Optiline kodeerija: töö, tüübid, liidesed ja selle rakendused

Kodeerija on liikumistuvastusseade, mis annab tagasisidet a suletud ahelaga juhtimissüsteem . Kodeerija põhiülesanne on muuta seadme osa pöörlev või lineaarne liikumine elektriliseks signaaliks, misjärel see edastatakse juhtimissüsteemi. Kodeerija abil määratakse seadme komponentide täpne asukoht, pöörlemiskiirus või selle suund. ja nurk & nr. Mootori võlli teisendusi saab ära tunda. Turul on saadaval erinevat tüüpi kodeerijaid, mis klassifitseeritakse tehnoloogia tüübi, liikumise, erinevate parameetrite jms alusel. Liikumisel põhinevad kodeerijad liigitatakse lineaarseteks, pöörlevateks ja nurgaks. Asukohapõhised kodeerijad liigitatakse kategooriasse absoluutne kodeerija ja inkrementaalkooder . Andurtehnoloogial põhinevad kodeerijad liigitatakse optilisteks, magnetilisteks ja mahtuvuslikeks. Kanalil põhinevad kodeerijad liigitatakse üksikkanaliteks ja kvadratuurseteks. Selles artiklis käsitletakse ülevaadet ühest kodeerija tüübist optiline kodeerija – töö ja selle rakendused.

Mis on optiline kodeerija?

Elektromehaaniline seade, mida kasutatakse valgusallika, optilise võre ja valgustundliku detektori abil positsiooni muutmiseks pöörlevast või lineaarsest elektrisignaaliks, nimetatakse optiliseks kodeerijaks. Neid koodereid kasutatakse laialdaselt erinevates tööpinkides, kontoriseadmetes ja ülitäpsete asendijuhtimisanduritena tööstusrobotites.

Optilise kodeerija disain

Optiline kodeerija on konstrueeritud LED-i, fotosensorite ja koodirattana tuntud kettaga, mis sisaldab radiaalsuunas pilusid ja tuvastab pöörleva asukoha andmed optilise signaalina. Kui pöörleva võlliga ühendatud koodiratas nagu mootor pöörleb, genereeritakse optiline signaal selle põhjal, kas püsivast valgust kiirgavast elemendist toodetud valgus läbib koodiratta pilu või mitte. Fotosensor märkab optilist signaali ja muudab selle elektrisignaaliks ning väljastab selle.

Valgust kiirgav seade

Optilistes kodeerijates kasutatakse odavaid IR LED-e, kuigi mõnikord kasutatakse valguse difusiooni piiramiseks lühema lainepikkusega värvilisi LED-e. Lisaks kasutatakse kulukaid laserdioode seal, kus on vaja kõrget eraldusvõimet ja suurt jõudlust.

Objektiiv

LED-valgus hajutab valgust läbi väikese suuna, nii et paralleelseks loomiseks kasutatakse kumerat läätse.

Koodiratas

Koodiratas näeb välja nagu ketas, millel on pilud, mis lubavad või blokeerivad seadmest kiirgavat valgust valgusdiood . Koodiratas on valmistatud metallist, klaasist ja vaigust. Siin on metallmaterjal tugev temperatuuriniiskuse ja vibratsiooni suhtes.

Vaikmaterjal ei ole kallis, kuid sobib masstootmiseks ja seda kasutatakse tarbijapõhistes rakendustes. Klaasmaterjali kasutatakse peamiselt seal, kus on vaja maksimaalset eraldusvõimet ja täpsust. Lisaks on koodiratta lähedusse paigutatud fikseeritud pilu, mis selgitab valgusdioodide valguse läbimist või blokeerimist läbi koodiratta ja läheb valgust koguvasse elementi.

Fotosensor

Fotosensor on tavaliselt fototransistor/fotodiood, mis on valmistatud pooljuhtmaterjalist, nagu räni, germaanium ja indiumgalliumfosfiid.

Kuidas optiline kodeerija töötab?

Optiline kodeerija lihtsalt tuvastab läbi pilu läbivad optilised signaalid ja muudab need elektrilisteks signaalideks. Võrreldes magnetkodeerijaga on selle kodeerija täpsuse ja eraldusvõime parandamiseks väga lihtne, et seda saaks kasutada rakendustes, kus tekib tugev magnetväli. Optiline kodeerija võimaldab erinevaid kontrollereid erinevat tüüpi liikumiste mõõtmiseks. Need kooderid pakuvad väga täpseid tagasiside signaale, mida kasutatakse mootori või lineaarse täiturmehhanismi tegeliku asukoha, kiirenduse ja kiiruse kontrollimiseks.

