V5 3-वायर ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर का उपयोग करना

विवरण

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर एक डिजिटल सेंसर है जो आंतरिक एनकोडर डिस्क का उपयोग करके शाफ्ट के रोटेशन को मापता है। ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर के आवास में तीन स्लॉटेड माउंटिंग छेद हैं, जो रोबोट की संरचना पर आसानी से माउंटिंग की सुविधा प्रदान करते हैं।

आवास में एक हटाने योग्य कवर भी है जो आंतरिक एनकोडर डिस्क की सफाई और निरीक्षण की अनुमति देता है। आवास के केंद्र में एनकोडर डिस्क का केंद्रीय हब है। यह हब एक वर्गाकार शाफ्ट को इसके माध्यम से डालने की अनुमति देता है और जैसे ही शाफ्ट घूमता है, यह आंतरिक एनकोडर डिस्क को घुमाता है।

"शीर्ष" और "नीचे" केबल

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर सेंसर की 3-तार श्रृंखला में से एक है। सेंसर के आवास के किनारे से दो 3-तार केबल हैं। "टॉप" केबल वह केबल है जो हाउसिंग के माउंटिंग छेद के सबसे करीब होती है और "बॉटम" केबल वह केबल है जो सेंटर एनकोडर हब के सबसे करीब होती है।

यह 3-तार सेंसर V5 रोबोट ब्रेन या कॉर्टेक्स के साथ संगत है। सेंसर के केबलों को 3-वायर एक्सटेंशन केबल्सउपयोग करके बढ़ाया जा सकता है।

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर को V5 ब्रेन के साथ कार्यात्मक बनाने के लिए, दोनों सेंसर केबलों V5 ब्रेन 3-वायर पोर्ट में डाला जाना चाहिए। शाफ्ट के दक्षिणावर्त घूर्णन को धनात्मक/आगे की दिशा में मापने के लिए "शीर्ष" केबल को 3-तार पोर्ट में प्लग किया जाना चाहिए और "निचले" केबल को अगले उच्चतर क्रमागत 3-तार पोर्ट में प्लग किया जाना चाहिए। नोट: केवल विशिष्ट पोर्ट जोड़े ही काम करेंगे (AB, CD, EF, और).

उदाहरण के लिए, सेंसर पर "टॉप" केबल को 3-वायर पोर्ट ए में प्लग किया जा सकता है, और फिर "बॉटम" केबल को 3-वायर पोर्ट बी में प्लग करना होगा। सेंसर काम करेगा यदि ये केबल उलटे हैं, हालांकि दक्षिणावर्त घुमाव को नकारात्मक/रिवर्स दिशा के रूप में मापा जाएगा।

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर एडवांस सेंसर किट में आता है या 2-पैक के रूप में उपलब्ध है और यहांखरीदा जा सकता है।

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर	3-तार पोर्ट

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर कैसे काम करता है:

जैसा कि पहले बताया गया है, ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर में एक आंतरिक एनकोडर डिस्क होती है, जिसमें शाफ्ट डालने के लिए एक केंद्रीय हब होता है और यह शाफ्ट के घूमने के साथ घूमता है। डिस्क की परिधि के चारों ओर छोटे-छोटे स्लॉट होते हैं।

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर डिस्क

डिस्क के किनारे के एक तरफ आईआर एलईडी लाइट के दो चैनल हैं और दूसरी तरफ आईआर लाइट सेंसर के दो चैनल हैं। जब डिस्क एक स्लॉट से दूसरे स्लॉट में घूमती है तो प्रकाश अवरुद्ध हो जाता है। जब ऐसा होता है तो सेंसर इसका पता लगा लेता है और V5 ब्रेन को एक डिजिटल सिग्नल पल्स भेजता है। यह पल्स यह संकेत देता है कि शाफ्ट एक स्लॉट घूम चुका है। इसमें 90 स्लॉट हैं, इसलिए 90 पल्स यह दर्शाते हैं कि शाफ्ट ने 1 पूर्ण घूर्णन पूरा कर लिया है।

सिग्नल चैनलों का चरण आरेख

सेंसर के दो चैनल इस प्रकार स्थापित किए गए हैं कि उनके सिग्नल पल्स 90^oसे चरण से बाहर हैं। इससे ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर से आने वाले सिग्नल यह संकेत देते हैं कि एनकोडर डिस्क/शाफ्ट किस दिशा में घूम रहा है।

