Kuvaus
Optical Shaft Encoder on digitaalinen anturi, joka mittaa akselin pyörimistä sisäisen anturilevyn avulla. Optisen akselin kooderin kotelossa on kolme uritettua kiinnitysreikää, jotka mahdollistavat helpon asennuksen robotin rakenteeseen.
Kotelossa on myös irrotettava kansi, joka mahdollistaa sisäisen anturilevyn puhdistamisen ja tarkastuksen. Kotelon keskellä on enkooderilevyn keskinapa. Tämä napa mahdollistaa neliömäisen akselin työntämisen sen läpi ja kun akseli pyörii, se pyörittää sisäistä anturilevyä.
| "Ylä" ja "ala" kaapelit |
Optical Shaft Encoder on yksi 3-Wire-anturien sarjasta. Anturin kotelon sivulta on kaksi 3-johtimista kaapelia. "Ylä"-kaapeli on kaapeli, joka on lähinnä kotelon kiinnitysreikää ja "Bottom"-kaapeli on lähinnä keskimmäistä anturin napaa.
Tämä 3-johtiminen anturi on yhteensopiva V5 Robot Brainin tai Cortexin kanssa. Anturin kaapeleita voidaan jatkaa käyttämällä 3-johtimista jatkokaapeleita.
Jotta optinen akselienkooderi toimisi V5 Brainin kanssa, molemmat anturin kaapelit on liitettävä kokonaan V5 Brainin 3-johtimiin portteihin. Akselin myötäpäivään pyörimisen mittaamiseksi positiivisena/eteenpäin suuntautuvana "Top" -kaapeli on kytkettävä 3-johtimiseen porttiin ja "alhainen" kaapeli on kytkettävä seuraavaksi korkeampaan peräkkäiseen 3-johtimiseen porttiin. Huomautus: vain tietyt porttiparit toimivat (AB, CD, EF ja GH).
Esimerkiksi anturin "Ylä"-kaapeli voidaan kytkeä 3-johtimiseen porttiin A, ja sitten "alempi" kaapeli on kytkettävä 3-johtimiseen porttiin B. Anturi toimii, jos nämä kaapelit käännetään päinvastoin. , kuitenkin myötäpäivään pyöriminen mitataan negatiivisena/käänteisenä suunnana.
Optinen akselienkooderi toimitetaan Advance Sensor Kit :ssä tai se on saatavana 2 kappaleen pakkauksessa ja sen voi ostaa täältä.
| Optinen akselin kooderi | 3-johtimiset portit |
Optisen akselin kooderi toimii:
Kuten aiemmin mainittiin, optisessa akselienkooderissa on sisäinen enkooderilevy, jossa on keskinava akselin työntämistä varten, ja se pyörii akselin pyöriessä. Levyssä on pieniä rakoja levyn kehän ympärillä.
| Optisen akselin kooderilevy |
Levyn reunan yläpuolella on kaksi kanavaa IR-LED-valoja ja toisella puolella kaksi kanavaa IR-valoantureita. Valo estyy, kun levy pyörii paikasta toiseen. Kun näin tapahtuu, anturi havaitsee sen ja lähettää digitaalisen signaalipulssin V5-aivoille. Tämä pulssi osoittaa, että akseli on pyörinyt yhden uran. Rakoja on 90, joten 90 pulssia osoittaa, että akseli on tehnyt yhden täyden kierroksen.
| Signaalikanavien vaihekaavio |
Anturin kaksi kanavaa on asetettu siten, että niiden signaalipulssit ovat 90oeri vaiheissa. Tämä mahdollistaa optisen akselin kooderin signaalien osoittavan, mihin suuntaan anturilevy/akseli pyörii.
Esimerkiksi, jos vaiheessa on kanava yksi johtavana pulssina, V5 Brain lukee tämän akselin pyöriessä myötäpäivään; tai jos johtava pulssi on kanavalta kaksi, tämä osoittaa vastapäivään pyörimistä. Tämän ansiosta V5-aivot voivat määrittää akselin pyörimissuunnan, mutta sen avulla aivot voivat myös lisätä tai vähentää lukemia akselin pyörimismäärän nettoarvosta.
| Etäisyyden määrittäminen |
Optical Shaft Encoder on liitettävä ohjelmointikieleen, kuten VEXcode V5 tai VEXcode Pro V5, jotta aivoille voidaan luoda käyttäjäohjelma, joka käyttää signaalipulsseja ohjaamaan robotin käyttäytymistä.
V5 Brainia yhdessä käyttäjäohjelman kanssa voidaan käyttää optisen akselin enkooderin pulssien muuntamiseen akselin pyörimissuuntaan, akselin pyörimismäärään ja akselin pyörimisnopeuteen. Jos robotin vetopyörien koko on sisällytetty käyttäjäohjelmaan, robotin kulkema matka ja robotin nopeus voidaan myös määrittää/ohjata anturin avulla.
| Optisen akselin kooderin sisäpuoli |
Huomautus: Jos optisen levyn kooderin sisällä olevat enkooderilevyn paikat tukkeutuvat pölystä ja roskista, anturin lukemat eivät enää ole tarkkoja. On hyvä käytäntö irrottaa kansi ajoittain kotelosta ja käyttää purkitettua ilmaa puhaltamaan ulos irtonainen materiaali anturin sisältä.
