คำอธิบาย
ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัล เป็นเซ็นเซอร์ดิจิทัลซึ่งวัดการหมุนของเพลาโดยใช้ดิสก์ตัวเข้ารหัสภายใน ตัวเรือนของตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลมีรูสำหรับติดตั้งแบบ slotted สามรูเพื่อให้สามารถติดตั้งกับโครงสร้างของหุ่นยนต์ได้ง่าย
ตัวเครื่องยังมีฝาครอบแบบถอดได้ซึ่งช่วยให้ทำความสะอาดและตรวจสอบดิสก์ตัวเข้ารหัสภายในได้ ตรงกลางของตัวเครื่องคือศูนย์กลางของดิสก์ตัวเข้ารหัส ดุมนี้ช่วยให้สามารถสอดเพลาสี่เหลี่ยมเข้าไปได้ และในขณะที่เพลาหมุน ดุมก็จะหมุนดิสก์ตัวเข้ารหัสภายใน
| สายเคเบิล "บน" และ "ล่าง" |
ตัวเข้ารหัสเพลาแสงเป็นหนึ่งในเซ็นเซอร์ซีรีส์ 3 สาย จากด้านข้างของตัวเรือนเซ็นเซอร์จะมีสายเคเบิล 3 เส้นสองเส้น สายเคเบิล "ด้านบน" คือสายเคเบิลที่อยู่ใกล้กับรูยึดของตัวเรือนมากที่สุด และสายเคเบิล "ด้านล่าง" เป็นสายเคเบิลที่อยู่ใกล้กับฮับตัวเข้ารหัสตรงกลางมากที่สุด
เซ็นเซอร์ 3 สายนี้เข้ากันได้กับ V5 Robot Brain หรือ Cortex สายเคเบิลของเซนเซอร์สามารถต่อขยายได้โดยใช้ สายเคเบิลต่อขยาย 3 เส้น
เพื่อให้ Optical Shaft Encoder ทำงานร่วมกับ V5 Brain ได้ สายเคเบิลเซ็นเซอร์ทั้งสองเส้นจะต้องเสียบ เต็ม เข้าไปในพอร์ต V5 Brain 3-Wire ในการวัดการหมุนตามเข็มนาฬิกาของเพลาเป็นทิศทางบวก/ไปข้างหน้า จะต้องเสียบสายเคเบิล "ด้านบน" เข้ากับพอร์ต 3-Wire และสายเคเบิล "ด้านล่าง" จะต้องเสียบเข้ากับพอร์ต 3-Wire ลำดับถัดไปที่สูงกว่า หมายเหตุ: เฉพาะพอร์ตบางคู่เท่านั้นที่จะใช้งานได้ (AB, CD, EF และ GH)
ตัวอย่างเช่น สามารถเสียบสายเคเบิล "ด้านบน" บนเซ็นเซอร์เข้ากับพอร์ต 3 สาย A ได้ จากนั้นสายเคเบิล "ด้านล่าง" จะต้องเสียบเข้ากับพอร์ต 3 สาย B เซ็นเซอร์จะทำงานหากสายเคเบิลเหล่านี้กลับด้าน อย่างไรก็ตาม การหมุนตามเข็มนาฬิกาจะถูกวัดเป็นทิศทางลบ/ย้อนกลับ
ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลมาใน Advance Sensor Kit หรือมีจำหน่ายแบบแพ็ค 2 และสามารถซื้อ ได้ที่นี่
| ตัวเข้ารหัสเพลาแสง | พอร์ต 3 สาย |
ตัวเข้ารหัสเพลาแสงทำงานอย่างไร:
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ Optical Shaft Encoder มีดิสก์ตัวเข้ารหัสภายในที่มีฮับตรงกลางสำหรับเพลาที่จะสอดเข้าไป และจะหมุนเมื่อเพลาหมุน ดิสก์มีช่องเล็กๆ รอบเส้นรอบวงของดิสก์
| ดิสก์ตัวเข้ารหัสเพลาแสง |
ด้านบนขอบด้านหนึ่งของดิสก์มีไฟ LED IR สองช่อง และอีกด้านหนึ่งเป็นเซ็นเซอร์แสง IR สองช่อง ไฟจะถูกปิดกั้นเมื่อดิสก์หมุนจากช่องหนึ่งไปยังอีกช่องหนึ่ง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เซ็นเซอร์จะตรวจจับและส่งสัญญาณพัลส์ดิจิตอลไปยังสมอง V5 พัลส์นี้บ่งชี้ว่าเพลาหมุนไปแล้วหนึ่งช่อง มีทั้งหมด 90 ช่อง ดังนั้น 90 พัลส์แสดงว่าเพลาหมุนครบ 1 รอบ
| แผนภาพเฟสของช่องสัญญาณ |
สองช่องสัญญาณของเซ็นเซอร์ได้รับการตั้งค่าเพื่อให้พัลส์สัญญาณอยู่นอกเฟส 90o ซึ่งช่วยให้สัญญาณจาก Optical Shaft Encoder สามารถระบุทิศทางที่ดิสก์/เพลาของตัวเข้ารหัสกำลังหมุนได้
