Leírás

A optikai tengelykódoló egy digitális érzékelő, amely egy belső kódolólemez segítségével méri a tengely forgását. Az Optical Shaft Encoder háza három hornyolt rögzítőfurattal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik a robot szerkezetére való könnyű felszerelést.

A háznak van egy eltávolítható burkolata is, amely lehetővé teszi a belső jeladó lemez tisztítását és ellenőrzését. A ház közepén található a kódoló lemez központi agya. Ez az agy lehetővé teszi egy négyzet alakú tengely beillesztését, és ahogy a tengely forog, forgatja a belső jeladó lemezt.

"Felső" és "alsó" kábelek
optikai-shaft-wire.png

Az Optical Shaft Encoder a 3 vezetékes szenzorsorozat egyike. Az érzékelő házának oldalán két 3-eres kábel található. A „Felső” kábel a ház rögzítési furatához legközelebb eső kábel, az „alsó” kábel pedig a középső kódolóagyhoz.

Ez a 3 vezetékes érzékelő kompatibilis a V5 Robot Brainnel vagy a Cortexszel. Az érzékelő kábelei meghosszabbíthatók 3 vezetékes hosszabbítókábellel.

Ahhoz, hogy az optikai tengely kódoló működjön a V5 Brain-nel, mindkét érzékelőkábelt teljesen be kell dugni egy V5 Brain 3-vezetékes portba. A tengely óramutató járásával megegyező irányú forgásának pozitív/előreirányú méréséhez a „Felső” kábelt egy 3 vezetékes porthoz, az „alsó” kábelt pedig a következő magasabb, egymást követő 3 vezetékes porthoz kell csatlakoztatni.Megjegyzés: csak bizonyos portpárok működnek (AB, CD, EF és GH).

Például az érzékelő „Felső” kábele bedugható a 3 vezetékes A portba, majd az „alsó” kábelt a 3 vezetékes B portba kell bedugni. Az érzékelő akkor működik, ha ezeket a kábeleket megfordítják. , azonban az óramutató járásával megegyező irányú forgást negatív/fordított irányként méri a rendszer.

Az optikai tengelykódoló a Advance Sensor Kit csomagban kapható, vagy 2 darabos kiszerelésben kapható, és megvásárolható itt.

Optikai tengely kódoló 3 vezetékes portok
Optical_Shaft_encoder..PNG 3-Wire_Port_-_2_ports.png

Hogyan működik az optikai tengely kódoló:

Amint azt korábban említettük, az optikai tengelykódoló belső jeladó lemezzel rendelkezik egy központi kerékagyval, amelyen keresztül egy tengelyt kell áthelyezni, és ez a tengely forgása közben forog. A lemezen kis nyílások vannak a lemez kerülete körül.

Optikai tengely kódoló lemez
optical_shaft_disc.png
optical-shaft-ticks.png

A lemez szélének egyik oldala fölött két csatorna IR LED lámpa, a másik oldalon pedig két csatorna infravörös fényérzékelő található. A lámpa blokkolva van, amikor a lemez egyik nyílásból a másikba pörög. Amikor ez megtörténik, az érzékelő észleli, és digitális jelimpulzust küld a V5 Brainnek. Ez az impulzus azt jelzi, hogy a tengely egy réssel elfordult. 90 rés van, tehát 90 impulzus azt jelzi, hogy a tengely 1 teljes fordulatot tett.

A jelcsatornák fázisdiagramja
Signal-phase.png

Az érzékelő két csatornája úgy van beállítva, hogy jelimpulzusaik 90o-kal fázison kívül esnek. Ez lehetővé teszi, hogy az optikai tengelykódolóból származó jelek jelezzék, hogy a jeladó lemeze/tengelye milyen irányban forog.

Például, ha a fázis első csatornája az első impulzus, a V5 Brain ezt olvassa, amikor a tengely az óramutató járásával megegyezően forog; vagy ha a vezető impulzus a második csatornából származik, ez az óramutató járásával ellentétes forgást jelez. Ez nem csak lehetővé teszi a V5 Brain számára, hogy meghatározza a tengely forgási irányát, hanem azt is lehetővé teszi, hogy az agy összeadja vagy kivonja a leolvasott értékeket a tengely elfordulásának nettó értékéhez.

Távolság meghatározása
determining-distance.png
távolság-egyenlet.png

Az Optical Shaft Encodert párosítani kell egy programozási nyelvvel, például a VEXcode V5 vagy a VEXcode Pro V5 nyelvvel, hogy létrehozhasson egy felhasználói program az agy számára, hogy a jelimpulzusokat a robot viselkedésének szabályozására használja fel.

A V5 Brain egy felhasználói programmal együttműködve az optikai tengelykódolóból származó impulzusok átalakítására használható a tengely forgásirányára, a tengely forgási mennyiségére és a tengely forgási sebességére. Ha a felhasználói programban szerepel a robot hajtókerekeinek mérete, akkor a robot által megtett távolság és a robot sebessége is meghatározható/szabályozható az érzékelő segítségével.

