Wykorzystaj enkodery przyrostowe z odzysku

Nazwa „enkoder przyrostowy” może przestraszyć. Wielu osobom nie mówi nic, innym niejasno kojarzy się z jakimiś zastosowaniami profesjonalnymi. Okazuje się jednak, że te podzespoły mogą być bardzo interesujące także dla hobbystów. A można je pozyskać w zaskakująco prosty sposób – z odzysku.

Optyczny enkoder przyrostowy to urządzenie pozwalające mierzyć kąt obrotu nawet z dokładnością ułamka stopnia. Co ma wspólnego taki profesjonalny enkoder z komputerową myszką? Wbrew pozorom bardzo wiele, o czym można się przekonać z dalszej lektury. Oto szczegóły.

Enkoder optyczny

Jakiś czas temu dostałem do zdiagnozowania kilka enkoderów optycznych. Było to kolejne wyzwanie, gdyż coś takiego miałem w rękach po raz pierwszy. By postawić prawdziwą diagnozę, po pierwsze konieczna jest wiedza co to jest i jak działa oraz, po drugie, trzeba mieć czym to zmierzyć, sprawdzić, przetestować. Zacząłem od poznania „przeciwnika”.

Enkoder ten służy generalnie jako element pomiarowy w różnego rodzaju układach automatyki. Jego podstawowa funkcja dotyczy pomiaru kąta obrotu. Typowy enkoder optyczny zbudowany jest z obrotowej tarczy posiadającej nacięte szczeliny lub przezroczystej tarczy z nadrukowanymi przesłonami. Po jednej stronie tarczy umieszczone są elementy wysyłające wiązkę światła, po drugiej zaś elementy światłoczułe. Wiązka światła podczas ruchu tarczy impulsowo trafia na elementy światłoczułe, w których generowane są impulsy. By określić kierunek obrotów, enkoder generuje dwa sygnały przesunięte w fazie o 90 stopni. Analizując przychodzące dane można uzyskać wiele informacji. Kolejność wystąpienia zboczy sygnału pozwala określić kierunek obrotów, ilość wygenerowanych impulsów mówi o kącie obrotu a częstotliwość impulsów – o prędkości obrotowej.

Udało mi się dotrzeć do firmowej dokumentacji. Jej lektura wniosła wiele, gdyż pozwoliła ustalić znaczenie poszczególnych przewodów i nominalne napięcie zasilające (chociaż ta informacja również występuje na etykietce). W dokumentacji przewody identyfikowane są poprzez ich kolory, można przypuszczać, że ten detal jest w pełni powtarzalny, fotografia 1.

Przebieg sygnałów zawartych w dokumentacji odpowiada rysunkowi 2, gdzie jeden sygnał jest przesunięty względem drugiego o 90 stopni. Zgadza się to z rzeczywistością, gdyż przy kręceniu osią enkodera oscyloskop pokazał identyczny przebieg.

Przyglądając się temu przebiegowi można zauważyć, że traktując wyjście enkodera jako liczbę dwubitową, przy każdej zmianie jej wartości zachodzi zawsze zmiana tylko na jednej pozycji (rysunek 3).

To niesie skojarzenie z kodem Graya, w którym cechą charakterystyczną jest to, że kolejne słowa kodowe różnią się stanem tylko jednego bitu.

(…) ciach!

To jest tylko początek, zapowiedź artykułu, którego pełna wersja ukazała się z numerze kwietniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 4/2023). Pełna wersja czasopisma umieszczona jest pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 4/2023 znajduje się tutaj.

 

Andrzej Pawluczuk

apawluczuk@vp.pl