0: Перед вами 2 устройства с виду. Они очень похожи. Все их называют крутилками. Я их так называю. И вы наверняка, если, конечно, вы не snow. Олег, крутилка у тебя в голове, а это энкодер и переменный резистор.
1: Блин, да, да, именно так. Это переменный резистор и инкодер. 2 устройства, которые зачастую используются для одних и тех же задач, например, для регулировки громкости в музыкальных проигрывателях или для
2: Определение положения вала в сервоприводах. Задачи у них бывают схожие, но у них кардинально разное устройство и принцип работы. И вот сегодня мне хочется разобраться с энкодерами, сравнить их с переменными резисторами и выяснить, на что эти
3: Устройства способны и где применяются. Так что в этом видео вы узнаете, что такое энкодер? Чем он лучше переменного резистора? Какие разновидности энкодера существуют и в каких устройствах можно найти энкодер? Ну а вы попали на развлекательно познавательный канал про электрон.
4: Heidi, меня зовут Николай, и сегодня мы поможем электронике стать понятнее.
5: Начнём разбираться с вот таких инкодеров. Наверняка многие зрители нашего канала с ними сталкивались. Это самый обыкновенный инкрементальный энкодер, который обширно применяется как орган управления во многих устройствах, как я уже говорил, в музыкальных проигрывателях.
6: С помощью подобных энкодеров регулируется громкость. Вот у меня в асцелограф с помощью энкодеров происходит регулировка параметров и навигация по меню. Или вот в моём лабораторном блоке питания. Регулировка напряжения и тока тоже осуществляется энкодером навигация
7: По меню с помощью энкодера особенно удобно, потому что, в отличие от потенциометра патенциометр это, если что, переменный резистор энкодер имеет чёткие щелчки при вращении каждый щелчок это смена пункта меню, энкодеры не имеют ограничения по вращению.
8: Их можно вращать бесконечно, в отличие от потенциометра, у которых ход ручки ограничен, и ещё обычно в подобные инкрементальные инкодеры сразу встроена кнопка, которая только добавляет удобств при навигации по тому же меню.
9: Мы обязательно разберём такой энкодер и посмотрим, что у него внутри, как он устроен. Но сначала немного теории. Как же работает энкодер. Вообще существует несколько типов энкодеров магнитные, механические, оптические и
10: У всех этих типов энкодеров есть 1 единственная задача воспроизвести электрический сигнал при повороте ручки например, магнитный энкодер можно представить как диск на оси вращаемой ручки, на котором расположены несколько посто.
11: Нных магнитов. За диском находится датчик холла, который выдаёт сигнал, когда мимо него проходит магнит. Зная количество магнитов на этом диске, можно понимать, на какой угол повернулась ручка и даже с какой скоростью она вращается у нас тут в примере 6
12: Магнитов. И соответственно, если датчик выдал 6 импульсов, то значит совершён полный оборот ручки. И если эти 6 импульсов произошли за 1 секунду, то можно догадаться, что ручка вращается со скоростью 1 оборот в секунду, но при такой конструкции
13: Электроника никак не может понять, в какую сторону вращается ручка, ведь при повороте по часовой стрелке датчик выдаёт сигнал, и при повороте против часовой стрелки датчик выдаст точно такой же сигнал, чтобы решить эту проблему просто напросто.
14: Устанавливается рядом 2 датчика, и теперь, когда вращается ручка, сигнал выдают 2 датчика по очереди и в зависимости от направления вращения, очерёдность сигналов от датчиков разная. Если вращаем ручку по часовой стрелке, то реагирует сначала.
15: Сначала этот датчик, а затем этот, а если против, то наоборот вот такой простой принцип работы инкрементального инкодера вместо датчиков холла могут быть фотодатчики и диск с отверстиями, через которые засвечиваются эти фото.
16: Детекторы, это уже будет оптический энкодер. Могут быть скользящие контакты, которые напрямую касаются неподвижных контактов. Это будет механический энкодер. И вот как раз энкодер, который у меня сейчас в руках, является механическим, и я его разберу, чтобы
17: Проверить, как оно работает. На самом деле. Здесь мы видим 5 выводов. 2 вывода это выводы кнопки, которая встроена в энкодер. 3 остальных вывода это электроды непосредственно энкодера, и при вращении ручки крайние выводы замыкаются с
18: Центральным выводом по очереди и таким образом энкодер выдаёт те самые необходимые сигналы, и electronic может определить факт вращения, на какой угол повернулась ручка энкодера, и определять направление вращения внутри энкодер состоит из 3 слоёв 1.
19: Слой это непосредственно сама ручка инкодера и диск со скользящими контактами. Обратите внимание, что на этом диске 4 контакта, которые являются частью 1 металлической шайбы и между собой замкнуты. Также здесь вот такая система.
