描述

光轴编码器 是一种数字传感器,它使用内部编码器盘测量轴的旋转。 光轴编码器的外壳有三个开槽安装孔允许轻松地安装到机器人的结构件上。

外壳还有一个可拆卸的盖子,可用于清洁和检查内部编码器盘。 外壳中心是编码器盘的中心轮毂。 该轮毂允许将一根方轴插入其中,当轴旋转时,它会旋转内部编码器盘。

“顶部”和“底部”电缆
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光轴编码器是三线系列传感器之一。 传感器外壳的侧面有两根三线电缆。 “顶部”电缆是最靠近外壳安装孔的电缆,“底部”电缆是最靠近编码器中心轮毂的电缆。

该三线传感器与 V5 机器人主控器或 Cortex 兼容。 该传感器的电缆可以使用三线延长电缆进行延长。

为了让光轴编码器与 V5 主控器一起工作,两根传感器电缆都需要 完全地 插入 V5 主控器的一个三线端口中。 要测量轴的顺时针旋转作为正/前进方向,“顶部”电缆需要被插入一个三线端口并且“底部”电缆需要插入下一个更高的相邻三线端口。注意:只有特定的端口组才能工作(AB、CD、EF 和 GH)。

例如,传感器的“顶部”电缆可被插入三线端口 A,然后“底部”电缆将需要被插入三线端口 B。如果这些电缆接反,传感器将工作,但是顺时针旋转将被测量为负/后退方向。

光轴编码器包含在 高级传感器套装 中,或者作为2个装提供并且可以在此处购买。

光轴编码器 三线端口
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光轴编码器如何工作:

如前所述,光轴编码器有一个内部编码器盘,带有一个用于插入轴的中心轮毂,它会随着轴的旋转而转动。 圆盘在其圆周上有小槽孔。

光轴编码器盘
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圆盘边缘的一侧上方是两个红外 LED 灯通道,另一侧是两个红外光传感器通道。 当圆盘从一个槽孔旋转到下一个槽孔时,光线被阻挡了。 当这种情况发生时,传感器会检测到它并向 V5 主控器发送数字信号脉冲。 该脉冲表示轴已旋转一个槽孔。 共有 90 个槽孔,因此 90 个脉冲表示轴已转动 1 整圈。

信号通道相位图
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传感器的两个通道设置为它们的信号脉冲以 90o为异相。 这允许来自光轴编码器的信号指示编码器盘/轴正在旋转的是哪个方向。

例如,如果相位以通道 1 作为首脉冲,则 V5 主控器会在轴顺时针旋转时读取此信息;否则,如果首脉冲来自通道 2,则表示是逆时针旋转。 这不仅允许 V5 主控器确定轴的旋转方向,而且还允许主控器添加或减去轴已旋转净值的读数。

确定距离
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光轴编码器需要搭配诸如VEXcode V5或 VEXcode Pro V5 编程语言来为主控器创建一个用户程序以利用信号脉冲来控制机器人的行为。

V5 主控器与用户程序配合使用,可被用于将来自光轴编码器的脉冲转换为轴旋转方向,轴旋转数量以及轴旋转速度。 如果用户程序中包含机器人驱动轮的尺寸,则机器人行进的距离和机器人的速度也可以通过使用该传感器来确定/控制。

光轴编码器内部
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注意: 如果光轴编码器内的编码盘槽孔被灰尘和碎屑堵塞,传感器的读数将不再准确。 偶尔从外壳上取下盖子并使用罐装空气吹出传感器内部的任何松散材料是一种很好的做法。

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,轴旋转数量以及轴旋转速度。 然而,V5 智能电机也具有出色的内部编码器可测量相同的值而无需一个额外的传感器。 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。 其中的一些例子是:

可视化程序值: 在课堂环境中,一个光轴编码器可以提供轻松的访问轴旋转或轴速度值。 无论轴是用于搜集器(例如机械臂)还是一个底盘上的车轮,从该传感器收集的值都可以打印到 V5 主控器的彩色触控屏或 V5 遥控器的 LED 显示屏上。 这将允许学生直接看到他们的用户程序用来改变机器人行为的值。

输入/输出比率读数: 光轴编码器的另一个重要课堂用途是学习链轮和 传动比。 光轴编码器可被放置在链轮/传动比“从动”侧的输出轴上。 当 V5 智能电机为输入轴“主动”侧设置一个特定功率/速度时,1:1 的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,并且可以将预期的输出比率与实际输出的读数进行比较。

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斜坡测试: 一个趣味课堂探究活动是让学生们组装了一辆“自由滚动”的手推车。 一套 V5 控制系统可被放置在手推车上,并且将一个光轴编码器插入到手推车的一根轴上。 然后创建一个用户程序,当手推车滚下斜坡时,将会打印出小车的几个速度。 然后学生可以更改坡道或手推车的不同方面,并将手推车沿坡道滚下的结果与下一次迭代进行比较。

光轴编码器在一台竞赛机器人上的用途:

飞轮速度: 一些先进的飞轮设计使用一套棘轮系统来驱动飞轮,飞轮抛射一个球状竞赛道具。 这样做是在 V5 智能电机未向飞轮施加动力的情况下完成的,飞轮可以自由转动而不会因电机的阻力而损失动能。 在这类设计中,一根插入飞轮轴上的光轴编码器可以为它的测量提供一种很好的方法。 注意:精确传动轴转速测量的最大范围约为 1100 RPM。

在弹簧式车轮组件上隔离车轮/光轴编码器
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隔离车轮/光轴编码器: 机器人可能会遇到驱动轮打滑的情况(推动竞赛道具或其他因素)。 一旦被 V5 智能电机驱动的车轮开始打滑,来自电机编码器的值就不再有效。 在这种情况下,一个隔离的,其轴上带有光轴编码器的万向轮可被添加到机器人的底盘上来准确测量机器人的运动。 通过使用橡皮筋或乳胶管来让此车轮组件“弹簧”加载是明智的。 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。

隔离车轮/光轴编码器
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如果传动系统有由电机驱动的车轮,另一种选项是在这些车轮的轴上安装一个光轴编码器。

无论哪种需要测量轴旋转方向,轴旋转数量或轴旋转速度的应用,光轴编码器都可以为测量提供准确且有效的传感器。

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