وصف

جهاز التشفير البصري ذو المحور هو مستشعر رقمي يقيس دوران العمود باستخدام قرص تشفير داخلي. يحتوي مبيت المشفر البصري على ثلاث فتحات تثبيت مشقوقة للسماح بالتركيب السهل على هيكل الروبوت.

يحتوي الغلاف أيضًا على غطاء قابل للإزالة يسمح بتنظيف قرص التشفير الداخلي وفحصه. يوجد في وسط الهيكل 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"
Optical-shaft-wire.png

يعتبر Optical Shaft Encoder واحدًا من سلسلة أجهزة الاستشعار المكونة من 3 أسلاك. من جانب مبيت المستشعر يوجد كبلين من 3 أسلاك. الكبل "العلوي" هو أقرب الكبل من فتحة تركيب الهيكل ، والكابل "السفلي" هو الأقرب إلى محور التشفير المركزي.

هذا المستشعر ثلاثي الأسلاك متوافق مع V5 Robot Brain أو Cortex. يمكن تمديد كبلات المستشعر باستخدام كبلات تمديد ثلاثية الأسلاك.

لكي يعمل برنامج تشفير العمود البصري Optical Shaft Encoder مع V5 Brain ، يجب أن تكون كبلات المستشعر تم إدخالها في منافذ V5 Brain 3-Wire. لقياس دوران عمود الدوران في اتجاه عقارب الساعة كإتجاه موجب / أمامي ، يجب توصيل الكبل "العلوي" بمنفذ 3 أسلاك ويجب توصيل الكبل "السفلي" بالمنفذ التالي ذي الثلاثة أسلاك المتتالية الأعلى.ملاحظة: لن تعمل سوى أزواج محددة من المنافذ (AB و CD و EF و GH).

على سبيل المثال ، يمكن توصيل الكبل "العلوي" الموجود على المستشعر بمنفذ 3 أسلاك A ، ثم يلزم توصيل الكبل "السفلي" بالمنفذ ثلاثي الأسلاك B. سيعمل المستشعر إذا تم عكس هذه الكابلات ، ولكن سيتم قياس الدوران في اتجاه عقارب الساعة على أنه اتجاه سلبي / عكسي.

يأتي جهاز التشفير البصري شافت في مجموعة أدوات الاستشعار المتقدمة أو متوفرة كحزمتين ويمكن شراؤها هنا.

التشفير البصري شافت 3 منافذ أسلاك
Optical_Shaft_encoder..PNG 3-Wire_Port _-_ 2_ports.png

كيف يعمل مشفر العمود البصري:

كما ذكرنا سابقًا ، يحتوي جهاز تشفير العمود البصري على قرص تشفير داخلي مع محور مركزي لإدخال عمود من خلاله وسيتم تدويره أثناء تدوير العمود. يحتوي القرص على فتحات صغيرة حول محيط القرص.

قرص التشفير البصري
Optical_shaft_disc.png
بصري رمح القراد. png

يوجد فوق جانب واحد من حافة القرص قناتان من مصابيح IR LED وعلى الجانب الآخر توجد قناتان من مستشعرات ضوء الأشعة تحت الحمراء. يتم حظر الضوء أثناء دوران القرص من فتحة إلى أخرى. عندما يحدث هذا ، يكتشفه المستشعر ويرسل نبضة إشارة رقمية إلى V5 Brain. تشير هذه النبضة إلى دوران العمود في فتحة واحدة. هناك 90 فتحة ، لذا فإن 90 نبضة تشير إلى أن العمود قد قام بدورة كاملة واحدة.

مخطط الطور لقنوات الإشارة
Signal-stage.png

تم إعداد قناتي المستشعر بحيث تكون نبضات إشارتهما خارج الطور بمقدار 90o. يسمح هذا للإشارات من جهاز تشفير العمود البصري بالإشارة إلى الاتجاه الذي يدور فيه قرص / عمود المشفر.

على سبيل المثال ، إذا كانت المرحلة تحتوي على القناة الأولى كنبضة رائدة ، فإن دماغ V5 يقرأ هذا لأن العمود يدور في اتجاه عقارب الساعة ؛ أو إذا كانت النبضة الأولى من القناة الثانية ، فهذا يشير إلى دوران في عكس اتجاه عقارب الساعة. هذا لا يسمح فقط لـ V5 Brain بتحديد اتجاه دوران العمود ، ولكنه يسمح أيضًا للدماغ بإضافة أو طرح قراءات لقيمة صافية لمقدار دوران العمود.

تحديد المسافة
تحديد المسافة. png
بعد معادلة. png

يجب إقران برنامج تشفير العمود البصري بلغة برمجة مثل VEXcode V5 أو VEXcode Pro V5 لإنشاء برنامج المستخدم 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 ، ومقدار 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 لجهاز التشفير البصري
DSC_0227.JPG

ملاحظة: في حالة انسداد فتحات قرص التشفير داخل أداة تشفير القرص الضوئي بالغبار والحطام ، فإن قراءات لن يكون المستشعر دقيقًا بعد الآن. من الممارسات الجيدة إزالة الغطاء من حين لآخر من السكن واستخدام الهواء المعلب لتفجير أي مادة سائبة من داخل المستشعر.

