Utilisation du codeur à arbre optique à 3 fils V5

Description

Le Optical Shaft Encoder est un capteur numérique qui mesure la rotation d'un arbre à l'aide d'un disque codeur interne. Le boîtier du codeur optique est doté de 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 codeur interne.

Câbles « haut » et « bas »
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Le codeur d'arbre optique fait partie de la série de capteurs à 3 fils. Du côté du boîtier du capteur se trouvent deux câbles à 3 fils. Le câble « supérieur » est le câble le plus proche du trou de montage du boîtier et le câble « inférieur » est celui le plus proche du moyeu central de l'encodeur.

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 les ports à 3 fils du V5 Brain. Pour mesurer une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre d'un arbre dans le sens positif/vers l'avant, le câble « supérieur » doit être branché sur un port à 3 fils et le câble « inférieur » doit être branché sur le port à 3 fils consécutif supérieur suivant. Remarque : seules des paires de ports spécifiques fonctionneront (AB, CD, EF et GH).

Par exemple, le câble « supérieur » du capteur peut être branché sur le port à 3 fils A, puis le câble « inférieur » devra être branché sur le port à 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/inverse.

L'encodeur d'arbre optique est livré dans le kit de capteur Advance ou est disponible en pack de 2 et peut être acheté ici.

Encodeur d'arbre optique Ports à 3 fils
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Comment fonctionne l'encodeur d'arbre optique :

Comme mentionné précédemment, l'encodeur d'arbre optique possède un disque d'encodeur interne avec un moyeu central dans lequel un arbre doit être inséré et il tournera lorsque l'arbre tourne. Le disque comporte de petites fentes sur sa circonférence.

Disque d'encodeur d'arbre optique
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Au-dessus d'un côté du bord du disque se trouvent deux canaux de lumières 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 un signal numérique au V5 Brain. Cette impulsion indique que l'arbre a tourné d'une fente. Il y a 90 emplacements, donc 90 impulsions indiquent que l'arbre a effectué 1 rotation complète.

Diagramme de phase des canaux de signal
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Les deux canaux du capteur sont configurés de manière à ce que leurs impulsions de signal soient déphasées de 90o. Cela permet aux signaux du codeur d'arbre optique d'indiquer dans quel sens le disque/l'arbre du codeur tourne.

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

Déterminer la distance
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L'encodeur d'arbre optique doit être associé à un langage de programmation tel que le VEXcode V5 ou le VEXcode Pro V5 pour créer un programme utilisateur permettant au cerveau d'utiliser les impulsions du 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 d'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 du codeur à arbre optique
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Remarque : Si les fentes du disque encodeur à l'intérieur de l'encodeur de disque optique sont obstruées par de la poussière et des débris, les lectures du capteur ne seront plus précises. Il est recommandé de retirer occasionnellement le couvercle du boîtier et d'utiliser de l'air en conserve pour souffler tout matériau libre de l'intérieur du capteur.

Utilisations courantes d'un codeur à arbre optique :

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

Visualisation des valeurs du programme : Dans une salle de classe, un codeur optique à arbre peut fournir un accès facile aux valeurs de rotation ou de 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 utilisateur utilisent pour modifier le comportement du robot.

Lecture du rapport entrée/sortie : Une autre utilisation intéressante en classe d'un codeur à arbre optique est l'étude du pignon et rapports de transmission. 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 ratios peuvent être assemblés et le résultat attendu du rapport peut être comparé à la lecture du résultat réel.

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Essais de rampe : Une activité d'enquête amusante en classe consiste à demander aux élèves d'assembler un chariot « roulant librement ». Un système de contrôle V5 peut être placé sur le chariot et un encodeur d'arbre optique est inséré sur l'un des arbres 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 roulant sur la rampe avec l'itération suivante.

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

Vitesse du volant : Certaines conceptions avancées de volant d'inertie utilisent un système à cliquet pour entraîner le volant qui lance une pièce de jeu de balle. Cela se 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 provenant de la résistance du moteur. Dans ce type de conception, un codeur optique d'arbre inséré sur l'arbre du volant peut constituer une bonne méthode de 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 ensemble de roue à ressort
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Roue isolée/Encodeur d'arbre optique : Il peut y avoir un cas (poussée de 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 valables. 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 de charger cet ensemble de roues par un « ressort » grâce à l’utilisation 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
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Si la transmission comporte des roues qui ne sont pas entraînées par un moteur, une autre option consisterait à placer un codeur optique d'arbre sur l'un des arbres de ces roues.

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

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