Sự miêu tả
Bộ mã hóa trục quang là cảm biến kỹ thuật số đo chuyển động quay của trục bằng đĩa mã hóa bên trong. Vỏ của Bộ mã hóa trục quang có ba lỗ lắp có rãnh để cho phép dễ dàng lắp vào cấu trúc của robot.
Vỏ cũng có nắp tháo rời cho phép vệ sinh và kiểm tra đĩa mã hóa bên trong. Ở giữa vỏ là trung tâm của đĩa mã hóa. Trung tâm này cho phép một trục vuông được lắp qua nó và khi trục quay, nó sẽ quay đĩa mã hóa bên trong.
| Cáp "Trên" và "Dưới" |
Bộ mã hóa trục quang là một trong những dòng cảm biến 3 dây. Ở phía bên của vỏ cảm biến có hai dây cáp 3 dây. Cáp “Trên” là cáp gần lỗ lắp của vỏ nhất và cáp “Dưới” là cáp gần trung tâm bộ mã hóa trung tâm nhất.
Cảm biến 3 dây này tương thích với V5 Robot Brain hoặc Cortex. Có thể kéo dài cáp của cảm biến bằng cách sử dụng Cáp kéo dài 3 dây.
Để Bộ mã hóa trục quang hoạt động với V5 Brain, cả hai cáp cảm biến cần phải được cắm đầy đủ vào Cổng 3 dây V5 Brain. Để đo chiều quay theo chiều kim đồng hồ của trục theo hướng dương/thuận, cáp “Trên” cần được cắm vào cổng 3 Dây và cáp “Dưới” cần được cắm vào cổng 3 Dây liên tiếp cao hơn tiếp theo. Lưu ý: chỉ những cặp cổng cụ thể mới hoạt động (AB, CD, EF và GH).
Ví dụ: cáp “Top” trên cảm biến có thể được cắm vào cổng 3 dây A, sau đó cáp “Dưới cùng” sẽ cần được cắm vào cổng 3 dây B. Cảm biến sẽ hoạt động nếu các cáp này được đảo ngược , tuy nhiên, chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ sẽ được đo là hướng âm/ngược lại.
Bộ mã hóa trục quang đi kèm với Bộ cảm biến nâng cao hoặc có sẵn dưới dạng 2 gói và có thể mua tại đây.
| Bộ mã hóa trục quang | Cổng 3 dây |
Bộ mã hóa trục quang hoạt động như thế nào:
Như đã đề cập trước đó, Bộ mã hóa trục quang có một đĩa mã hóa bên trong với một trục trung tâm để trục được đưa vào và nó sẽ quay khi trục quay. Đĩa có các khe nhỏ xung quanh chu vi của đĩa.
| Đĩa mã hóa trục quang |
Phía trên một bên mép đĩa là hai kênh đèn LED hồng ngoại và một bên là hai kênh cảm biến ánh sáng hồng ngoại. Ánh sáng bị chặn khi đĩa quay từ khe này sang khe khác. Khi điều này xảy ra, cảm biến sẽ phát hiện và gửi xung tín hiệu số đến V5 Brain. Xung này cho biết trục đã quay một khe. Có 90 khe nên 90 xung cho biết trục đã thực hiện được 1 vòng quay.
| Sơ đồ pha của kênh tín hiệu |
Hai kênh của cảm biến được thiết lập sao cho các xung tín hiệu của chúng lệch pha nhau 90o. Điều này cho phép các tín hiệu từ Bộ mã hóa trục quang cho biết đĩa/trục bộ mã hóa đang quay theo hướng nào.
Ví dụ: nếu pha có kênh một là xung dẫn đầu, V5 Brain sẽ đọc điều này khi trục quay theo chiều kim đồng hồ; hoặc nếu xung dẫn đầu đến từ kênh hai, điều này cho biết sự quay ngược chiều kim đồng hồ. Điều này không chỉ cho phép V5 Brain xác định hướng quay của trục mà còn cho phép Brain cộng hoặc trừ các số đọc cho giá trị ròng về mức độ quay của trục.
| Xác định khoảng cách |
Bộ mã hóa trục quang cần được ghép nối với ngôn ngữ lập trình như VEXcode V5 hoặc VEXcode Pro V5 để tạo chương trình người dùng cho Não sử dụng các xung tín hiệu để điều khiển hành vi của robot.
V5 Brain phối hợp với chương trình người dùng có thể được sử dụng để chuyển đổi các xung từ Bộ mã hóa trục quang thành hướng quay của trục, lượng vòng quay của trục và tốc độ quay của trục. Nếu kích thước bánh dẫn động của rô-bốt được đưa vào chương trình người dùng thì khoảng cách rô-bốt di chuyển và tốc độ của rô-bốt cũng có thể được xác định/điều khiển bằng cách sử dụng cảm biến.
| Bên trong bộ mã hóa trục quang |
Lưu ý: Nếu các khe của đĩa mã hóa trong Bộ mã hóa đĩa quang bị tắc do bụi và mảnh vụn thì kết quả đọc của cảm biến sẽ không còn chính xác nữa. Cách tốt nhất là thỉnh thoảng tháo nắp ra khỏi vỏ và sử dụng khí đóng hộp để thổi bay mọi vật liệu rời ra khỏi bên trong cảm biến.