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 ، تحتوي V5 Smart Motors أيضًا على ترميز داخلي ممتاز يمكنه قياس نفس القيم دون الحاجة إلى مستشعر إضافي. ومع ذلك ، هناك بعض التطبيقات التي يمكن أن يوفر فيها Optical Shaft Encoder بعض القراءات القيمة. بعض الأمثلة على ذلك هي:

تصور قيم البرنامج: ضمن إعداد الفصل الدراسي ، يوجد عنصر بصري يمكن أن يوفر Shaft Encoder وصولاً سهلاً إلى قيم دوران العمود أو سرعة العمود. سواء تم استخدام العمود في مناور مثل الذراع أو لعجلة على مجموعة نقل الحركة ، يمكن طباعة القيم التي تم جمعها من المستشعر إلى شاشة اللمس الملونة الخاصة بـ V5 Brain أو شاشة LED الخاصة بجهاز التحكم V5. سيسمح ذلك للطلاب برؤية القيم التي تستخدمها برامج المستخدم الخاصة بهم لتغيير سلوك الروبوت.

قراءة نسبة الإدخال / الإخراج: من الاستخدامات الرائعة الأخرى في الفصل الدراسي لـ Optical Shaft Encoder هو دراسة العجلة المسننة و نسب تروس. يمكن وضع جهاز تشفير المحور البصري على عمود الإخراج للجانب "المدفوع" لنسبة 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" لعمود الإدخال. ثم يمكن تجميع نسب مختلفة ويمكن مقارنة الناتج المتوقع للنسبة بقراءة الناتج الفعلي.

OSE-InputOutput.png

اختبار المنحدر: نشاط استعلام بالفصل الدراسي ممتع هو يقوم الطلاب بتجميع عربة "قابلة للدحرجة مجانًا". يمكن وضع نظام التحكم V5 على العربة وإدخال جهاز تشفير العمود البصري في أحد أعمدة العربة. بعد ذلك ، يمكن إنشاء برنامج مستخدم يقوم بطباعة العديد من سرعات عربة التسوق وهي تتدحرج إلى أسفل منحدر. يمكن للطلاب بعد ذلك تغيير جوانب مختلفة من المنحدر أو العربة ومقارنة نتائج العربة التي تتدحرج إلى أسفل المنحدر مع التكرار التالي.

استخدامات التشفير البصري على روبوت منافسة:

سرعة دولاب الموازنة: تستخدم بعض تصميمات دولاب الموازنة المتقدمة نظام السقاطة لقيادة دولاب الموازنة الذي يرمي قطعة لعبة كرة. يتم ذلك بينما لا يتم تطبيق الطاقة على دولاب الموازنة بواسطة المحرك الذكي V5 ، يمكن أن تحرر دولاب الموازنة الدوران بدلاً من فقدان الطاقة من مقاومة المحرك. في هذا النوع من التصميم ، يمكن أن توفر أداة تشفير العمود البصري التي يتم إدخالها على عمود الحدافة طريقة جيدة لقياسها. ملاحظة: يبلغ الحد الأقصى لمدى القياس الدقيق لسرعة دوران العمود حوالي 1100 دورة في الدقيقة.

عجلة معزولة / جهاز تشفير المحور البصري على مجموعة عجلات محملة بنابض
OpticalShaftEncoder-ArmWheel.png

أداة تشفير العجلة المعزولة / العمود البصري: قد يكون هناك حالة (دفع قطع اللعبة أو عوامل أخرى) حيث قد يتعرض الروبوت لانزلاق عجلة القيادة. بمجرد أن تبدأ العجلات التي يقودها محرك ذكي V5 في الانزلاق ، لم تعد القيم من مشفرات المحرك صالحة. في هذه الحالة ، يمكن إضافة عجلة متعددة الاتجاهات معزولة مع جهاز تشفير بصري رمح على عمودها إلى هيكل الروبوت لقياس حركة الروبوت بدقة. من المستحسن أن يتم تحميل مجموعة العجلة هذه "الزنبرك" من خلال استخدام الأربطة المطاطية أو أنابيب اللاتكس. سيسمح هذا التصميم لعجلة القياس بالحفاظ على اتصال مناسب مع سطح الحقل دون رفع عجلات القيادة عن الأرض.

عجلة معزولة / التشفير البصري رمح
OpticalShaftEncoder-Wheel.png

إذا كان نظام الدفع يحتوي على عجلات لا يتم تشغيلها بواسطة محرك ، فهناك خيار آخر يتمثل في وضع جهاز تشفير العمود البصري على أحد أعمدة هذه العجلة.

بغض النظر عن التطبيق ، يجب قياس اتجاه دوران العمود ، أو مقدار دوران العمود ، أو سرعة دوران العمود ، يمكن أن يوفر جهاز تشفير العمود البصري مستشعرًا دقيقًا وفعالًا للقياس.

For more information, help, and tips, check out the many resources at VEX Professional Development Plus

Last Updated: