نظرة عامة على التشفير والتطبيق <br> المشفر هو جهاز كهروميكانيكي يمكن استخدامه لقياس الحركة الميكانيكية أو الموضع المستهدف. تستخدم معظم المشفرات أجهزة الاستشعار البصرية لتوفير إشارات كهربائية في شكل قطارات النبض ، والتي بدورها يمكن تحويلها إلى حركة أو اتجاه أو موضع.

يمكن استخدام المشفرات الدوارة لقياس الحركة الدورانية للعمود. يوضح الشكل 1 المكونات الأساسية لمشفر الدوران ، بما في ذلك الصمام الثنائي الذي ينبعث منه الضوء (LED) ، وعجلة رمز ، ومستشعر للضوء في الجزء الخلفي من عجلة الكود. يتم وضع عجلة الرمز هذه على عمود دوار مع مناطق غير معتمة على شكل مروحة معتمة وترتيبها في شكل مشفر. عندما تدور عجلة الكود ، تمنع القطاعات غير المعتادة الضوء ، وتسمح قطاعات الانتقال بالضوء بالضوء. هذا ينتج نبضات موجة مربعة يمكن تجميعها في الموضع المقابل أو معلومات الحركة. عادة ما ينقسم المشفر إلى 100 إلى 6000 قطاع لكل ثورة. هذا يدل على أن المشفر من 100 قطاع يمكن أن يوفر دقة 3.6 درجة بينما يمكن أن يوفر مشفر 6000 قطاع دقة 0.06 درجة.

تعمل الترميزات الخطية مثل المشفرات الدوارة. يستخدم شريطًا ثابتًا غير شفاف لاستبدال المشفر الدوار ، مع بعض الفجوات النابضة بالضوء على سطح الشريط غير المعتاد ، ويتم توصيل مجموعة كاشف LED بالجسم المتحرك.

الشكل 1. مكونات التشفير البصري

لا يمكن لشرف إخراج نبض واحد فقط تحديد زاوية الدوران ، لذلك ليس مفيدًا. إذا تم استخدام قناتين رمزان ، وكان فرق الطور بين قطاعاتهما 90 درجة (كما هو موضح في الشكل 2) ، يمكن لقنائين الإخراج من تشفير التربيع تحديد معلومات اثنين من الموضع واتجاه الدوران. على سبيل المثال ، إذا كان القناة A يقود المرحلة ، فإن المشفر يدور في اتجاه عقارب الساعة. إذا كانت القناة B تقود المرحلة ، فإن عجلة الكود تدور عكس اتجاه عقارب الساعة. لذلك ، من خلال مراقبة عدد النبضات ومعلومات المرحلة النسبية بين الإشارات A ، B ، من الممكن الحصول على معلومات الموضع والاتجاه عن الدوران في نفس الوقت.

الشكل 2. إشارات الإخراج من الترميز الترفيهي A و B.

بالإضافة إلى ذلك ، تتضمن بعض عمليات تشفير التربيع أيضًا قناة إخراج ثالثة تسمى إشارة صفر أو إشارة مرجعية. نبض واحد هو إخراج لكل دوران لهذه القناة. يمكنك استخدام هذا النبض المفرد لحساب موضع مرجعي بدقة. في معظم المشفرات ، تسمى هذه الإشارة محور z أو الفهرس.

حتى الآن ، قدمت هذه المقالة تشفير التربيع التزايدي أحادي الطرف. نظرًا لأن كل من الإشارات A و B تتم الإشارة إليها إلى الأرض ، فإنها تسمى نهاية واحدة وأن كل إشارة تحتوي على خط واحد فقط (أو واحد فقط). تشفير آخر شائع الاستخدام هو تشفير تفاضلي ، وإشارات A و B لها سلكين. الخطان من الإشارة A هما "و A ، والخطين من إشارة B هما B" و B ، على التوالي. نظرًا لأن هذه الخطوط الأربعة تخرج دائمًا مستوى معروفًا (0V أو VCC) ، فإن هذا الهيكل يسمى أيضًا بنية الدفع. عندما يكون A VCC ، A 'IS 0V. على العكس ، عندما يكون A 0V ، A 'IS VCC. في حالة تشفير واحد ، A هو إما VCC أو العائمة. يمكن أن يؤدي استخدام الكشف التفاضلي إلى ضمان دقة الإشارة ، حيث يمكن استخدام المشفرات التفاضلية عادة في البيئات ذات الضوضاء الكهربائية الكبيرة.

