V5 3 vadu optiskās vārpstas kodētāja izmantošana – VEX bibliotēka

Apraksts

Optical Shaft Encoder ir digitāls sensors, kas mēra vārpstas rotāciju, izmantojot iekšējo kodētāja disku. Optiskā vārpstas kodētāja korpusam ir trīs montāžas caurumi ar rievām, kas ļauj viegli piestiprināt pie robota konstrukcijas.

Korpusam ir arī noņemams vāks, kas ļauj tīrīt un pārbaudīt iekšējo kodētāja disku. Korpusa centrā atrodas kodētāja diska centrālais centrs. Šī rumba ļauj caur to ievietot kvadrātveida vārpstu, un vārpstai griežoties, tā rotē iekšējo kodētāja disku.

Optiskā vārpstas kodētāja sensora leņķiskais skats, kurā redzami divi kabeļi un apzīmēti kā augšējais vads un apakšējais vads.

Optiskā vārpstas kodētājs ir viens no 3 vadu sensoru sērijas. No sensora korpusa sāniem ir divi 3 vadu kabeļi. “Augšējais” kabelis ir vistuvāk korpusa montāžas caurumam, un “Apakšējais” kabelis ir vistuvāk centrālajam kodētāja centrmezglam.

Šis 3 vadu sensors ir saderīgs ar V5 Robot Brain vai Cortex. Sensora kabeļus var pagarināt, izmantojot 3 vadu pagarinātājus.

Lai optiskās vārpstas kodētājs darbotos kopā ar V5 Brain, abiem sensora kabeļiem jābūt pilnībā ievietotiem V5 Brain 3 vadu portos. Lai izmērītu vārpstas griešanos pulksteņrādītāja virzienā kā pozitīvo/uz priekšu virzienu, “augšējais” kabelis ir jāpievieno 3 vadu portam un “apakšējais” kabelis ir jāpievieno nākamajam augstākajam secīgajam 3 vadu portam. Piezīme: darbosies tikai noteikti portu pāri (AB, CD, EF un GH).

Piemēram, sensora augšējo kabeli var iespraust 3 vadu portā A, un pēc tam apakšējais kabelis būs jāpievieno 3 vadu portam B. Sensors darbosies, ja šie kabeļi ir apgriezti. , tomēr griešanās pulksteņrādītāja virzienā tiks mērīta kā negatīvs/pretējais virziens.

Optiskā vārpstas kodētājs ir iekļauts Advance Sensor Kit vai ir pieejams kā 2 iepakojumi, un to var iegādāties šeit.

V5 optiskā vārpstas kodētāja ierīces leņķiskais skats.

V5 smadzenes ar diviem 3 vadu kabeļiem, kas savienoti ar tā 3 vadu portiem.

Kā darbojas optiskais vārpstas kodētājs:

Kā minēts iepriekš, optiskā vārpstas kodētājam ir iekšējais kodētāja disks ar centrālo rumbu, caur kuru var ievietot vārpstu, un tas griezīsies, vārpstai griežoties. Diskam ir mazi sloti ap diska apkārtmēru.

Divas diagrammas, kurās parādīts optiskā vārpstas kodētāja iekšējais mehānisms. Attēlā redzams disks, kura ārējā malā ir 90 spraugas. Diska vienā pusē ir divi IR LED gaismas avoti, bet diska otrā pusē ir divi IR gaismas sensori, kas nolasa diska rotāciju.

Diagramma, kurā disks novietots blakus mērīšanas līnijai, ar bultiņām, kas norāda, ka disks ripo. Uzlīme norāda, ka 90 atzīmes uz mērīšanas līnijas ir vienādas ar 1 pilnu diska apgriezienu.

Virs vienas diska malas ir divi IR LED gaismas kanāli, bet otrā pusē ir divi IR gaismas sensoru kanāli. Gaisma tiek bloķēta, diskam griežoties no viena slota uz nākamo. Kad tas notiek, sensors to nosaka un nosūta digitālā signāla impulsu uz V5 Brain. Šis impulss norāda, ka vārpsta ir pagriezusies par vienu spraugu. Ir 90 spraugas, tāpēc 90 impulsi norāda, ka vārpsta ir veikusi 1 pilnu apgriezienu.