20: Шариком и подпружиненной пластиной, благодаря которым и происходят характерные щелчки инкодера. На 2 слое находится неподвижная контактная группа, в которой и заключается вся фишка этого инкодера. Вот эта большая площадка соединена с
21: Центральной ножкой энкодера, а вот эта решётчатая пластинка с левой ножкой, а эта пластинка с правой, когда энкодер собран по всем этим пластинкам, скользят 4 контакта, которые, напомню, замкнуты между собой и при повороте ручки на 1 щелчок.
22: Скользящие контакты сначала касаются 1 решётчатой пластины, и центральный вывод замыкается с 1 крайним выводом энкодера, а затем скользящий контакт касается другой пластинки, и центральный вывод замыкается с другим крайним выводом энкодера и в конце ус.
23: Условного щелчка с помощью шарика. В 1 слое энкодера фиксируется положение между рёбер, решётчатых пластин. Такое вот устройство. 1 условный щелчок энкодера. Это уже получается целый цикл, за который контакты сначала касаются 1 решётчатой пластины, потом другой.
24: И потом приходят в нейтральное положение, ну а на 3 слое энкодера находится тактовая кнопка, которая прожимается валом ручки энкодера вал свободно проходит через пластиковый диск со скользящими контактами и через 2 слой энкодера с неподвижной контактной групп.
25: И таким образом, здесь реализована ещё и кнопка все гениально. Просто согласитесь, только вот когда я рассказывал вам про такие инкрементальные энкодеры, я совсем забыл рассказать про мышку, точнее, колёсико компьютерной мышки, там же применяется то
26: Тоже энкодер, но только немного другой. Давайте его тоже разберём и посмотрим, что там. Да как ещё до разборки этого энкодера видно, как здесь реализованы щелчки при вращении здесь уже нет шарика, а просто подпружиненную пластину сразу согнули в 1 месте. И этот
27: Изгиб входит в зубцы на пластиковом диске, внутри такой энкодер устроен абсолютно точно так же, как и предыдущий, только конкретно в этом моём случае скользящих контактов не 4, a3, но они точно также работают и скользят.
28: По точно таким же контактным группам наверняка в какой-нибудь другой мышке можно найти энкодер, где уже скользящих контактов также 4, а не 3, это уже абсолютно неважно. Единственное большое отличие от предыдущего энкодера в том, что здесь нет
29: Кнопки. Кнопка, которая прожимается колёсиком мышки, находится немного в стороне. Вот такая здесь конструкция. Даже, наверное, зря я ломал свою компьютерную мышку, чтобы вам показать, как здесь устроен инкодер. Ведь устройство практически такое же, ну,
30: Возможно, я заслужил этим like.
31: Теперь давайте поговорим про различия между энкодером и потенциометром, он же переменный резистор, и в принципе, различия колоссальные, хоть и энкодер, и потенциометр могут использоваться для одних и тех же задач, но подход к выполнению этих задач
32: Настолько разные, что реально общего очень мало. С устройством энкодера мы познакомились. Теперь рассмотрим патенциометр. Его основная часть это графитовая дорожка, начало и конец которой соединены с крайними выводами потенциометра и или
33: Электрическое сопротивление этой дорожки является номиналом потенциометра. Например, если сопротивление этой дорожки 10 килоом, то, значит потенциометр на 10 килоом. Если сопротивление между крайними электродами 250 килоом, то, значит, потенциометр на
34: 250 килоом по этой графитовой дорожке скользит контакт, который соединён со средним контактом потенциометра, и при повороте ручки скользящий контакт скользит по дорожке, и между средним и крайними контактами потенциометра изменяется сопротивление.
35: Что здесь общего с инкодером? Ну, например, ничего, но все-таки и те, и те устройства используются для одних и тех же задач. Например, как я уже не 1 раз говорил, регулировка громкости звука в музыкальных проигрывателях. Вот как раз давайте на примере регу.
36: Громкости. Посмотрим, как работает потенциометр и энкодер. Потенциометр образует своими 3 контактами резистивный делитель напряжения. Кстати, про резистивный делитель напряжения. У нас есть видео. Если интересно, посмотрите ссылка в верхнем правом
37: Углу. И в описании вращением ручки потенциометра мы просто напросто напрямую уменьшаем амплитуду звукового сигнала с помощью делителя. Тут все понятно. А как это делает энкодер? А энкодер же просто умеет воспроизводить сигналы на своих контактах, которые просто
38: Могут рассказать только лишь о факте поворота ручки и направлении вращения, и все он сам по себе уменьшить амплитуду звука не может, но вот эти сигналы о повороте энкодера принимает микроконтроллер, и он уже отправляя
39: Команду либо на цифровые потенциометры, либо на усилитель д класса, чтобы тот уменьшил амплитуду сигнала. И исходя из этого, можно понять, что энкодер это устройство, которое работает с цифровыми сигналами, и для его работы нужен микроконтроллер, либо какая
40: Это схема, которая будет как-то интерпретировать сигналы от него, а потенциометр сам по себе уже что-то может, он делит напряжение и меняет сопротивление между своими контактами, и ещё при работе с микроконтроллером потенциометр имеет кое-какое преимущество.
41: По сравнению с инкрементальным инкодером патенциометр можно подключить к микроконтроллеру как тот же делитель напряжения, и в зависимости от того, как напряжение поделено, микроконтроллер будет чётко понимать положение ручки потенциометра, кто хоть раз работал с ардуино.
42: Это прекрасно знает e, подключал потенциометр к ардуино, а вот инкрементальный инкодер не может никак рассказать о положении своей ручки он передаёт информацию только о факте поворота и направления поворота ручки, где эта ручка находится, всегда загад.
43: И что же тогда получается? Патенциометр лучше? А вот нет. Во первых, патенциометр это аналоговое устройство, и сигнал от него подвержен помехам. Те, кто работал с ардуино, прекрасно понимают, о чем я. А энкодер работает чётко, без всяких ложных срабатываний. Плюс ещё.
44: Кодер может вращаться бесконечно, когда у потенциометра угол поворота ограничен длиной графитовой дорожки, ведь графитовую дорожку нельзя сделать замкнутой. Единственная проблема энкодера это, конечно, вот невозможность определить положение вала или все-таки
45: Есть такая возможность.
46: Такая возможность, конечно же, есть, и для этого придумали другой тип инкодеров абсолютные инкодеры, абсолютные инкодеры это устройства, которые, в отличие от инкрементальных, могут точно определить положение вала в любой момент времени, даже после отключения.
47: Питание, то есть, если вы повернёте ручку, выключите устройство, а затем снова включите абсолютный энкодер сразу покажет, в каком положении находится его вал. Как ему это удаётся. Принцип работы абсолютных энкодеров основан на кодировании положения с помощью специального
48: Диска, на котором нанесены уникальные метки, в отличие от инкрементального инкодера, где электроника просто отслеживает последовательность переключения контактов, абсолютный инкодер считывает уникальный двоичный код, соответствующий каждому положению вала.
49: То есть для каждого угла поворота у него есть свой двоичный код самый распространённый вид абсолютного инкодера оптический в нём используется прозрачный диск с нанесёнными на него узорами в виде секторов или, может быть, непрозрачный диск, в котором проделаны отверстия.
50: Светодиоды просвечивают этот диск, а с другой стороны, находятся фотодетекторы, которые фиксируют свет, проходящий через диск. Вот перед вами пример с 5 битным абсолютным энкодером, у которого 5 дорожек и которые считывают 5 фотодатчиков. Каждая
51: Положение вала имеет особый двоичный код как правило, в энкодерах используют не классический двоичный код, а код грея, при котором каждое последующее двоичное число изменяется только на 1 цифру, в 5 битных энкодерах можно заложить.
52: Только лишь 32 положения вала, но могут быть 6 битные, 7, 8, шестнадцатибитные инкодеры и так далее, в которых можно различать 1000 и даже миллионы положений, где применяются абсолютные инкодеры, их используют.
53: Там, где нужно точно знать положение вала без необходимости обнулять его при каждом включении, например, в сервоприводах, про которые мы не так давно делали видео, а уже где применяются сервоприводы, можно рассказывать часами это и станки с чпу, и робототехни.
54: И всякая автоматизация, абсолютные энкодеры устроены сложнее, чем инкрементальные, но и задачи у них разные нет никакого смысла использовать абсолютный энкодер для навигации по меню какого-нибудь прибора, например, да и инкрементальным энкодером нет.
55: Место в тех же сервоприводах, там даже больше подойдёт патенциометр, потому что очень важно определять положение вала, что инкрементальный инкодер дать не может, а патенциометр может и поэтому их можно найти в сервоприводах, у которых ограничен угол.
56: Поворота вала.
57: Ну что, друзья, вот мы с вами сегодня немного поговорили про энкодеры. Если вам это видео понравилось, то ставьте лайки, подписывайтесь на канал, пишите в комментариях, соскучились ли вы по дяде володе. Вон он сидит, улыбается Олеги.
58: Ему везде мерещится, хотя, может быть, и не мерещится. У нас же теперь есть 2 канал, называется Олег Девицын. Подписывайтесь, если что, там пока что только шорцы, но я планирую туда иногда заливать живые видео про закадровую работу.
59: Нашего канала или ещё что-нибудь. Если что, ссылка на 2 канал будет в описании. Ну и ещё, конечно же, я должен сказать спасибо всем спонсорам на бусте, которые поддерживают производство нашего контента. Сейчас на экране появилась конечная заставка с
60: Видео, которые будут вам интересны. Так что по традиции я с вами не прощаюсь, а приглашаю в другие наши видео или