من خلال تشفير تدريجي ، يمكن قياس معلومات تغيير الموضع فقط (يمكن من خلالها حساب سرعة الحركة والتسارع) ، ولكن لا يمكن تحديد الموضع المطلق للهدف. هنا ، سنقدم نوعًا ثالثًا من التشفير: التشفير المطلق ، والذي يمكنه الحصول على الموضع المطلق للهدف. يحتوي هذا المشفر ، مثل المشفر الإضافي ، على قطاعات متناوبة وقطاعات شفافة. ومع ذلك ، يستخدم المشفر المطلق منطقة متعددة المكونات على عجلة الشفرة الخاصة بالمشفر لتشكيل قناة رمز متحدة المركز ، تمامًا مثل حلقة الهدف. يبدأ مسار الرمز المركز من مركز رمز التشفير ويمتد إلى الخارج حتى الجزء الخارجي من لوحة الكود. كل قناة رمز لديها ضعف القسم من الطبقة الداخلية. تحتوي الطبقة الأولى ، وهي قناة رمز الأعمق ، على قطاع واحد فقط لانتقال الضوء وقطاع واحد غير شفاف ؛ تحتوي الطبقة الثانية في المركز على قطاعين لالتقاط الضوء وقطاعين غير شفافين ؛ وهناك أربعة قطاعات نقل الضوء والقطاعات المعتمة لقناة الكود الثالث. إذا كان للتشفير 10 قنوات رمز الطبقة ، فإن قناة الكود الخارجي تحتوي على 512 قطاعًا ؛ إذا كان هناك 16 قناة رمز طبقة ، فإن قناة الكود الخارجي لديها 32،767 قطاع.

نظرًا لأن المشفر المطلق يحتوي على أكثر من عدد واحد من القطاعات لكل قناة رمز عن تلك الموجودة داخله ، فإن عدد القطاعات يشكل نظامًا ثنائيًا للعد. في هذا النوع من التشفير ، تتوافق كل قناة رمز على عجلة الرمز مع مصدر ضوء ومستقبل. هذا يعني أن المشفر المكون من 10 طبقات يتطلب 10 مجموعات من مصادر الإضاءة والمستقبلات ، في حين يتطلب تشفير 16 طبقة 16 مجموعة من مصادر الإضاءة والمستقبلات.

تتمثل ميزة التشفير المطلق في أنه يمكنك تقليل سرعة التشفير وجعل المبرمج الخاص بالمشفر يجعل ثورة واحدة فقط خلال دورة حركة الماكينة بأكملها. إذا كان الماكينة تسير 10 بوصات وكان لدى المشفر 16 بت من الدقة ، فإن دقة موضع الماكينة هي 10/65،536 ، أو 0.00015 بوصة. إذا كانت الماكينة تسير لفترة أطول ، مثل 6 أقدام ، يمكن أن يضمن تشفير الدوراري الخشن تتبع كل قدم ؛ يمكن أن تتبع المرحلة الثانية ، تسمى تشفير الدوران الدقيق ، المسافات داخل قدم واحدة. هذا يعني أنه يمكنك ضبط المشفر الخشن بحيث يدور حول المسافة التي يبلغ طولها 6 أقدام ؛ يمكنك أيضًا ضبط المشفر الرقيق حتى يتمكن من حل نطاق 1 قدم (أو 12 بوصة).

كيفية قياس استخدام التشفير <br> لاستخدام تشفير للقياس ، يجب أن يكون هناك جهاز إلكتروني أساسي ، العداد. يولد العداد الأساسي قيمة من خلال العديد من قنوات الإدخال الخاصة به للإشارة إلى عدد الحواف المكتشفة (أي تغييرات من منخفضة إلى عالية أو عالية في الشكل الموجي). تحتوي معظم العدادات على ثلاثة مدخلات مترابطة ، ومصدر ، وأعلى/لأسفل الاختيار. يسجل العداد عدد الأحداث في إدخال المصدر ويتم حسابه لأعلى أو لأسفل وفقًا لحالة خط الاختيار لأعلى/لأسفل. على سبيل المثال: إذا كان بت الحالة لأعلى/لأسفل "عالية" ، فإن العداد يعتبر ؛ إذا كان بت الحالة لأعلى/لأسفل "منخفض" ، فإن العداد يعترض. يوضح الشكل 3 مخططًا مبسطًا مضادًا.

