คำอธิบาย

ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัล คือเซ็นเซอร์ดิจิทัลที่วัดการหมุนของเพลาโดยใช้ดิสก์เข้ารหัสภายใน ตัวเรือนของตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลมีรูยึดแบบ slotted สามรูเพื่อให้ติดตั้งกับโครงสร้างของหุ่นยนต์ได้ง่าย

ตัวเครื่องยังมีฝาครอบที่ถอดออกได้ซึ่งช่วยให้ทำความสะอาดและตรวจสอบดิสก์เข้ารหัสภายในได้ ที่กึ่งกลางของตัวเรือนคือศูนย์กลางของดิสก์ตัวเข้ารหัส ดุมล้อนี้อนุญาตให้สอดก้านสี่เหลี่ยมเข้าไปได้ และเมื่อเพลาหมุน มันจะหมุนดิสก์ตัวเข้ารหัสภายใน

สาย "บน" และ "ล่าง"
optical-shaft-wire.png

ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลเป็นหนึ่งในชุดเซ็นเซอร์ 3-Wire จากด้านข้างของตัวเรือนเซ็นเซอร์จะมีสายไฟ 3 เส้น 2 เส้น สายเคเบิล "บน" เป็นสายเคเบิลที่อยู่ใกล้กับรูยึดของตัวเรือนมากที่สุด และสายเคเบิล "ด้านล่าง" เป็นสายที่ใกล้กับฮับตัวเข้ารหัสตรงกลางมากที่สุด

เซ็นเซอร์ 3-Wire นี้เข้ากันได้กับ V5 Robot Brain หรือ Cortex สายเคเบิลของเซ็นเซอร์ขยายได้โดยใช้ สายเคเบิลต่อขยาย 3 สาย

เพื่อให้ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัลทำงานร่วมกับ V5 Brain ได้ สายเคเบิลเซ็นเซอร์ทั้งสองจะต้องเป็น ที่แทรกลงในพอร์ต V5 Brain 3-Wire ในการวัดการหมุนตามเข็มนาฬิกาของเพลาในทิศทางบวก/ไปข้างหน้า จำเป็นต้องเสียบสายเคเบิล "บน" เข้ากับพอร์ต 3-Wire และต้องเสียบสายเคเบิล "ด้านล่าง" เข้ากับพอร์ต 3-Wire ที่สูงกว่าถัดไปหมายเหตุ: เฉพาะพอร์ตคู่ที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้นที่จะใช้งานได้ (AB, CD, EF และ GH)

ตัวอย่างเช่น สายเคเบิล "บน" ของเซ็นเซอร์สามารถเสียบเข้ากับพอร์ต 3-Wire A จากนั้นจะต้องเสียบสายเคเบิล "ด้านล่าง" เข้ากับพอร์ต 3 สาย B เซ็นเซอร์จะทำงานหากสายเคเบิลเหล่านี้กลับด้าน อย่างไรก็ตาม การหมุนตามเข็มนาฬิกาจะถูกวัดเป็นทิศทางลบ/ย้อนกลับ

Optical Shaft Encoder มาใน Advance Sensor Kit หรือมีจำหน่ายเป็นแพ็ค 2 ตัวและสามารถซื้อได้ ที่นี่

ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัล 3-Wire Ports
Optical_Shaft_encoder..PNG 3-Wire_Port_-_2_ports.png

วิธีการทำงานของตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัล:

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลมีดิสก์ตัวเข้ารหัสภายในที่มีฮับตรงกลางสำหรับเสียบเพลา และจะหมุนเมื่อเพลาหมุน ดิสก์มีช่องเล็ก ๆ รอบ ๆ เส้นรอบวงของดิสก์

ดิสก์ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัล
optical_shaft_disc.png
optical-shaft-ticks.png

ด้านบนของขอบดิสก์ด้านหนึ่งมีไฟ LED IR สองช่อง และอีกด้านหนึ่งคือเซ็นเซอร์แสง IR สองช่อง ไฟถูกบังเมื่อดิสก์หมุนจากช่องหนึ่งไปยังช่องถัดไป เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เซ็นเซอร์จะตรวจจับและส่งสัญญาณพัลส์ดิจิตอลไปยังสมอง V5 พัลส์นี้บ่งชี้ว่าเพลาหมุนหนึ่งช่อง มี 90 ช่อง ดังนั้น 90 พัลส์แสดงว่าเพลาได้หมุนเต็มที่ 1 รอบ