Optiline kodeerija Arduino

Siit õpime, kuidas ühendada optiline pöörlev kodeerija arduino uno . See on mehaaniline seade, mille pöörlev võll on silindrilises korpuses. Ringikujulisel tasasel plaadil on kaks komplekti pilusid. Selle plaadi suvalisele küljele on ühendatud optilised andurid, kus saatja komplekt on ühel pool ja saadetud vastuvõtja teisel pool. Kui piludega ketas pöörleb anduri vahel, lõikab see selle optiline andur , nii et signaal toodetakse vastuvõtja otstes. Siin on vastuvõtja genereeritud signaali töötlemiseks ühendatud mikrokontrolleriga, nii saame tuvastada, kui palju võll pöörleb. Võlli pöörlemissuunda saab määrata lihtsalt kahe o/ps signaali polaarsuse võrdlemisega, kuna ringikujulise ketta kaks pilude komplekti on teatud nihkes.

Arduinoga ühendatud optiline kodeerija on näidatud allpool. Selle liidese jaoks vajalikud komponendid hõlmavad peamiselt optilist kodeerijat, Arduino Uno plaati ja ühendusjuhtmeid. Selle liidese ühendused on järgmised:

• Selle kodeerija punast värvi juhe on ühendatud Arduino Uno 5 V pistikuga.
• Selle kodeerija musta värvi juhe on ühendatud Arduino Uno GND-pistikuga.
• Optilise kodeerija valget värvi juhe (OUT A) on ühendatud Arduino Uno katkestusviiguga nagu Pin-3.
• Selle kodeerija roheline juhe (OUT B) on ühendatud Arduino Uno teise katkestustihvtiga, nagu Pin-2.

Siin tuleks optilise kodeerija väljundjuhtmed, nagu valged ja rohelised juhtmed, ühendada ainult Arduino Uno plaadi katkestusviiguga, vastasel juhul ei salvesta Arduino plaat iga selle kodeerija impulssi.

Kood

lenduv pikk temp, loendur = 0; //See muutuja suureneb või väheneb sõltuvalt kodeerija pöörlemisest
tühine seadistus ()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(2, INPUT_PULLUP); // sisemine pullup sisendtihvt 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // sisemineเป็น pullupi sisendtihvt 3
//Katkestuse seadistamine
//Tõusev impulss encodenrenilt aktiveeritud ai0(). AttachInterrupt 0 on Arduino DigitalPin nr 2.
attachInterrupt(0, ai0, RISING);
//B tõusev impulss encodenrenilt aktiveeritud ai1(). AttachInterrupt 1 on Arduino DigitalPin nr 3.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
void loop() {
// Saada loenduri väärtus
if( loendur != temp ){
Serial.println (loendur);
temp = loendur;
}
}
void ai0() {
// ai0 aktiveeritakse, kui DigitalPin nr 2 läheb madalast väärtusest HIGH
// Suuna määramiseks kontrollige tihvti 3
if(digitalRead(3)==LOW) {
loendur++;
}else{
loendur–;
}
}
tühine ai1() {
// ai0 aktiveeritakse, kui DigitalPin nr 3 läheb madalast väärtusest HIGH
// Suuna määramiseks kontrollige tihvti 2 abil
if(digitalRead(2)==LOW) {
loendur–;
}else{
loendur++;
}
}
Kui ülaltoodud kood on Arduino Uno plaadile üles laaditud, avage jadamonitor ja keerake optilise kodeerija võlli. Kui keerate optilist kooderit päripäeva, siis märkate väärtuse suurenemist ja kui keerate seda andurit vastupäeva, siis väärtus väheneb. Kui väärtus näitab vastupidist, tähendab päripäeva liikumisel negatiivse väärtuse andmist. Nii saate valge ja rohelise juhtme ümber pöörata.

Optiliste kodeerijate tüübid

Optilised kodeerijad on saadaval kahte tüüpi läbilaskvat tüüpi ja peegeldavat tüüpi, mida käsitletakse allpool.

Läbilaskev tüüp

Läbilaskvat tüüpi optilises kodeerijas märkab fotosensor, kas valgusdioodide kiirgav valgussignaal läbib koodiratta pilu või mitte. Läbilaskva tüüpi optilise kodeerija peamised eelised on järgmised: see parandab signaali täpsust kergesti ja lihtsalt arendades, kuna optiline rada on üsna lihtne.

