وصف
جهاز تشفير العمود البصري هو جهاز استشعار رقمي يقيس دوران العمود باستخدام قرص تشفير داخلي. يحتوي غلاف جهاز تشفير العمود البصري على ثلاث فتحات تثبيت مشقوقة للسماح بالتركيب السهل على هيكل الروبوت.
يحتوي الغلاف أيضًا على غطاء قابل للإزالة يسمح بتنظيف وفحص قرص التشفير الداخلي. يوجد في وسط السكن المحور المركزي لقرص التشفير. يسمح هذا المحور بإدخال عمود مربع من خلاله وعندما يدور العمود، فإنه يقوم بتدوير قرص التشفير الداخلي.
الكابلات "العلوية" و"السفلية". |
يعد جهاز تشفير العمود البصري واحدًا من سلسلة أجهزة الاستشعار المكونة من 3 أسلاك. يوجد من جانب غلاف المستشعر كابلان بثلاثة أسلاك. الكبل "العلوي" هو الكبل الأقرب إلى فتحة تركيب الهيكل والكابل "السفلي" هو الكبل الأقرب إلى مركز التشفير المركزي.
يتوافق هذا المستشعر المكون من 3 أسلاك مع V5 Robot Brain أو Cortex. يمكن تمديد كابلات المستشعر باستخدام كابلات تمديد ثلاثية الأسلاك .
لكي يعمل جهاز تشفير العمود البصري مع V5 Brain، يجب إدخال كابلي المستشعر بالكامل في منافذ V5 Brain ثلاثية الأسلاك. لقياس دوران العمود في اتجاه عقارب الساعة كاتجاه إيجابي/أمامي، يجب توصيل الكابل "العلوي" بمنفذ ثلاثي الأسلاك ويجب توصيل الكابل "السفلي" بمنفذ ثلاثي الأسلاك التالي الأعلى على التوالي. ملحوظة: لن تعمل سوى أزواج محددة من المنافذ (AB، وCD، وEF، وGH).
على سبيل المثال، يمكن توصيل الكابل "العلوي" الموجود على المستشعر بمنفذ ثلاثي الأسلاك A، وبعد ذلك يجب توصيل الكابل "السفلي" بمنفذ ثلاثي الأسلاك B. وسيعمل المستشعر إذا تم عكس هذه الكابلات ومع ذلك، سيتم قياس الدوران في اتجاه عقارب الساعة باعتباره اتجاهًا سلبيًا/عكسيًا.
يأتي جهاز تشفير العمود البصري في مجموعة أدوات الاستشعار المتقدمة أو يتوفر كحزمتين ويمكن شراؤهما هنا.
التشفير رمح البصري | 3-منافذ الأسلاك |
كيف يعمل جهاز تشفير العمود البصري:
كما ذكرنا سابقًا، يحتوي جهاز تشفير العمود البصري على قرص تشفير داخلي به محور مركزي ليتم إدخال العمود من خلاله وسوف يدور أثناء دوران العمود. يحتوي القرص على فتحات صغيرة حول محيط القرص.
قرص تشفير العمود البصري |
يوجد فوق أحد جانبي حافة القرص قناتان من مصابيح IR LED وعلى الجانب الآخر قناتان من مستشعرات ضوء الأشعة تحت الحمراء. يتم حجب الضوء أثناء دوران القرص من فتحة إلى أخرى. عندما يحدث هذا، يكتشفه المستشعر ويرسل نبضة إشارة رقمية إلى دماغ V5. يشير هذا النبض إلى أن العمود قد قام بتدوير فتحة واحدة. هناك 90 فتحة، لذا فإن 90 نبضة تشير إلى أن العمود قد قام بدورة واحدة كاملة.
مخطط المرحلة لقنوات الإشارة |
تم إعداد قناتي المستشعر بحيث تكون نبضات الإشارة الخاصة بهما خارج الطور بمقدار 90o. يسمح ذلك للإشارات الصادرة من جهاز تشفير العمود البصري بالإشارة إلى الاتجاه الذي يدور فيه قرص/عمود التشفير.
على سبيل المثال، إذا كان الطور يحتوي على القناة الأولى باعتبارها النبضة الرائدة، فإن دماغ V5 يقرأ ذلك بينما يدور العمود في اتجاه عقارب الساعة؛ وإلا إذا كانت النبضة الرائدة من القناة الثانية، فهذا يشير إلى دوران عكس اتجاه عقارب الساعة. وهذا لا يسمح للدماغ V5 بتحديد اتجاه دوران العمود فحسب، بل يسمح أيضًا للدماغ بإضافة أو طرح قراءات للحصول على قيمة صافية لمدى دوران العمود.
تحديد المسافة |
يجب أن يتم إقران جهاز تشفير العمود البصري بلغة برمجة مثل VEXcode V5 أو VEXcode Pro V5 لإنشاء برنامج مستخدم للدماغ لاستخدام نبضات الإشارة للتحكم في سلوك الروبوت.
يمكن استخدام V5 Brain بالتنسيق مع برنامج المستخدم لتحويل النبضات من جهاز تشفير العمود البصري إلى اتجاه دوران العمود، وكمية دوران العمود، وسرعة دوران العمود. إذا تم تضمين حجم عجلات قيادة الروبوت في برنامج المستخدم، فيمكن أيضًا تحديد/التحكم في المسافة التي يقطعها الروبوت وسرعة الروبوت باستخدام المستشعر.
