käyttää laitteissa, joissa käytetään suurihalkaisijaisia ​​moottoreita.
• Nämä kooderit auttavat havaitsemaan optiset signaalit, jotka kulkevat läpi raon ja muuttavat ne sähköisiksi signaaleiksi.
• Nämä kooderit ovat erittäin hyödyllisiä pyörivän liikkeen mittaamisessa ja ohjauksessa useissa eri sovelluksissa, kuten spektrometreissä, laboratoriolaitteissa, sentrifugeissa, lääketieteellisissä laitteissa, CT-skannausjärjestelmissä jne.
• Näitä antureita käytetään suuriin vääntömomentteihin perustuvissa sovelluksissa erittäin ahtailla alueilla.
• Näitä käytetään ohjelmoitavissa tarkastuslaitteissa.
• Näitä käytetään kaupallisissa tai teollisissa laitteissa.
• Näitä käytetään kemikaalien annostelulaitteissa.

1). Miksi optisia koodereita käytetään?

Optiset kooderit parantavat helposti tarkkuutta ja resoluutiota magneettiseen kooderiin verrattuna. Joten niitä voidaan käyttää kaikkialla, missä syntyy voimakas magneettikenttä.

2). Mikä on optisen kooderin lähtö?

Optisen kooderin lähtö on elektroninen pulssi, jota käytetään 'kellona' datan näytteenotossa.

3). Mikä on optisen kooderin resoluutio?

Optisen kooderin resoluutio on 20 000 pulssia jokaista pyörän kierrosta kohden, jota käytetään matkamittauslaskelmiin.

4). Miksi enkooderit ovat parempia kuin potentiometrit?

Enkooderit voivat pyöriä samaan suuntaan määräämättömän ajan, kun taas potentiometri pyörii normaalisti yhden kierroksen.

5). Minkä tyyppistä enkooderia käytetään laajalti robotiikassa?

Optisia koodereita käytetään robotiikassa absoluuttisten tai inkrementaalisten mittausten tallentamiseen.

Tämä on yleiskatsaus optiseen enkooderi – tyypit , rajapinnat, työskentely ja sovellukset. Optiset kooderit käyttävät valoa, joka kulkee lasin läpi ja tunnistetaan vastaanottimen kautta. Tämän tyyppiset kooderit ovat erittäin tarkkoja ja erittäin tarpeellisia komponentteja monien teollisuudenalojen erilaisissa mekaanisissa järjestelmissä antamaan tarkkaa palautetietoa. Tässä on kysymys sinulle, mikä on lineaarinen kooderi?