Навстречу современным потребностям в долговечных переключателях

   
Навстречу современным потребностям в долговечных переключателях

Высокое быстродействие, долговечность и наличие цифровых выходов делаютоптические кодирующие устройства особенно привлекательными для использования в современныхустройствах коммутации. В пользу такого выбора свидетельствует и все возрастающее предложениеподобных кодеров на рынке при непрерывном снижении цен на них.

Идея оптического кодера достаточно проста. Его конструкция напоминает обычный механический поворотныйпереключатель или потенциометр, поскольку, как правило, тоже включает в себя ось, втулку и механизмфиксации положений, заключенные в корпус. Отличие состоит лишь в том, что в оптических кодерах отсутствуютмеханические контакты. Вместо них используются пара инфракрасных оптических элементов: излучатель и детектор. А перфорированный диск, помещенный между ними, при своем вращении прерывает излучение, формируя в детекторе серии цифровых импульсов.

Подобный кодер с одинарной оптической парой широко используется, например, в системах контроля скоростивращения двигателей. Благодаря непосредственной механической связи его оси с валом двигателя продетектированныйсигнал на выходе кодера прямо пропорционален скорости вращения вала. Однако большинство приложений, использующихоптические кодеры, требуют также и определения направления вращения его оси.

Для реализации подобных кодеров применяют две пары оптических элементов, с выхода которых снимаются дваквадратурных цифровых сигнала (рис. 1).


Рис. 1

Когда перфорированный диск находится в положении 1 (рис. 2), излучение достигает обоих детекторов, I и II.В положении 2 облучается только детектор II; I заблокирован диском. В следующем, третьем положении дискзакрывает оба детектора. И в конечном, четвертом положении инфракрасное излучение поступает на детектор Iи не поступает на II.


Рис. 2

При непрерывном вращении оси кодера цифровые по-следовательности повторяются. Число таких повторений врасчете на один оборот диска зависит от количества его прорезей, что в свою очередь определяется требованиямиконкретного приложения. В устройствах ввода данных, скроллинга, оптических заслонках применяются кодеры сотносительно небольшим числом прорезей (обычно 16 или 32), и число импульсов (а также и число повторенийимпульсных последовательностей) на один оборот также невелико. Невысокая требуемая точность таких кодеровпозволяет в ряде случаев добавить к нему дополнительный выключатель, срабатывающий при нажатии на ось,расширив таким образом функциональные возможности устройства.

При создании оптических аналогов потенциометров число дискретных квадратурных положений может достигать 512.Благодаря использованию оптической пары в таком устройстве удается избежать проблем, свойственныхмеханическим прототипам: изменения контактного сопротивления, ухудшения качества резистивного покрытия.Если механический переключатель (потенциометр) обычно имеет наработку в 25 000 рабочих циклов, то егооптический аналог — не менее чем в 10 раз больше с механизмом фиксации положений и в 30 раз — без такогомеханизма. А рабочие характеристики оптических элементов, в среднем, ухудшаются лишь на 10–15% после100 000 часов работы (11 лет).

Другим немаловажным полезным свойством оптиче-ского кодера для переключающих систем является его высокое быстродействие. Оно ограничено практически лишь снизу максимальным значением длительности фронтов и спадов выходных импульсов, которые не должны, как правило, превышать 0,4–0,6 с, что легко выполняется при реализации интерфейса человека с машиной.

Основным стремлением производителей оптических кодеров на сегодня является уменьшение размеровсоздаваемых устройств. Наибольшая трудность на этом пути, с которой приходится сталкиваться разработчикам,— уменьшение размеров прорезей диска из-за технологических ограничений (по точности) процессов химическоготравления. Выходом из положения может стать фрезерование лазером, но массовому применению данного способапока препятствует его дороговизна.

В настоящее время оптические кодеры уже широко используются там, где важна надежность и где отказмеханического переключателя привел бы к фатальным последствиям: в медицине, в авиации, а также, к примеру,в профессиональных аудиоустройствах с высокой степенью интенсивности эксплуатации. Несмотря на то, чтообычно переход от механических к оптическим переключателям требует определенных изменений вразрабатываемом устройстве — добавления кабелей, монтажных разъемов, — большинство производителейосуществляет его без особых затруднений. В настоящее время на рынке предлагаются варианты оптическихкодеров и со встроенными декодерами, но, как правило, реализация декодера на основной плате устройствачасто обходится дешевле.

CIE, июнь 1998 г.
Перевод А. Щербакова






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.