بسم الله الرحمن الرحيم
والصلاة و السلام علي خاتم الانبياء و المرسلين
اخي القارئ بلغة القرآن العظيم هذه المكتبة مهداة اليك , آملين ان تساهم في توفير مصادر التعلم بالعربية والانجليزية , ,فقد تخلفنا عن الركب عندما اهملنا العلوم , و لعل الله يجعل من الانترنت فاتحة خيرفتنشط الترجمة والتأليف والنشرالرقمي ويكون الكتاب في يد الجميع والان مع المدونه وصفحاتها
و اروع ماقيل في تفجع العالم علي بيعه كتبه
ماقاله أبو الحسن الفالي

أنِــــــسْـــــتُ بــــــهـــــا عِــــشـــريـــنَ حــــــــــولاً وَبِـــعــتُــهــا
لــــــقـــــد طـــــــــــالَ وَجْـــــــــــدي بــــعــــدَهـــا وحـــنـــيــنــي
ومــــــــــــا كــــــــــــان ظَــــــنِّــــــي أَنَّــــــنـــــي iiســـأَبــيــعــهــا
ولـــــــــــو خـــلَّـــدتــنــي فــــــــــي الــــســـجـــون iiديـــــونـــــي
ولـــــــكـــــــن لـــــضـــــعــــفٍ وافـــــتـــــقــــارٍ iiوصِـــــبْـــــيَــــةٍ
صِـــــــغـــــــارٍ عــــلــــيـــهـــم تَــــسْــــتَـــهِـــلُّ iiشُـــــــؤونـــــــي
فــــقــــلــــتُ ولـــــــــــم أَمْــــــلـــــك ســــــوابـــــق iiعَــــــبْـــــرةٍ
مـــــقـــــالـــــة مــــــــكـــــــويِّ الـــــــفـــــــؤادِ حَـــــــزِيـــــــنِ :
((وقد تُخرجُ الحاجاتُ يا أمَّ مالكٍ كرائمَ من ربٍّ بهنَّ ضنينِ))

الجمعة، 18 يناير، 2013

الحساسات : المشفر البصري الرقمي Digital Optical Encoder

بتاريخ 8:00 ص بواسطة ahmed farahat

المشفر البصري الرقمي Digital Optical Encoder :

يقوم المشفر البصري الرقمي بتحويل الحركة إلي سلسلة من النبضات الرقمية digital pulses . عن فك شفرة مجموعة الـ bits , يمكن تحويل النبضات إلي قياسات موضع نسبية أو مطلقة . للمشفرات encoders توصيفات خطية وتوصيفات دائرية , ولكن النوع الشائع هو الدائري . يتم تصنيع المشفرات الدائرية rotary encoders في شكلين أساسين هما :

المشفر المطلق absolute encoder حيث تكون لكل موضع دائري كلمة رقمية وحيدة مناظرة , والمشفر التزايدي incremental encoder الذي ينتج نبضات رقمية عند دوران عمود الدوران مما يسمح بقياس الإزاحة النسبية لعمود الدوران , من الشكل , نجد أن معظم المشفرات الدائرية تشتمل علي قرص مكون من الزجاج أو البلاستيك عليه صورة مطبوعة منظمة في شكل مسارات tracks قطرية . تقاطع الخطوط القطرية في كل مسار الشعاع الضوئي الذي بين الـ photoemitter – detector pair فتنتج نبضات رقمية .

صمم القرص البصري للمشفر المطلق لينتج كلمة رقمية تميز عدد N من المواضع المختلفة بمحور الدوران . علي سبيل المثال , بفرض أنه يوجد ثمانية مسارات tracks , فإن المشفر encoder يكون قادراً علي قياس (256)28 موضع كل منها مناظر لتحليل زاوي قدرة ( 1.406° ) 360°/256 . اكثر أنواع التشفير التجارية التي يستخدمها المشفر المطلق شيوعاً هي :

Gray code والـ natural binary code , يبين الشكل والشكل عمل مشفر مطلق من خلال قرص مشفر بشفرة gray وأخر بشفرة الـ natural binary code كل منها صور المسارات track patterns عبارة عن أربعة مسارات (4-bit) . الصور الخطية linear patterns والمخطط الزمني المرافق هما ما يستشعره sense الـ photodetector عند دوران عمود الدوران وبالتالي دوران المسارات الدائرية التي علي قرص الشفرة code disk .

sensorsبدون-عنوان--6_03

sensorsبدون-عنوان--7_03

يرصد الجدول التالي أكواد bit الخرج لكل مخططين التشفير :

sensorsبدون-عنوان--8_03

تم تصميم الكود "gray" ليغير مسار واحد أي one bit الحالة لكل إنتقالة عد " count transition" , علي العكس الشفرة binary code , حيث عدة مسارات أي عدد من الـ bits يمكن أن تتغير أثناء إنتقالة العد . يمكن مشاهدة هذا التأثير في الشكلين وكذلك في العمودين الأخيرين بالجدول السابق . بالنسبة للـ gray code تكون الـ uncertainty أثناء الإنتقالة transition هو فقط عدة واحد one code , يختلف في ذلك الـ binary code حيث تكون الـ uncertainty ربما عدة counts .

برغم أن الـ gray code يقدم بيانات بأقل uncertatiny , لكن الـ natural binary code هو أفضل اختيار للربط المباشر بالكمبيوتر والأجهزة الرقمية الأخري , بينما في حالة الـ gray code فإننا نحتاج إلي دائرة للتحويل من شفرة الـ gray إلي الـ binary .

يبين الشكل دائرة بسيطة تستخدم بوبات XOR المنطقية لتؤدي وظيفة التحويل من gray إلي binary , فيما يلي التعبيرات البولينية التي تربط بين الـ gray والـ binary :

B3 = G3

B2 = B3 + G2

B1 = B2 + G1                               (8.1)

B0 = B1 + G0

لتحويل أي عدد له N-bits مثلاً : ( N=4 bits ) من شفرة الـ gray إلي شفرة الـ binary , فإن الـ bit الأقصي أهمية (MSB) تكون الـ binary وكود الـ gray دائماً يكونان متساويان أي أن BN-1 = GN-1 أما بالنسبة لكل bit أخر فإن الـ binary bit يكون عبارة عن علاقة XOR أي أن Bi = Bi+1 + Gi حيث I تبدأ من 0 حتي N-1 .

sensorsبدون-عنوان--9_03

احيانا يطلق علي المشفر التزايدي incremental encoder أسم أخر هو relative encoder وهو أبسط من الـ absolute encoder في التصميم . يحتوي هذا المشفر علي مسارين وحساسين خرجهما B , A . عند دوران عمود الدوران shaft تتولد نبضات عند B , A يتناسب ترددها مع سرعة دوران الـ shaft , ويكون إختلاف الطور بين الإشارتين متقدم icad أو متأخر lag علي حسب إتجاه الدوران . يبين الشكل pattern قرص الشفرة وإشارات الخرج .B,A عن طريق عدد النبضات ومعرفة تحليل القرص disk يمكننا قياس الحركة الزاوية بين B , A اختلاف في الطور قدرة 1/4 ذبذبة .

sensorsبدون-عنوان--9_07

( دورة ) ولذلك تعرف إشارتها بالاسم quadrate signals . غالباً ما يكون هناك خرج ثابت يطلق عليه INDEX يعطي نبضة كل دورة كاملة , يفيد هذا الخرج في عد الدورات الكاملة . أيضاً هو مفيد لتحديد موضع الصفر (reference) . يبين الشكل توصيف يستخدم مساران منفصلان لكل من B , A ولكن أكثر التوصيفات شيوعاً هو الذي يستخدم مسار واحد انظر الشكل مع حساسين B , A بين كل منهما ربع دورة علي المسار . يتميز النوع ذو المسار الواحد ببساطته ورخص ثمنه .

sensorsبدون-عنوان--10_03

عن طريق فك شفرة B , A يمكن إيجاد الإزاحة الزاوية وإتجاه الدوران كما هو موضح في الشكل . تظهر نبضات علي أحد خطي الخرج ( CCW , CW ) علي حسب إتجاه الدوران مع عقرب الساعة clockwise أم ضد عقرب عقرب الساعة counterclockwise . بفك شفرة انتقالات B , A (transition) باستخدام دوائر منطقية متتالية sequential logic circuits يمكن الحصول علي ثلاث تحليلات مختلفة هي 4x , 2x , 1x : يعطي التحليل 1x انتقالية خرج عند كل حافة سالبة للإشارة A أو الإشارة B فتنتج نبضة واحدة كل quadrature cycle . أما التحليل 1x فهو يعطي انتقاله خرج عند كل حافة سالبة للإشارة A أو الإشارة B فتنتج نبضات عددها الضعف , أما التحليل 4x فهو يعطي نبضة خرج كاملة عند كل حافة موجبة وكل حافة سالبة للإشارة A أو الإشارة B فتنتج نبضات عددها أربعة أمثال نبضات الخرج . يتحدد إتجاه الدوران عن طريق مستوي إشارة quadrate واحدة أثناء انتقال حافة إشارة الـ quadrate الثانية .علي سبيل المثال في المود A = < 1x مع B = 1 يعني هذا ان اتجاه الدوران هو في اتجاه عقرب الساعة , بينما عندما تكون B = مع A = 1 بمعني أن اتجاه الدوران ضد عقرب الساعة . إذا كان لدينا إشارة واحدة بدلا من كل من B , A فإنه من المستحيل تحديد اتجاه الدوران .

يبين الشكل دائرة ذات تحليل 1x بتخليق وعد النبضات ( حواف سالبة معينة ) لإشارات الـ quadrate , تحدد قابلات الـ D إن كان اتجاه الدوران هو في اتجاه عقرب الساعة أم ضد عقرب الساعة وتستخدم هذه المعلومة لتشغيل عداد تصاعدي – تنازلي للحفاظ علي عد النبضة الحالية ( رقمها ) لدوران المشفر . بالإضافة للحواف المكتشفة للتحليل 1x , فإنه يمكن تصميم دوائر للكشف عن حواف أخري في إشارات الـ quadrate الناتجة في الضعف (2x) وأربعة أمثال (4x) التحليل الأساسي (1x) . يمكن بناء دائر فك كود الـ quadrate هذه بعناصر discrete وهي متاحة أيضاً في رقاقات ICS ( Hewlett Packard's HCTL-20k) .

sensorsبدون-عنوان--11_03

تقدم الـ incremental encoders تحليلا أكثر وتكلفة من المشفرات المطلقة , ولكنها تقيس فقط الحركة النسبية ولا يعطي الموضع المطلق مباشرة , ومع ذلك , فإن الـ incremental encoders يمكن استخدامه ومعه limit switch لتحديد الموضع المطلق بالنسبة لموضع إسنادي reference معرف عن طريق الـ limit switch . يتم إختيار المشفرات المطلقة في التطبيقات التي يكون فيها عدم رغبة لإقامة موقع إسنادي reference position .

ردود على "الحساسات : المشفر البصري الرقمي Digital Optical Encoder"

أترك تعليقا