الشكل 3. نموذج مبسط للعداد

عادةً ما يكون للتشفير 5 أسلاك تحتاج إلى توصيلها. ترميزات مختلفة ، لون هذه الخطوط ليس هو نفسه. يمكنك استخدام هذه الأسلاك لتشغيل المشفر وقراءة إشارات A و B و Z. يوضح الشكل 4 تعريف واجهة نموذجي للتشفير الإضافي.

الشكل 4. واجهة التشفير الإضافي

والخطوة التالية هي تحديد مكان توصيل هذه الخطوط. كما ذكر أعلاه ، يتم توصيل الإشارة A بمحطة المصدر ويتم حساب النبضات في إشارة. يتم توصيل الإشارة B بمنفذ التحديد لأعلى/لأسفل. قم بتوصيل أي مزود طاقة +5 فولت DC بموجب اتصالات الطاقة والأرضية في معظم الحالات ، فقط خط رقمي واحد لجهاز الحصول على البيانات يكفي.

نظرًا لأن حواف الإشارة يتم حسابها ، فإن الشيء التالي الذي تحتاج إلى مراعاته هو كيفية تحويل هذه القيم إلى معلومات موضع. تعتمد عملية تحويل قيمة الحافة إلى معلومات الموضع على نوع الترميز المستخدم. هناك ثلاثة أنواع أساسية من الترميز: X1 و X2 و X4.

تشفير X1

يوضح الشكل 5 عدد تعدادات الزائد لمدة التربيع ونوع ترميز X1 المقابل. عندما تقوم القناة A بالقناة B ، تحدث الزيادة على الحافة الصاعدة للقناة A. عندما تقود القناة B القناة A ، يحدث الانخفاض عند الحافة السقوط للقناة A.

الشكل 5. X1 ترميز

تشفير X2

يشبه ترميز X2 العملية أعلاه ، باستثناء أن كل عدد من حافة العداد يتم زيادة أو انخفاض قناة ، اعتمادًا على القناة التي يتم توجيهها. ستزداد قيمة العداد بمقدار 2 أو تنقص بمقدار 2 كل دورة ، كما هو مبين في الشكل 6.

الشكل 6. تشفير X2

X4 الترميز

في وضع ترميز X4 ، يزداد العداد أو ينقص أيضًا على كل حافة من القنوات A و B. ما إذا كان عدد العدادات يزداد أو ينخفض ​​يعتمد على القناة التي تقود القناة. سيزداد عدد العدادات بمقدار 4 أو انخفاض بمقدار 4 كل دورة.

بمجرد تعيين نوع الترميز ونوع عدد النبض ، يمكنك استخدام الصيغة التالية لتحويل المعلومات الرقمية إلى وضع المعلومات:

لوضع الدوران

مبلغ الدوران

حيث n = عدد النبضات الناتجة بواسطة المشفر أثناء كل دوران في العمود

x = نوع الترميز

للوضع الخطي

الإزاحة

حيث PPI = نبضة لكل بوصة (تتعلق هذه المعلمة بالمشفر المحدد)

توصيل المشفر بالأداة <br> في هذا القسم ، خذ هيكل NI CDAQ-9172 ووحدة I/O من سلسلة Ni 9401 C كمثال. يشبه استخدام أدوات القياس والمعدات المختلفة هذه العملية.

المعدات المستخدمة:

CDAQ-9172: NI Compactdaq 8-Slot Hi-Speed ​​USB هيكل USB

Ni 9401: 8 قنوات ، 5 فولت/TTL السرعة العالية ، وحدة الإدخال/الإخراج الرقمية ثنائية الاتجاه

24 تشفير تربيع النبض/الدوران

يحتوي NI 9401 على موصل D-SUB يوفر الاتصال لـ 8 قنوات رقمية. تحتوي كل قناة على منفذ I/O رقمي يمكن توصيله بجهاز إدخال أو إخراج رقمي. فقط من خلال الفتحات الخامسة والسادسة على الهيكل ، يمكنك الاتصال بالعدادات في CDAQ-9172 ؛ لذلك ، أدخل 9401 في الفتحة الخامسة.

وفقًا لهذه المواصفات ، يتم توصيل الاتصال A على المشفر بـ PIN 14 والاتصال B متصل بـ PIN 17 و "5 VDC Power" متصل بأي خط أرقام غير مستخدم إلى "High". "" الاتصال بأي منفذ COM.

ابدأ القياس

الآن بعد أن تم توصيل المشفر بجهاز القياس ، يمكنك استخدام برنامج البرمجة الرسومية Ni LabView لنقل هذه البيانات إلى جهاز كمبيوتر للمراقبة والتحليل.

مقتطفات من: ني "دليل القياس العام"