Medição de rotação usando sensor óptico de mouse

Este exemplo de projeto usa o sensor no mouse óptico do computador para medir a rotação do disco, no qual o disco pode ser conectado mecanicamente a qualquer dispositivo giratório. Alterando a posição do sensor ao longo do raio do disco, o pulso por rotação pode ser ajustado.

O sensor óptico CMOS do chip do mouse pode fornecer um mecanismo de rastreamento não mecânico. No chip, a captura de imagem, digitalização e processamento digital podem ser concluídos. Veja o om02 simples e de baixo custo, por exemplo. O sensor mede a posição coletando quadros de imagem da superfície e determina a direção e a distância do movimento por meio de operações matemáticas. O sensor é instalado em um pacote óptico de poliestireno e foi projetado para ser usado com LEDs de alto brilho. Possui um motor de rastreamento completo e compacto; Não há partes móveis e alinhamento óptico preciso não é necessário. Om02 pode gerar sinais de saída de quadratura para movimento na direção X e Y. A resolução é de cerca de 0,0025 polegadas e a velocidade de movimento é de até 16 polegadas por segundo.

O sinal de saída ortogonal na direção X gerado pelo chip simula a saída do codificador comum. Ambos os sinais X e Y podem ser usados ​​em sistemas 2D. Om02 gera sinais de quadratura X1 e X2 em uma frequência de até cerca de 25 kHz. A Figura 1 mostra um diagrama de temporização do movimento para frente x (direção direita). Esta saída de quadratura também pode ser usada para controle de motor de passo DC quando necessário. Figura 1: exemplo de forma de onda de saída de quadratura (movimento X). De acordo com as instruções no livro de dados do IC, um oscilador interno pode ser usado e o capacitor COSC pode ser usado neste momento (Fig. 2). A resistência ROSC define a taxa de quadros: quanto menor seu valor, maior a taxa correspondente.

Figura 2: medição de rotação do disco com sensor om02. Conectar as saídas X1 e X2 à porta XOR pode dobrar a taxa de dados, mas as informações de direção serão perdidas. Implementação física

Para obter um bom efeito de reconhecimento óptico do padrão de superfície, o disco de detecção ou outras superfícies devem ter certa textura, padrão, risco ou tratamento de superfície com pincel (Fig. 3). Figura 3: princípio físico de detecção de rotação. A estrutura mostrada na Figura 4 foi aplicada com sucesso em linhas de montagem, esteiras transportadoras, dispositivos de colocação de etiquetas, impressão em objetos em movimento e outras aplicações para fornecer movimento síncrono. Mais de 100 produtos produzidos ainda funcionam bem após anos de operação.

Figura 4: estrutura que foi aplicada com sucesso na produção. Existem outros CIs sensores no mercado, que podem lidar com diferentes fontes de luz e ter diferentes saídas, velocidades e outros indicadores. Por exemplo, o sensor óptico de mouse pan3101 CMOS usa SPI e o sensor de navegação óptica pan101bcmos tem saída SPI e quadratura ao mesmo tempo. Exemplo esquemático de interface SPI

Sensores com interface SPI (ou interface USB usando mais de um IC) não podem rastrear cada pulso separadamente porque enviam pacotes (Fig. 5). Para aplicações hard real-time, os sensores que fornecem saída em quadratura são os preferidos. Interfaces I2C. Figura 5: exemplo esquemático da interface SPI.