Các cách sử dụng phổ biến của bộ mã hóa trục quang:
Như đã đề cập trước đây, Bộ mã hóa trục quang có thể đo hướng quay của trục, lượng vòng quay của trục và tốc độ quay của trục. Tuy nhiên, Động cơ thông minh V5 cũng có bộ mã hóa bên trong tuyệt vời có thể đo các giá trị tương tự mà không cần cảm biến bổ sung. Tuy nhiên, có một số ứng dụng trong đó Bộ mã hóa trục quang có thể cung cấp một số kết quả có giá trị. Một số ví dụ trong số này là:
Trực quan hóa các giá trị chương trình: Trong môi trường lớp học, Bộ mã hóa trục quang có thể giúp truy cập dễ dàng vào các giá trị vòng quay trục hoặc tốc độ trục. Cho dù trục được sử dụng trên bộ điều khiển như cánh tay hay bánh xe trên hệ thống truyền động thì các giá trị được thu thập từ cảm biến đều có thể được in ra màn hình cảm ứng màu của V5 Brain hoặc màn hình LED của Bộ điều khiển V5. Điều này sẽ cho phép sinh viên trực tiếp nhìn thấy các giá trị mà chương trình người dùng của họ đang sử dụng để thay đổi hành vi của robot.
Đọc tỷ lệ đầu vào/đầu ra: Một cách sử dụng tuyệt vời khác của Bộ mã hóa trục quang là nghiên cứu về bánh xích và tỷ số truyền. Một bộ mã hóa trục quang học có thể được đặt trên trục đầu ra của phía “được dẫn động” của tỷ số bánh xích/bánh răng. Tỷ lệ truyền công suất 1:1 có thể được sử dụng để ghi lại số đọc đầu ra dự kiến cho Bộ mã hóa trục quang khi Động cơ thông minh V5 được đặt ở công suất/tốc độ nhất định cho phía “lái” trục đầu vào. Sau đó, các tỷ lệ khác nhau có thể được tập hợp lại và kết quả đầu ra dự kiến của tỷ lệ đó có thể được so sánh với số đọc của kết quả đầu ra thực tế.
Kiểm tra đoạn đường nối: Một hoạt động tìm hiểu thú vị trong lớp học là yêu cầu học sinh lắp ráp một chiếc xe đẩy “lăn tự do”. Hệ thống điều khiển V5 có thể được đặt trên xe đẩy và Bộ mã hóa trục quang học được lắp vào một trong các trục của xe đẩy. Sau đó, một chương trình người dùng có thể được tạo để in ra một số tốc độ của xe đẩy khi nó lăn xuống đoạn đường dốc. Sau đó, học sinh có thể thay đổi các khía cạnh khác nhau của đoạn đường nối hoặc xe đẩy và so sánh kết quả của việc xe lăn xuống đoạn đường nối với lần lặp tiếp theo.
Công dụng của Bộ mã hóa trục quang trên Robot thi đấu:
Tốc độ bánh đà: Một số thiết kế bánh đà tiên tiến sử dụng hệ thống bánh cóc để dẫn động bánh đà ném một quả bóng. Điều này được thực hiện khi Động cơ thông minh V5 không cấp điện vào bánh đà, bánh đà có thể quay tự do thay vì mất năng lượng do lực cản của động cơ. Trong kiểu thiết kế này, Bộ mã hóa trục quang được lắp vào trục của bánh đà có thể cung cấp một phương pháp tốt cho phép đo của nó. Lưu ý: Phạm vi tối đa để đo tốc độ quay trục chính xác là khoảng 1100 vòng/phút.
| Bánh xe cách ly/Bộ mã hóa trục quang trên cụm bánh xe lò xo |
Bánh xe cách ly/Bộ mã hóa trục quang: Có thể có trường hợp (đẩy các mảnh trò chơi hoặc các yếu tố khác) trong đó robot có thể bị trượt bánh dẫn động. Ngay khi các bánh xe được điều khiển bởi Động cơ thông minh V5 bắt đầu trượt, các giá trị từ bộ mã hóa của động cơ sẽ không còn hiệu lực. Trong trường hợp này, một Bánh xe đa hướng biệt lập có Bộ mã hóa trục quang học trên trục của nó có thể được thêm vào khung của rô-bốt để đo chính xác chuyển động của rô-bốt. Nên lắp “lò xo” của cụm bánh xe này bằng cách sử dụng dây cao su hoặc ống cao su. Thiết kế này sẽ cho phép bánh xe đo duy trì sự tiếp xúc đầy đủ với bề mặt trường mà không cần nhấc bánh dẫn động lên khỏi sàn.
| Bánh xe cách ly/Bộ mã hóa trục quang |
Nếu hệ thống truyền động có các bánh xe không được dẫn động bằng động cơ, một lựa chọn khác là đặt Bộ mã hóa trục quang trên một trong các trục của bánh xe này.
Bất kể ứng dụng nào cần đo hướng quay của trục, lượng vòng quay của trục hoặc tốc độ quay của trục, Bộ mã hóa trục quang có thể cung cấp cảm biến chính xác và hiệu quả cho phép đo.