Описание
Оптический датчик вала — это цифровой датчик, который измеряет вращение вала с помощью внутреннего диска датчика. Корпус оптического энкодера имеет три прорезных монтажных отверстия, что позволяет легко крепить его к конструкции робота.
Корпус также имеет съемную крышку, которая позволяет очищать и проверять внутренний диск энкодера. В центре корпуса находится центральная ступица диска энкодера. В эту ступицу можно вставить квадратный вал, который, вращаясь, вращает внутренний диск энкодера.
| «Верхние» и «нижние» кабели. |
Оптический датчик вала относится к серии 3-проводных датчиков. Со стороны корпуса датчика отведены два 3-проводных кабеля. «Верхний» кабель — это кабель, ближайший к монтажному отверстию корпуса, а «Нижний» кабель — это кабель, ближайший к центральному концентратору энкодера.
Этот 3-проводной датчик совместим с роботизированным мозгом V5 или Cortex. Кабели датчика можно удлинить с помощью -проводных удлинительных кабелей.
Чтобы оптический энкодер мог работать с мозгом V5, оба кабеля датчика должны быть полностью вставлены в 3-проводные порты мозга V5. Для измерения вращения вала по часовой стрелке в положительном/прямом направлении «Верхний» кабель необходимо подключить к 3-проводному порту, а «Нижний» кабель необходимо подключить к следующему по порядку 3-проводному порту более высокого уровня. Примечание. Будут работать только определенные пары портов (AB, CD, EF и GH).
Например, «верхний» кабель датчика можно подключить к 3-проводному порту A, а затем «нижний» кабель необходимо подключить к 3-проводному порту B. Датчик будет работать, если перепутать эти кабели. , однако вращение по часовой стрелке будет считаться отрицательным/обратным направлением.
Оптический энкодер вала входит в Advance Sensor или доступен в виде упаковки из 2 штук и может быть приобретен здесь.
| Оптический энкодер вала | 3-проводные порты |
Как работает оптический энкодер вала:
Как упоминалось ранее, оптический энкодер имеет внутренний диск энкодера с центральной ступицей, через которую вставляется вал, и он будет вращаться при вращении вала. Диск имеет небольшие прорези по окружности диска.
| Оптический диск энкодера вала |
Над одной стороной края диска расположены два канала ИК-светодиодов, а с другой стороны — два канала ИК-датчиков света. Свет блокируется, когда диск вращается от одного слота к другому. Когда это происходит, датчик обнаруживает это и отправляет импульс цифрового сигнала в мозг V5. Этот импульс указывает на то, что вал повернулся на один паз. Имеется 90 пазов, поэтому 90 импульсов указывают на то, что вал совершил 1 полный оборот.
| Фазовая диаграмма сигнальных каналов |
Два канала датчика настроены так, что их сигнальные импульсы сдвинуты по фазе на 90o. Это позволяет сигналам оптического энкодера указывать, в каком направлении вращается диск/вал энкодера.
Например, если фаза имеет первый канал в качестве ведущего импульса, мозг V5 считывает его, когда вал вращается по часовой стрелке; или же, если опережающий импульс поступает из второго канала, это указывает на вращение против часовой стрелки. Это не только позволяет мозгу V5 определять направление вращения вала, но также позволяет мозгу добавлять или вычитать показания для получения чистого значения того, насколько сильно вращался вал.
| Определение расстояния |
Оптический энкодер вала необходимо соединить с языком программирования, например, VEXcode или VEXcode Pro V5, чтобы создать пользовательскую программу, которая позволит мозгу использовать импульсы сигнала для управления поведением робота.
V5 Brain совместно с пользовательской программой может использоваться для преобразования импульсов от оптического энкодера вала в направление вращения вала, величину вращения вала и скорость вращения вала. Если размер ведущих колес робота включен в пользовательскую программу, расстояние, которое проходит робот, и скорость робота также можно определять/контролировать с помощью датчика.
| Внутренняя часть оптического энкодера |
Примечание: Если прорези диска кодера внутри кодера оптического диска засорятся пылью и мусором, показания датчика перестанут быть точными. Рекомендуется время от времени снимать крышку с корпуса и использовать баллончик с воздухом, чтобы выдуть любой незакрепленный материал из внутренней части датчика.