उदाहरण के लिए, यदि चरण में अग्रणी पल्स के रूप में चैनल एक है, तो V5 ब्रेन इसे पढ़ता है क्योंकि शाफ्ट दक्षिणावर्त घूम रहा है; या फिर यदि अग्रणी पल्स चैनल दो से है, तो यह वामावर्त घूर्णन को इंगित करता है। इससे न केवल V5 ब्रेन को शाफ्ट के घूमने की दिशा निर्धारित करने की अनुमति मिलती है, बल्कि यह ब्रेन को शाफ्ट के घूमने की मात्रा के शुद्ध मान के लिए रीडिंग को जोड़ने या घटाने की भी अनुमति देता है।

दूरी का निर्धारण

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर को किसी प्रोग्रामिंग भाषा जैसे VEXcode V5 या VEXcode Pro V5 के साथ जोड़ा जाना चाहिए, ताकि मस्तिष्क के लिए एक उपयोगकर्ता प्रोग्राम बनाया जा सके, जो रोबोट के व्यवहार को नियंत्रित करने के लिए सिग्नल पल्स का उपयोग कर सके।

उपयोगकर्ता प्रोग्राम के साथ मिलकर V5 ब्रेन का उपयोग ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर से प्राप्त पल्स को शाफ्ट रोटेशन की दिशा, शाफ्ट रोटेशन की मात्रा और शाफ्ट रोटेशन की गति में परिवर्तित करने के लिए किया जा सकता है। यदि रोबोट के ड्राइव पहियों का आकार उपयोगकर्ता प्रोग्राम में शामिल किया जाता है, तो रोबोट द्वारा तय की जाने वाली दूरी और रोबोट की गति को भी सेंसर का उपयोग करके निर्धारित/नियंत्रित किया जा सकता है।

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर का आंतरिक भाग

नोट: यदि ऑप्टिकल डिस्क एनकोडर के भीतर एनकोडर डिस्क के स्लॉट धूल और मलबे से अवरुद्ध हो जाते हैं तो सेंसर की रीडिंग सटीक नहीं होगी। यह अच्छा अभ्यास है कि कभी-कभी आवरण को आवास से हटा दिया जाए और सेंसर के अंदरूनी भाग से किसी भी ढीली सामग्री को बाहर निकालने के लिए डिब्बाबंद हवा का उपयोग किया जाए।

ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर के सामान्य उपयोग:

जैसा कि पहले बताया गया है, एक ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर शाफ्ट रोटेशन की दिशा, शाफ्ट रोटेशन की मात्रा और शाफ्ट रोटेशन की गति को माप सकता है। हालाँकि, V5 स्मार्ट मोटर्स में उत्कृष्ट आंतरिक एनकोडर भी हैं जो अतिरिक्त सेंसर की आवश्यकता के बिना समान मानों को माप सकते हैं। फिर भी, कुछ ऐसे अनुप्रयोग हैं जिनमें ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर कुछ मूल्यवान रीडिंग प्रदान कर सकता है। इनमें से कुछ उदाहरण हैं:

प्रोग्राम मानों को देखना: कक्षा सेटिंग के भीतर, एक ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर शाफ्ट रोटेशन या शाफ्ट गति के मूल्यों तक आसान पहुंच प्रदान कर सकता है। चाहे शाफ्ट का उपयोग मैनिपुलेटर जैसे आर्म पर किया जाए या ड्राइवट्रेन पर पहिये के लिए किया जाए, सेंसर से एकत्रित मानों को V5 ब्रेन की रंगीन टच स्क्रीन या V5 कंट्रोलर के LED डिस्प्ले पर प्रिंट किया जा सकता है। इससे छात्रों को सीधे तौर पर यह देखने का मौका मिलेगा कि उनके उपयोगकर्ता प्रोग्राम रोबोट के व्यवहार को बदलने के लिए किन मूल्यों का उपयोग कर रहे हैं

