Σε σύνδεση με ένα μC, οι παλμοί ή ο ψηφιακός κώδικας μετατρέπονται σε ένδειξη θέσης, ταχύτητα/φορά περιστροφής ή απλά ρυθμίζουν κάποια παράμετρο εισόδου (+/- ανάλογα με την περιστροφή).
Οσα προορίζονται για ένδειξη απόλυτης θέσης (γωνία) δίνουν κώδικα σε πολλές εξόδους (λ.χ 6-8 bits) και ονομάζονται "position encoders" (κωδικοποιητές θέσης). Αυτά που δείχνουν την "σχετική" περιστροφή, δίνουν παλμό σε 2 εξόδους (Α, Β) με προπορεία σε μία από αυτές ανάλογα με τη φορά περιστροφής.
Κάθε rotary encoder χαρακτηρίζεται από το πλήθος θέσεων ή παλμών για μιά πλήρη περιστροφή (360°). Ετσι έχουμε encoder των 16, 32, 64, ... σημείων ανά περιστροφή. Σε κάθε σημείο μπορεί να υπάρχει μικρό μηχανικό σταμάτημα ("click").
Τα φθηνά rotary encoders είναι μηχανικά και μοιάζουν με περιστροφικούς μεταγωγούς, ενώ τα πιό αξιόπιστα και μεγαλύτερης ακρίβειας είναι οπτικά (περιέχουν LED και φωτοδιόδους).
Περιστροφικοί κωδικοποιητές χρησιμοποιούνται οπουδήποτε θέλουμε να έχουμε ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα βάσει της φοράς περιστροφής, ταχύτητας περιστροφής ή γωνίας ενός άξονα.
Μερικές καθημερινές εφαρμογές:
Περιστροφικοί κωδικοποιητές χρησιμοποιούνται οπουδήποτε θέλουμε να έχουμε ένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα βάσει της φοράς περιστροφής, ταχύτητας περιστροφής ή γωνίας ενός άξονα.
Μερικές καθημερινές εφαρμογές:
Είδη και αρχή λειτουργίας
Οι π/κ χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες, τους αθροιστικούς (incremental) και τους απόλυτους (absolute).
Οι αθροιστικοί είναι απλοί στην κατασκευή τους όμως μπορούν να εντοπίσουν στην πιό απλή μορφή τους μόνο ταχύτητα περιστροφής, ενώ οι πιό εξελιγμένοι, φορά και ταχύτητα περιστροφής.
Οι απόλυτοι έχουν πιό πολύπλοκη κατασκευή όμως μπορούν επιπλέον να εντοπίσουν και το ακριβές σημείο στο οποίο είναι περιστραμένος ο άξονας τους ανα πάσα στιγμή.
Σε κάθε περίπτωση, οι π/κ κατά την περιστροφή τους παράγουν ένα ή περισσότερα ηλεκτρικά σήματα, τα οποία συνήθως οδηγούνται στις εισόδους ενός μικροελεγκτή για επεξεργασία. Απο την επεξεργασία των σημάτων προκύπτει η ταχύτητα, φορά ή θέση του άξονα.
Ανάλογα με τον τρόπο που δημιουργούνται αυτά τα σήματα, οι π/κ χωρίζονται στους μηχανικούς (mechanical), οπτικούς (optical), μαγνητικούς (magnetic) και χωρητικούς (capacitive).
Γενικά οι π/κ κατατάσονται στα παθητικά στοιχεία (passive components). Όμως υπάρχουν και πιό εξελιγμένοι π/κ τους οποίους θα μπορούσαμε να χαρακτηρίσουμε ως “ενεργούς” οι οποίοι κάνουν κάποια προ-επεξεργασία των σημάτων πρίν τα στείλουν στον μικροελεγκτή.
Πρακτικές εφαρμογές
ABS
Ο π/κ του ABS είναι αθροιστικός, μαγνητικού τύπου. Αποτελείται απο ένα δίσκο απο φερρομαγνητικό υλικό με δόντια ή εγκοπές που βρίσκεται πάνω στον τροχό και έναν μαγνητικό αισθητήρα ο οποίος βρίσκεται σε κάποιο σταθερό σημείο. Καθώς ο τροχός περιστρέφεται, τα δόντια ή οι εγκοπές του δίσκου περνάνε μπροστά απο τον αισθητήρα και προκαλούν έναν τετράγωνο παλμό. Ανάλογα με τον αριθμό των εγκοπών και την ταχύτητα περιστροφής, μεταβάλλεται και η συχνότητα του παλμού.
