قياس سرعة المحرك باستخدام optical encoder

بسم الله الرحمن الرحيم

في بعض التطبيقات قد نحتاج لتحديد سرعة دوران المحـرك او اتجاه دورانه او مقدار الازاحـة , يوجد العديد من الحساسات التي قد تستخدم لهذا الغرض لكن غالباً مـا نستخدم المشفر البصري ( optical encoder ) .

الحساس ببساطة عبارة عن مصدر ضوء و حساس ضوء ,  يفصل بينهم قرص مثبت على محور الدوران في المحرك ,

و القرص يحتوي على عدد معين من الثقوب التي تسمح بمرور الضوء عبرها .

و عند دوران المحرك يمر الضوء بشكل متقطع من خلال القرص و بالتالي تنتج سلسلـة من النبضات كهربائية يمكن قراءتها من خلال حساس الضوء .

هذا النوع من الحساسات يسمى المشفر التزايدي ( incremental encoder )  , لاحظ انه يتكون من مسار واحد من الثقوب , و الناتج منه هو سلسلة نبضات كهربائية ! و هذا النوع  سنستخدمه في التجربة !

لكن هناك نوع آخر يسمـى المشفر المطلق ( absolute encoder ) , القرص فيه اكثر من مسار للثقوب ( و هناك اكثر من مستقبل ضوئي ) , بحيث يكون الناتج كـلـمة رقمية و بالتالي يمكن تحديد موضع محور الدوران مباشرة , و تعتمد دقته على عدد المسارات الموجودة في القرص .

---

لكن كيف يمكن حساب السرعة من خلال هذا الحساس ؟
بالعودة  للمشفر التزايدي ( incremental encoder )  اذا كان  عدد الثقوب الموجود في القرص  = 10 مثلاً .. هذا يعني انه عند كل 10 نبضات خارجة من الحساس ,يكون المحرك قد اكمل دورة كاملة !

و بالتالي لقياس سرعة دوران المحرك  , يجب حساب عدد النبضات الناتجة من الحساس خلال مدة معينة ( ثانية واحدة مثلاً ) ! 

و لنفرض ان عدد النبضات الناتجة ( خلال الثانية ) = 50 نبضة ! ثم نقسمه على عدد الثقوب في القرص !
لتكون سرعة المحرك = 5 دورات لكل ثانية !

---

تحتاج في هذه التجربة الـى :



• متحكم اردوينو ( من اي نوع ) .

• مشفر بصري ( optical encoder ) .
يمكنك شرائـه من هــنــا .

• قرص مثقب ( خاص بالحساس ) .

• محرك DC  من اي نوع .








قم بتثبيت القرص على محور دوران المحرك و ثبت الحساس بحيث يفصل القرص  بين المستقبل و المرسل !

و لكتابة برنامج يقوم بعد النبضات يجب استخدام المقاطعات ( Interrupt ) ,  لأنه في البرنامج العادي قد تُـفقد بعض النبضات بسبب التأخير الذي تسببه باقي  الاوامر , لكن في حالـة الـ Interrupt  عند وجود اي نبضة على مدخل الاردوينو يتم ايقاف البرنامج الرئيس و ينفذ برنامج خاص بالـInterrupt   ( نكتب فيه كود لعد النبضات ) و بالتالي نضمن عدم فقد اي بيانات !

لكن المنافذ الخاصة بالـ Interrupt  محدودة في الاردوينو ( حسب النوع ) و الجدول التالي يبينها :

استخدمنا في هذه التجربة اردوينو من نوع UNO  و  لنصل الحساس مع  Interrupt 0  ( أي مع المدخل 2 في الاردوينو ) !

بعد توصيل الدارة بشكل كامل , نكتب البرنامج التالي :

---

//Ali Hadabeen 4/1/2014

volatile int slits = 0;

void setup()

{

    Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

attachInterrupt(0, blink, FALLING);

for (int counter = 0; counter < 100; counter++)  {  delayMicroseconds(10000); }

  

detachInterrupt(0);

int rpm = slits * 3; 

/* note that the encoder disk has 20 slits

 slits per minute = ( slits * 60 )

 Revolutions per minute = slits per minute / 20 

 rpm =  slits * 60/20  

     =  slits * 3

*/

Serial.println("rpm = ");

Serial.println(rpm);

delay(100);

slits = 0;

}

void blink()

{

slits++ ;

}

---

لاحظ اننا استخدمنا امر delayMicroseconds فقط ,  لأن باقي اوامر التأخير تعتمد على الـ Interrupt  و بالتالي لن تعطينا قيم دقيقة ! 

و اقصـى قيمة  يمكن ان للأمر delayMicroseconds ان يعطيها هي 16000 , و بالتالي نحتاج لتكرار الامر عشرات المرات حتى نحصل على تأخير مقداره 1 ثانية .

مـصــادر 

• attachInterrupt() .

• farahat library .