Pengekod Optik : Berfungsi, Jenis, Antaramuka & Aplikasinya

Pengekod ialah peranti pengesan gerakan yang menyediakan maklum balas dalam a sistem kawalan gelung tertutup . Fungsi utama pengekod adalah untuk menukar gerakan berputar atau gerakan linear bahagian peranti kepada isyarat elektrik selepas itu dihantar ke sistem kawalan, Dengan menggunakan pengekod, lokasi tepat komponen peranti, kelajuan putaran atau arahnya dan sudut & no. transformasi aci motor boleh dikenali. Terdapat pelbagai jenis pengekod yang terdapat di pasaran yang dikelaskan berdasarkan jenis teknologi, gerakan, pelbagai parameter, dll. Pengekod berdasarkan gerakan dikelaskan kepada linear, berputar dan sudut. Pengekod berdasarkan kedudukan dikelaskan ke dalam pengekod mutlak dan pengekod tambahan . Pengekod berdasarkan teknologi penderiaan dikelaskan kepada optik, magnetik dan kapasitif. Pengekod berdasarkan saluran dikelaskan kepada saluran tunggal dan kuadratur. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan salah satu jenis pengekod iaitu pengekod optik – kerja dan aplikasinya.

Apakah Pengekod Optik?

Peranti elektromekanikal yang digunakan untuk menukar kedudukan daripada berputar atau linear kepada isyarat elektrik dengan menggunakan sumber cahaya, grating optik & pengesan fotosensitif dikenali sebagai pengekod optik. Pengekod ini digunakan secara meluas dalam alatan mesin yang berbeza, peralatan pejabat dan sebagai penderia kawalan kedudukan ketepatan tinggi dalam robot industri.

Reka Bentuk Pengekod Optik

Pengekod optik direka dengan LED, penderia foto & cakera yang dikenali sebagai roda kod termasuk celah dalam arah jejari & mengesan data kedudukan berputar sebagai isyarat optik. Sebaik sahaja roda kod disambungkan ke aci berputar seperti motor berputar maka isyarat optik akan dihasilkan berdasarkan sama ada cahaya yang dihasilkan daripada elemen pemancar cahaya kekal melalui celah roda kod atau tidak. Penderia foto melihat isyarat optik dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik & mengeluarkannya.

Peranti Pemancar Cahaya

Dalam pengekod optik, LED IR yang murah digunakan walaupun kadangkala, LED berwarna dengan panjang gelombang yang lebih pendek digunakan untuk mengandungi resapan cahaya. Selain itu, diod laser yang mahal digunakan di mana resolusi tinggi & prestasi tinggi diperlukan.

Lensa

Lampu LED adalah cahaya tersebar melalui kearah yang kecil supaya kanta cembung digunakan untuk membuat selari.

Roda Kod

Roda kod kelihatan seperti cakera termasuk celah yang membenarkan atau menyekat cahaya yang dipancarkan daripada Diod pemancar cahaya . Roda kod dibuat dengan bahan logam, kaca & resin. Di sini, bahan logam adalah kuat terhadap kelembapan suhu & getaran.

Bahan resin tidak mahal tetapi sesuai untuk pengeluaran besar-besaran & digunakan untuk aplikasi berasaskan pengguna. Bahan kaca digunakan terutamanya di mana resolusi & ketepatan maksimum diperlukan. Selain itu, celah tetap disusun berhampiran roda kod untuk menjelaskan laluan atau sekatan cahaya daripada pas LED di seluruh roda kod & masuk ke dalam elemen pengumpul cahaya.

Penderia Foto

Penderia foto biasanya adalah fototransistor/ fotodiod yang dibuat dengan bahan semikonduktor seperti silikon, germanium & indium galium fosfida.

Bagaimanakah Pengekod Optik Berfungsi?

Pengekod optik hanya mengesan isyarat optik yang melalui celah dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik. Berbanding dengan pengekod magnet, pengekod ini sangat mudah untuk meningkatkan ketepatan & resolusi untuk digunakan dalam aplikasi di mana sahaja medan magnet yang kuat dihasilkan. Pengekod optik membolehkan pengawal berbeza untuk mengukur jenis gerakan yang berbeza. Pengekod ini menawarkan isyarat maklum balas yang sangat tepat yang digunakan untuk mengesahkan kedudukan, pecutan & halaju motor atau penggerak linear sebenar.