Κάποιοι αισθητήρες ABS είναι παθητικού τύπου και παράγουν ημιτονοειδές σήμα, όμως αυτό πιθανόν να προκαλέι προβλήματα, ειδικά στις χαμηλές ταχύτητες, γιατι το σήμα μπορεί να μήν είναι πολύ καθαρό και έτσι ο μικροελεγκτής να μήν έχει ξεκάθαρη εικόνα για την ταχύτητα του τροχού. Άλλοι αισθητήρες είναι ενεργοί, δηλαδή έχουν ενσωματωμένα κυκλώματα τα οποία ενισχύουν και διαμορφώνουν το σήμα έτσι ωστε ο μικροελεγκτής να δέχεται ένα καθαρό τετράγωνο παλμό.
Ας πάρουμε ώς παράδειγμα τον τροχό της μοτοσυκλέτας της εικόνας. Η διάμετρος του τροχού είναι 60cm και ο δίσκος έχει περίπου 60 εγκοπές. Αυτό σημαίνει οτι σε κάθε πλήρη περιστροφή του τροχού δημιουργούνται 60 παλμοί. Καθώς η περίμετρος του τροχού είναι 1,9m (60*π), αυτό μεταφράζεται οτι 1,9m διανυόμενης απόστασης ισοδυναμούν με 60 παλμούς.
Διαιρώντας και τα δύο μέρη της ισοδυναμίας με 1,9 και το χρόνο, παίρνουμε τη σχέση ταχύτητας της μοτοσυκλέτας και συχνότητας παλμού, δηλαδή 1m/s ισοδυναμεί με 31,57Hz. Σε ταχύτητα 300km/h (84m/s) η συχνότητα του παλμού θα είναι αντίστοιχα 84*31,57 = 2,9KHz.
Με αυτή τη διάταξη η οποία παράγει μόνο ένα παλμό, μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα αλλά όχι τη φορά περιστροφής. Αυτό βεβαίως δέν είναι πρόβλημα για ενα σύστημα ABS, γιατί μόνο η ταχύτητα του τροχού έχει σημασία για τον ελεγκτή. Όμως υπάρχουν περιπτώσεις που θέλουμε να γνωρίζουμε και την φορά περιστροφής, για παράδειγμα στο ποντίκι.
Ποντίκι με μπίλια
Τα παλιά ποντίκια με μπίλια, είχαν δύο άξονες οι οποίοι έπερναν κίνηση απο την μπίλια. Οι άξονες αυτοί είχαν στην άκρη τους ένα δίσκο με εγκοπές ή δόντια. Απο τη μία πλευρά του δίσκου υπήρχαν δύο LED (συνήθως υπέρυθρα) και αντίστοιχα απο την άλλη πλευρά δύο φωτοδίοδοι. Τα LED ήταν μονίμως αναμένα.
Η διαφορά εδώ είναι οτι οι δύο φωτοδίοδοι είναι με τέτοιο τρόπο τοποθετημενες σε σχέση με το δίσκο, ωστε οι παλμοί που παράγουν να έχουν μία μικρή διαφορά φάσης μεταξύ τους.
Έτσι όταν ο άξονας περιστρέφεται κατα τη μία φορά, ο παλμός Α προηγείται του Β ενώ κατα την αντίστροφη φορά ο παλμός Β προηγείται του Α. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί ο μικροελεγκτής του ποντικιού να εντοπίσει εκτός απο την ταχύτητα περιστροφής και την φορά περιστροφής.
Ηχοσύστημα
Οι π/κ των ηχοσυστημάτων είναι παρόμοιας λειτουργίας με αυτούς των ποντικιών, όμως συνήθως είναι φτηνότεροι μηχανικοί, καθώς χρησιμοποιούνται λιγότερο και δέν απαιτείται μεγάλη ακρίβεια και αντοχή στη χρήση. Και εδώ δηλαδή παράγονται δύο παλμοί με κάποια διαφορά φάσης, όμως ο τρόπος παραγωγής τους είναι με ηλεκτρικές επαφές.
Οι μεταλλικές επαφές δέν είναι απολύτως συμμετρικές και έτσι δημιουργείται η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο παλμών.
Κάποιοι π/κ αυτού του τύπου κάνουν διακριτά “κλίκ” κατα την περιστροφή τους, σηνήθως 6, 8 ή 12 σε μία πλήρη περιστροφή. Άλλοι, όπως ο παραπάνω, έχουν ομαλή περιστροφή.
Αναρτήσεις
){kind=link}