Измерение вращения с помощью оптического датчика мыши

В этом примере конструкции используется датчик оптической компьютерной мыши для измерения вращения диска, в котором диск может быть механически соединен с любым вращающимся устройством. Изменяя положение датчика по радиусу диска, можно регулировать импульс на оборот.

Оптический датчик CMOS чипа мыши может обеспечить немеханический механизм отслеживания. В чипе можно выполнять захват изображения, оцифровку и цифровую обработку. Возьмем, к примеру, простой и недорогой om02. Датчик измеряет положение, собирая кадры изображения поверхности, и определяет направление движения и расстояние с помощью математических операций. Датчик установлен в оптическом корпусе из полистирола и предназначен для использования со светодиодами высокой яркости. Он имеет полный и компактный механизм отслеживания; В нем нет движущихся частей и не требуется точное оптическое выравнивание. Om02 может генерировать квадратурные выходные сигналы для движения в направлениях X и Y. Разрешение составляет около 0,0025 дюйма, а скорость движения — до 16 дюймов в секунду.

Ортогональный выходной сигнал X-направления, генерируемый микросхемой, имитирует выходной сигнал обычного энкодера. Оба сигнала X и Y могут использоваться в 2D-системах. Om02 генерирует квадратурные сигналы X1 и X2 с частотой примерно до 25 кГц. На рисунке 1 показана временная диаграмма движения вперед x (правое направление). Этот квадратурный выход также может быть использован для управления шаговым двигателем постоянного тока, когда это необходимо. Рисунок 1: пример квадратурной формы выходного сигнала (X движение). использоваться в это время (рис. 2). Сопротивление ROSC определяет частоту кадров: чем меньше его значение, тем выше соответствующая частота.

Рисунок 2: измерение вращения диска с помощью датчика om02. Подключение выходов X1 и X2 к вентилю XOR может удвоить скорость передачи данных, но информация о направлении будет потеряна. Физическая реализация

Чтобы получить хороший эффект оптического распознавания рисунка поверхности, диск обнаружения или другие поверхности должны иметь определенную текстуру, рисунок, царапину или обработку поверхности кистью (рис. 3).Рис. 3: физический принцип обнаружения вращения. Структура, показанная на рис. 4, успешно применялась для сборочных линий, конвейерных лент, устройств для размещения этикеток, печати на движущихся объектах и ​​других приложений для обеспечения синхронного движения. Более 100 произведенных продуктов до сих пор хорошо работают после многих лет эксплуатации.

Рис. 4. Структура, успешно примененная в производстве. На рынке есть и другие микросхемы датчиков, которые могут работать с разными источниками света и имеют разную мощность, скорость и другие показатели. Например, оптический датчик мыши pan3101 CMOS использует SPI, а оптический навигационный датчик pan101bcmos одновременно имеет SPI и квадратурный выход. Схематический пример интерфейса SPI

Датчики с интерфейсом SPI (или с интерфейсом USB, использующим более одной ИС) не могут отслеживать каждый импульс отдельно, поскольку они посылают пакеты (рис. 5). Для приложений жесткого реального времени предпочтительны датчики, которые обеспечивают квадратурный выход. Интерфейсы I2C. Рисунок 5: схематический пример интерфейса SPI.