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使用光学鼠标传感器实现旋转测量
来源:ayx爱游戏官网登录-ayx爱游戏官网登录 发表于 2016/1/4

  本设计实例使用光学电脑鼠标中的ayx爱游戏官网登录-ayx爱游戏官网登录测量圆盘的旋转,其中的圆盘可以通过机械方式连接到任何一种旋转装置。通过沿着圆盘半径改变传感器位置,该方案可以调整每次旋转的脉冲。

  鼠标芯片的cmos光学ayx爱游戏官网登录-ayx爱游戏官网登录可提供非机械式跟踪引擎。在该芯片内部可完成图像的捕获、数字化和数字处理。就拿简单且低成本的om02来说,该传感器通过采集表面图像帧来测量位置,并通过数学运算判定运动方向和距离。该传感器安装聚苯乙烯光学封装中,设计用来与高亮度led一起使用。它有一个完整且紧凑的跟踪引擎;没有活动部件,也不要求精密的光学对准。om02可以为x和y方向运动产生正交输出信号。分辨率约为0.0025英寸,运动速度最高为每秒16英寸。

  该芯片产生的正交x方向输出信号模拟了普通编码器的输出。x和y信号都可以用于2d系统。om02以最高约25khz的频率产生x1和x2正交信号。图1显示了正向x运动(向右方向)的时序图。这种正交输出在需要时还可以用于直流步进电机控制。


  图1:正交输出波形( x运动)示例。



  根据ic数据手册的说明,可以使用内部振荡器,此时可以不用电容cosc(图2)。电阻rosc定义了帧速率:它的值越小,对应的速率就越高。


  图2:用om02传感器实现圆盘旋转测量。


  将x1和x2输出连接到xor门可以使数据速率翻倍,不过会丢失方向信息。

  物理实现

  要想得到良好的表面图案光学识别效果,检测圆盘或其他表面必须具有一定的纹理、图案、划痕或刷面处理(图3)。


  图3:旋转检测物理原理。

 

  图4所示结构已被成功地运用到组装线、传输带、标签张贴设备、移动物体上打印等应用中提供同步运动。生产的100多个产品在经过多年运行后仍工作良好。

图4:已被成功地运用到生产的结构。


  市场上还有其他一些ayx爱游戏官网登录-ayx爱游戏官网登录ic ,它们可以处理不同的光源, 并且有不同的输出、速度等指标。比如pan3101 cmos光学鼠标传感器使用spi,pan101bcmos光学导航传感器同时具有spi和正交输出。

  spi接口的原理图例子

  采用spi接口(或多使用一个ic的usb接口)的传感器不允许单独跟踪每个脉冲,因为它们发送的是数据包(图5)。对于硬实时应用来说,最好选用提供正交输出的传感器。

  用无线电脑鼠标搭建编码器将是非常令人感兴趣的事,而使用数显卡尺中的传感器也许令人更感兴趣,因为其中的大多数ayx爱游戏官网登录-ayx爱游戏官网登录有i2c接口。


  图5:spi接口的原理图示例。


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