इनपुट/आउटपुट अनुपात रीडिंग: ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर का एक और बढ़िया कक्षा उपयोग स्प्रोकेट और गियर अनुपातके अध्ययन के साथ है। ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर को स्प्रोकेट/गियर अनुपात के "संचालित" पक्ष के आउटपुट शाफ्ट पर रखा जा सकता है। जब V5 स्मार्ट मोटर को इनपुट शाफ्ट "ड्राइविंग" पक्ष के लिए एक निश्चित शक्ति/गति पर सेट किया जाता है, तो ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर के लिए अपेक्षित आउटपुट रीडिंग रिकॉर्ड करने के लिए 1:1 पावर ट्रांसफर अनुपात का उपयोग किया जा सकता है। फिर विभिन्न अनुपातों को एकत्रित किया जा सकता है और अनुपात के लिए अपेक्षित आउटपुट की तुलना वास्तविक आउटपुट के रीडिंग से की जा सकती है।

रैंप परीक्षण: एक मजेदार कक्षा जांच गतिविधि में छात्रों को एक "फ्री-रोलिंग" गाड़ी को इकट्ठा करना शामिल है। गाड़ी पर एक V5 नियंत्रण प्रणाली लगाई जा सकती है तथा गाड़ी के एक शाफ्ट पर एक ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर डाला जाता है। फिर एक उपयोगकर्ता प्रोग्राम बनाया जा सकता है जो गाड़ी के रैंप से नीचे आते समय उसकी कई गतियों को प्रिंट कर लेगा। इसके बाद छात्र रैम्प या गाड़ी के विभिन्न पहलुओं को बदल सकते हैं और गाड़ी के रैम्प से नीचे लुढ़कने के परिणामों की तुलना अगली पुनरावृत्ति से कर सकते हैं

प्रतियोगिता रोबोट पर ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर का उपयोग:

फ्लाईव्हील गति: कुछ उन्नत फ्लाईव्हील डिजाइन फ्लाईव्हील को चलाने के लिए एक रैचेट प्रणाली का उपयोग करते हैं जो एक गेंद खेल टुकड़ा फेंकता है। ऐसा इसलिए किया जाता है ताकि जब V5 स्मार्ट मोटर द्वारा फ्लाईव्हील पर बिजली नहीं लगाई जा रही हो, तो फ्लाईव्हील मोटर के प्रतिरोध से ऊर्जा खोने के बजाय स्वतंत्र रूप से घूम सके। इस प्रकार के डिजाइन में, फ्लाईव्हील के शाफ्ट पर डाला गया ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर इसके मापन के लिए एक अच्छी विधि प्रदान कर सकता है। नोट: सटीक शाफ्ट घूर्णन गति माप के लिए अधिकतम सीमा लगभग 1100 RPM है

स्प्रिंग-लोडेड व्हील असेंबली पर पृथक व्हील/ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर

पृथक पहिया/ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर: ऐसा मामला हो सकता है (खेल के टुकड़ों को धकेलना या अन्य कारक) जहां रोबोट को ड्राइव व्हील स्लिपेज का अनुभव हो सकता है। जैसे ही V5 स्मार्ट मोटर द्वारा संचालित पहिये फिसलने लगते हैं, मोटर के एनकोडर से प्राप्त मान मान्य नहीं रहते। इस मामले में, रोबोट की गति को सटीक रूप से मापने के लिए, रोबोट के चेसिस में एक पृथक ओमनी-डायरेक्शनल व्हील को जोड़ा जा सकता है, जिसके शाफ्ट पर एक ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर लगा होता है। यह सलाह दी जाती है कि इस व्हील असेंबली को रबर बैंड या लेटेक्स ट्यूबिंग के माध्यम से "स्प्रिंग" लोड किया जाए। यह डिज़ाइन मापन पहिये को ड्राइव पहियों को फर्श से उठाए बिना क्षेत्र की सतह के साथ पर्याप्त संपर्क बनाए रखने की अनुमति देगा

पृथक पहिया/ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर

यदि ड्राइवट्रेन में ऐसे पहिये हैं जो मोटर द्वारा संचालित नहीं होते हैं, तो दूसरा विकल्प यह होगा कि इनमें से किसी एक पहिये के शाफ्ट पर ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर लगा दिया जाए।

चाहे किसी भी अनुप्रयोग में शाफ्ट घूर्णन की दिशा, शाफ्ट घूर्णन की मात्रा, या शाफ्ट घूर्णन की गति को मापने की आवश्यकता हो, ऑप्टिकल शाफ्ट एनकोडर माप के लिए एक सटीक और प्रभावी सेंसर प्रदान कर सकता है।