Az optikai tengely kódoló belseje
DSC_0227.JPG

Megjegyzés: Ha az optikai lemezes kódolóban lévő kódolólemez nyílásai eltömődnek a portól és szennyeződésektől, akkor a az érzékelő többé nem lesz pontos. Jó gyakorlat, ha időnként eltávolítja a fedelet a házról, és konzerv levegővel fújja ki a laza anyagot az érzékelő belsejéből.

Az optikai tengely kódoló általános felhasználási területei:

Amint korábban említettük, az optikai tengelykódoló képes mérni a tengely forgásirányát, a tengelyforgás mértékét és a tengely forgási sebességét. A V5 Smart Motors azonban kiváló belső jeladókkal is rendelkezik, amelyek ugyanazokat az értékeket mérik anélkül, hogy további érzékelőre lenne szükség. Mindazonáltal vannak olyan alkalmazások, amelyekben az Optical Shaft Encoder értékes leolvasást biztosít. Néhány példa ezekre:

Programértékek megjelenítése: Az osztálytermi beállításokon belül egy optikai A Shaft Encoder könnyű hozzáférést biztosít a tengelyforgás vagy a tengelysebesség értékéhez. Függetlenül attól, hogy a tengelyt manipulátoron, például karon, vagy hajtásláncon lévő keréken használják, az érzékelőből összegyűjtött értékek kinyomtathatók a V5 Brain színes érintőképernyőjére vagy a V5 vezérlő LED-kijelzőjére. Ez lehetővé teszi a tanulók számára, hogy közvetlenül lássák azokat az értékeket, amelyeket felhasználói programjaik a robot viselkedésének megváltoztatására használnak.

Bemeneti/kimeneti arány leolvasása: Az optikai tengelykódoló másik nagyszerű tantermi felhasználása a lánckerék és a sebességfokozat. A lánckerék/áttétel „meghajtott” oldalának kimenő tengelyére optikai tengely-jeladót lehet elhelyezni. Az 1:1-es teljesítményátviteli arány használható az optikai tengely-jeladó várható kimeneti értékének rögzítésére, ha a V5 Smart Motor egy bizonyos teljesítményre/sebességre van beállítva a bemeneti tengely „meghajtó” oldalán. Ezután különböző arányokat lehet összeállítani, és az arányhoz tartozó várható kimenetet összehasonlítani a tényleges kimenet leolvasásával.

OSE-InputOutput.png

Rámpesztelés: Egy szórakoztató osztálytermi kérdező tevékenységnek kell lennie a diákok „szabadon guruló” kocsit állítanak össze. Egy V5 vezérlőrendszer helyezhető a kocsira, és egy optikai tengelykódoló illeszthető a kocsi egyik tengelyére. Ezután készíthető egy felhasználói program, amely kinyomtatja a kocsi több sebességét, miközben legurul egy rámpán. A tanulók ezután megváltoztathatják a rámpa vagy a kocsi különböző aspektusait, és összehasonlíthatják a rámpán legördülő kocsi eredményeit a következő iterációval.

Az optikai tengely kódoló használata versenyrobotokon:

Lendkerék sebessége: Egyes fejlett lendkerék-konstrukciók racsnis rendszert használnak meghajtani a lendkereket, amely labdajátékot dob. Ez úgy történik, hogy miközben a V5 Smart Motor nem kap energiát a lendkerékre, a lendkerék felszabadíthatja a pörgést, ahelyett, hogy energiát veszítene a motor ellenállásából. Ennél a kialakításnál a lendkerék tengelyére behelyezett optikai tengelykódoló jó módszert jelenthet a mérésére. Megjegyzés: A pontos tengelyfordulatszám mérés maximális tartománya 1100 ford./perc.

Elszigetelt kerék/optikai tengely jeladó rugós kerékegységen
OpticalShaftEncoder-ArmWheel.png

Elszigetelt kerék/optikai tengely kódoló: Előfordulhat, hogy eset (játékdarabok lökése vagy egyéb tényezők), amikor a robot megcsúszhat a hajtókerék. Amint a V5 Smart Motor által hajtott kerekek csúszni kezdenek, a motor jeladóinak értékei már nem érvényesek. Ebben az esetben egy izolált Omni-Directional Wheel optikai tengelykódolóval a tengelyén hozzáadható a robot alvázához, hogy pontosan mérje a robot mozgását. Javasoljuk, hogy ezt a kerékegységet gumiszalaggal vagy latexcsövekkel „rugóval” terhelje. Ez a kialakítás lehetővé teszi, hogy a mérőkerék megfelelő érintkezést tartson fenn a terepfelülettel anélkül, hogy a meghajtó kerekeket felemelné a padlóról.

Elszigetelt kerék/optikai tengely kódoló
OpticalShaftEncoder-Wheel.png

Ha a hajtáslánc olyan kerekekkel rendelkezik, amelyeket nem hajt meg motor, egy másik lehetőség az, hogy optikai tengelykódolót helyeznek el a kerék egyik tengelyére.

Függetlenül attól, hogy milyen alkalmazásban kell mérni a tengely forgásirányát, a tengelyforgás mértékét vagy a tengely forgási sebességét, az optikai tengelykódoló pontos és hatékony érzékelőt tud biztosítani a méréshez.

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

Last Updated: