理论教育 光轴编码器的工作原理及应用

光轴编码器的工作原理及应用

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:光轴编码器通过红外线传感器来探测红外LED灯发射的光透过圆盘上狭缝产生的脉冲。当轴的转速超过该探测极限时,光轴编码器探测的数据将出现失误。这意味着机器人移动时VEX控制器将收到一连串的“0”和“1”,这一连串的“0”和“1”将被程序翻译后去控制机器人的运动,如下图所示。如果通道1领先于通道2,则轮胎顺时针旋转;如果通道2领先于通道1,则轮胎逆时针旋转。

光轴编码器的工作原理及应用

光轴编码器常用于动力系统中,包括计算前进路程和精确转弯。用光轴编码器的两个输出通道可以衡量一个VEX轴旋转的位置和方向,据此可以计算轴的旋转速度和机器人走过的距离,这些测量对自动程序非常有用。其内部包括一个红外LED灯和一个红外线传感器(见下图),通过红外线传感器探测透过随轴转动的带孔圆盘狭缝的光脉冲来计算轴的转速,从而确定轮子走多远。

注:普通轴角编码器只有一条输出线,测值时不能区分正反方向。本书中的光轴编码器属于正交轴角编码器,它有两条输出线,测值时能区分正反方向。

光轴编码器通过红外线传感器来探测红外LED灯发射的光透过圆盘上狭缝产生的脉冲。圆盘一圈有90个狭缝,轴转过的圈数等于红外线传感器探测到的狭缝数除以90,则机器人走过的路程=2π×R(轮子半径)×轴转过的圈数。根据这个公式就可以计算出机器人前进的距离。

光轴编码器里面的红外线传感器1s最多可以探测到1700个光脉冲,对应的轴1s最多可以转18.9圈,或1133rpm(注:rpm是通常用来描述电动机转速的单位,它是revolutions per minute的首字母缩写,即每分钟旋转的圈数)。当轴的转速超过该探测极限时,光轴编码器探测的数据将出现失误。(www.daowen.com)

光轴编码器是一个数字式的传感器,这意味着发送给控制器的信号将是高(1)或低(0)。当光透过狭缝照射到红外线传感器的时候,这个传感器将输出低电平(0);当光不能透过狭缝照射到红外线传感器的时候,这个传感器将输出高电平(1)。这意味着机器人移动时VEX控制器将收到一连串的“0”和“1”,这一连串的“0”和“1”将被程序翻译后去控制机器人的运动,如下图所示。

光轴编码器可以通过两个输出通道的90°相位差来判断轴的旋转方向,如下图所示。

如果通道1领先于通道2,则轮胎顺时针旋转;如果通道2领先于通道1,则轮胎逆时针旋转。通过探测两个通道的相对相位和脉冲数目,就可以知道机器人走得多快、多远和行走的方向。

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