У цій схемі мікросхема сенсора від комп'ютерної миші використовується для вимірювання обертання диска, який може бути механічно пов'язаний з будь-яким типом обладнання або приладів. Однією з особливостей схеми є можливість виконання підстроювання співвідношення числа імпульсів на оборот зміною позиції сенсора уздовж радіуса диска.
Оптичний датчик миші являє собою КМОП мікросхему, призначену для побудови оптико-електронних систем, що стежать. Усередині мікросхеми зображення захоплюються, оцифровуються і обробляються в цифровому вигляді.
Для прикладу розглянемо простий і дешевий сенсор OM2. Це пристрій вимірює позицію, грунтуючись на отриманих кадрах зображення поверхні, і шляхом математичної обробки визначає напрямок переміщення і його величину. Розроблений для використання з світлодіодом підвищеної яскравості датчик поміщений в полістирол оптичний корпус. Датчик не має рухомих частин, не вимагає точної оптичної підстроювання і дозволяє створити закінчену, компактну систему, що стежить. OM02 виробляє квадратура вихідний сигнал для обох напрямків переміщення (X і Y). Роздільна здатність становить приблизно 0.06 мм, а швидкість переміщення може досягати 0.4 м / с.
Мікросхема датчика формує квадратура сигнал у напрямку X, емулює вихід звичайного енкодера. Для двомірної системи можуть бути використані обидві координати X і Y. X1 і X2 генеруються з максимальною частотою близько 25 кГц. Діаграми на рисунку 1 ілюструють часові характеристики для осі координат X (напрямок руху - вправо). При необхідності квадратура вихідний сигнал може бути використаний для безпосереднього управління кроковим двигуном.
Схема включення датчика OM02 приведена на рисунку 2. Згідно з документацією на мікросхему, допускається використання її внутрішнього тактового генератора. У цьому випадку конденсатор Сosc може не знадобитися. Rosc визначає частоту кадрів: меншим значенням опору відповідають більш високі частоти.
Підключивши виходи X1 і X2 до входу логічного елемента виключає «АБО», можна подвоїти вихідну частоту даних, при цьому втративши інформацію про направлення переміщення.
Використовуваний диск (або інша поверхня) повинен мати деяку текстуру, візерунок, подряпини або грубу шліфування для того, щоб отримати хороші результати оптичного розпізнавання елементів поверхні (Малюнок 3).
Конструкція, показана на рисунку 4, успішно використовувалася для забезпечення синхронного руху в складі технологічних ліній, транспортерів, етикетувального обладнання та друку на рухомих об'єктах. Було виготовлено понад 100 екземплярів, усі вони працюють через кілька років.
Принципові схеми для інтерфейсу SPI
Доступні також і інші мікросхеми оптичних сенсорів, що розрізняються використовуваними типами джерел світла, інтерфейсами, швидкостями і так далі. Наприклад, в оптичному КМОП датчику миші PAN3101 (Малюнок 5) використовується послідовний інтерфейс SPI, а оптичний навігаційний КМОП датчик PAN101B (Малюнок 6) має обидва типи виходів, як SPI, так і квадратура.
Датчики з інтерфейсами SPI (або USB при використанні додаткової мікросхеми) не дозволяють відслідковувати кожен окремий імпульс, оскільки передають дані пакетами. Для програм, які потребують жорсткому реальному часі, краще датчики з квадратурних виходом.
Було б також цікаво побудувати енкодер на базі бездротової комп'ютерної миші, і, можливо, ще цікавіше, на основі датчика від цифрового штангенциркуля, так як більшість з них мають інтерфейс I 2 C. Але це вже інша історія.
Переклад: Анатолій Бесплеменнов на замовлення РадіоЛоцман