Pengekod Optik Arduino

Di sini kita akan belajar cara menyambung pengekod berputar optik menggunakan arduino uno . Ini adalah peranti mekanikal dengan aci berputar dalam perumahan silinder. Pada cakera rata bulat, terdapat dua set slot. Di mana-mana bahagian cakera ini, penderia optik disambungkan di mana set pemancar berada di satu sisi dan penerima yang dihantar berada di sisi lain. Setiap kali cakera berlubang berputar di antara penderia maka ia memotong sensor optik , jadi isyarat akan dihasilkan di hujung penerima. Di sini, penerima disambungkan kepada mikropengawal untuk memproses isyarat yang dijana, dengan cara ini kita boleh mengenal pasti berapa banyak aci berputar. Arah putaran aci boleh ditentukan dengan hanya membandingkan kekutuban isyarat untuk dua o/ps kerana dua set slot pada cakera bulat berada pada beberapa offset.

Antara muka pengekod optikal dengan Arduino ditunjukkan di bawah. Komponen yang diperlukan untuk antara muka ini terutamanya termasuk pengekod optik, papan Arduino Uno, dan wayar penyambung. Sambungan antara muka ini mengikuti sebagai;

• Wayar warna Merah pengekod ini disambungkan ke pin 5V Arduino Uno.
• Wayar warna hitam pengekod ini disambungkan ke pin GND Arduino Uno.
• Wayar warna Putih (OUT A) pengekod optik disambungkan kepada pin pencelah Arduino Uno seperti Pin-3.
• Wayar warna Hijau (OUT B) pengekod ini disambungkan ke pin pencelah Arduino Uno yang lain seperti Pin-2.

Di sini wayar keluaran dari pengekod optik seperti wayar warna putih dan hijau harus disambungkan hanya kepada pin gangguan papan Arduino Uno, jika tidak papan Arduino tidak akan merekodkan setiap nadi daripada pengekod ini.

Kod

suhu panjang yang tidak menentu, pembilang = 0; //Pembolehubah ini akan bertambah atau berkurang bergantung pada putaran pengekod
persediaan batal()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(2, INPUT_PULLUP); // pin input pullup dalaman 2
pinMode(3, INPUT_PULLUP); // pin input pullup dalamanเป็น 3
//Menyediakan gangguan
// Nadi yang meningkat daripada encodenren diaktifkan ai0(). AttachInterrupt 0 ialah DigitalPin nr 2 pada Arduino.
attachInterrupt(0, ai0, RISING);
//B nadi meningkat daripada encodenren diaktifkan ai1(). AttachInterrupt 1 ialah DigitalPin nr 3 pada Arduino.
attachInterrupt(1, ai1, RISING);
}
gelung kosong() {
// Hantar nilai pembilang
jika( pembilang != temp ){
Serial.println (kaunter);
temp = kaunter;
}
}
batal ai0() {
// ai0 diaktifkan jika DigitalPin nr 2 berubah dari LOW ke HIGH
// Periksa pin 3 untuk menentukan arah
if(digitalRead(3)==RENDAH) {
kaunter++;
}lain{
kaunter–;
}
}
void ai1() {
// ai0 diaktifkan jika DigitalPin nr 3 berubah dari LOW ke HIGH
// Semak dengan pin 2 untuk menentukan arah
if(digitalRead(2)==RENDAH) {
kaunter–;
}lain{
kaunter++;
}
}
Setelah kod di atas dimuat naik ke papan Arduino Uno, kemudian buka monitor bersiri & pusingkan aci pengekod optik. Jika anda memutarkan pengekod optik mengikut arah jam maka anda boleh melihat peningkatan nilai dan jika anda menghidupkan pengekod ini dalam arah lawan jam maka nilai akan berkurangan. Jika nilai menunjukkan songsang bermakna memberikan nilai negatif untuk gerakan mengikut arah jam. Jadi anda boleh membalikkan wayar putih dan hijau.

Jenis Pengekod Optik

Pengekod optik boleh didapati dalam dua jenis jenis transmissive dan jenis reflektif yang dibincangkan di bawah.

Jenis Transmissive

Dalam pengekod optik jenis transmissive, penderia foto melihat sama ada isyarat cahaya yang dipancarkan daripada diod pemancar cahaya melepasi atau tidak di seluruh celah roda kod. Faedah utama pengekod optik jenis transmissive termasuk; ia meningkatkan ketepatan isyarat dengan mudah dan pembangunan yang mudah kerana lorong optik yang agak mudah.

Jenis Reflektif

Dalam pengekod optik jenis reflektif, penderia foto melihat sama ada isyarat cahaya yang dipancarkan daripada diod pemancar cahaya dipantulkan atau tidak melalui roda kod. Kelebihan pengekod optik jenis reflektif terutamanya termasuk; ia mudah untuk dikecilkan & nipis. Oleh kerana ini direka melalui teknik susun; maka prosedur pemasangan boleh dipermudahkan.

Pengekod Optik Vs Pengekod Magnetik

Perbezaan antara pengekod optik dan pengekod magnet termasuk yang berikut.

Kelebihan dan kekurangan

The kelebihan pengekod optik termasuk yang berikut.

• Pengekod optik dengan mudah meningkatkan ketepatan serta resolusi dengan membangunkan bentuk celah kerana ia mempunyai mekanisme untuk melihat sama ada cahaya daripada LED melepasi atau tidak sepanjang celah.
• Pengekod ini tidak terjejas oleh medan magnet berdekatan.
• Pengekod ini memberikan resolusi tertinggi.
• Ini lebih tahan terhadap gangguan bunyi elektrik daripada arus pusar.
• Pengekod ini mempunyai pilihan pelekap yang fleksibel.

The keburukan pengekod optik termasuk yang berikut.

• Kelemahan utama pengekod ini ialah: ia secara mekanikal tidak kuat.
• Pengekod ini mempunyai cakera kaca nipis yang boleh rosak akibat kejutan melampau atau getaran yang teruk.
• Pengekod ini bergantung pada 'garisan penglihatan', jadi mereka terdedah terutamanya kepada kotoran, minyak & habuk.
• Cakera optik dalam pengekod ini biasanya direka dengan sama ada plastik atau kaca supaya terdapat lebih banyak peluang untuk rosak akibat suhu yang melampau, getaran dan pencemaran.

Aplikasi

The aplikasi pengekod optik termasuk yang berikut.

• Pengekod ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketepatan & ketepatan tahap tinggi.
• Ini digunakan di mana medan magnet yang kuat dihasilkan.
• Ia boleh digunakan dalam peranti yang menggunakan motor berdiameter besar.
• Pengekod ini membantu dalam mengesan isyarat optik yang melalui celah dan mengubahnya menjadi isyarat elektrik.
• Pengekod ini sangat membantu dalam mengukur & mengawal gerakan berputar merentas pelbagai aplikasi seperti spektrometer, peralatan makmal, emparan, peranti perubatan, sistem imbasan CT, dsb.
• Pengekod ini digunakan dalam aplikasi berasaskan tork tinggi di kawasan yang sangat terhad.
• Ini digunakan dalam peranti pemeriksaan boleh atur cara.
• Ini digunakan dalam peralatan komersial atau perindustrian.
• Ini digunakan dalam peralatan dos kimia.

1). Mengapa Pengekod Optik Digunakan?

Pengekod optik dengan mudah meningkatkan ketepatan serta resolusi berbanding dengan pengekod magnetik. Jadi ini boleh digunakan di mana-mana medan magnet yang kuat dicipta.

2). Apakah Output Pengekod Optik?

Output pengekod optik ialah nadi elektronik yang digunakan sebagai 'jam' untuk pensampelan data.

3). Apakah Resolusi Pengekod Optik?

Resolusi pengekod optik ialah 20k denyutan untuk setiap revolusi roda yang digunakan untuk pengiraan odometri.

4). Mengapa Pengekod lebih baik daripada Potensiometer?

Pengekod boleh berputar dalam arah yang sama untuk tempoh yang tidak ditentukan manakala potensiometer biasanya memutarkan satu revolusi.

5). Jenis Pengekod yang manakah digunakan secara meluas dalam Robotik?

Pengekod optik digunakan dalam robotik untuk merekodkan ukuran mutlak atau tambahan.

Ini adalah gambaran keseluruhan optik pengekod – jenis , antara muka, kerja dan aplikasi. Pengekod optik menggunakan cahaya yang disalurkan melalui kaca & dikenal pasti melalui penerima. Pengekod jenis ini adalah komponen yang sangat tepat dan sangat diperlukan dalam pelbagai sistem mekanikal bagi banyak industri untuk memberikan maklumat maklum balas yang tepat. Berikut ialah soalan untuk anda, apakah pengekod linear?