Divu signāla kanālu fāžu diagramma laika gaitā. Diagrammā redzams, ka signāli mainās par 90 grādiem no signāla garuma, tāpēc signāla izmaiņas 1. kanālā 2. kanālā tiek uztvertas ar nelielu aizkavēšanos.

Sensora divi kanāli ir iestatīti tā, lai to signāla impulsi būtu ārpus fāzes par 90^o. Tas ļauj signāliem no optiskā vārpstas kodētāja norādīt, kurā virzienā griežas kodētāja disks/vārpsta.

Piemēram, ja fāzei ir pirmais kanāls kā vadošais impulss, V5 smadzenes to nolasa, kad vārpsta griežas pulksteņrādītāja virzienā; vai arī, ja vadošais impulss ir no otrā kanāla, tas norāda uz rotāciju pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Tas ne tikai ļauj V5 Brain noteikt vārpstas griešanās virzienu, bet arī ļauj tām pievienot vai atņemt rādījumus, lai iegūtu neto vērtību, cik daudz vārpsta ir pagriezta.

Diagramma, kas parāda, kā aprēķināt apļa apkārtmēru. Apkārtmērs ir vienāds ar riteņa diametru, kas reizināts ar PI, kas ir aptuveni 3,14.

Diagramma, kas parāda, kā aprēķināt riteņa nobraukto attālumu. Attālums ir vienāds ar riteņa apkārtmēru, kas reizināts ar apgriezienu skaitu.

Optiskais vārpstas kodētājs ir jāsavieno pārī ar programmēšanas valodu, piemēram, VEXcode V5 vai VEXcode Pro V5, lai izveidotu lietotāja programmu smadzenēm, kas izmantotu signāla impulsus robota uzvedības kontrolei.

V5 Brain kopā ar lietotāja programmu var izmantot, lai pārveidotu impulsus no optiskā vārpstas kodētāja vārpstas griešanās virzienā, vārpstas griešanās apjomā un vārpstas griešanās ātrumā. Ja lietotāja programmā ir iekļauti robota piedziņas riteņu izmēri, ar sensora palīdzību var noteikt/kontrolēt arī robota nobraukto attālumu un robota ātrumu.

Optiskais vārpstas kodētājs ir parādīts ar noņemtu vāku, lai to varētu notīrīt. Disku un tā atsevišķās spraugas var redzēt, kad kodētāja vāks ir noņemts.

Piezīme: Ja kodētāja diska sloti optiskā diska kodētājā ir aizsērējuši ar putekļiem un gružiem, sensora rādījumi vairs nebūs precīzi. Laba prakse ir laiku pa laikam noņemt vāciņu no korpusa un izmantot konservētu gaisu, lai izpūstu no sensora iekšpuses visus vaļīgos materiālus.

Optiskā vārpstas kodētāja biežākie lietojumi:

Kā minēts iepriekš, optiskais vārpstas kodētājs var izmērīt vārpstas griešanās virzienu, vārpstas griešanās apjomu un vārpstas griešanās ātrumu. Tomēr V5 Smart Motors ir arī lieliski iekšējie kodētāji, kas var izmērīt tās pašas vērtības, neprasot papildu sensoru. Tomēr ir dažas lietojumprogrammas, kurās optiskā vārpstas kodētājs var nodrošināt dažus vērtīgus rādījumus. Daži to piemēri ir:

Programmas vērtību vizualizēšana: Klases apstākļos optiskais vārpstas kodētājs var nodrošināt vieglu piekļuvi vārpstas rotācijas vai vārpstas ātruma vērtībām. Neatkarīgi no tā, vai vārpstu izmanto manipulatoram, piemēram, rokai, vai piedziņas ritenim, no sensora iegūtās vērtības var izdrukāt V5 Brain krāsainajā skārienekrānā vai V5 kontrollera LED displejā. Tas ļaus skolēniem tieši redzēt vērtības, ko viņu lietotāju programmas izmanto, lai mainītu robota uzvedību.

Ievades/izejas attiecību nolasījums: Vēl viena lieliska optiskā vārpstas kodētāja izmantošana klasē ir zobrata un pārnesumu attiecību izpēte. Optiskās vārpstas kodētāju var novietot uz zobrata/pārnesuma attiecības “piedziņas” puses izejas vārpstas. Jaudas pārneses attiecību 1:1 var izmantot, lai reģistrētu paredzamo optiskās vārpstas kodētāja izejas rādījumu, kad V5 viedais motors ir iestatīts uz noteiktu jaudu/ātrumu ieejas vārpstas “piedziņas” pusē. Pēc tam var salikt dažādas attiecības un sagaidāmo attiecību izvadi var salīdzināt ar faktiskās produkcijas rādījumu.

Optiskais vārpstas kodētājs ir parādīts savienots ar ķēdes konveijera sistēmu, kas savieno kodētāju ar viedmotoru, lai varētu izmērīt tā rotāciju.

Perona pārbaude: Jautra klases aptauja ir likt skolēniem salikt “brīvi ripojošus” ratiņus. V5 vadības sistēmu var novietot uz ratiņiem un optisko vārpstas kodētāju ievietot vienā no ratiņu vārpstām. Pēc tam var izveidot lietotāja programmu, kas izdrukās vairākus ratiņu ātrumus, kad tie ripo pa rampu. Pēc tam skolēni var mainīt dažādus rampas vai ratiņu aspektus un salīdzināt rezultātus, ratiem ripojot pa rampu ar nākamo iterāciju.

Optiskā vārpstas kodētāja izmantošana sacensību robotā:

Spararata ātrums: Dažos uzlabotos spararata konstrukcijās tiek izmantota sprūdrata sistēma, lai vadītu spararatu, kas met bumbu spēles figūru. Tas tiek darīts, kamēr spararatam netiek pievadīts spēks V5 Smart Motor, spararats var atbrīvot griešanos, nevis zaudēt enerģiju no motora pretestības. Šāda veida dizainā optiskā vārpstas kodētājs, kas ievietots spararata vārpstā, var nodrošināt labu metodi tā mērīšanai. Piezīme: maksimālais diapazons precīzai vārpstas rotācijas ātruma mērīšanai ir aptuveni 1100 apgr./min.

Optiskais vārpstas kodētājs ir parādīts savienots ar pasīvo riteni, izmantojot C kanāla gabalu. Ritenis ir savienots ar pārējo robotu, izmantojot atsperi, kas izgatavota no gumijas lentēm.

Izolēts ritenis/optiskās vārpstas kodētājs: Var būt gadījums (spēles figūru stumšana vai citi faktori), kad robotam var rasties piedziņas riteņa izslīdēšana. Tiklīdz riteņi, ko darbina V5 Smart Motor, sāk slīdēt, motora kodētāju vērtības vairs nav derīgas. Šajā gadījumā robota šasijai var pievienot izolētu daudzvirzienu riteni ar optiskā vārpstas kodētāju uz tā vārpstas, lai precīzi izmērītu robota kustību. Šo riteņu komplektu ir ieteicams noslogot, izmantojot gumijas lentes vai lateksa caurules. Šis dizains ļaus mērīšanas ritenim uzturēt pietiekamu kontaktu ar lauka virsmu, nepaceļot piedziņas riteņus no grīdas.

Optiskais vārpstas kodētājs ir parādīts savienots ar pasīvo riteni, izmantojot C kanāla gabalu.

Ja piedziņai ir riteņi, kas netiek darbināti ar motoru, cita iespēja būtu novietot optisko vārpstas kodētāju uz viena no šiem riteņu vārpstām.

Neatkarīgi no tā, kādā lietojumā ir jāmēra vārpstas griešanās virziens, vārpstas griešanās apjoms vai vārpstas griešanās ātrums, optiskais vārpstas kodētājs var nodrošināt precīzu un efektīvu mērīšanas sensoru.

Attāluma noteikšana