МОДУЛИ СЧИТЫВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ (ЭНКОДЕРЫ) ДЛЯ ARDUINO

Модуль считывания угловых скоростей используется для считывания числа оборотов двигателя робота. Обычно это необходимо знать при движения робота по заданной программе. Например: по нашей программе роботу нужно проехать 2 метра и повернуть налево, считаем что  у робота 2 одинаковых колеса с 3-ей шаровой опорой как у тележки Lego и они равны диаметру D = 5 см.  Вычисляем длину окружности колеса = P x D = 3,14 х 5 = 15,7 см; Вычисляем сколько оборотов должны сделать двигатели робота чтобы он проехал 2 метра = 200 : 15,7 = 12,7 оборотов.  Включаем в программе двигатели, а по энкодеру в программе определяем сколько двигатели сделали оборотов, как только их станет 12,7  то двигатели отключаем и для поворота в зависимости от угла и направления поворота подсчитываем количество оборотов одного из колес робота.

 

Модуль LM393-Speed-Sensor-For-Arduino-4считывания угловых скоростей для моделей роботов FC-03 или  энкодер — это небольшая печатная плата с установленными на ней микросхемой LM393, а также несколькими другими электронными компонентами.

FC-03 модуль считывания угловых скоростей называют ещё датчиком оборотов или энкодером. Название происходит от принципа работы датчика.
Используется энкодер для определения скорости двигателя, подсчета импульсов. Датчик оборотов FC-03 снабжен специальным штырьковым разъемом (типа «папа») для подключения к плате микроконтроллера Arduino, AVR, ARM или д.р.

Модуль считывания угловых скоростей, созданный на основе двойного компаратора LM393 и щелевого датчика предназначен для совместного использования со специальными дисками, которые одеваются на вал редуктора или электродвигателя. Таким образом, микроконтроллер получает информацию непосредственно от энкодера о количестве оборотов, проделанных двигателем, и так определяется его скорость.

Диски одеваются на вал редуктора или электродвигателя, чтобы микроконтроллер получал информацию непосредственно от энкодера о количестве оборотов проделанных двигателем.

Рис.1 Щелевой датчик ITR9608

Принцип действия

Воспринимающий элемент модуля – оптическая пара  pdfITR9608. В одном выступе корпуса расположен инфракрасный светодиод, направленный на фототранзистор находящийся в другом выступе. Если в щель между выступами внести непрозрачную пластину, то ИК излучение от светодиода перекрывается и фототранзистор закрывается. Такой компонент иногда называют фотопрерывателем, но он только фиксирует прерывание светового потока. Как показано на схеме с эмиттера транзистора сигнал поступает в схему прибора.Свет преграждает пластина, закрепленная на подвижной части контролируемого механизма. С помощью датчика определяют перемещение в крайние положения двигающейся плоскости, когда связанный с ней элемент конструкции входит в датчик. Измеряют параметры вращения различных механических деталей. Так происходит преобразование механических параметров в электрические величины и далее в программные значения.

Датчик скорости вращения FC-03 используется для измерения частоты вращения. Определить с его помощью направление вращения нельзя. На валу двигателя или шестерни редуктора устанавливается диск с отверстиями. Оптопара модуля имеет прорезь шириной 5 мм. При вращении диска, как изображено на анимации, постоянно в прорези чередуются отверстия и участки пластины. Датчик преобразует чередование элементов диска в электрические импульсы. Электроника модуля делает сигнал датчика пригодным для восприятия цифровыми логическими микросхемами или микроконтроллером.

 

 

Принципиальная схема энкодера FC-03:

Scheme_Motor_Wheel_Encoder_Sensor
Рис. 2
LM393-Speed-Sensor-For-Arduino-1 LM393-Speed-Sensor-For-Arduino-2

Рис. 3
Особенности:
Рабочее напряжение: 3.3 Вольт ~5.0 Вольт;
Ток потребления энкодера: 1.4 мА;
Ширина паза в щелевом датчике: 5 мм —  между передатчиком (инфракрасным светодиодом) и приемником (инфракрасным фототранзистором);
Используется микросхема: LM393 (двойной компаратор) с широким диапазоном питающего напряжения;
Форма выходного сигнала:
импульсы прямоугольной формы TTL  (0 и 1)
и аналоговый сигнал по величине чувствительности ;
Плата модуля: PCB (англ. printed circuit board) — печатная плата;
LED (светодиоды) индикаторы питающего напряжения и цифрового выходного сигнала: низкий уровень, светодиод горит, высокий уровень-светодиод гаснет;
Вес: 8 г ;
Размеры  (ДxШxВ) прибл.: 32 x 14 x 10 мм;
Диаметр отверстия для монтажа датчика оборотов: 3 мм;
Рабочая температура: от 0 ° C ~ + 70 ° C;
LM393-Speed-Sensor-For-Arduino
VCC: напряжение: + 3.3 Вольт ~5.0 Вольт;
DO: Цифровой выход;
AO: Аналоговый выход;
GND: напряжение: — 3.3 Вольт ~5.0 Вольт.

 

LM393 Датчик скорости для Arduino построен на микросхеме LM393 (двойной компаратор).

LM393LM393-pinout

Термин «компаратор» произошел от английского слова «compare» — сравнивать. Проще говоря, компаратор — это прибор для сравнения двух или нескольких напряжений с определенной точностью и выдачи результата с минимальной задержкой.

Характеристики микросхемы LM393:

  • Тип компаратора: Precision
  • Количество компараторов в микросхеме LM393: 2 штуки
  • Время отклика компаратора составляет: 1.3 мкс
  • Тип выхода компаратора: CMOS, MOS, TTL, DTL, ECL
  • Ток потребления компаратора составляет: 1 мА
  • Диапазон напряжения питания компаратора: от ± 1.0 В до ± 18 В

pdf  Даташит микросхемы LM393 (формат PDF размер 144 КБ)

Модуль считывания угловых скоростей  снабжен специальным штырьковым разъемом (типа «папа») для подключения к плате микроконтроллера Arduino, AVR, ARM и др.

FC-03 модуль имеет специальное отверстие в плате, что облегчает его монтаж и крепление на любую роботизированную платформу или шасси робота.

Используется FC-03 модуль для определения скорости двигателя, подсчета импульсов, обнаружения препятствия. Он также станет полезным компонентом для любого робота под управлением микроконтроллера.

Используемые ресурсы:

  1. myscratchbooks
  2. Brainy-Bits
  3. Энкодер
  4. https://arduino-kit.ru/catalog/id/datchik-skorosti-vrascheniya
  5. Оптические энкодеры

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

семнадцать + тринадцать =

© 2018 Академия робототехники