เฟสไดอะแกรมของช่องสัญญาณ
สัญญาณเฟส.png

เซ็นเซอร์สองช่องสัญญาณได้รับการตั้งค่าเพื่อให้พัลส์สัญญาณไม่อยู่ในเฟส 90o ซึ่งช่วยให้สัญญาณจากตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลสามารถระบุทิศทางที่ดิสก์/เพลาตัวเข้ารหัสกำลังหมุน

ตัวอย่างเช่น หากเฟสมีแชนเนลหนึ่งเป็นพัลส์นำ สมอง V5 จะอ่านสิ่งนี้เมื่อเพลาหมุนตามเข็มนาฬิกา หรือหากพัลส์นำหน้ามาจากช่องที่สอง แสดงว่ามีการหมุนทวนเข็มนาฬิกา ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยให้สมอง V5 สามารถกำหนดทิศทางของการหมุนเพลาได้ แต่ยังช่วยให้สมองเพิ่มหรือลบค่าที่อ่านได้สำหรับมูลค่าสุทธิของจำนวนเพลาที่หมุน

การกำหนดระยะทาง
กำหนดระยะทาง.png
Distance-equation.png

ต้องจับคู่ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัลกับภาษาการเขียนโปรแกรม เช่น VEXcode V5 หรือ VEXcode Pro V5 เพื่อสร้าง โปรแกรมผู้ใช้สำหรับ Brain ใช้สัญญาณพัลส์เพื่อควบคุมพฤติกรรมของหุ่นยนต์

V5 Brain ร่วมกับโปรแกรมผู้ใช้สามารถใช้เพื่อแปลงพัลส์จากตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัลไปเป็นทิศทางการหมุนของเพลา ปริมาณการหมุนของเพลา และความเร็วของการหมุนเพลา หากขนาดของล้อขับเคลื่อนของหุ่นยนต์รวมอยู่ในโปรแกรมผู้ใช้ ระยะทางที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่และความเร็วของหุ่นยนต์สามารถกำหนด/ควบคุมได้โดยใช้เซ็นเซอร์

ภายในของตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัล
DSC_0227.JPG

หมายเหตุ: หากช่องของดิสก์ตัวเข้ารหัสภายในตัวเข้ารหัสดิสก์แบบออปติคัลอุดตันด้วยฝุ่นและเศษซากการอ่านค่าของ เซ็นเซอร์จะไม่ถูกต้องอีกต่อไป เป็นการดีที่จะถอดฝาครอบออกจากตัวเรือนเป็นครั้งคราวและใช้อากาศกระป๋องเพื่อเป่าวัสดุที่หลวมออกจากภายในเซ็นเซอร์

การใช้งานทั่วไปของตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัล:

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลสามารถวัดทิศทางการหมุนของเพลา ปริมาณการหมุนของเพลา และความเร็วของการหมุนเพลา อย่างไรก็ตาม V5 Smart Motors ยังมีตัวเข้ารหัสภายในที่ยอดเยี่ยม ซึ่งสามารถวัดค่าเดียวกันได้โดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์เพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม มีบางแอพพลิเคชั่นที่ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลสามารถให้การอ่านที่มีค่าบางอย่างได้ ตัวอย่างบางส่วนของเหล่านี้คือ:

การแสดงค่าของโปรแกรม: ภายในห้องเรียน ออปติคัล ตัวเข้ารหัสเพลาช่วยให้เข้าถึงค่าของการหมุนเพลาหรือความเร็วของเพลาได้ง่าย ไม่ว่าจะใช้เพลากับอุปกรณ์ควบคุม เช่น แขนหรือล้อบนระบบขับเคลื่อน ค่าที่รวบรวมจากเซ็นเซอร์สามารถพิมพ์ไปยังหน้าจอสัมผัสสีของ V5 Brain หรือจอแสดงผล LED ของตัวควบคุม V5 ซึ่งจะช่วยให้นักเรียนเห็นคุณค่าที่โปรแกรมผู้ใช้ของตนใช้เพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมของหุ่นยนต์ได้โดยตรง

