Medición de rotación mediante sensor de ratón óptico

Este ejemplo de diseño utiliza el sensor del ratón óptico de la computadora para medir la rotación del disco, en el que el disco se puede conectar mecánicamente a cualquier dispositivo giratorio. Al cambiar la posición del sensor a lo largo del radio del disco, se puede ajustar el pulso por rotación.

El sensor óptico CMOS del chip del ratón puede proporcionar un motor de seguimiento no mecánico. En el chip, se puede completar la captura de imágenes, la digitalización y el procesamiento digital. Tome el om02 simple y de bajo costo, por ejemplo. El sensor mide la posición recopilando cuadros de imágenes de la superficie y determina la dirección del movimiento y la distancia a través de una operación matemática. El sensor se instala en un paquete óptico de poliestireno y está diseñado para usarse con LED de alto brillo. Tiene un motor de rastreo completo y compacto; No hay partes móviles y no se requiere una alineación óptica precisa. Om02 puede generar señales de salida en cuadratura para movimiento en dirección X e Y. La resolución es de aproximadamente 0,0025 pulgadas y la velocidad de movimiento es de hasta 16 pulgadas por segundo.

La señal de salida en dirección X ortogonal generada por el chip simula la salida del codificador ordinario. Tanto las señales X como las Y se pueden utilizar en sistemas 2D. Om02 genera señales en cuadratura X1 y X2 a una frecuencia de hasta unos 25 kHz. La Figura 1 muestra un diagrama de tiempo del movimiento hacia adelante x (dirección derecha). Esta salida en cuadratura también se puede usar para el control del motor paso a paso de CC cuando sea necesario. Figura 1: ejemplo de forma de onda de salida en cuadratura (movimiento X). utilizarse en este momento (Fig. 2). La resistencia ROSC define la velocidad de fotogramas: cuanto menor sea su valor, mayor será la velocidad correspondiente.

Figura 2: medición de la rotación del disco con el sensor om02. La conexión de las salidas X1 y X2 a la puerta XOR puede duplicar la tasa de datos, pero la información de dirección se perderá. Implementación física

Para obtener un buen efecto de reconocimiento óptico del patrón de la superficie, el disco de detección u otras superficies deben tener cierto tratamiento superficial de textura, patrón, rayado o cepillado (Fig. 3). Figura 3: principio físico de detección de rotación. La estructura que se muestra en la Figura 4 se ha aplicado con éxito a líneas de montaje, cintas transportadoras, dispositivos de publicación de etiquetas, impresión en objetos en movimiento y otras aplicaciones para proporcionar movimiento sincrónico. Más de 100 productos fabricados siguen funcionando bien después de años de funcionamiento.

Figura 4: estructura que se ha aplicado con éxito a la producción. Hay otros circuitos integrados de sensores en el mercado, que pueden manejar diferentes fuentes de luz y tener diferentes salidas, velocidades y otros indicadores. Por ejemplo, el sensor de mouse óptico pan3101 CMOS usa SPI, y el sensor de navegación óptica pan101bcmos tiene salida de cuadratura y SPI al mismo tiempo. Ejemplo esquemático de la interfaz SPI

Los sensores con interfaz SPI (o interfaz USB que usa más de un IC) no pueden rastrear cada pulso por separado porque envían paquetes (Fig. 5). Para aplicaciones difíciles en tiempo real, se prefieren los sensores que brindan salida en cuadratura. Será muy interesante construir un codificador con un mouse de computadora inalámbrico, y puede ser más interesante usar los sensores en el calibrador digital, porque la mayoría de ellos tienen Interfaces I2C. Figura 5: ejemplo esquemático de interfaz SPI.