آپٹیکل انکوڈر: ورکنگ، ٹائپس، انٹرفیسنگ اور اس کی ایپلی کیشنز

انکوڈر ایک حرکت کا پتہ لگانے والا آلہ ہے جو a کے اندر تاثرات فراہم کرتا ہے۔ بند لوپ کنٹرول سسٹم . ایک انکوڈر کا بنیادی کام آلہ کے حصے کی گھومنے والی حرکت یا لکیری حرکت کو برقی سگنل میں تبدیل کرنا ہے جس کے بعد یہ کنٹرول سسٹم کو فراہم کرتا ہے، ایک انکوڈر کا استعمال کرتے ہوئے، ڈیوائس کے اجزاء کی درست جگہ، گردش کی رفتار یا اس کی سمت۔ اور زاویہ اور نمبر۔ موٹر شافٹ کی تبدیلیوں کو پہچانا جا سکتا ہے۔ مارکیٹ میں مختلف قسم کے انکوڈرز دستیاب ہیں جن کی درجہ بندی ٹیکنالوجی کی قسم، حرکت، مختلف پیرامیٹرز وغیرہ کی بنیاد پر کی جاتی ہے۔ حرکت پر مبنی انکوڈرز کو لکیری، روٹری اور زاویہ میں درجہ بندی کیا جاتا ہے۔ پوزیشن کی بنیاد پر انکوڈرز میں درجہ بندی کی جاتی ہے۔ مطلق انکوڈر اور انکریمنٹل انکوڈر . سینسنگ ٹیکنالوجی پر مبنی انکوڈرز کو آپٹیکل، میگنیٹک اور کیپسیٹیو میں درجہ بندی کیا گیا ہے۔ چینل پر مبنی انکوڈرز کو سنگل چینل اور کواڈریچر میں درجہ بندی کیا گیا ہے۔ یہ مضمون انکوڈر کی اقسام میں سے ایک کے جائزہ پر بحث کرتا ہے۔ آپٹیکل انکوڈر - کام کرنا اور اس کی ایپلی کیشنز۔

آپٹیکل انکوڈر کیا ہے؟

ایک الیکٹرو مکینیکل ڈیوائس جو روشنی کے منبع کا استعمال کرتے ہوئے پوزیشن کو گھومنے یا لکیری سے برقی سگنل میں تبدیل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، ایک آپٹیکل گریٹنگ اور فوٹو سینسیٹو ڈیٹیکٹر کو آپٹیکل انکوڈر کے نام سے جانا جاتا ہے۔ یہ انکوڈرز بڑے پیمانے پر مختلف مشینی آلات، دفتری سازوسامان، اور صنعتی روبوٹس میں اعلیٰ درست پوزیشن کنٹرول سینسر کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔

آپٹیکل انکوڈر ڈیزائن

آپٹیکل انکوڈر کو ایل ای ڈی، فوٹو سینسرز اور ایک ڈسک کے ساتھ ڈیزائن کیا گیا ہے جسے کوڈ وہیل کے نام سے جانا جاتا ہے جس میں ریڈیل سمت کے اندر سلٹس بھی شامل ہیں اور آپٹیکل سگنل کے طور پر گھومنے والی پوزیشن ڈیٹا کا پتہ لگاتا ہے۔ ایک بار جب کوئی کوڈ وہیل روٹری شافٹ سے جڑا ہوا جیسے موٹر گھومتا ہے تو آپٹیکل سگنل اس بنیاد پر پیدا ہوتا ہے کہ آیا مستقل روشنی خارج کرنے والے عنصر سے پیدا ہونے والی روشنی کوڈ وہیل کے سلٹ میں گزرتی ہے یا نہیں۔ فوٹو سینسر آپٹیکل سگنل کو نوٹ کرتا ہے اور اسے برقی سگنل میں تبدیل کرتا ہے اور اسے آؤٹ پٹ کرتا ہے۔

روشنی خارج کرنے والا آلہ

آپٹیکل انکوڈرز میں، سستے IR LEDs کا استعمال کیا جاتا ہے حالانکہ بعض اوقات، رنگین LEDs کا استعمال روشنی کے پھیلاؤ پر مشتمل کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ مزید برآں، جہاں اعلیٰ ریزولیوشن اور اعلیٰ کارکردگی کی ضرورت ہوتی ہے وہاں مہنگے لیزر ڈائیوڈ استعمال کیے جاتے ہیں۔

لینس

ایل ای ڈی لائٹ چھوٹی ڈائرکٹیویٹی کے ذریعے پھیلی ہوئی روشنی ہے تاکہ متوازی بنانے کے لیے ایک محدب لینس کا استعمال کیا جائے۔

کوڈ وہیل

کوڈ وہیل ایک ڈسک کی طرح دکھائی دیتی ہے جس میں سلٹ شامل ہیں جو اس سے خارج ہونے والی روشنی کو اجازت دیتا ہے یا روکتا ہے۔ روشنی خارج کرنے والا دو برقیرہ . کوڈ وہیل دھات، شیشے اور رال کے مواد سے بنایا گیا ہے۔ یہاں، دھاتی مواد درجہ حرارت کی نمی اور کمپن کے خلاف مضبوط ہے.

رال کا مواد مہنگا نہیں ہے لیکن بڑے پیمانے پر پیداوار کے لیے موزوں ہے اور صارفین پر مبنی ایپلی کیشنز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ شیشے کا مواد بنیادی طور پر استعمال کیا جاتا ہے جہاں زیادہ سے زیادہ ریزولوشن اور صحت سے متعلق ضروری ہے۔ مزید برآں، کوڈ وہیل کے قریب ایک فکسڈ سلٹ کا اہتمام کیا جاتا ہے تاکہ ایل ای ڈی پاس سے روشنی کے گزرنے یا بلاک ہونے کو واضح کیا جا سکے اور کوڈ وہیل میں روشنی جمع کرنے والے عنصر میں چلا جائے۔

فوٹو سینسر

فوٹو سینسر عام طور پر ایک فوٹوٹرانسسٹر/فوٹوڈیوڈ ہوتا ہے جسے سیمی کنڈکٹر مواد جیسے سلکان، جرمینیئم اور انڈیم گیلیم فاسفائیڈ سے بنایا جاتا ہے۔

آپٹیکل انکوڈر کیسے کام کرتا ہے؟

ایک آپٹیکل انکوڈر آسانی سے آپٹیکل سگنلز کا پتہ لگاتا ہے جو پورے سلٹ میں گزرتے ہیں اور انہیں برقی سگنلز میں تبدیل کرتے ہیں۔ مقناطیسی انکوڈر کے مقابلے میں، یہ انکوڈر درستگی اور ریزولوشن کو بہتر بنانے کے لیے بہت آسان ہے جہاں کہیں بھی مضبوط مقناطیسی فیلڈ تیار کی جاتی ہے ایپلی کیشنز میں استعمال کرنے کے لیے۔ آپٹیکل انکوڈر مختلف کنٹرولرز کو مختلف قسم کی حرکت کی پیمائش کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ یہ انکوڈرز اصل موٹر یا لکیری ایکچیویٹر کی پوزیشن، ایکسلریشن اور رفتار کی تصدیق کے لیے استعمال ہونے والے بہت ہی درست فیڈ بیک سگنلز پیش کرتے ہیں۔

آپٹیکل انکوڈر Arduino

یہاں ہم یہ سیکھنے جا رہے ہیں کہ آپٹیکل روٹری انکوڈر کو کس طرح جوڑنا ہے۔ arduino uno . یہ ایک مکینیکل ڈیوائس ہے جس میں بیلناکار ہاؤسنگ میں روٹری شافٹ ہوتا ہے۔ ایک سرکلر فلیٹ ڈسک پر، سلاٹ کے دو سیٹ ہوتے ہیں۔ اس ڈسک کے کسی بھی طرف، آپٹیکل سینسر جڑے ہوئے ہیں جہاں ٹرانسمیٹر سیٹ ایک طرف ہے اور وصول کنندہ دوسری طرف ہے۔ جب بھی سلاٹڈ ڈسک سینسر کے درمیان گھومتی ہے تو وہ کو کاٹ دیتی ہے۔ آپٹیکل سینسر ، لہذا سگنل وصول کنندہ کے اختتام پر تیار کیا جائے گا۔ یہاں، ریسیور ایک مائیکرو کنٹرولر سے جڑا ہوا ہے تاکہ جنریٹڈ سگنل پر کارروائی کی جا سکے، اس طریقے سے ہم شناخت کر سکتے ہیں کہ شافٹ کتنا گھومتا ہے۔ شافٹ کی گردش کی سمت کا تعین صرف دو o/ps کے لیے سگنل کی قطبیت کا موازنہ کر کے کیا جا سکتا ہے کیونکہ سرکلر ڈسک پر سلاٹ کے دو سیٹ کچھ آفسیٹ پر ہوتے ہیں۔

Arduino کے ساتھ انٹرفیس کرنے والا آپٹیکل انکوڈر ذیل میں دکھایا گیا ہے۔ اس انٹرفیسنگ کے لیے مطلوبہ اجزاء میں بنیادی طور پر ایک آپٹیکل انکوڈر، Arduino Uno بورڈ، اور کنیکٹنگ وائرز شامل ہیں۔ اس انٹرفیسنگ کے کنکشن اس طرح ہیں؛

• اس انکوڈر کا سرخ رنگ کا تار Arduino Uno کے 5V پن سے جڑا ہوا ہے۔
• اس انکوڈر کا سیاہ رنگ کا تار Arduino Uno کے GND پن سے جڑا ہوا ہے۔
• ایک آپٹیکل انکوڈر کا سفید رنگ کا تار (OUT A) Arduino Uno کے Interrupter پن جیسے Pin-3 سے جڑا ہوا ہے۔
• اس انکوڈر کا سبز رنگ کا تار (آؤٹ B) Arduino Uno کے دوسرے interrupter پن جیسے Pin-2 سے جڑا ہوا ہے۔

یہاں آپٹیکل انکوڈر سے آؤٹ پٹ کی تاریں جیسے سفید اور سبز رنگ کی تاروں کو صرف Arduino Uno بورڈ کے انٹرپٹ پن سے جوڑنا چاہیے، اگر نہیں تو Arduino بورڈ اس انکوڈر سے ہر پلس کو ریکارڈ نہیں کرے گا۔

کوڈ

غیر مستحکم طویل درجہ حرارت، کاؤنٹر = 0؛ // یہ متغیر انکوڈر کی گردش کے لحاظ سے بڑھے گا یا گھٹے گا۔
باطل سیٹ اپ()

{

سیریل شروع (9600)؛

پن موڈ (2، INPUT_PULLUP)؛ // اندرونی پل اپ ان پٹ پن 2
پن موڈ (3، INPUT_PULLUP)؛ // اندرونی پل اپ ان پٹ پن 3
// مداخلت کو ترتیب دینا
// انکوڈینرین ایکٹیویٹڈ ai0() سے بڑھتی ہوئی نبض۔ AttachInterrupt 0 Arduino پر DigitalPin nr 2 ہے۔
اٹیچ انٹرپٹ (0، اے آئی 0، رائزنگ)؛
// B انکوڈینرین ایکٹیویٹڈ ai1() سے بڑھتی ہوئی نبض۔ AttachInterrupt 1 Arduino پر DigitalPin nr 3 ہے۔
اٹیچ انٹرپٹ (1، اے آئی 1، رائزنگ)؛
}
باطل لوپ () {
// کاؤنٹر کی قیمت بھیجیں۔
اگر ( کاؤنٹر ! = درجہ حرارت ) {
Serial.println (کاؤنٹر)؛
temp = کاؤنٹر؛
}
}
void ai0() {
// ai0 کو چالو کیا جاتا ہے اگر DigitalPin nr 2 کم سے زیادہ کی طرف جا رہا ہو۔
// سمت کا تعین کرنے کے لیے پن 3 چیک کریں۔
if(digitalRead(3)==LOW) {
کاؤنٹر++؛
}اور{
انسداد-
}
}
void ai1() {
// ai0 کو چالو کیا جاتا ہے اگر DigitalPin nr 3 کم سے زیادہ کی طرف جا رہا ہو۔
// سمت کا تعین کرنے کے لیے پن 2 سے چیک کریں۔
if(digitalRead(2)==LOW) {
انسداد-
}اور{
کاؤنٹر++؛
}
}
ایک بار جب اوپر کا کوڈ Arduino Uno بورڈ میں اپ لوڈ ہوجاتا ہے، تو سیریل مانیٹر کھولیں اور آپٹیکل انکوڈر کے شافٹ کو موڑ دیں۔ اگر آپ آپٹیکل انکوڈر کو گھڑی کی سمت میں موڑتے ہیں تو آپ قدر میں اضافہ دیکھ سکتے ہیں اور اگر آپ اس انکوڈر کو گھڑی کی مخالف سمت میں موڑتے ہیں تو قدر کم ہو جائے گی۔ اگر قدر ریورس دکھا رہی ہے تو اس کا مطلب ہے گھڑی کی سمت حرکت کے لیے منفی قدر دینا۔ لہذا آپ سفید اور سبز تاروں کو ریورس کرسکتے ہیں۔

آپٹیکل انکوڈرز کی اقسام

آپٹیکل انکوڈر دو قسموں میں دستیاب ہیں ٹرانسمیسیو ٹائپ اور ریفلیکٹو ٹائپ جن پر ذیل میں بات کی گئی ہے۔

منتقلی کی قسم

ٹرانسمیسیو قسم کے آپٹیکل انکوڈر میں، فوٹو سینسر نوٹس کرتا ہے کہ آیا روشنی خارج کرنے والے ڈائیوڈس سے خارج ہونے والا روشنی کا سگنل کوڈ وہیل کے پورے سلٹ میں گزرتا ہے یا نہیں۔ ٹرانسمیسیو قسم کے آپٹیکل انکوڈر کے اہم فوائد میں شامل ہیں؛ یہ کافی آسان آپٹیکل لین کی وجہ سے سگنل کی درستگی اور آسان ترقی کو بہتر بناتا ہے۔

عکاس قسم

عکاس قسم کے آپٹیکل انکوڈر میں، فوٹو سینسر نوٹس کرتا ہے کہ آیا روشنی خارج کرنے والے ڈائیوڈ سے خارج ہونے والا روشنی سگنل کوڈ وہیل کے ذریعے منعکس ہوتا ہے یا نہیں۔ عکاس قسم کے آپٹیکل انکوڈرز کے فوائد میں بنیادی طور پر شامل ہیں؛ چھوٹا اور پتلا کرنا آسان ہے۔ چونکہ یہ اسٹیکنگ تکنیک کے ذریعے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ پھر اسمبلی کے طریقہ کار کو آسان بنایا جا سکتا ہے.

آپٹیکل انکوڈر بمقابلہ مقناطیسی انکوڈر

آپٹیکل انکوڈر اور مقناطیسی انکوڈر کے درمیان فرق میں درج ذیل شامل ہیں۔

فائدے اور نقصانات

دی آپٹیکل انکوڈر کے فوائد مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• آپٹیکل انکوڈر آسانی سے درستگی کے ساتھ ساتھ سلٹ کی شکل تیار کرکے ریزولوشن کو بھی بہتر بناتا ہے کیونکہ اس میں یہ دیکھنے کا طریقہ کار ہوتا ہے کہ آیا ایل ای ڈی سے روشنی پوری سلٹ میں گزرتی ہے یا نہیں۔
• یہ انکوڈر قریبی مقناطیسی میدان سے متاثر نہیں ہوتا ہے۔
• یہ انکوڈر سب سے زیادہ ریزولوشن فراہم کرتے ہیں۔
• یہ ایڈی کرنٹ سے برقی شور کی مداخلت کے خلاف زیادہ مزاحم ہیں۔
• ان انکوڈرز میں لچکدار بڑھتے ہوئے اختیارات ہوتے ہیں۔

دی آپٹیکل انکوڈرز کے نقصانات مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• اس انکوڈر کی بنیادی خرابی یہ ہے کہ: یہ میکانکی طور پر مضبوط نہیں ہے۔
• ان انکوڈرز میں شیشے کی ایک پتلی ڈسک ہوتی ہے جسے شدید جھٹکے یا شدید کمپن سے نقصان پہنچ سکتا ہے۔
• یہ انکوڈرز 'نظر کی لکیر' پر منحصر ہوتے ہیں، اس لیے وہ بنیادی طور پر گندگی، تیل اور دھول کا شکار ہوتے ہیں۔
• اس انکوڈر میں آپٹیکل ڈسکوں کو عام طور پر پلاسٹک یا شیشے کے ساتھ ڈیزائن کیا جاتا ہے لہذا انتہائی درجہ حرارت، کمپن اور آلودگی سے خراب ہونے کے زیادہ امکانات ہوتے ہیں۔

ایپلی کیشنز

دی آپٹیکل انکوڈرز کی ایپلی کیشنز مندرجہ ذیل شامل ہیں.

• یہ انکوڈرز ان ایپلی کیشنز کے لیے مثالی ہیں جنہیں اعلیٰ سطح کی درستگی اور درستگی کی ضرورت ہوتی ہے۔
• یہ استعمال ہوتے ہیں جہاں ایک مضبوط مقناطیسی میدان پیدا ہوتا ہے۔
• یہ ان آلات پر لاگو ہوتا ہے جو بڑے قطر والی موٹریں استعمال کرتے ہیں۔
• یہ انکوڈر آپٹیکل سگنلز کا پتہ لگانے میں مدد کرتے ہیں جو پورے سلٹ میں گزرتے ہیں اور انہیں برقی سگنلز میں تبدیل کرتے ہیں۔
• یہ انکوڈر ایپلی کیشنز کی ایک وسیع رینج میں گھومنے والی حرکت کو ماپنے اور کنٹرول کرنے میں بہت مددگار ہیں جیسے سپیکٹرو میٹر، لیب کا سامان، سینٹری فیوجز، طبی آلات، سی ٹی سکین سسٹم وغیرہ۔
• یہ انکوڈرز انتہائی محدود علاقوں میں ہائی ٹارک پر مبنی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔
• یہ پروگرام قابل معائنہ آلات میں استعمال ہوتے ہیں۔
• یہ تجارتی یا صنعتی آلات میں استعمال ہوتے ہیں۔
• یہ کیمیائی خوراک کے سازوسامان میں استعمال ہوتے ہیں۔

1)۔ آپٹیکل انکوڈرز کیوں استعمال ہوتے ہیں؟

مقناطیسی انکوڈر کے مقابلے آپٹیکل انکوڈر آسانی سے درستگی کے ساتھ ساتھ ریزولوشن کو بھی بہتر بناتے ہیں۔ لہٰذا ان کو استعمال کیا جا سکتا ہے جہاں بھی ایک مضبوط مقناطیسی میدان بنتا ہے۔

2)۔ آپٹیکل انکوڈر کا آؤٹ پٹ کیا ہے؟

آپٹیکل انکوڈر آؤٹ پٹ ایک الیکٹرانک پلس ہے جو ڈیٹا کے نمونے لینے کے لیے 'گھڑی' کے طور پر استعمال ہوتی ہے۔

3)۔ آپٹیکل انکوڈر کا ریزولوشن کیا ہے؟

آپٹیکل انکوڈر کی ریزولیوشن ہر پہیے کے انقلاب کے لیے 20k دالیں ہیں جو اوڈومیٹری کیلکولیشن کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔

4)۔ انکوڈرز پوٹینشیومیٹر سے بہتر کیوں ہیں؟

انکوڈرز غیر معینہ مدت کے لیے ایک ہی سمت میں گھوم سکتے ہیں جب کہ پوٹینشیومیٹر عام طور پر ایک ہی انقلاب کو موڑ دیتا ہے۔

5)۔ روبوٹکس میں کس قسم کا انکوڈر بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے؟

آپٹیکل انکوڈرز کو روبوٹکس میں مطلق یا اضافی پیمائش کو ریکارڈ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

یہ آپٹیکل کا ایک جائزہ ہے۔ انکوڈر - اقسام ، انٹرفیسنگ، ورکنگ، اور ایپلی کیشنز۔ آپٹیکل انکوڈر روشنی کا استعمال کرتے ہیں جو شیشے سے گزرتی ہے اور رسیور کے ذریعے پہچانی جاتی ہے۔ اس قسم کے انکوڈرز بہت سی صنعتوں کے مختلف مکینیکل سسٹمز میں بہت درست اور انتہائی ضروری اجزاء ہیں تاکہ درست تاثرات کی معلومات فراہم کی جا سکیں۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، لکیری انکوڈر کیا ہے؟