การอ่านอัตราส่วนอินพุต/เอาต์พุต: การใช้ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลที่ยอดเยี่ยมอีกอย่างหนึ่งคือการศึกษาเฟืองและ อัตราทดเกียร์ สามารถวางตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลไว้ที่เพลาส่งออกของด้าน "ขับเคลื่อน" ของอัตราเฟือง/เฟือง อัตราการถ่ายโอนกำลัง 1:1 สามารถใช้เพื่อบันทึกการอ่านเอาต์พุตที่คาดไว้สำหรับตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัล เมื่อมอเตอร์อัจฉริยะ V5 ถูกตั้งค่ากำลัง/ความเร็วที่แน่นอนสำหรับด้าน "ขับ" ของเพลาอินพุต จากนั้นสามารถประกอบอัตราส่วนที่แตกต่างกันและผลลัพธ์ที่คาดหวังสำหรับอัตราส่วนสามารถเปรียบเทียบได้กับการอ่านสำหรับผลลัพธ์จริง

OSE-InputOutput.png

การทดสอบทางลาด: กิจกรรมการสอบถามในชั้นเรียนแสนสนุกที่ต้องมี นักเรียนรวบรวมรถเข็น "ฟรีโรลลิ่ง" สามารถวางระบบควบคุม V5 ไว้บนรถเข็นและใส่ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลเข้ากับเพลาของรถเข็น จากนั้นจึงสร้างโปรแกรมผู้ใช้ซึ่งจะพิมพ์ความเร็วของรถเข็นหลายแบบออกมาในขณะที่กลิ้งไปตามทางลาด จากนั้น นักเรียนสามารถเปลี่ยนลักษณะต่างๆ ของทางลาดหรือรถเข็น และเปรียบเทียบผลลัพธ์ของรถเข็นที่กลิ้งลงทางลาดกับการวนซ้ำครั้งต่อไป

การใช้ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลกับหุ่นยนต์แข่งขัน:

ความเร็วมู่เล่: การออกแบบมู่เล่ขั้นสูงบางรุ่นใช้ระบบวงล้อ เพื่อขับมู่เล่ที่ขว้างชิ้นเกมบอล สิ่งนี้ทำได้ในขณะที่มอเตอร์อัจฉริยะ V5 ไม่ได้ส่งกำลังกับมู่เล่ แต่มู่เล่สามารถหมุนได้อย่างอิสระแทนที่จะสูญเสียพลังงานจากความต้านทานของมอเตอร์ ในการออกแบบประเภทนี้ ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลที่เสียบเข้ากับเพลาของมู่เล่สามารถให้วิธีการที่ดีในการวัด หมายเหตุ: ช่วงสูงสุดสำหรับการวัดความเร็วในการหมุนของเพลาที่แม่นยำคือประมาณ 1100 รอบต่อนาที

ล้อแยก/ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัลในชุดล้อที่รับน้ำหนักด้วยสปริง
OpticalShaftEncoder-ArmWheel.png

ล้อแยก/ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัล: อาจมี กรณี (ผลักชิ้นส่วนเกมหรือปัจจัยอื่น ๆ ) ที่หุ่นยนต์อาจพบการเลื่อนหลุดของล้อขับเคลื่อน ทันทีที่ล้อที่ขับเคลื่อนด้วย V5 Smart Motor เริ่มไถล ค่าจากตัวเข้ารหัสของมอเตอร์จะใช้ไม่ได้อีกต่อไป ในกรณีนี้ คุณสามารถเพิ่ม Omni-Directional Wheel ที่มีตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลบนเพลาของมันลงในแชสซีของหุ่นยนต์เพื่อวัดการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ได้อย่างแม่นยำ ขอแนะนำให้โหลดชุดล้อ "สปริง" โดยใช้แถบยางหรือท่อยาง การออกแบบนี้จะช่วยให้วงล้อวัดสามารถรักษาการสัมผัสกับพื้นผิวสนามได้อย่างเพียงพอโดยไม่ต้องยกล้อขับเคลื่อนออกจากพื้น

ล้อแยก/ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคัล
OpticalShaftEncoder-Wheel.png

หากระบบขับเคลื่อนมีล้อที่ไม่ได้ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ อีกทางเลือกหนึ่งคือการวางตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลบนเพลาของล้อเหล่านี้

ไม่ว่าจะต้องวัดทิศทางการหมุนของเพลา ปริมาณการหมุนของเพลา หรือความเร็วของการหมุนเพลาแบบใด ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลสามารถให้เซ็นเซอร์ที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพสำหรับการวัด

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

Last Updated: