ऑप्टिकल एनकोडर: कार्य, प्रकार, इंटरफेसिंग और इसके अनुप्रयोग

एनकोडर एक मोशन-डिटेक्टिंग डिवाइस है जो फीडबैक प्रदान करता है बंद लूप नियंत्रण प्रणाली . एक एनकोडर का मुख्य कार्य एक उपकरण के भाग की घूर्णन गति या रैखिक गति को एक विद्युत संकेत में बदलना है जिसके बाद यह नियंत्रण प्रणाली को वितरित करता है, एक एनकोडर का उपयोग करके, उपकरण घटकों का सटीक स्थान, घूर्णी गति या इसकी दिशा और कोण और नहीं। मोटर शाफ्ट परिवर्तनों की पहचान की जा सकती है। बाजार में विभिन्न प्रकार के एनकोडर उपलब्ध हैं जिन्हें तकनीक के प्रकार, गति, विभिन्न मापदंडों आदि के आधार पर वर्गीकृत किया गया है। गति के आधार पर एनकोडर को रैखिक, रोटरी और कोण में वर्गीकृत किया गया है। स्थिति के आधार पर एनकोडर को वर्गीकृत किया जाता है पूर्ण एनकोडर और वृद्धिशील एनकोडर . सेंसिंग तकनीक पर आधारित एनकोडर को ऑप्टिकल, मैग्नेटिक और कैपेसिटिव में वर्गीकृत किया गया है। चैनल पर आधारित एनकोडर को एकल चैनल और चतुर्भुज में वर्गीकृत किया गया है। यह आलेख एन्कोडर के प्रकारों में से एक के अवलोकन पर चर्चा करता है ऑप्टिकल एनकोडर - काम और उसके अनुप्रयोग।

ऑप्टिकल एनकोडर क्या है?

एक इलेक्ट्रोमेकैनिकल डिवाइस जिसका उपयोग प्रकाश स्रोत, एक ऑप्टिकल ग्रेटिंग और प्रकाश संवेदनशील डिटेक्टर का उपयोग करके स्थिति को घूर्णन या रैखिक से विद्युत सिग्नल में बदलने के लिए किया जाता है, ऑप्टिकल एन्कोडर के रूप में जाना जाता है। इन एन्कोडर्स का व्यापक रूप से विभिन्न मशीन टूल्स, कार्यालय उपकरण, और औद्योगिक रोबोटों में उच्च परिशुद्धता स्थिति नियंत्रण सेंसर के रूप में उपयोग किया जाता है।

ऑप्टिकल एनकोडर डिजाइन

ऑप्टिकल एनकोडर को एक एलईडी, फोटो सेंसर और एक डिस्क के साथ डिज़ाइन किया गया है जिसे रेडियल दिशा के भीतर स्लिट सहित कोड व्हील के रूप में जाना जाता है और ऑप्टिकल सिग्नल के रूप में घूर्णन स्थिति डेटा का पता लगाता है। एक बार एक मोटर की तरह रोटरी शाफ्ट से जुड़ा एक कोड व्हील घूमता है, तो एक स्थायी प्रकाश उत्सर्जक तत्व से उत्पन्न प्रकाश एक कोड व्हील के स्लिट में गुजरता है या नहीं, इसके आधार पर एक ऑप्टिकल सिग्नल उत्पन्न होगा। फोटो सेंसर ऑप्टिकल सिग्नल को नोटिस करता है और इसे इलेक्ट्रिकल सिग्नल में बदलता है और इसे आउटपुट करता है।

प्रकाश उत्सर्जक उपकरण

ऑप्टिकल एनकोडर में, सस्ती आईआर एल ई डी का उपयोग किया जाता है, हालांकि कभी-कभी, कम तरंग दैर्ध्य वाले रंगीन एल ई डी का उपयोग प्रकाश प्रसार को रोकने के लिए किया जाता है। इसके अतिरिक्त, महंगे लेजर डायोड का उपयोग किया जाता है जहां उच्च रिज़ॉल्यूशन और उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

लेंस

एलईडी लाइट छोटी डायरेक्टिविटी के माध्यम से विसरित प्रकाश है ताकि समानांतर बनाने के लिए एक उत्तल लेंस का उपयोग किया जा सके।

कोड व्हील

कोड व्हील एक डिस्क की तरह दिखता है जिसमें स्लिट्स शामिल हैं जो उत्सर्जित प्रकाश को अनुमति देता है या ब्लॉक करता है प्रकाश उत्सर्जक डायोड . कोड व्हील धातु, कांच और राल सामग्री से बना है। यहां धातु सामग्री तापमान आर्द्रता और कंपन के खिलाफ मजबूत है।

राल सामग्री महंगी नहीं है, लेकिन बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है और उपभोक्ता-आधारित अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जाती है। ग्लास सामग्री का मुख्य रूप से उपयोग किया जाता है जहां अधिकतम रिज़ॉल्यूशन और सटीकता आवश्यक होती है। इसके अतिरिक्त, कोड व्हील के पास एक निश्चित स्लिट की व्यवस्था की जाती है ताकि एलईडी से प्रकाश के गुजरने या अवरुद्ध होने को स्पष्ट करने के लिए पूरे कोड व्हील में गुजरता है और प्रकाश संग्रह तत्व में जाता है।

फोटो सेंसर

एक फोटो सेंसर आमतौर पर सिलिकॉन, जर्मेनियम और इंडियम गैलियम फॉस्फाइड जैसी सेमीकंडक्टर सामग्री से बना एक फोटोट्रांजिस्टर/फोटोडायोड होता है।

ऑप्टिकल एनकोडर कैसे काम करता है?

एक ऑप्टिकल एनकोडर केवल उन ऑप्टिकल संकेतों का पता लगाता है जो पूरे भट्ठा से गुजरते हैं और उन्हें विद्युत संकेतों में बदल देते हैं। चुंबकीय एनकोडर की तुलना में, जहां भी एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन होता है, वहां अनुप्रयोगों में उपयोग करने के लिए सटीकता और संकल्प में सुधार करने के लिए यह एन्कोडर बहुत आसान है। ऑप्टिकल एनकोडर विभिन्न नियंत्रकों को विभिन्न प्रकार की गति को मापने की अनुमति देता है। ये एन्कोडर्स वास्तविक मोटर या रैखिक एक्ट्यूएटर की स्थिति, त्वरण और वेग को सत्यापित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बहुत सटीक फीडबैक सिग्नल प्रदान करते हैं।

ऑप्टिकल एनकोडर Arduino

यहां हम यह सीखने जा रहे हैं कि ऑप्टिकल रोटरी एनकोडर का उपयोग करके कैसे कनेक्ट किया जाए अरुडिनो यूनो . यह एक बेलनाकार आवास में रोटरी शाफ्ट वाला एक यांत्रिक उपकरण है। एक वृत्ताकार चपटी डिस्क पर स्लॉट के दो सेट होते हैं। इस डिस्क के किसी भी तरफ ऑप्टिकल सेंसर जुड़े होते हैं जहां एक तरफ ट्रांसमीटर सेट होता है और दूसरी तरफ भेजा गया रिसीवर। जब भी स्लॉटेड डिस्क सेंसर के बीच घूमती है तो यह काटती है प्रकाशीय संवेदक , इसलिए सिग्नल रिसीवर सिरों पर उत्पादित किया जाएगा। यहां, उत्पन्न सिग्नल को संसाधित करने के लिए रिसीवर एक माइक्रोकंट्रोलर से जुड़ा होता है, इस तरीके से हम पहचान सकते हैं कि शाफ्ट कितना घूमता है। शाफ्ट रोटेशन की दिशा दो ओ/पीएस के लिए सिग्नल की ध्रुवीयता की तुलना करके निर्धारित की जा सकती है क्योंकि सर्कुलर डिस्क पर स्लॉट के दो सेट कुछ ऑफसेट पर हैं।

Arduino के साथ ऑप्टिकल एनकोडर इंटरफेसिंग नीचे दिखाया गया है। इस इंटरफेसिंग के लिए आवश्यक घटकों में मुख्य रूप से एक ऑप्टिकल एनकोडर, Arduino Uno बोर्ड और कनेक्टिंग वायर शामिल हैं। इस इंटरफेसिंग के कनेक्शन निम्नानुसार हैं;

• इस एनकोडर का लाल रंग का तार Arduino Uno के 5V पिन से जुड़ा है।
• इस एनकोडर का काले रंग का तार Arduino Uno के GND पिन से जुड़ा है।
• एक ऑप्टिकल एन्कोडर का सफेद रंग का तार (आउट ए) पिन -3 जैसे Arduino Uno के इंटरप्टर पिन से जुड़ा हुआ है।
• इस एनकोडर का ग्रीन कलर वायर (OUT B) Arduino Uno के अन्य इंटरप्टर पिन जैसे पिन -2 से जुड़ा है।

यहाँ सफेद और हरे रंग के तारों जैसे ऑप्टिकल एनकोडर से आउटपुट तारों को केवल Arduino Uno बोर्ड के इंटरप्ट पिन से जोड़ा जाना चाहिए, यदि नहीं तो Arduino बोर्ड इस एनकोडर से प्रत्येक पल्स को रिकॉर्ड नहीं करेगा।

कोड

अस्थिर लंबी अस्थायी, काउंटर = 0; // एनकोडर के रोटेशन के आधार पर यह चर बढ़ेगा या घटेगा
व्यर्थ व्यवस्था()

