La description

L'encodeur d'arbre optique est un capteur numérique qui mesure la rotation d'un arbre à l'aide d'un disque d'encodeur interne. Le boîtier de l'encodeur optique à arbre a trois trous de montage fendus pour permettre un montage facile sur la structure du robot.

Le boîtier dispose également d'un couvercle amovible qui permet le nettoyage et l'inspection du disque codeur interne. Au centre du boîtier se trouve le moyeu central du disque codeur. Ce moyeu permet d'insérer un arbre carré à travers celui-ci et lorsque l'arbre tourne, il fait tourner le disque du codeur interne.

Câbles "haut" et "bas"
fil-arbre-optique.png

L'encodeur d'arbre optique fait partie de la série de capteurs à 3 fils. Du côté du boîtier du capteur, il y a deux câbles à 3 fils. Le câble « Haut » est le câble le plus proche du trou de montage du boîtier et le câble « Bas » est celui le plus proche du moyeu de l'encodeur central.

Ce capteur 3 fils est compatible avec le V5 Robot Brain ou le Cortex. Les câbles du capteur peuvent être rallongés à l'aide de câbles d'extension à 3 fils.

Pour que l'encodeur optique soit fonctionnel avec le V5 Brain, les deux câbles du capteur doivent être entièrement insérés dans un V5 Brain 3-Wire Ports. Pour mesurer une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre d'un arbre dans le sens positif/vers l'avant, le câble « haut » doit être branché dans un port à 3 fils et le câble « inférieur » doit être branché dans le port à 3 fils consécutif supérieur.Remarque : seules des paires de ports spécifiques fonctionneront (AB, CD, EF et GH).

Par exemple, le câble « Supérieur » sur le capteur peut être branché sur le port 3 fils A, puis le câble « Bas » devra être branché sur le port 3 fils B. Le capteur fonctionnera si ces câbles sont inversés , cependant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre sera mesurée comme une direction négative/inversée.

L'encodeur optique est fourni dans le kit de capteur avancé ou est disponible en pack de 2 et peut être acheté ici.

Encodeur d'arbre optique Ports à 3 fils
Optical_Shaft_encodeur..PNG 3-Wire_Port_-_2_ports.png

Comment fonctionne l'encodeur d'arbre optique :

Comme mentionné précédemment, l'encodeur d'arbre optique a un disque d'encodeur interne avec un moyeu central pour l'insertion d'un arbre et il tournera au fur et à mesure que l'arbre tourne. Le disque a de petites fentes autour de la circonférence du disque.

Disque d'encodeur d'arbre optique
disque_optique_arbre.png
optique-axe-ticks.png

Au-dessus d'un côté du bord du disque se trouvent deux canaux de lumière LED IR et de l'autre côté se trouvent deux canaux de capteurs de lumière IR. La lumière est bloquée lorsque le disque tourne d'un emplacement à l'autre. Lorsque cela se produit, le capteur le détecte et envoie une impulsion de signal numérique au V5 Brain. Cette impulsion indique que l'arbre a tourné d'une fente. Il y a 90 fentes, donc 90 impulsions indiquent que l'arbre a effectué 1 rotation complète.

Diagramme de phase des canaux de signaux
Signal-phase.png

Les deux canaux du capteur sont configurés de manière à ce que leurs impulsions de signal soient déphasées de 90o. Cela permet aux signaux de l'encodeur d'arbre optique d'indiquer dans quelle direction le disque/arbre d'encodeur tourne.

Par exemple, si la phase a le canal un comme impulsion principale, le cerveau V5 le lit pendant que l'arbre tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ; ou bien si l'impulsion de tête provient du canal deux, cela indique une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Cela permet non seulement au V5 Brain de déterminer le sens de rotation de l'arbre, mais cela permet également au Brain d'ajouter ou de soustraire des lectures pour une valeur nette de la rotation de l'arbre.

Détermination de la distance
détermination-distance.png
distance-equation.png

L'encodeur optique doit être associé à un langage de programmation tel que VEXcode V5 ou VEXcode Pro V5 pour créer un programme utilisateur pour que le cerveau utilise les impulsions de signal pour contrôler le comportement du robot.

Le V5 Brain, de concert avec un programme utilisateur, peut être utilisé pour convertir les impulsions du codeur optique de l'arbre en sens de rotation de l'arbre, quantité de rotation de l'arbre et vitesse de rotation de l'arbre. Si la taille des roues motrices du robot est incluse dans le programme utilisateur, la distance parcourue par le robot et la vitesse du robot peuvent également être déterminées/contrôlées à l'aide du capteur.

Intérieur de l'encodeur optique
DSC_0227.JPG

Remarque : Si les fentes du disque d'encodeur dans l'encodeur de disque optique sont obstruées par de la poussière et des débris, les lectures du le capteur ne sera plus précis. Il est recommandé de retirer occasionnellement le couvercle du boîtier et d'utiliser de l'air comprimé pour souffler tout matériau détaché de l'intérieur du capteur.

Utilisations courantes d'un codeur d'arbre optique :

Comme mentionné précédemment, un codeur d'arbre optique peut mesurer le sens de rotation de l'arbre, la quantité de rotation de l'arbre et la vitesse de rotation de l'arbre. Cependant, les moteurs intelligents V5 ont également d'excellents encodeurs internes qui peuvent mesurer les mêmes valeurs sans avoir besoin d'un capteur supplémentaire. Néanmoins, il existe certaines applications dans lesquelles l'encodeur optique peut fournir des lectures précieuses. Voici quelques exemples :

Visualisation des valeurs du programme : Dans une salle de classe, un L'encodeur d'arbre peut fournir un accès facile aux valeurs de rotation de l'arbre ou de la vitesse de l'arbre. Que l'arbre soit utilisé sur un manipulateur tel qu'un bras ou pour une roue sur une transmission, les valeurs recueillies à partir du capteur peuvent être imprimées sur l'écran tactile couleur du V5 Brain ou sur l'écran LED du contrôleur V5. Cela permettra aux étudiants de voir directement les valeurs que leurs programmes utilisateurs utilisent pour modifier le comportement du robot.

Lecture du rapport entrée/sortie : Une autre grande utilisation en classe d'un codeur à arbre optique est l'étude du pignon et rapports de démultiplication. Un codeur d'arbre optique peut être placé sur l'arbre de sortie du côté « entraîné » du rapport pignon/engrenage. Un rapport de transfert de puissance de 1:1 peut être utilisé pour enregistrer une lecture de sortie attendue pour l'encodeur d'arbre optique lorsque le moteur intelligent V5 est réglé sur une certaine puissance/vitesse pour le côté "entraînement" de l'arbre d'entrée. Ensuite, différents rapports peuvent être assemblés et la sortie attendue pour le rapport peut être comparée à la lecture de la sortie réelle.

OSE-EntréeSortie.png

Test de rampe : Une activité d'enquête amusante en classe est à avoir les élèves assemblent un chariot « libre ». Un système de contrôle V5 peut être placé sur le chariot et un encodeur d'axe optique est inséré sur l'un des axes du chariot. Ensuite, un programme utilisateur peut être créé qui imprimera plusieurs vitesses du chariot lorsqu'il descend une rampe. Les élèves peuvent ensuite modifier différents aspects de la rampe ou du chariot et comparer les résultats du chariot descendant la rampe avec l'itération suivante.

Utilisations d'un codeur d'arbre optique sur un robot de compétition :

Vitesse du volant d'inertie : Certaines conceptions avancées de volant d'inertie utilisent un système à cliquet pour entraîner le volant qui lance une pièce de jeu de balle. Ceci est fait alors que la puissance n'est pas appliquée au volant d'inertie par le moteur intelligent V5, le volant d'inertie peut tourner librement plutôt que de perdre de l'énergie à cause de la résistance du moteur. Dans ce type de conception, un codeur d'arbre optique inséré sur l'arbre du volant peut fournir une bonne méthode pour sa mesure. Remarque : La plage maximale pour une mesure précise de la vitesse de rotation de l'arbre est d'environ 1 100 tr/min.

Roue isolée/Encodeur d'arbre optique sur un assemblage de roue à ressort
OpticalShaftEncoder-ArmWheel.png

Roue isolée/Encodeur à arbre optique : Il peut y avoir un cas (poussant des pièces de jeu ou d'autres facteurs) où un robot peut subir un patinage des roues motrices. Dès que les roues entraînées par un Smart Motor V5 commencent à patiner, les valeurs des encodeurs du moteur ne sont plus valides. Dans ce cas, une roue omnidirectionnelle isolée avec un encodeur d'arbre optique sur son arbre peut être ajoutée au châssis du robot pour mesurer avec précision le mouvement du robot. Il est conseillé d'avoir cet assemblage de roue "ressort" chargé à l'aide d'élastiques ou de tubes en latex. Cette conception permettra à la roue de mesure de maintenir un contact adéquat avec la surface du champ sans soulever les roues motrices du sol.

Roue isolée/Encodeur d'arbre optique
OpticalShaftEncoder-Wheel.png

Si la transmission a des roues qui ne sont pas alimentées par un moteur, une autre option serait de placer un encodeur d'arbre optique sur l'un des arbres de ces roues.

Quelle que soit l'application, le sens de rotation de l'arbre, la quantité de rotation de l'arbre ou la vitesse de rotation de l'arbre doivent être mesurés, l'encodeur d'arbre optique peut fournir un capteur précis et efficace pour la mesure.

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