如何讀取光學傳感器的反饋

光學傳感器

光學傳感器,當與 線性執行器功能非常類似於 霍爾效應傳感器,除了它們檢測光而不是磁場[1]。光學傳感器通過使用來自LED或其他通過編碼器盤的光源的光進行操作。該編碼器盤上開有槽,以允許光線定期通過。磁盤的另一側是一個光電探測器,當它穿過磁盤上的插槽時,它會檢測光並產生輸出信號[1]。當執行器移動時,編碼器盤旋轉,光電探測器檢測到光線,該光線產生方波電壓脈衝。可以類似於霍爾效應傳感器的脈衝來使用這些脈衝,以確定執行器已移動了多遠。

光學傳感器

來自光學傳感器的位置反饋

由於光學傳感器在輸出方面的功能與霍爾效應傳感器非常相似,因此本博文將簡要介紹如何讀取其輸出以獲取位置反饋。如果您正在尋找更多詳細信息,請查閱我們的文章,了解如何從霍爾效應傳感器中讀取位置反饋,這一點與之相似。

像霍爾效應傳感器一樣,光學傳感器將有3個引腳可連接;一個是輸入電壓,另一個是地,最後一個是輸出信號。要將輸出信號上的脈衝用於位置反饋,您需要使用 微控制器 計數產生的脈衝。您需要利用微控制器的外部中斷引腳來準確地計數這些脈衝。由於外部中斷是由電壓變化觸發的,因此可以使用它們來檢測每個脈衝。在微控制器的代碼中設置中斷後,您需要設置一個中斷服務程序,該程序在發生脈衝時對其進行計數。以下代碼示例中的功能countSteps()用於計算來自光學傳感器的脈衝數。

要利用這些脈衝來確定位置值,您需要知道線性致動器的先前位置以及線性致動器行進的方向。控制線性致動器的移動方式時,您只需設置一個變量即可在代碼中跟踪執行器的方向。此變量可用於確定是否需要從上一個位置增加或減少脈衝。更新位置後,您需要將計數的脈衝重置為零。下面的代碼示例向您展示了一個功能,該功能可根據計數的脈衝數更新位置。一旦有了脈衝位置,就可以使用線性執行器的每英寸脈衝規格將其轉換成英寸。

歸位您的線性執行器

為了準確地利用來自光學傳感器的位置反饋,您需要始終知道線性執行器的起始位置。儘管當您第一次打開系統時,您的微控制器將無法告知執行器是否已伸出。這將需要您將線性執行器調至已知位置。回家 線性執行器,則需要將其驅動到已知位置,例如完全縮回。以下面的Arduino代碼為例,我們建立了一個WHILE循環,它將線性執行器驅動到我們已知的位置。在此示例中,通過檢查steps變量是否已更改來檢查是否已觸發中斷,我們將知道自己處於已知位置。我們還需要確保已經過了足夠的時間來期望中斷被觸發,為此,我們使用了millis()函數並將其與前一個時間戳進行比較。一旦確定線性執行器在原位,我們將停止驅動執行器,重置步長變量,然後退出WHILE循環。

處理錯誤觸發器

儘管光學傳感器對電子噪聲的敏感度不如電位計,但電子噪聲和開關跳動仍會影響輸出信號,並可能觸發錯誤脈衝進行計數。一些額外的脈沖不會對定位產生很大的影響,但是隨著時間的流逝,這可能是一個更大的問題。您可以通過使用內部計時器過濾掉錯誤的觸發器來解決這些問題。當您可以確定檢測新脈衝的頻率時,您可以過濾掉由噪聲觸發的中斷。在下面的代碼示例中,trigDelay是每個脈沖之間的時間延遲。如果在此延遲之前觸發了中斷,則不會計數脈衝。延遲的時間長度會因您的應用程序而異,但是如果時間太短,則無法正確濾除噪聲;如果時間太長,則會錯過光學傳感器發出的實際脈衝。

應對錯誤觸發的另一種方法是,每次執行器到達已知位置時都要校正位置值。就像將線性執行器歸位一樣,如果將線性執行器驅動到完全縮回或伸出的位置,或者使用外部限位開關,您將知道到達該位置需要多少個脈衝。然後,您可以在到達已知位置時使用該值簡單地校正位置值。在下面的代碼示例中,這是針對完全伸出和完全縮回位置進行的操作。此方法提供了一種實用的解決方案,以確保您的位置值保持準確。

概要

與霍爾效應傳感器和電位計相比,用於位置反饋的光學傳感器提供更高的精度和分辨率,同時具有與霍爾效應傳感器類似的優點和缺點。儘管它們不能測量絕對位置,並且需要已知的起始位置來提供位置值,但是每英寸的大量脈衝仍可確保定位的可靠性並確保多個線性致動器同時移動。利用我們的 FA-SYNC-X 執行器控制器或通過附加代碼,您甚至可以確保執行器無論負載如何一致地運動。

有關完整的代碼示例,請查看我們的博客,網址為 如何從霍爾效應傳感器讀取位置反饋 盡可能相似。每英寸脈衝數和脈沖之間的時間延遲之類的值都是您需要進行一些更改才能使用該代碼來準確利用光學傳感器的功能。

 

[1] Paschotta,R. 關於光學傳感器的文章。 從...獲得:https://www.rp-photonics.com/optical_sensors.html

Tags:

Share this article

特色产品

Linear Actuator - 12v dc
經典桿式線性執行器 In Stock
From $109.99USD
water resistant IP66 Premium Linear Actuator
優質線性執行器 In Stock
$129.99USD
TVL-170後置彈出式電視升降機
TVL-170後置彈出式電視升降機 In Stock
On Sale From $590.00USD
子彈系列50 Cal。線性執行器
子彈系列50 Cal。線性執行器 In Stock
From $279.99USD

需要幫助找到合適的執行器?

我們精密設計和製造我們的產品,以便您直接獲得製造商的價格。我們提供當日發貨和專業的客戶支持。嘗試使用我們的執行器計算器來獲得幫助,為您的應用選擇合適的執行器。