الجزء الداخلي من جهاز تشفير العمود البصري |
ملاحظة: إذا أصبحت فتحات قرص التشفير داخل جهاز تشفير القرص البصري مسدودة بالغبار والحطام، فلن تكون قراءات المستشعر دقيقة. من الممارسات الجيدة إزالة الغطاء من المبيت أحيانًا واستخدام الهواء المعلب لإخراج أي مادة سائبة من الجزء الداخلي للمستشعر.
الاستخدامات الشائعة لجهاز تشفير العمود البصري:
كما ذكرنا سابقًا، يمكن لجهاز تشفير العمود البصري قياس اتجاه دوران العمود، ومقدار دوران العمود، وسرعة دوران العمود. ومع ذلك، تتمتع V5 Smart Motors أيضًا بأجهزة تشفير داخلية ممتازة يمكنها قياس نفس القيم دون الحاجة إلى مستشعر إضافي. ومع ذلك، هناك بعض التطبيقات التي يمكن أن يوفر فيها جهاز تشفير العمود البصري بعض القراءات القيمة. بعض الأمثلة على ذلك هي:
تصور قيم البرنامج: داخل الفصل الدراسي، يمكن أن يوفر جهاز تشفير العمود البصري وصولاً سهلاً إلى قيم دوران العمود أو سرعة العمود. سواء تم استخدام العمود على مناور مثل الذراع أو لعجلة في مجموعة نقل الحركة، يمكن طباعة القيم المجمعة من المستشعر على شاشة اللمس الملونة الخاصة بـ V5 Brain أو شاشة LED الخاصة بوحدة التحكم V5. سيسمح هذا للطلاب برؤية القيم التي تستخدمها برامج المستخدم الخاصة بهم مباشرةً لتغيير سلوك الروبوت.
قراءة نسبة الإدخال/الإخراج: هناك استخدام رائع آخر في الفصل الدراسي لجهاز تشفير العمود البصري وهو دراسة نسبتي العجلة والعتاد. يمكن وضع جهاز تشفير العمود البصري على عمود الإخراج للجانب "المُدار" من نسبة العجلة المسننة/الترس. يمكن استخدام نسبة نقل الطاقة 1:1 لتسجيل قراءة الإخراج المتوقعة لجهاز تشفير العمود البصري عندما يتم ضبط المحرك الذكي V5 على طاقة/سرعة معينة لجانب "القيادة" الخاص بعمود الإدخال. ومن ثم يمكن تجميع نسب مختلفة ويمكن مقارنة الناتج المتوقع للنسبة بقراءة الناتج الفعلي.
اختبار المنحدر: أحد الأنشطة الممتعة للاستفسار في الفصل الدراسي هو جعل الطلاب يقومون بتجميع عربة "تتحرك بحرية". يمكن وضع نظام تحكم V5 على العربة ويتم إدخال جهاز تشفير العمود البصري على أحد أعمدة العربة. ومن ثم يمكن إنشاء برنامج مستخدم يقوم بطباعة العديد من سرعات العربة أثناء تحركها على المنحدر. يمكن للطلاب بعد ذلك تغيير جوانب مختلفة من المنحدر أو العربة ومقارنة نتائج العربة التي تتدحرج على المنحدر مع التكرار التالي.
استخدامات جهاز تشفير العمود البصري في روبوت المنافسة:
سرعة دولاب الموازنة: تستخدم بعض تصميمات دولاب الموازنة المتقدمة نظام السقاطة لقيادة دولاب الموازنة الذي يرمي قطعة لعبة الكرة. يتم ذلك بينما لا يتم تطبيق الطاقة على دولاب الموازنة بواسطة محرك V5 الذكي، يمكن لدولاب الموازنة تحرير الدوران بدلاً من فقدان الطاقة من مقاومة المحرك. في هذا النوع من التصميم، يمكن أن يوفر جهاز تشفير العمود البصري الذي يتم إدخاله على عمود دولاب الموازنة طريقة جيدة لقياسه. ملحوظة: الحد الأقصى للقياس الدقيق لسرعة دوران العمود هو حوالي 1100 دورة في الدقيقة.
عجلة معزولة/مشفر عمود بصري على مجموعة عجلات محملة بنابض |
عجلة معزولة/مشفر عمود بصري: قد تكون هناك حالة (دفع قطع اللعبة أو عوامل أخرى) حيث قد يتعرض الروبوت لانزلاق عجلة القيادة. بمجرد أن تبدأ العجلات التي يقودها محرك V5 Smart Motor في الانزلاق، فإن القيم الواردة من أجهزة تشفير المحرك لم تعد صالحة. في هذه الحالة، يمكن إضافة عجلة معزولة متعددة الاتجاهات مزودة بجهاز تشفير بصري للعمود على هيكل الروبوت لقياس حركة الروبوت بدقة. يُنصح بتحميل "زنبرك" مجموعة العجلة هذه من خلال استخدام الأربطة المطاطية أو أنابيب اللاتكس. سيسمح هذا التصميم لعجلة القياس بالحفاظ على اتصال مناسب مع سطح المجال دون رفع عجلات القيادة عن الأرض.
عجلة معزولة/جهاز تشفير العمود البصري |
إذا كانت مجموعة نقل الحركة تحتوي على عجلات لا يتم تشغيلها بواسطة محرك، فسيكون هناك خيار آخر يتمثل في وضع جهاز تشفير العمود البصري على أحد أعمدة هذه العجلات.
بغض النظر عن التطبيق الذي يلزم قياس اتجاه دوران العمود، أو مقدار دوران العمود، أو سرعة دوران العمود، يمكن أن يوفر جهاز تشفير العمود البصري مستشعرًا دقيقًا وفعالاً للقياس.