Optik Kodlayıcı : Çalışma, Tipler, Arayüzleme ve Uygulamaları

Kodlayıcı, belirli bir aralık içinde geri bildirim sağlayan bir hareket algılama cihazıdır. kapalı döngü kontrol sistemi . Bir kodlayıcının ana işlevi, bir cihaz parçasının dönme hareketini veya doğrusal hareketini bir elektrik sinyaline dönüştürmek ve ardından kontrol sistemine iletmektir. Bir kodlayıcı kullanarak, cihaz bileşenlerinin kesin konumunu, dönüş hızını veya yönünü ve açı & no. motor mili dönüşümleri tanınabilir. Piyasada teknoloji türüne, harekete, çeşitli parametrelere vb. dayalı olarak sınıflandırılan farklı tipte kodlayıcılar mevcuttur. Harekete dayalı kodlayıcılar doğrusal, döner ve açılı olarak sınıflandırılır. Pozisyona dayalı kodlayıcılar şu şekilde sınıflandırılır: mutlak kodlayıcı Ve artımlı kodlayıcı . Algılama teknolojisine dayalı kodlayıcılar optik, manyetik ve kapasitif olarak sınıflandırılır. Kanala dayalı kodlayıcılar, tek kanallı ve dörtlü olarak sınıflandırılır. Bu makale, kodlayıcı türlerinden birinin genel bir bakışını tartışmaktadır: optik kodlayıcı – çalışma ve uygulamaları.

Optik Kodlayıcı Nedir?

Bir ışık kaynağı, bir optik ızgara ve ışığa duyarlı dedektör kullanarak konumu dönen veya doğrusaldan bir elektrik sinyaline değiştirmek için kullanılan elektromekanik bir cihaz, optik kodlayıcı olarak bilinir. Bu kodlayıcılar, farklı takım tezgahlarında, ofis ekipmanlarında ve endüstriyel robotlarda yüksek hassasiyetli konum kontrol sensörleri olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.

Optik Kodlayıcı Tasarımı

Optik kodlayıcı bir LED, fotoğraf sensörleri ve radyal yönde yarıklar içeren kod çarkı olarak bilinen bir disk ile tasarlanmıştır ve dönen konum verilerini optik bir sinyal olarak algılar. Bir motor gibi döner bir mile bağlı bir kod çarkı döndüğünde, kalıcı bir ışık yayan elemandan üretilen ışığın bir kod çarkının yarığından geçip geçmemesine bağlı olarak bir optik sinyal üretilecektir. Fotosensör, optik sinyali fark eder ve onu bir elektrik sinyaline dönüştürür ve çıkışını verir.

Işık Yayan Cihaz

Optik kodlayıcılarda ucuz IR LED'ler kullanılır, ancak bazen ışık difüzyonunu kontrol altına almak için daha kısa dalga boylarına sahip renkli LED'ler kullanılır. Ek olarak, yüksek çözünürlük ve yüksek performansa ihtiyaç duyulan yerlerde pahalı lazer diyotları kullanılır.

Lens

LED ışığı, paralel yapmak için bir dışbükey mercek kullanılması için küçük yönlülük yoluyla ışığı dağıtır.

Kod Çarkı

Kod çarkı, ışıktan yayılan ışığa izin veren veya engelleyen yarıklar içeren bir diske benzer. ışık yayan diyot . Kod çarkı metal, cam ve reçine malzemelerinden yapılmıştır. Burada, metal malzeme sıcaklık, nem ve titreşime karşı güçlüdür.

Reçine malzemesi pahalı değildir, ancak seri üretim için uygundur ve tüketiciye dayalı uygulamalar için kullanılır. Cam malzeme esas olarak maksimum çözünürlük ve hassasiyetin gerekli olduğu yerlerde kullanılır. Ek olarak, LED'den gelen ışığın kod çarkı boyunca geçişini ve ışık toplama elemanına gitmesini açıklığa kavuşturmak için kod çarkının yanında sabit bir yarık düzenlenmiştir.

Fotoğraf Sensörü

Bir foto sensör normalde silikon, germanyum ve indiyum galyum fosfit gibi yarı iletken malzemeden yapılmış bir fototransistör/fotodiyottur.

Optik Kodlayıcı Nasıl Çalışır?

Bir optik kodlayıcı, yarıktan geçen optik sinyalleri algılar ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürür. Manyetik kodlayıcı ile karşılaştırıldığında, bu kodlayıcı, güçlü bir manyetik alanın üretildiği uygulamalarda kullanmak üzere doğruluğu ve çözünürlüğü geliştirmek için çok basittir. Optik kodlayıcı, farklı hareket türlerini ölçmek için farklı kontrolörlere izin verir. Bu kodlayıcılar, gerçek motor veya lineer aktüatörün konumunu, ivmesini ve hızını doğrulamak için kullanılan çok hassas geri bildirim sinyalleri sunar.

Optik Kodlayıcı Arduino

Burada kullanarak bir optik döner kodlayıcıyı nasıl bağlayacağımızı öğreneceğiz. arduino uno . Bu, silindirik bir mahfaza içinde döner bir mile sahip mekanik bir cihazdır. Dairesel düz bir diskte iki takım yuva vardır. Bu diskin herhangi bir tarafında, verici setinin bir tarafta ve gönderilen alıcının diğer tarafta olduğu optik sensörler bağlanır. Oluklu disk sensör arasında döndüğünde, o zaman keser optik sensör , böylece sinyal alıcı uçlarda üretilecektir. Burada alıcı, üretilen sinyali işlemek için bir mikrodenetleyiciye bağlanır, bu şekilde milin ne kadar döndüğünü belirleyebiliriz. Şaft dönüş yönü, iki o/ps için sinyalin polaritesini basit bir şekilde karşılaştırarak belirlenebilir, çünkü dairesel disk üzerindeki iki yuva seti bir miktar ofsettedir.

Arduino ile arayüz oluşturan optik kodlayıcı aşağıda gösterilmiştir. Bu arabirim için gerekli bileşenler temel olarak bir optik kodlayıcı, Arduino Uno kartı ve bağlantı kablolarını içerir. Bu arayüzün bağlantıları şu şekildedir;

• Bu kodlayıcının Kırmızı renkli kablosu Arduino Uno'nun 5V pinine bağlıdır.
• Bu kodlayıcının siyah renkli kablosu Arduino Uno'nun GND pinine bağlıdır.
• Bir optik kodlayıcının Beyaz renkli kablosu (OUT A), Pin-3 gibi Arduino Uno'nun kesici pinine bağlanır.
• Bu kodlayıcının Yeşil renkli kablosu (OUT B), Arduino Uno'nun Pin-2 gibi diğer kesici pinine bağlanır.

Burada beyaz ve yeşil renkli kablolar gibi optik kodlayıcıdan gelen çıkış kabloları sadece Arduino Uno kartının kesme pinine bağlanmalıdır, aksi takdirde Arduino kartı bu kodlayıcıdan gelen her darbeyi kaydetmeyecektir.

kod

uçucu uzun sıcaklık, sayaç = 0; //Bu değişken, kodlayıcının dönüşüne bağlı olarak artacak veya azalacaktır.
geçersiz kurulum()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(2, INPUT_PULLUP); // dahili pullup giriş pimi 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // dahili pullup giriş pimi 3
//kesme ayarlanıyor
//Kodlayıcıdan yükselen darbe ai0()'ı etkinleştirdi. AttachInterrupt 0, Arduino'da DigitalPin nr 2'dir.
insertInterrupt(0, ai0, YÜKSELEN);
//B kodlayıcıdan gelen yükselen darbe ai1()'i etkinleştirdi. InsertInterrupt 1, Arduino'da DigitalPin nr 3'tür.
insertInterrupt(1, ai1, YÜKSELEN);
}
boşluk döngüsü () {
// Sayacın değerini gönder
if( sayaç != sıcaklık ){
Serial.println (sayaç);
sıcaklık = sayaç;
}
}
geçersiz ai0() {
// 2 numaralı DigitalPin LOW'dan HIGH'a gidiyorsa ai0 aktif olur
// Yönü belirlemek için pim 3'ü kontrol edin
if(digitalRead(3)==DÜŞÜK) {
sayaç++;
}başka{
tezgah-;
}
}
geçersiz ai1() {
// 3 numaralı DigitalPin LOW'dan HIGH'a gidiyorsa ai0 aktif olur
// Yönü belirlemek için pim 2 ile kontrol edin
if(digitalRead(2)==DÜŞÜK) {
tezgah-;
}başka{
sayaç++;
}
}
Yukarıdaki kod Arduino Uno kartına yüklendikten sonra seri monitörü açın ve optik kodlayıcının milini çevirin. Optik enkoderi saat yönünde çevirirseniz değerin arttığını fark edebilirsiniz ve bu enkoderi saat yönünün tersine çevirirseniz değer azalacaktır. Değer ters gösteriyorsa, saat yönünde hareket için negatif bir değer vermek anlamına gelir. Böylece beyaz ve yeşil kabloları ters çevirebilirsiniz.

Optik Kodlayıcı Türleri

Optik kodlayıcılar, aşağıda tartışılan aktarıcı tip ve yansıtıcı tip olmak üzere iki tipte mevcuttur.

Aktarıcı Tip

Aktarıcı tipte bir optik kodlayıcıda, fotoğraf sensörü, ışık yayan diyotlardan yayılan ışık sinyalinin kod çarkının yarığından geçip geçmediğini fark eder. Aktarıcı tipte bir optik kodlayıcının başlıca faydaları arasında; oldukça basit optik şerit nedeniyle sinyalin doğruluğunu kolayca ve basit bir şekilde geliştirir.

Yansıtıcı Tip

Yansıtıcı tipte bir optik kodlayıcıda, fotoğraf sensörü, ışık yayan diyottan yayılan ışık sinyalinin kod çarkından yansıtılıp yansıtılmadığını fark eder. Yansıtıcı tip optik kodlayıcıların avantajları arasında başlıca; minyatürleştirmek ve inceltmek basittir. İstifleme tekniği ile tasarlandıkları için; daha sonra montaj prosedürü basitleştirilebilir.

Optik Kodlayıcı ve Manyetik Kodlayıcı

Optik kodlayıcı ile manyetik kodlayıcı arasındaki fark aşağıdakileri içerir.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu optik kodlayıcının avantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Optik kodlayıcı, LED'den gelen ışığın yarıktan geçip geçmediğini fark edecek bir mekanizmaya sahip olduğundan, yarık şeklini geliştirerek çözünürlüğün yanı sıra doğruluğu da kolayca geliştirir.
• Bu kodlayıcı, yakındaki manyetik alandan etkilenmez.
• Bu kodlayıcılar en yüksek çözünürlükleri sağlar.
• Bunlar, girdap akımlarından kaynaklanan elektriksel gürültünün girişimine karşı daha dirençlidir.
• Bu kodlayıcılar esnek montaj seçeneklerine sahiptir.

bu optik kodlayıcıların dezavantajları aşağıdakileri dahil edin.

• Bu kodlayıcının ana dezavantajı şudur: mekanik olarak güçlü değildir.
• Bu kodlayıcılar, aşırı darbe veya şiddetli titreşimden zarar görebilecek ince bir cam diske sahiptir.
• Bu kodlayıcılar 'görüş hattına' bağlıdır, bu nedenle genel olarak kir, yağ ve toza karşı savunmasızdırlar.
• Bu kodlayıcıdaki optik diskler normalde plastik veya camla tasarlanmıştır, bu nedenle aşırı sıcaklık, titreşim ve kirlenme nedeniyle hasar görme olasılığı daha yüksektir.

Uygulamalar

bu optik kodlayıcı uygulamaları aşağıdakileri dahil edin.

• Bu kodlayıcılar, yüksek düzeyde hassasiyet ve doğruluk gerektiren uygulamalar için idealdir.
• Bunlar, güçlü bir manyetik alanın üretildiği yerlerde kullanılır.
• Büyük çaplı motorların kullanıldığı cihazlarda uygulanabilir.
• Bu kodlayıcılar, yarıktan geçen optik sinyallerin algılanmasına ve bunları elektrik sinyallerine dönüştürmeye yardımcı olur.
• Bu kodlayıcılar, spektrometreler, laboratuvar ekipmanları, santrifüjler, tıbbi cihazlar, CT tarama sistemleri vb. gibi geniş bir uygulama yelpazesinde dönme hareketini ölçmede ve kontrol etmede çok faydalıdır.
• Bu enkoderler, son derece kısıtlı alanlarda yüksek torka dayalı uygulamalarda kullanılır.
• Bunlar programlanabilir muayene cihazlarında kullanılır.
• Bunlar ticari veya endüstriyel ekipmanlarda kullanılır.
• Bunlar kimyasal dozajlama ekipmanlarında kullanılır.

1). Optik Kodlayıcılar Neden Kullanılır?

Optik kodlayıcılar, manyetik kodlayıcıya kıyasla çözünürlüğün yanı sıra doğruluğu da kolayca iyileştirir. Böylece bunlar, güçlü bir manyetik alanın yaratıldığı her yerde kullanılabilir.

2). Bir Optik Kodlayıcının Çıkışı Nedir?

Optik kodlayıcı çıkışı, veri örneklemesi için 'saat' olarak kullanılan elektronik bir darbedir.

3). Bir Optik Kodlayıcının Çözünürlüğü Nedir?

Bir optik kodlayıcının çözünürlüğü, odometri hesaplamaları için kullanılan her tekerlek dönüşü için 20k darbedir.

4). Enkoderler neden Potansiyometrelerden daha iyi?

Enkoderler belirsiz bir süre boyunca benzer bir yönde dönebilirken, bir potansiyometre normalde tek bir devir döndürür.

5). Robotikte Hangi Tip Kodlayıcı Yaygın Olarak Kullanılmaktadır?

Optik kodlayıcılar, mutlak veya artımlı ölçümleri kaydetmek için robotikte kullanılır.

Bu, bir optiğe genel bir bakıştır. kodlayıcı – türleri , arabirim oluşturma, çalışma ve uygulamalar. Optik kodlayıcılar, camdan geçen ve bir alıcı aracılığıyla tanımlanan ışığı kullanır. Bu tür kodlayıcılar, kesin geri bildirim bilgileri sağlamak için birçok endüstrinin çeşitli mekanik sistemlerinde çok doğru ve çok gerekli bileşenlerdir. İşte size bir soru, lineer kodlayıcı nedir?