ตัวอย่างเช่น หากเฟสมีช่องสัญญาณหนึ่งเป็นพัลส์นำ สมอง V5 จะอ่านค่านี้ในขณะที่เพลาหมุนตามเข็มนาฬิกา หรือถ้าพัลส์นำมาจากช่อง 2 แสดงว่าหมุนทวนเข็มนาฬิกา สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ช่วยให้ V5 Brain สามารถกำหนดทิศทางของการหมุนของเพลาเท่านั้น แต่ยังช่วยให้สมองสามารถเพิ่มหรือลบค่าที่อ่านได้เพื่อหามูลค่าสุทธิของจำนวนการหมุนของเพลาอีกด้วย
| การกำหนดระยะทาง |
ตัวเข้ารหัสเพลาแสงต้องจับคู่กับภาษาการเขียนโปรแกรม เช่น VEXcode V5 หรือ VEXcode Pro V5 เพื่อสร้างโปรแกรมผู้ใช้สำหรับสมองเพื่อใช้สัญญาณพัลส์เพื่อควบคุมพฤติกรรมของหุ่นยนต์
V5 Brain ร่วมกับโปรแกรมผู้ใช้สามารถใช้เพื่อแปลงพัลส์จาก Optical Shaft Encoder ให้เป็นทิศทางการหมุนของเพลา จำนวนการหมุนของเพลา และความเร็วของการหมุนของเพลา หากขนาดของล้อขับเคลื่อนของหุ่นยนต์รวมอยู่ในโปรแกรมผู้ใช้ ระยะทางที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่และความเร็วของหุ่นยนต์สามารถกำหนด/ควบคุมได้โดยใช้เซ็นเซอร์
| ภายในของตัวเข้ารหัสเพลาแสง |
หมายเหตุ: หากช่องของดิสก์ตัวเข้ารหัสภายในตัวเข้ารหัสดิสก์ออปติคัลอุดตันด้วยฝุ่นและเศษซาก การอ่านค่าของเซ็นเซอร์จะไม่แม่นยำอีกต่อไป แนวทางปฏิบัติที่ดีคือการถอดฝาครอบออกจากตัวเครื่องเป็นครั้งคราว และใช้ลมกระป๋องเพื่อเป่าวัสดุที่หลวมออกจากด้านในของเซ็นเซอร์
การใช้งานทั่วไปของตัวเข้ารหัสเพลาแบบแสง:
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว ตัวเข้ารหัสเพลาแบบแสงสามารถวัดทิศทางของการหมุนของเพลา จำนวนการหมุนของเพลา และความเร็วของการหมุนของเพลา อย่างไรก็ตาม V5 Smart Motors ยังมีตัวเข้ารหัสภายในที่ยอดเยี่ยม ซึ่งสามารถวัดค่าเดียวกันได้โดยไม่ต้องมีเซ็นเซอร์เพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม มีการใช้งานบางอย่างที่ Optical Shaft Encoder สามารถให้การอ่านอันมีค่าได้ ตัวอย่างบางส่วนได้แก่:
การแสดงค่าโปรแกรม: ภายในห้องเรียน ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลช่วยให้เข้าถึงค่าการหมุนของเพลาหรือความเร็วของเพลาได้อย่างง่ายดาย ไม่ว่าจะใช้เพลากับอุปกรณ์ควบคุม เช่น แขน หรือสำหรับล้อบนระบบขับเคลื่อน ค่าที่รวบรวมจากเซ็นเซอร์สามารถพิมพ์ไปยังหน้าจอสัมผัสสีของ V5 Brain หรือจอแสดงผล LED ของตัวควบคุม V5 สิ่งนี้จะช่วยให้ผู้เรียนเห็นคุณค่าที่โปรแกรมผู้ใช้ของพวกเขาใช้เพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมของหุ่นยนต์ได้โดยตรง
