Автор дал добро на общий доступ > Общий доступ

Самодельные энкодеры или где можно взять

(1/17) > >>

Ermak Александр Владимирович:
Энкодер — это устройство преобразующее линейное или угловое перемещение в последовательность сигналов, позволяющих определить величину перемещения.
Т.о. можно выделить линейные и поворотные энкодеры.

Поворотный энкодер (иначе — датчик угла поворота) — устройство, преобразующее угол поворота вращающегося объекта (вала) в электрические сигналы, позволяющие определить этот угол.
Датчики угла поворота широко применяются в автоматике (например — в сервоприводах).

Энкодеры бывают двух типов:
1. абсолютный — энкодер возвращает своё абсолютное положение.
Пример: переменный резистор в сервомашинке.
2. инкрементный — энкодер выдаёт импульсы, означающие изменение его положения
Пример: энкодер используемый на колёсике компьютерной мышки.

Кроме того, энкодеры различаются по принципу действия:
1) с щеточными контактами;
2) резисторные (потенциометры);
3) оптические;
4) магнитные (на датчиках Холла);
5) индуктивные;
6) ёмкостные.

Пример использования магнитного энкодера мы видели у робота-пылесоса Neato XV-11,

— на валу двигателя закреплён пластиковый диск с магнитиками, на которые реагирует датчик Холла.
А стандартный оптический энкодер мы можем наблюдать у роботов-пылесосов iRobot Roomba 400-серии (iRobot Create),

или в компьютерных мышках.

Принцип действия оптического энкодера:

направленный на фотодетектор, луч света периодически прерывается диском со специальными прорезями, вращающимся на валу двигателя/колеса.

В любительской робототехнике, наибольшее распростронение получили именно оптические энкодеры, которые могут быть либо в виде диска со специальными прорезями/щелями (или прозрачный диск с непрозрачными штрихами), либо в виде диска/ленты с областями с разной отражающей способностью.

Т.о., оптические энкодеры работают по двум принципам:
* на просвет;
* на отражение.

В обоих случаях, фотоприёмник, фиксирует переход от одной области к другой и энкодер может сгенерировать импульс, инкрементирующий «счётчик положения».

Так же, можно разделить энкодеры по типу считываемой информации:

* Одиночный энкодер — считаем количество импульсов

Плюсы:
+ самый простой и доступный вариант энкодера (только один датчик — излучатель+приёмник).

Минусы:
— ошибки инициализации (при старте системы, не ясно в каком положении находтся энкодер);
— ошибки при подсчете импульсов на границах ( возможны ложные срабатывания из-за «дребезга»;
— невозможность определить направление движения.

* Сдвоенный (квадратурный) энкодер — считаем количество импульсов, учитывая направление.

Разновидность инкрементального энкодера, которая состоит из двух датчиков срабатывающих со смещением в полшага, что позволяет практически полностью гарантировать отсутствие ложных срабатываний на границе одного из энкодеров.

Плюсы:
+ относительная простота реализации (два датчика);
+ отсутствие ошибок при подсчете импульсов;
+ возможно определить направление вращения.

Минусы:
— ошибки инициализации (при старте системы, не ясно в каком положении находимся).

* Энкодер на двоичных кодах — позволяет считывать точное положение в каждый момент времени.

Плюсы:
+ отсутствие ошибок инициализации (при старте системы, ясно в каком положении находимся);
+ нет ошибок при подсчете импульсов, т.к. такой задачи просто нет;
+ возможно определить направление вращения.

Минусы:
— относительная сложность реализации (несколько датчиков);
— проблемы с граничными положениями (если меняется одновременно более 1 бита, то можно временно получить некорректное положение);
— ограничения в разрешающей способности (для большей точности требуется больше каналов).

* Энкодер на кодах Грэя — позволяет считывать точное положение в каждый момент времени.

Плюсы:
+ отсутствие ошибок инициализации (при старте системы, ясно в каком положении находимся);
+ отсутствие ошибок при подсчете импульсов на границах;
+ возможно определить направление вращения;
+ отсутствие проблемы с граничными положениями (одновременно меняется не более 1 бита).

Минусы:
— относительная сложность реализации (несколько датчиков);
— ограничения в разрешающей способности (для большей точности требуется больше каналов).

Для самостоятельного изготовления энкодера потребуются:
1. диск с прорезями (можно изготовить самостоятельно — например, травлением) или найти готовый (например, в компьютерной мышке)), а можно наоборот — распечатать на плёнке для принтеров чёрные штрихи по кругу или диск с контрастным рисунком (просто распечатать на бумаге и приклеить к диску или колесу)

2. фото-датчик (светодиод + фото-приёмник).

Для энкодеров «на отражение» можно использовать фотопрерыватель (photo-interrupter), который в одном корпусе содержит оба элемента.

различные варианты паттернов энкодеров:

Пример энкодера в колесе от Pololu

На плате стоят фотопрерыватели, фиксирующие отражённый сигнал от белых зубцов внутри колеса.

Ссылки:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Датчик_угла_поворота
http://roboforum.ru/wiki/Энкодеры
http://ru.wikipedia.org/wiki/Код_Грея
Building a Self-Balancing Robot: Motor Driver and Wheel Encoder

Ermak Александр Владимирович:
Вот ещё нашел как конкретно делают

Сборка датчика

Итак, перечислим материалы, которые нужны для изготовления датчика положения: бумажный кодировочный диск, оптический сенсор типа Hamamatsu, черный пластиковый футляр из-под фотопленки, пластмассовая петля. Диск приклеивается к выходному валу там, где он выступает из задней части корпуса мотора. Сенсор и несколько других элементов крепятся на небольшой пластине из печатной платы. Печатная плата приклеивается ко дну футляра, а провода датчика и мотора выводятся через прорезь в боковой поверхности футляра.


Пластмассовая петля позволяет футляру скользить по корпусу мотора так, чтобы подобрать наилучшее положение для оптического сенсора. Итак, без помощи каких бы то ни было специальных инструментов мы смастерили датчик положения, обладающий защитной оболочкой и допускающий настройку положения оптического сенсора.

Андрей Викторович:
да, только не путайте таходатчики с энкодерами.

As Александр Иванович:
Занимальная статья про мышку Здесь

Оказывается она фотографирует и обрабатывает изображения.

Ermak Александр Владимирович:
Вот нашел программу для создания дисков для энкодеров. Очень редкая забирайте пока лежит.




http://freecoderdownload.blogspot.com/2009/01/encoder-designer-software.html

Закачаю ещё на всякий случай

Навигация

[0] Главная страница сообщений

[#] Следующая страница

Перейти к полной версии