Peegeldav tüüp

Peegeldustüüpi optilises kodeerijas märkab fotosensor, kas valgusdioodilt kiiratav valgussignaal peegeldub läbi koodiratta või mitte. Peegeldava tüüpi optiliste kodeerijate eelised hõlmavad peamiselt: seda on lihtne miniatuurseks muuta ja õhukeseks muuta. Kuna need on kujundatud virnastamistehnika abil; siis saab monteerimisprotseduuri lihtsustada.

Optiline kodeerija vs magnetkooder

Erinevus optilise ja magnetilise kodeerija vahel on järgmine.

Eelised ja miinused

The optilise kodeerija eelised sisaldama järgmist.

• Optiline kodeerija parandab kergesti täpsust ja eraldusvõimet, arendades pilu kuju, kuna sellel on mehhanism, mis märkab, kas LED-valgus läbib pilu või mitte.
• Lähedal asuv magnetväli ei mõjuta seda kodeerijat.
• Need kodeerijad pakuvad kõrgeimat eraldusvõimet.
• Need on vastupidavamad pöörisvoolude elektrilise müra häiretele.
• Nendel kodeerijatel on paindlikud paigaldusvõimalused.

The optiliste kodeerijate puudused sisaldama järgmist.

• Selle kodeerija peamine puudus on see, et see ei ole mehaaniliselt tugev.
• Nendel kodeerijatel on õhuke klaasketas, mida võib kahjustada äärmuslik löök või tugev vibratsioon.
• Need kodeerijad sõltuvad vaateväljast, seega on need peamiselt tundlikud mustuse, õli ja tolmu suhtes.
• Selle kodeerija optilised kettad on tavaliselt konstrueeritud kas plastikust või klaasist, nii et äärmuslike temperatuuride, vibratsiooni ja saastumise tõttu on suurem võimalus kahjustada saada.

Rakendused

The optiliste kodeerijate rakendused sisaldama järgmist.

• Need kodeerijad sobivad ideaalselt rakenduste jaoks, mis vajavad kõrget täpsust ja täpsust.
• Neid kasutatakse tugeva magnetvälja tekitamisel.
• Seda saab kasutada seadmetes, mis kasutavad suure läbimõõduga mootoreid.
• Need kodeerijad aitavad tuvastada läbi pilu läbivaid optilisi signaale ja muuta need elektrilisteks signaalideks.
• Need kodeerijad on suureks abiks pöörleva liikumise mõõtmisel ja juhtimisel paljudes rakendustes, nagu spektromeetrid, laboriseadmed, tsentrifuugid, meditsiiniseadmed, CT-skaneerimissüsteemid jne.
• Neid koodereid kasutatakse suure pöördemomendiga rakendustes äärmiselt piiratud aladel.
• Neid kasutatakse programmeeritavates kontrollseadmetes.
• Neid kasutatakse kaubanduslikes või tööstuslikes seadmetes.
• Neid kasutatakse kemikaalide doseerimisseadmetes.

1). Miks kasutatakse optilisi kodeerijaid?

Optilised kodeerijad parandavad magnetkodeerijaga võrreldes hõlpsalt täpsust ja eraldusvõimet. Nii et neid saab kasutada kõikjal, kus luuakse tugev magnetväli.

2). Mis on optilise kodeerija väljund?

Optilise kodeerija väljund on elektrooniline impulss, mida kasutatakse andmete diskreetimiskellana.

3). Mis on optilise kodeerija eraldusvõime?

Optilise kodeerija eraldusvõime on 20 000 impulssi iga rattapöörde kohta, mida kasutatakse läbisõidu mõõtmiseks.

4). Miks on kodeerijad paremad kui potentsiomeetrid?

Kodeerijad võivad pöörlema ​​sarnases suunas määramata aja jooksul, samas kui potentsiomeeter teeb tavaliselt ühe pöörde.

5). Millist tüüpi kodeerijat kasutatakse robootikas laialdaselt?

Optilisi koodereid kasutatakse robootikas absoluutsete või inkrementaalsete mõõtmiste salvestamiseks.

See on optika ülevaade kodeerija – tüübid , liidesed, töö ja rakendused. Optilised kodeerijad kasutavad valgust, mis lastakse läbi klaasi ja tuvastatakse vastuvõtja kaudu. Seda tüüpi kodeerijad on väga täpsed ja väga vajalikud komponendid paljude tööstusharude erinevates mehaanilistes süsteemides, et anda täpset tagasisidet. Siin on teile küsimus, mis on lineaarkooder?