Optisen akselin kooderin yleiset käyttötavat:
Kuten aiemmin mainittiin, optinen akselienkooderi voi mitata akselin pyörimissuunnan, akselin pyörimisnopeuden ja akselin pyörimisnopeuden. V5 Smart Motorsissa on kuitenkin myös erinomaiset sisäiset kooderit, jotka voivat mitata samat arvot ilman lisäanturia. Joissakin sovelluksissa Optical Shaft Encoder voi kuitenkin tarjota arvokkaita lukemia. Joitakin esimerkkejä näistä ovat:
Ohjelma-arvojen visualisointi: Optinen akselin enkooderi voi tarjota helpon pääsyn akselin pyörimisnopeuden tai akselin nopeuden arvoihin luokkahuoneessa. Käytetäänpä akselia manipulaattorissa, kuten varressa, tai voimansiirron pyörässä, anturista kerätyt arvot voidaan tulostaa V5 Brainin värikosketusnäytölle tai V5 Controllerin LED-näytölle. Näin opiskelijat näkevät suoraan arvot, joita heidän käyttäjäohjelmansa käyttävät muuttaakseen robotin käyttäytymistä.
Tulo/lähtösuhteen lukema: Toinen hyvä optisen akselin kooderin käyttö luokkahuoneessa on hammaspyörän ja välityssuhteen tutkiminen. Optinen akselienkooderi voidaan sijoittaa hammaspyörän/välityssuhteen "ajetun" puolen lähtöakselille. Tehonsiirtosuhdetta 1:1 voidaan käyttää optisen akselin anturin odotetun lähtölukeman tallentamiseen, kun V5 Smart -moottori on asetettu tietylle teholle/nopeuteen tuloakselin "käyttöpuolella". Sitten voidaan koota erilaisia suhteita ja suhteelle odotettua lähtöä voidaan verrata todellisen lähdön lukemaan.
Ramppitestaus: Hauska luokkahuonekyselytoiminta on saada oppilaat kokoamaan "vapaasti rullaavat" kärryt. V5-ohjausjärjestelmä voidaan sijoittaa kärryyn ja optinen akselienkooderi asennetaan johonkin kärryn akselista. Sitten voidaan tehdä käyttäjäohjelma, joka tulostaa useita kärryn nopeuksia, kun se rullaa alas ramppia pitkin. Tämän jälkeen opiskelijat voivat muuttaa rampin tai kärryn eri puolia ja verrata ramppia alas vierivän kärryn tuloksia seuraavaan iteraatioon.
Optisen akselin kooderin käyttötarkoitukset kilpailurobotissa:
Vauhtipyörän nopeus: Joissakin edistyneissä vauhtipyörämalleissa käytetään räikkäjärjestelmää vauhtipyörän ohjaamiseen, joka heittää pallopelin. Tämä tehdään siten, että kun V5 Smart Motor ei syötä tehoa vauhtipyörään, vauhtipyörä voi vapaasti pyöriä sen sijaan, että se menettäisi energiaa moottorin vastuksen vuoksi. Tämän tyyppisessä suunnittelussa vauhtipyörän akseliin asetettu optinen akselienkooderi voi tarjota hyvän menetelmän sen mittaamiseen. Huomautus: Tarkan akselin pyörimisnopeuden mittauksen maksimialue on noin 1100 rpm.
| Eristetty pyörä/optisen akselin anturi jousikuormitteisessa pyöräkokoonpanossa |
Eristetty pyörä/optisen akselin enkooderi: Joissakin tapauksissa (pelinappuloiden työntäminen tai muut tekijät) robotissa saattaa esiintyä vetopyörän luistamista. Heti kun V5 Smart Motorin vetämät pyörät alkavat luistaa, moottorin kooderien arvot eivät ole enää voimassa. Tässä tapauksessa robotin runkoon voidaan lisätä eristetty Omni-Directional Wheel, jonka akselissa on optinen akselienkooderi, mittaamaan tarkasti robotin liikettä. On suositeltavaa, että tämä pyöräkokoonpano "jousi" kuormitetaan käyttämällä kuminauhaa tai lateksiletkua. Tämä rakenne mahdollistaa mittauspyörän riittävän kosketuksen pellon pintaan nostamatta vetopyöriä lattiasta.
| Eristetty pyörä/optisen akselin kooderi |
Jos voimansiirrossa on pyöriä, jotka eivät saa voimaa moottorilla, toinen vaihtoehto olisi sijoittaa optinen akselienkooderi jollekin näistä pyörän akseleista.
Riippumatta sovelluksesta, jossa akselin pyörimissuunta, akselin pyörimisnopeus tai akselin pyörimisnopeus on mitattava, optinen akselienkooderi voi tarjota tarkan ja tehokkaan anturin mittausta varten.