描述
光轴编码器 是一种数字传感器,使用内部编码器盘测量轴的旋转。 光轴编码器的外壳具有三个开槽安装孔,可以轻松安装到机器人的结构上。
外壳还有一个可拆卸的盖子,可以清洁和检查内部编码器盘。 外壳的中心是编码器盘的中心轮毂。 该轮毂允许方轴插入其中,当轴旋转时,它会旋转内部编码器盘。
“顶部”和“底部”电缆 |
光轴编码器是 3 线系列传感器之一。 传感器外壳侧面有两根 3 线电缆。 “顶部”电缆是最靠近外壳安装孔的电缆,“底部”电缆是最靠近中心编码器集线器的电缆。
该 3 线传感器与 V5 机器人大脑或 Cortex 兼容。 可以使用 3 线延长电缆来延长传感器的电缆。
为了使光轴编码器能够与 V5 Brain 配合使用,两根传感器电缆都需要 完全 插入 V5 Brain 3 线端口。 为了将轴的顺时针旋转测量为正/向前方向,“顶部”电缆需要插入 3 线端口,“底部”电缆需要插入下一个较高的连续 3 线端口。 注意:只有特定的端口对才能工作(AB、CD、EF 和 GH)。
例如,传感器上的“顶部”电缆可以插入 3 线端口 A,然后需要将“底部”电缆插入 3 线端口 B。如果这些电缆颠倒,传感器将工作,但是顺时针旋转将被测量为负/反向。
光轴编码器包含在 高级传感器套件 中,或者以 2 件装形式提供,并且可以在此处购买 。
光轴编码器 | 3 线端口 |
光轴编码器的工作原理:
如前所述,光轴编码器有一个内部编码器盘,带有一个中心轮毂,可供轴插入,并且随着轴的旋转而旋转。 圆盘的圆周上有小槽。
光轴编码器盘 |
圆盘边缘的一侧上方是两通道红外 LED 灯,另一侧是两通道红外光传感器。 当磁盘从一个插槽旋转到下一个插槽时,光线被阻挡。 当这种情况发生时,传感器会检测到它并向 V5 大脑发送数字信号脉冲。 该脉冲表明轴已旋转一槽。 有 90 个槽,因此 90 个脉冲表示轴已旋转一整圈。
信号通道相图 |
传感器的两个通道设置为它们的信号脉冲异相 90o。 这允许来自光轴编码器的信号指示编码器盘/轴旋转的方向。
例如,如果相位将通道一作为前导脉冲,则 V5 大脑会在轴顺时针旋转时读取此信息;否则,如果前导脉冲来自通道二,则表示逆时针旋转。 这不仅允许 V5 Brain 确定轴旋转的方向,还允许 Brain 添加或减去轴旋转净值的读数。
确定距离 |
光轴编码器需要与 VEXcode V5 或 VEXcode Pro V5 等编程语言配对,为大脑创建用户程序,利用信号脉冲来控制机器人的行为。
V5 Brain 与用户程序配合使用,可将来自光轴编码器的脉冲转换为轴旋转方向、轴旋转量和轴旋转速度。 如果机器人驱动轮的尺寸包含在用户程序中,则机器人行进的距离和机器人的速度也可以通过使用传感器来确定/控制。
光轴编码器的内部 |
注意: 如果光盘编码器内的编码器盘插槽被灰尘和碎屑堵塞,传感器的读数将不再准确。 最好偶尔从外壳上取下盖子并使用罐装空气吹掉传感器内部的任何松散材料。
光轴编码器的常见用途:
如前所述,光轴编码器可以测量轴旋转方向、轴旋转量和轴旋转速度。 然而,V5 智能电机还具有出色的内部编码器,无需额外的传感器即可测量相同的值。 尽管如此,在某些应用中,光轴编码器可以提供一些有价值的读数。 其中一些例子是:
可视化程序值: 在教室环境中,光轴编码器可以轻松访问轴旋转或轴速度的值。 无论轴是用于机械臂(例如手臂)还是传动系统上的轮子,从传感器收集的值都可以打印到 V5 Brain 的彩色触摸屏或 V5 控制器的 LED 显示屏上。 这将使学生能够直接看到他们的用户程序用来改变机器人行为的值。
输入/输出比读数: 光轴编码器的另一个重要课堂用途是研究链轮和 齿轮比。 光轴编码器可以放置在链轮/齿轮比“从动”侧的输出轴上。 当 V5 智能电机设置为输入轴“驱动”侧的特定功率/速度时,1:1 功率传输比可用于记录光轴编码器的预期输出读数。 然后可以组合不同的比率,并将该比率的预期输出与实际输出的读数进行比较。
坡道测试: 一项有趣的课堂探究活动是让学生组装一辆“自由滚动”的推车。 V5 控制系统可以放置在推车上,并将光轴编码器插入推车的一根轴上。 然后可以编写一个用户程序,打印出小车滚下坡道时的几个速度。 然后,学生可以更改坡道或推车的不同方面,并将推车滚下坡道的结果与下一次迭代进行比较。
光轴编码器在竞赛机器人上的用途:
飞轮速度: 一些先进的飞轮设计使用棘轮系统来驱动飞轮,从而投掷球类游戏件。 这样做是为了在 V5 智能电机未向飞轮供电时,飞轮可以自由旋转,而不是因电机的电阻而损失能量。 在这种类型的设计中,插入飞轮轴上的光轴编码器可以为其测量提供良好的方法。 注意:精确测量轴转速的最大范围约为 1100 RPM。
弹簧轮组件上的隔离轮/光轴编码器 |
孤立轮/光轴编码器: 可能存在机器人驱动轮打滑的情况(推动游戏件或其他因素)。 一旦 V5 智能电机驱动的车轮开始打滑,电机编码器的值就不再有效。 在这种情况下,可以将一个轴上带有光轴编码器的隔离式全向轮添加到机器人的底盘上,以精确测量机器人的运动。 建议通过使用橡皮筋或乳胶管来加载该轮组件“弹簧”。 这种设计将使测量轮与场地表面保持充分接触,而无需将驱动轮抬离地面。
隔离轮/光轴编码器 |
如果传动系统的车轮不是由电机驱动,另一种选择是在其中一个车轮的轴上放置一个光轴编码器。
无论何种应用需要测量轴旋转方向、轴旋转量或轴旋转速度,光轴编码器都可以为测量提供准确有效的传感器。