Обычное использование оптического энкодера:
Как упоминалось ранее, оптический энкодер вала может измерять направление вращения вала, величину вращения вала и скорость вращения вала. Однако двигатели V5 Smart Motors также имеют отличные внутренние энкодеры, которые могут измерять те же значения без необходимости использования дополнительного датчика. Тем не менее, в некоторых случаях оптический энкодер может предоставить ценные показания. Вот некоторые примеры:
Визуализация значений программы: В рамках классной комнаты оптический энкодер вала может обеспечить легкий доступ к значениям вращения вала или скорости вала. Независимо от того, используется ли вал в манипуляторе, таком как рука, или в колесе трансмиссии, значения, полученные от датчика, можно распечатать на цветном сенсорном экране V5 Brain или светодиодном дисплее контроллера V5. Это позволит учащимся напрямую увидеть значения, которые их пользовательские программы используют для изменения поведения робота.
Показания входного/выходного отношения: Еще одно замечательное применение оптического энкодера в классе — изучение передаточных чисел звездочки и передач. Оптический энкодер вала может быть установлен на выходном валу «ведомой» стороны передаточного числа звездочка/передача. Коэффициент передачи мощности 1:1 можно использовать для записи ожидаемых выходных показаний оптического энкодера вала, когда интеллектуальный двигатель V5 настроен на определенную мощность/скорость для «ведущей» стороны входного вала. Затем можно собрать различные коэффициенты и сравнить ожидаемый результат для отношения с показаниями фактического выхода.
Тестирование на рампе: Веселое исследовательское задание в классе состоит в том, чтобы предложить учащимся собрать «свободно катящуюся» тележку. На тележку можно установить систему управления V5, а на один из валов тележки вставить оптический энкодер. Затем можно создать пользовательскую программу, которая будет распечатывать несколько скоростей тележки, когда она скатывается по пандусу. Затем учащиеся могут изменить различные аспекты рампы или тележки и сравнить результаты скатывания тележки по рампе со следующей итерацией.
Использование оптического энкодера на соревновательном роботе:
Скорость маховика: В некоторых усовершенствованных конструкциях маховика используется храповая система для приведения в движение маховика, который бросает мяч. Это сделано для того, чтобы, пока интеллектуальный двигатель V5 не подавал мощность на маховик, маховик мог свободно вращаться, а не терять энергию из-за сопротивления двигателя. В конструкции такого типа оптический энкодер, установленный на вал маховика, может стать хорошим методом его измерения. Примечание. Максимальный диапазон точного измерения скорости вращения вала составляет около 1100 об/мин.
| Изолированное колесо/оптический датчик вала на подпружиненном колесном узле |
Изолированное колесо/энкодер оптического вала: Возможен случай (толкание игровых фишек или другие факторы), когда робот может столкнуться с проскальзыванием ведущего колеса. Как только колеса, приводимые в движение двигателем V5 Smart Motor, начинают буксовать, значения энкодеров двигателя становятся недействительными. В этом случае к шасси робота можно добавить изолированное всенаправленное колесо с оптическим энкодером на валу для точного измерения движения робота. Целесообразно подпружинить этот узел колеса с помощью резиновых лент или латексных трубок. Такая конструкция позволит измерительному колесу поддерживать достаточный контакт с поверхностью поля, не отрывая ведущие колеса от пола.
| Изолированное колесо/оптический датчик вала |
Если в трансмиссии есть колеса, которые не приводятся в движение двигателем, другим вариантом может быть установка оптического энкодера на одном из валов этих колес.
Независимо от того, в каком приложении необходимо измерить направление вращения вала, величину вращения вала или скорость вращения вала, оптический энкодер вала может предоставить точный и эффективный датчик для измерения.