{

सीरियल.बीगिन (9600);

पिनमोड (2, INPUT_PULLUP); // आंतरिक पुलअप इनपुट पिन 2
पिनमोड (3, INPUT_PULLUP); // आंतरिक เป็น पुलअप इनपुट पिन 3
// व्यवधान की स्थापना
// एनकोडेनरेन सक्रिय ai0 () से बढ़ती हुई नाड़ी। Arduino पर अटैचइंटरप्ट 0 DigitalPin nr 2 है।
अटैचइंटरप्ट (0, एआई0, रिजिंग);
// बी बढ़ती पल्स एनकोडेनरेन सक्रिय एआई 1 () से। अटैचइंटरप्ट 1 Arduino पर DigitalPin nr 3 है।
अटैचइंटरप्ट (1, एआई 1, राइजिंग);
}
शून्य पाश () {
// काउंटर का मूल्य भेजें
अगर (काउंटर! = अस्थायी) {
सिरियल.प्रिंटल (काउंटर);
अस्थायी = काउंटर;
}
}
शून्य ऐ0 () {
// ai0 सक्रिय है अगर DigitalPin nr 2 निम्न से उच्च की ओर जा रहा है
// दिशा निर्धारित करने के लिए पिन 3 की जाँच करें
अगर (डिजिटलरीड (3) == कम) {
काउंटर ++;
}अन्य{
विरोध करना-;
}
}
शून्य एआई 1 () {
// ai0 सक्रिय है अगर DigitalPin nr 3 लो से हाई पर जा रहा है
// दिशा निर्धारित करने के लिए पिन 2 से जांचें
अगर (डिजिटलरीड (2) == कम) {
विरोध करना-;
}अन्य{
काउंटर ++;
}
}
एक बार उपरोक्त कोड Arduino Uno बोर्ड में अपलोड हो जाने के बाद, सीरियल मॉनिटर खोलें और ऑप्टिकल एनकोडर के शाफ्ट को चालू करें। यदि आप ऑप्टिकल एनकोडर को दक्षिणावर्त दिशा में घुमाते हैं तो आप मान में वृद्धि देख सकते हैं और यदि आप इस एनकोडर को वामावर्त दिशा में घुमाते हैं तो मान कम हो जाएगा। यदि मान उल्टा दिखा रहा है तो इसका अर्थ है दक्षिणावर्त गति के लिए ऋणात्मक मान देना। तो आप सफेद और हरे तारों को उल्टा कर सकते हैं।

ऑप्टिकल एनकोडर के प्रकार

ऑप्टिकल एनकोडर दो प्रकार के ट्रांसमिसिव टाइप और रिफ्लेक्टिव टाइप में उपलब्ध हैं जिनकी चर्चा नीचे की गई है।

संचरणशील प्रकार

ट्रांसमिसिव प्रकार के ऑप्टिकल एनकोडर में, फोटो सेंसर नोटिस करता है कि प्रकाश उत्सर्जक डायोड से उत्सर्जित प्रकाश संकेत पूरे कोड व्हील के स्लिट से गुजरता है या नहीं। ट्रांसमिसिव प्रकार के ऑप्टिकल एनकोडर के मुख्य लाभों में शामिल हैं; यह काफी सरल ऑप्टिकल लेन की वजह से आसानी से सिग्नल की सटीकता और सरल विकास में सुधार करता है।

चिंतनशील प्रकार

एक परावर्तक-प्रकार के ऑप्टिकल एनकोडर में, फोटो सेंसर नोटिस करता है कि प्रकाश उत्सर्जक डायोड से उत्सर्जित प्रकाश संकेत कोड व्हील के माध्यम से परिलक्षित होता है या नहीं। चिंतनशील-प्रकार के ऑप्टिकल एनकोडर के लाभों में मुख्य रूप से शामिल हैं; इसे छोटा और पतला करना आसान है. चूँकि इन्हें स्टैकिंग तकनीक के माध्यम से डिज़ाइन किया गया है; तो विधानसभा प्रक्रिया को सरल बनाया जा सकता है।

ऑप्टिकल एनकोडर बनाम चुंबकीय एनकोडर

एक ऑप्टिकल एनकोडर और एक चुंबकीय एनकोडर के बीच अंतर में निम्नलिखित शामिल हैं।

फायदे और नुकसान

ऑप्टिकल एनकोडर के लाभ निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• ऑप्टिकल एनकोडर आसानी से सटीकता के साथ-साथ स्लिट आकार को विकसित करके रिज़ॉल्यूशन में सुधार करता है क्योंकि इसमें यह नोटिस करने के लिए एक तंत्र है कि एलईडी से प्रकाश पूरे स्लिट में गुजरता है या नहीं।
• यह एनकोडर पास के चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित नहीं होता है।
• ये एनकोडर उच्चतम रिज़ॉल्यूशन प्रदान करते हैं।
• ये एड़ी धाराओं से विद्युत शोर के हस्तक्षेप के प्रति अधिक प्रतिरोधी हैं।
• इन एनकोडर में लचीले माउंटिंग विकल्प होते हैं।

ऑप्टिकल एनकोडर के नुकसान निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• इस एनकोडर का मुख्य दोष यह है कि: यह यंत्रवत् मजबूत नहीं है।
• इन एन्कोडर्स में एक पतली कांच की डिस्क होती है जो अत्यधिक झटके या गंभीर कंपन से क्षतिग्रस्त हो सकती है।
• ये एनकोडर 'दृष्टि रेखा' पर निर्भर करते हैं, इसलिए वे मुख्य रूप से गंदगी, तेल और धूल के प्रति संवेदनशील होते हैं।
• इस एनकोडर में ऑप्टिकल डिस्क सामान्य रूप से या तो प्लास्टिक या कांच के साथ डिज़ाइन की जाती हैं, इसलिए अत्यधिक तापमान, कंपन और संदूषण से क्षतिग्रस्त होने की अधिक संभावना होती है।

अनुप्रयोग

ऑप्टिकल एनकोडर के अनुप्रयोग निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• ये एनकोडर उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं जिन्हें उच्च स्तर की सटीकता और सटीकता की आवश्यकता होती है।
• इनका उपयोग वहां किया जाता है जहां एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।
• यह उन उपकरणों में लागू होता है जो बड़े-व्यास वाले मोटर्स का उपयोग करते हैं।
• ये एनकोडर उन ऑप्टिकल संकेतों का पता लगाने में मदद करते हैं जो पूरे भट्ठा से गुजरते हैं और उन्हें विद्युत संकेतों में बदलते हैं।
• ये एन्कोडर स्पेक्ट्रोमीटर, प्रयोगशाला उपकरण, सेंट्रीफ्यूज, चिकित्सा उपकरण, सीटी स्कैन सिस्टम इत्यादि जैसे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में घूर्णन गति को मापने और नियंत्रित करने में बहुत सहायक होते हैं।
• इन एनकोडर का उपयोग अत्यंत विवश क्षेत्रों में उच्च टॉर्क-आधारित अनुप्रयोगों में किया जाता है।
• इनका उपयोग प्रोग्राम करने योग्य निरीक्षण उपकरणों में किया जाता है।
• इनका उपयोग वाणिज्यिक या औद्योगिक उपकरणों में किया जाता है।
• इनका उपयोग रासायनिक खुराक उपकरण में किया जाता है।

1). ऑप्टिकल एनकोडर का उपयोग क्यों किया जाता है?

चुंबकीय एनकोडर की तुलना में ऑप्टिकल एनकोडर सटीकता के साथ-साथ रिज़ॉल्यूशन में आसानी से सुधार करते हैं। इसलिए इनका उपयोग जहां भी एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है, वहां किया जा सकता है।

2). एक ऑप्टिकल एनकोडर का आउटपुट क्या है?

ऑप्टिकल एन्कोडर आउटपुट एक इलेक्ट्रॉनिक पल्स है जिसका उपयोग डेटा नमूनाकरण के लिए 'घड़ी' के रूप में किया जाता है।

3). एक ऑप्टिकल एनकोडर का संकल्प क्या है?

ओडोमेट्री गणना के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक पहिया क्रांति के लिए एक ऑप्टिकल एन्कोडर का संकल्प 20k दाल है।

4). एनकोडर पोटेंशियोमीटर से बेहतर क्यों हैं?

एनकोडर अनिश्चित काल के लिए एक समान दिशा में घूम सकते हैं जबकि एक पोटेंशियोमीटर सामान्य रूप से एक चक्कर लगाता है।

5). रोबोटिक्स में किस प्रकार के एनकोडर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है?

पूर्ण या वृद्धिशील माप रिकॉर्ड करने के लिए रोबोटिक्स में ऑप्टिकल एन्कोडर्स का उपयोग किया जाता है।

यह एक ऑप्टिकल का अवलोकन है एनकोडर - प्रकार , इंटरफेसिंग, काम करना और अनुप्रयोग। ऑप्टिकल एनकोडर प्रकाश का उपयोग करते हैं जो कांच के माध्यम से पारित किया जाता है और एक रिसीवर के माध्यम से पहचाना जाता है। सटीक प्रतिक्रिया जानकारी प्रदान करने के लिए इस प्रकार के एन्कोडर कई उद्योगों के विभिन्न यांत्रिक प्रणालियों में बहुत सटीक और बहुत आवश्यक घटक हैं। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, एक रेखीय एनकोडर क्या है?