A V5 3-vezetékes optikai tengelykódoló használata

Leírás

A Optical Shaft Encoder egy digitális érzékelő, amely egy belső jeladó lemez segítségével méri a tengely forgását. Az Optical Shaft Encoder háza három hornyolt rögzítőlyukkal 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 rögzítőnyílásához legközelebb eső kábel, az „alsó” kábel pedig a középső kódolóagyhoz legközelebb eső kábel.

Ez a 3 vezetékes érzékelő kompatibilis a V5 Robot Brain vagy a Cortex rendszerrel. Az érzékelő kábelei db 3 vezetékes hosszabbítókábellelmeghosszabbíthatók.

Ahhoz, hogy az optikai tengely kódoló működjön a V5 Brain-nel, mindkét érzékelőkábelt teljesen be kell illeszteni 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 működik, ha ezeket a kábeleket megfordítják. , azonban az óramutató járásával megegyező irányú forgást negatív/fordított irányként méri a rendszer.

Az Optical Shaft Encoder a Advance Sensor Kit csomagban található, 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 be kell helyezni egy tengelyt, és 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 IR 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 horony van, tehát 90 impulzus azt jelzi, hogy a tengely 1 teljes fordulatot tett.

A jelcsatornák fázisdiagramja
Signal-phase.png

A szenzor két csatornája úgy van beállítva, hogy jelimpulzusaik 90o-rel fázison kívül esnek. Ez lehetővé teszi, hogy az optikai tengelykódolóból érkező 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 forgásának nettó értékéhez.

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

Az Optical Shaft Encodert párosítani kell egy programozási nyelvvel, mint például a VEXcode V5 vagy VEXcode Pro V5, hogy létrehozzon egy felhasználói programot az agy számára, amely a jelimpulzusokat használja a robot viselkedésének szabályozására.

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 porral és törmelékkel, az érzékelő leolvasása 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:

Mint korábban említettük, az optikai tengelykódoló képes mérni a tengely forgási irányát, a tengelyforgás mértékét és a tengely forgási sebességét. A V5 Smart Motors azonban kiváló belső jeladókkal is rendelkezik, amelyek ugyanazokat az értékeket képesek mérni anélkül, hogy további érzékelőre lenne szükség. Mindazonáltal vannak olyan alkalmazások, amelyekben az optikai tengely kódoló értékes leolvasást nyújthat. Néhány példa ezekre:

Programértékek megjelenítése: Tantermi környezetben az optikai tengelykódoló könnyű hozzáférést biztosít a tengelyforgás vagy a tengelysebesség értékéhez. Függetlenül attól, hogy a tengelyt manipulátoron, például karon, vagy hajtásláncon lévő keréken használják, az érzékelőtől gyűjtött 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 osztálytermi használata a lánckerék és áttételi arány tanulmányozása. A lánckerék/áttétel „meghajtott” oldalának kimenő tengelyére optikai tengelyjeladót 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 arányok összeállíthatók, és az arány várható kimenete összehasonlítható a tényleges kimenet leolvasásával.

OSE-InputOutput.png

Rámpesztelés: Szórakoztató osztálytermi vizsgálati tevékenység, amikor a tanulók összeállítanak egy „szabadon guruló” kocsit. 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 a lendkerék meghajtására, amely labdajátékot dob. Ez így történik, miközben a V5 Smart Motor nem kap energiát a lendkerékre, a lendkerék felszabadíthatja a pörgést, nem pedig energiát veszít 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 rugóterhelésű kerékegységen
OpticalShaftEncoder-ArmWheel.png

Elszigetelt kerék/optikai tengely kódoló: Előfordulhat olyan eset (játékdarabok tolása 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 kapcsolatot 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 egy 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: