Enkoderlar
Enkoder nedir?
Enkoder, bilgiyi bir formattan diğerine dönüştüren herhangi bir şeydir (cihaz, yazılım, kişi). Bazı kodlama örnekleri şunlardır:
Elektrik sinyalini ses dalgalarına dönüştüren hoparlör gibi bir dönüştürücü
Dosya boyutunu küçültmek için bir ses dosyasını mp3'e kodlayan yazılım
Bir stenograf (mahkeme muhabiri) mahkeme salonundaki konuşmaları alır ve yazılı bir kayda dönüştürür
Bu bölüm, bir motorda olduğu gibi bir milin açısal konumunu elektronik bir sinyale dönüştüren elektro-mekanik cihazlar olan döner enkoderler hakkındadır. Bu sinyaller, tüm robot işlevlerini kontrol eden bir mikrodenetleyiciye beslenebilir ve daha sonra daha iyi programlama kararları almak için gerçek dünya verileri sağlamak için kullanılabilir.
İki ana tip enkoder vardır: mutlak ve artımlı.
Mutlak enkoderler dönüşün gerçek açısını verir (örneğin 30°). Mutlak enkoderler güç kesildiğinde konum bilgilerini korur ve güç yeniden verildiğinde mevcut açıyı okumak için dönüş gerekmeden konum verileri hemen kullanılabilir. Enkoder değeri ile motor mili arasındaki ilişki monte edildiğinde ayarlanır ve her zaman aynı kalır. Genellikle bu enkoderler, okunan ve bilinen bir açıya dönüştürülen özel olarak basılmış bir desen diski kullanır. Genel olarak, mutlak enkoderlerin programlama sırasında kullanımı daha kolaydır, ancak üretimleri daha karmaşıktır, bu nedenle daha büyük veya daha pahalıdırlar.
Artımlı enkoderler olarak da adlandırılan inkremental enkoderler, şaftın hareketi hakkında bilgi sağlar (örneğin 5 RPM'de ileri) ve yalnızca şaft dönerken veri sağlar. Bunu hatırlamanın bir yolu, artımlı enkoderlerin motor çıkış milinin artımlı değişimi hakkında bilgi vermesidir. Artımlı enkoderler yalnızca motor dönerken darbeler sağlar ve bu darbelerin yararlı bilgilere yorumlanması harici olarak yapılmalıdır. Bir artımlı enkoder başlangıçta hangi konumda olduğunu bilmez, ancak bir açıyı hesaplamak için referans noktası elde etmek üzere her başlangıçta çalıştırılması gereken bir kalibrasyon programı oluşturmak mümkündür.
Enkoderler gerçek dünyadaki bir değişikliği (şaft dönüşü) ölçer ve bunu bir elektrik sinyaline dönüştürür. Bunu yapmanın iki yaygın yolu optik veya manyetik geri bildirim kullanmaktır:
Optik enkoderler, motor şaftına bağlı olan ve dış kısmında bir dizi yarık ya da yansıtıcı desen bulunan bir diske sahiptir. Bir ışık diskin üzerine veya içinden parlar ve ışık bir fotodiyottan (üzerine ışık düştüğünde elektrik sinyali üreten cihaz) geçebilir veya yansıyabilir. Bu sensörler çok hafif ve kompakt olabilir, ancak fotodiyoda ulaşan ışığı engelleyebilecek herhangi bir şeye karşı çok hassas olabilirler. Yansıtıcı bir disk üzerindeki parmak izleri veya kirli bir ortamdan gelen toz parazit yapabilir.
Manyetik enkoderler bir motorun şaftına bağlı bir mıknatısa sahiptir ve şaft döndükçe değişen manyetik alanı tespit etmek için Hall etkisi sensörlerini kullanır. Manyetik enkoderler zorlu veya kirli ortamlarda çalışabilir.
Manyetik Quadrature Enkoderler
Hem HD Hex Motorun hem de Core Hex Motorun arkasına 12 kutuplu bir manyetik Quadrature enkoder takılmıştır. Motorun çıkış mili motor kasasının arkasından uzanır ve mile çok kutuplu bir sabit mıknatıs takılıdır. Mıknatısın yanına birbirine 90° açıyla monte edilmiş 'A' ve 'B' olarak işaretlenmiş iki Hall etkisi sensörü vardır. 12 kutuptan her biri Hall etkisi sensörlerinden birinin üzerinden geçerken manyetik alanda bir değişiklik yaratarak sensörün ölçülebilir bir voltaj sinyali üretmesine neden olur.
Quadrature enkoderler, dört farklı çıkış durumuna sahip özel bir artımlı enkoder türüdür. Eğer quad- kökü dört anlamına geliyorsa, ancak bu kodlayıcıda sadece iki sensör varsa, isim nereden geliyor? İki Hall etkisi sensöründen gelen çıkış sırasıyla “Kanal A” ve Kanal B” olarak adlandırılır; çıkışın bir örneği aşağıda gösterilmiştir. Tekrar eden bir düzende bir tam döngünün süresi olarak tanımlanan tek bir periyotta (T), zamanlama diyagramında dört farklı durum vardır (bkz. aşağıda a, b, c ve d), dolayısıyla bir quadrature kodlayıcı.
Kanal A'dan Kanal B'ye olan kaymanın nedeni sensörlerin birbirlerinden 90° kaymış olmasıdır. Motor döndükçe sensörlerden biri diğerinden önce değişimi görecektir. Motor mili saat yönünde (CW) döndüğünde, Kanal A Kanal B'den önce gelir (kenar daha önce yükselir). Motor saat yönünün tersine (CCW) döndüğünde, Kanal A Kanal B'den sonra gelir (yükselir). Tek bir sensör olsaydı, dönüş sayısını ölçmek yine de mümkün olurdu, ancak motorun yönünü tespit etmek mümkün olmazdı.
HD Hex ve Core Hex motorlarda M+ terminaline pozitif voltaj uygulandığında Kanal A, Kanal B'yi yönlendirir. Ancak bunun gerçek hayatta geçerli olmayacağı zamanlar vardır. Farklı redüksiyon dişli kutuları veya Kanal A ve Kanal B enkoder kablolarının kontrol ünitesinde fiziksel olarak değiştirilmesi, kanallar arasındaki ilişkiyi tersine çevirebilir. Robotunuzu programlarken ve sorun giderirken bunu aklınızda bulundurun.
Enkoder bir mikrodenetleyici tarafından okunduğunda, iki sinyal bir yukarı sayma darbesi veya aşağı sayma darbesi üretmek için karşılaştırılır. Bu darbeler ileri (CW) veya geri (CCW) adımlar olarak sayılır. Kullanılan enkoderin özellikleri kullanılarak sayım dereceye dönüştürülebilir. Bu bilgi, bir robot kolunu belirli bir açıya sürmek veya bir robota belirli bir mesafeyi sürmesini söylemek için kullanılabilir. Hem Kontrol Hub'ı hem de Expansion Hub, enkoder bağlantı noktaları aracılığıyla bir mikrodenetleyiciyle iletişim kurar.
Kodlayıcı Teknik Özellik Tanımları
Enkoder tedarikçileri arasında bazı çelişkili terminoloji farklılıkları vardır. Bu belge, üzerinde en çok uzlaşılan terimlerden birini tanımlamaktadır, ancak farklı satıcıların enkoder özellikleri arasında karşılaştırma yaparken terimlerin anlamlarının değişebileceğini unutmayın.
Çıkış, çıkış sinyallerinin dört farklı kombinasyonundan her geçtiğinde, buna bir döngü denir (aşağıdaki a, b, c ve d'ye bakın). Enkoderler, kullanılan mıknatıs üzerindeki kutup sayısına bağlı olarak farklı bir döngü-ön-devrime (CPR) sahiptir. CPR, enkoder milinin bir tam dönüşü için kaç döngü üretildiğidir.
Aşağıdaki şekilde 14 CPR enkoderin bir tam dönüşünden elde edilen örnek bir çıktı gösterilmektedir. 14 CPR dönüşlü bir enkoder, A kanalında 14 yükselmeye sahip olarak da belirtilebilir. Enkoderler dişli kutusu çıkış miline değil motor miline monte edilir, bu nedenle redüksiyon dişli kutusu takılı bir motor için bu, bir tam çıkış mili dönüşünden daha azdır.
Bir enkoderi tanımlamak için yaygın olarak kullanılan PPR (Devir Başına Darbe) yerine CPR kullanmanın bir nedeni, enkoder sinyali mikrodenetleyici tarafından çözüldüğünde 1x, 2x veya 4x kod çözme yapmanın mümkün olmasıdır. 1x kod çözme için mikro denetleyici yalnızca tek bir kanaldaki yükselen sinyali “sayarken”, 4x kod çözme için her iki kanal için her yükselen veya düşen kenar bir “sayım” olarak ölçülür. 4x kod çözme en yaygın yöntemlerden biri olmasına rağmen, enkoder donanımının kendisine değil, elektronik aksamın enkoderden gelen sinyali nasıl çözdüğüne dayandığından, enkoder donanım özelliklerini tanımlamak için ideal bir yöntem değildir.
Her döngü yorumlandığında 4x kod çözme olduğunu varsayarsak, mikrodenetleyici dört farklı çıkışı (a, b, c ve d) ayrı adımlar olarak okuyabilir. Yani her CPR için kontrolör dört sayım/tik okuyabilir. Enkoder milinin dönüşü başına sayım sayısını hesaplamak için:
Motorun çıkış milinin dönüş başına gerçek devir sayısı, takılı olan dişli kutusuna bağlıdır.
Bu, sayım başına derece olarak hesaplanabilir. Motor çıkışının son aşamasına ek bir redüksiyon eklenmediği varsayılırsa (yani doğrudan sürüş) sayım başına derece sayısı şu şekilde hesaplanır:
Last updated