การอ่านอัตราส่วนอินพุต/เอาท์พุต: การใช้ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลที่ยอดเยี่ยมอีกประการหนึ่งคือการศึกษาเกี่ยวกับเฟืองและอัตราทดเกียร์ สามารถวางตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลไว้บนเพลาเอาท์พุตของด้าน "ขับเคลื่อน" ของอัตราทดเฟือง/เกียร์ได้ อัตราการถ่ายโอนกำลัง 1:1 สามารถใช้เพื่อบันทึกการอ่านเอาท์พุตที่คาดหวังสำหรับตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัล เมื่อตั้งค่ามอเตอร์อัจฉริยะ V5 ไว้ที่กำลัง/ความเร็วที่แน่นอนสำหรับด้าน "ขับเคลื่อน" ของเพลาอินพุต จากนั้นจึงสามารถประกอบอัตราส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน และสามารถเปรียบเทียบเอาท์พุตที่คาดหวังสำหรับอัตราส่วนกับการอ่านค่าเอาท์พุตจริงได้
การทดสอบทางลาด: กิจกรรมสอบถามในห้องเรียนแสนสนุกคือการให้นักเรียนประกอบรถเข็นแบบ "หมุนฟรี" คุณสามารถวางระบบควบคุม V5 ไว้บนรถเข็นได้ และใส่ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคอลเข้ากับเพลาตัวใดตัวหนึ่งของรถเข็น จากนั้นจึงสามารถสร้างโปรแกรมผู้ใช้ซึ่งจะพิมพ์ความเร็วของรถเข็นออกมาหลายระดับขณะที่รถเข็นเคลื่อนตัวลงทางลาด จากนั้นนักเรียนสามารถเปลี่ยนแง่มุมต่างๆ ของทางลาดหรือรถเข็น และเปรียบเทียบผลลัพธ์ของรถเข็นที่กลิ้งลงมาตามทางลาดกับการวนซ้ำครั้งถัดไป
การใช้ตัวเข้ารหัสเพลาแบบแสงกับหุ่นยนต์แข่งขัน:
ความเร็วมู่เล่: การออกแบบมู่เล่ขั้นสูงบางรุ่นใช้ระบบวงล้อเพื่อขับเคลื่อนมู่เล่ซึ่งจะขว้างชิ้นเกมลูกบอล ซึ่งทำได้ในขณะที่มอเตอร์อัจฉริยะ V5 ไม่ได้จ่ายกำลังให้กับมู่เล่ แต่มู่เล่สามารถหมุนได้อย่างอิสระแทนที่จะสูญเสียพลังงานจากความต้านทานของมอเตอร์ ในการออกแบบประเภทนี้ ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคอลที่เสียบเข้ากับเพลาของมู่เล่สามารถให้วิธีการวัดที่ดีได้ หมายเหตุ: ช่วงสูงสุดสำหรับการวัดความเร็วการหมุนของเพลาที่แม่นยำคือประมาณ 1100 RPM
| ล้อแยก/ตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคอลบนชุดล้อที่ใส่สปริง |
ล้อแยก/ตัวเข้ารหัสเพลาออปติคอล: อาจมีกรณี (การดันชิ้นส่วนเกมหรือปัจจัยอื่นๆ) ที่หุ่นยนต์อาจประสบกับการลื่นไถลของล้อขับเคลื่อน ทันทีที่ล้อที่ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์อัจฉริยะ V5 เริ่มลื่นไถล ค่าจากตัวเข้ารหัสของมอเตอร์จะใช้ไม่ได้อีกต่อไป ในกรณีนี้ สามารถเพิ่มล้อ Omni-Directional แบบแยกที่มีตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคอลบนเพลาลงในแชสซีของหุ่นยนต์เพื่อวัดการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ได้อย่างแม่นยำ ขอแนะนำให้โหลด "สปริง" ชุดประกอบล้อนี้โดยใช้หนังยางหรือท่อลาเท็กซ์ การออกแบบนี้จะช่วยให้วงล้อวัดสามารถรักษาการสัมผัสกับพื้นผิวสนามได้อย่างเพียงพอ โดยไม่ต้องยกล้อขับเคลื่อนขึ้นจากพื้น
| ล้อแยก/ตัวเข้ารหัสเพลาแสง |
หากระบบขับเคลื่อนมีล้อที่ไม่ได้ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ อีกทางเลือกหนึ่งคือการวางตัวเข้ารหัสเพลาแบบออปติคัลไว้บนเพลาของล้อตัวใดตัวหนึ่ง
ไม่ว่าจะต้องวัดทิศทางการหมุนของเพลา จำนวนการหมุนของเพลา หรือความเร็วของการหมุนของเพลาในการใช้งานแบบใดก็ตาม ตัวเข้ารหัสเพลาแบบแสงสามารถให้เซ็นเซอร์ที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพสำหรับการวัดได้