Кодер — это устройство обнаружения движения, которое обеспечивает обратную связь в замкнутая система управления . Основная функция энкодера состоит в том, чтобы преобразовать вращательное движение или линейное движение части устройства в электрический сигнал, после чего он передает в систему управления точное местоположение компонентов устройства, скорость вращения или его направление. и угол & нет. преобразования вала двигателя могут быть распознаны. На рынке доступны различные типы энкодеров, которые классифицируются в зависимости от типа технологии, движения, различных параметров и т. д. Энкодеры, основанные на движении, делятся на линейные, поворотные и угловые. Энкодеры в зависимости от положения подразделяются на абсолютный энкодер и инкрементальный энкодер . Энкодеры, основанные на сенсорной технологии, делятся на оптические, магнитные и емкостные. Энкодеры по канальности подразделяются на одноканальные и квадратурные. В данной статье рассматривается обзор одного из типов энкодера, а именно оптический энкодер – работа и ее приложения.
Что такое оптический энкодер?
Электромеханическое устройство, которое используется для изменения положения с вращательного или линейного на электрический сигнал с помощью источника света, оптической решетки и светочувствительного детектора, известно как оптический энкодер. Эти энкодеры широко используются в различных станках, оргтехнике, а также в качестве высокоточных датчиков контроля положения в промышленных роботах.
Конструкция оптического энкодера
Оптический энкодер оснащен светодиодом, фотодатчиками и диском, известным как кодовое колесо, включая прорези в радиальном направлении, и определяет данные о положении вращения в виде оптического сигнала. Когда кодовое колесо, соединенное с вращающимся валом, подобно двигателю, начинает вращаться, будет генерироваться оптический сигнал в зависимости от того, проходит ли свет, излучаемый постоянным светоизлучающим элементом, через прорезь кодового колеса или нет. Фотодатчик улавливает оптический сигнал, преобразует его в электрический сигнал и выдает его.
Светоизлучающее устройство
В оптических энкодерах используются недорогие ИК-светодиоды, хотя иногда используются цветные светодиоды с более короткими длинами волн для сдерживания рассеяния света. Кроме того, там, где требуется высокое разрешение и высокая производительность, используются дорогостоящие лазерные диоды.
Объектив
Светодиодный свет представляет собой рассеянный свет с небольшой направленностью, поэтому для создания параллели используется выпуклая линза.
Кодовое колесо
Кодовое колесо выглядит как диск с прорезями, которые пропускают или блокируют излучаемый свет от светодиод . Кодовое колесо изготовлено из металла, стекла и смолы. Здесь металлический материал устойчив к температуре, влажности и вибрации.
Полимерный материал не дорог, но подходит для массового производства и используется для потребительских приложений. Стеклянный материал в основном используется там, где необходимы максимальное разрешение и точность. Кроме того, рядом с кодовым колесом расположена фиксированная щель, чтобы прояснить прохождение или блокирование света от светодиода, который проходит через кодовое колесо и попадает в светособирающий элемент.
Фотодатчик
Фотодатчик обычно представляет собой фототранзистор/фотодиод, изготовленный из полупроводникового материала, такого как кремний, германий и фосфид индия-галлия.
Как работает оптический энкодер?
Оптический энкодер просто обнаруживает оптические сигналы, проходящие через щель, и преобразует их в электрические сигналы. По сравнению с магнитным энкодером, этот энкодер очень прост для повышения точности и разрешения для использования в приложениях, где создается сильное магнитное поле. Оптический энкодер позволяет использовать различные контроллеры для измерения различных типов движения. Эти энкодеры предлагают очень точные сигналы обратной связи, используемые для проверки фактического положения, ускорения и скорости двигателя или линейного привода.
Оптический энкодер Ардуино
Здесь мы узнаем, как подключить оптический поворотный энкодер, используя ардуино уно . Это механическое устройство с вращающимся валом в цилиндрическом корпусе. На круглом плоском диске есть два набора прорезей. С любой стороны этого диска подключены оптические датчики, где с одной стороны находится набор передатчиков, а с другой стороны отправляемый приемник. Всякий раз, когда диск с прорезями вращается между датчиком, он разрезает оптический датчик , поэтому сигнал будет производиться на концах приемника. Здесь приемник подключен к микроконтроллеру для обработки сгенерированного сигнала, таким образом мы можем определить, насколько сильно вращается вал. Направление вращения вала можно определить, просто сравнив полярность сигнала для двух O/PS, потому что два набора пазов на круглом диске немного смещены.
Интерфейс оптического энкодера с Arduino показан ниже. Необходимые компоненты для этого интерфейса в основном включают оптический энкодер, плату Arduino Uno и соединительные провода. Соединения этого сопряжения следующие:
- Провод красного цвета этого энкодера подключен к контакту 5V Arduino Uno.
- Провод черного цвета этого энкодера подключен к контакту GND Arduino Uno.
- Провод белого цвета (OUT A) оптического энкодера подключен к контакту прерывателя Arduino Uno, подобно контакту 3.
- Провод зеленого цвета (OUT B) этого энкодера подключен к другому контакту прерывателя Arduino Uno, такому как контакт 2.
Здесь выходные провода от оптического энкодера, такие как провода белого и зеленого цветов, должны быть подключены только к выводу прерывания платы Arduino Uno, иначе плата Arduino не будет записывать каждый импульс от этого энкодера.
Код
volatile long temp, counter = 0; //Эта переменная будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от поворота энкодера
недействительная установка ()
{
Серийный.начать (9600);
pinMode(2, INPUT_PULLUP); // внутренний подтягивающий входной контакт 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // внутренний подтягивающий входной контакт 3
//Настройка прерывания
//Нарастающий импульс от encodenren активировал ai0(). AttachInterrupt 0 — это цифровой вывод № 2 на Arduino.
присоединить прерывание (0, ai0, RISING);
//B нарастающий импульс от encodenren активировал ai1(). AttachInterrupt 1 — это цифровой вывод № 3 на Arduino.
прикрепитьInterrupt(1, ai1, RISING);
}
недействительный цикл () {
// Отправляем значение счетчика
если( счетчик != темп ){
Serial.println (счетчик);
темп = счетчик;
}
}
недействительным ai0 () {
// ai0 активируется, если DigitalPin nr 2 переходит из LOW в HIGH
// Проверяем контакт 3, чтобы определить направление
если (цифровое чтение (3) == НИЗКИЙ) {
счетчик++;
}еще{
прилавок-;
}
}
недействительным ai1 () {
// ai0 активируется, если DigitalPin nr 3 переходит из LOW в HIGH
// Проверяем контакт 2, чтобы определить направление
если (цифровое чтение (2) == НИЗКИЙ) {
прилавок-;
}еще{
счетчик++;
}
}
Как только приведенный выше код будет загружен на плату Arduino Uno, откройте последовательный монитор и поверните вал оптического энкодера. Если вы повернете оптический энкодер по часовой стрелке, вы заметите увеличение значения, а если вы повернете этот энкодер против часовой стрелки, то значение уменьшится. Если значение показывает обратное, это означает, что для движения по часовой стрелке задано отрицательное значение. Таким образом, вы можете поменять местами белый и зеленый провода.
Типы оптических энкодеров
Оптические энкодеры доступны двух типов: передающего типа и отражающего типа, которые обсуждаются ниже.
Тип передачи
В оптическом кодере пропускающего типа фотодатчик замечает, проходит ли излучаемый световой сигнал от светодиодов через щель кодового диска или нет. К основным преимуществам оптического кодера передающего типа относятся: он легко повышает точность сигнала и упрощает разработку из-за довольно простой оптической трассы.
Светоотражающий тип
В оптическом кодере отражательного типа фотодатчик замечает, отражается ли излучаемый световой сигнал от светодиода через кодовое колесо или нет. Преимущества оптических энкодеров отражательного типа в основном включают: это просто для миниатюризации и тонкой. Поскольку они разработаны с помощью техники укладки; тогда процедура сборки может быть упрощена.
Оптический энкодер против магнитного энкодера
Разница между оптическим энкодером и магнитным энкодером заключается в следующем.
| Оптический энкодер |
Магнитный энкодер |
| Оптический энкодер – это тип преобразователя, который используется для измерения вращательного движения. | Магнитный энкодер — это тип вращающегося энкодера, в котором используются датчики для определения изменений в магнитных полях от вращающегося намагниченного кольца/колеса. |
| Этот энкодер также известен как генератор импульсов/цифровой преобразователь движения. | Этот энкодер также известен как энкодер с абсолютным определением угла. |
| Нужна очень четкая видимость. | Линия визирования в этом энкодере заполнена пылью или различными загрязнениями. |
| Этот энкодер должен работать с воздушным зазором <0,25 мм. | Этот энкодер точен при воздушных зазорах до 4 мм. |
| Он уязвим к сжатию на вращающемся диске при влажности и перепадах тепла. | Он устойчив к влаге и жаре. |
| Сниженная точность в условиях ударов или вибрации. | Он устойчив к вибрации и ударам. |
| Он нуждается в герметичном и большом корпусе, чтобы хорошо работать в жестких условиях. | Он прочный, надежный и недорогой, без большого внешнего корпуса. |
| Он включает в себя движущиеся части. | Он не включает движущиеся части. |
| Этот энкодер не может быть адаптирован к конфигурациям. | Этот кодировщик может быть настроен. |
| Его температурный диапазон средний. | Его температурный диапазон узок. |
| Его потребление тока велико. | Потребление тока у него среднее. |
| Его диапазон разрешения широк. | Его диапазон разрешения узок. |
| Обладает высокой магнитной невосприимчивостью. | Обладает низкой магнитной невосприимчивостью. |
Преимущества и недостатки
преимущества оптического энкодера включая следующее.
- Оптический энкодер легко улучшает точность, а также разрешение за счет изменения формы щели, поскольку он имеет механизм, определяющий, проходит ли свет от светодиода через щель или нет.
- На этот энкодер не влияет близлежащее магнитное поле.
- Эти кодировщики обеспечивают самое высокое разрешение.
- Они более устойчивы к помехам электрических помех от вихревых токов.
- Эти энкодеры имеют гибкие варианты монтажа.
недостатки оптических энкодеров включая следующее.
- Главный недостаток этого энкодера в том, что он механически непрочен.
- Эти энкодеры имеют тонкий стеклянный диск, который может быть поврежден сильным ударом или сильной вибрацией.
- Эти энкодеры зависят от «прямой видимости», поэтому они в основном уязвимы для грязи, масла и пыли.
- Оптические диски в этом энкодере обычно изготавливаются из пластика или стекла, поэтому вероятность их повреждения из-за экстремальных температур, вибраций и загрязнения выше.
Приложения
применение оптических энкодеров включая следующее.
- Эти энкодеры идеально подходят для приложений, требующих высокого уровня точности и аккуратности.
- Они используются там, где создается сильное магнитное поле.
- Это применимо в устройствах, которые используют двигатели большого диаметра.
- Эти энкодеры помогают обнаруживать оптические сигналы, проходящие через щель, и преобразовывать их в электрические сигналы.
- Эти энкодеры очень полезны для измерения и управления вращательным движением в широком спектре приложений, таких как спектрометры, лабораторное оборудование, центрифуги, медицинские устройства, системы компьютерной томографии и т. д.
- Эти энкодеры используются в приложениях с высоким крутящим моментом в чрезвычайно ограниченных областях.
- Они используются в программируемых инспекционных устройствах.
- Они используются в коммерческом или промышленном оборудовании.
- Они используются в химическом дозирующем оборудовании.
1). Для чего используются оптические энкодеры?
Оптические энкодеры легко улучшают точность и разрешение по сравнению с магнитными энкодерами. Таким образом, их можно использовать везде, где создается сильное магнитное поле.
2). Что такое выход оптического кодировщика?
Выход оптического энкодера представляет собой электронный импульс, который используется в качестве «часов» для выборки данных.
3). Каково разрешение оптического энкодера?
Разрешение оптического энкодера составляет 20 тыс. импульсов на каждый оборот колеса, что используется для расчета одометрии.
4). Почему энкодеры лучше потенциометров?
Энкодеры могут вращаться в одном направлении в течение неопределенного периода времени, тогда как потенциометр обычно делает один оборот.
5). Какой тип кодировщика широко используется в робототехнике?
Оптические энкодеры используются в робототехнике для записи абсолютных или инкрементальных измерений.
Это обзор оптики. энкодер – типы , интерфейс, работа и приложения. Оптические энкодеры используют свет, который проходит через стекло и идентифицируется через приемник. Эти типы энкодеров являются очень точными и очень необходимыми компонентами в различных механических системах многих отраслей промышленности для обеспечения точной информации обратной связи. Вот вопрос к вам, что такое линейный энкодер?
