Kódové kotouče pro průchozí a odražené světlo: kudy prochází světlo?

Kotouč pro průchozí světlo (transmisní) světlo propouští, proto jsou zdroj světla a fotodetektor na opačných stranách kotouče. Reflexní kotouč světlo odráží zpět, takže zdroj a detektor jsou na stejné straně. Různé optické dráhy kladou různé požadavky na substrát, snímací hlavu, zástavbový prostor a kvalitu povrchu. Tento článek obě řešení porovnává v jedné tabulce.

U optických snímačů vypadá snímací hlava někdy jako vidlice, která kotouč obepíná, jindy je to jen malá deska na jedné straně kotouče. Rozdíl je v cestě, kterou světlo urazí: v jednom případě světlo kotoučem prochází, ve druhém ho kotouč odráží zpět.

Průchozí světlo: světlo prochází kotoučem

U transmisního uspořádání jsou zdroj a detektor na opačných stranách kotouče. Světlo z LED je kolimační čočkou usměrněno na téměř rovnoběžný svazek a dopadá na kotouč: rysky světlo nepropouštějí, štěrbiny mezi nimi ano. Světlo prošlé kotoučem dále prochází snímací mřížkou a dopadá na fotodetektor (obrázek 1 vlevo).

Prvním požadavkem na substrát je tedy propustnost pro světlo. Nejběžnější jsou skleněné kotouče, jejichž rysky tvoří chrom nanesený na sklo; do této skupiny patří i kotouče z PC. Jak „černé“ jsou rysky, se hodnotí optickou hustotou – například OD 3 znamená, že projde pouze 0,1 % světla.

Protože světlo prochází celým kotoučem, mohou signál ovlivnit škrábance, nečistoty nebo bublinky na obou površích substrátu; obě strany proto musí být čisté. Snímací hlava potřebuje prostor na obou stranách kotouče a obvykle má tvar vidlice, případně se zdroj a detektor montují odděleně nad a pod kotouč.

Odražené světlo: světlo se vrací

U reflexního uspořádání jsou zdroj a detektor na stejné straně kotouče, často na téže desce plošných spojů. Světlo dopadá na kotouč šikmo: na odrazné ploše se zrcadlově odrazí zpět k detektoru, na neodrazné ploše je pohlceno nebo rozptýleno (obrázek 1 vpravo).

Substrát kotouče nemusí propouštět světlo. Běžné jsou kovy, například nerezová ocel, existují však i odrazné struktury na skle. O kvalitě signálu rozhoduje rozdíl odrazivosti mezi odraznými a neodraznými plochami.

Zajímavý geometrický vztah: v přiblížení geometrické optiky, leží-li bodový zdroj a detektor v téže rovině, se vzor kotouče odrazí na rovinu detektoru přibližně dvojnásobně zvětšený. Rozteč snímací mřížky na detektoru reflexní hlavy je proto přibližně dvojnásobkem rozteče kotouče; podle tohoto vztahu je nakreslen i obrázek 1 vpravo.

Reflexní uspořádání je náročnější na povrch kotouče. Nakloní-li se odrazná plocha o určitý úhel, odražený svazek se odchýlí o dvojnásobek – sklon 0,1° odchýlí svazek o 0,2°. Otisky prstů a olejové filmy na povrchu přímo mění odrazivost. Rovinnost, čistotu a snímací vzdálenost je proto nutné dobře hlídat.

Porovnání obou uspořádání

Kde se které uspořádání používá

Skleněné kotouče pro průchozí světlo nabízejí vysokou přesnost a vysoký počet rysek a jsou běžné ve snímačích servomotorů s vysokým rozlišením a v měření úhlů.

Kovové reflexní kotouče odolávají rázům a vibracím a mohou být tenké. Hodí se pro zařízení s omezeným axiálním prostorem nebo silnými vibracemi a pro modulární snímače, u nichž se kotouč a snímací hlava dodávají zvlášť a montuje je uživatel.

Jde o obvyklé kombinace, nikoli o pevné hranice. Volba závisí také na rozlišení, zástavbovém prostoru, prostředí a nákladech; doporučujeme ji stanovit v rané fázi konstrukce společně s výrobcem kotouče a řešením snímání.

Shrnutí

Kotouč pro průchozí světlo světlo propouští, zdroj a detektor jsou na opačných stranách a substrát musí být propustný. Reflexní kotouč světlo odráží zpět, zdroj a detektor jsou na stejné straně; konstrukce je tenčí, ale citlivější na stav povrchu kotouče. Kdo ví, kudy světlo prochází, ví i to, které parametry kotouče je třeba hlídat nejpečlivěji.

Překlad čínského originálu (0013). ENC7 – výrobce kódových kotoučů (poptávka) · Odborné články · https://enc7.com

© Langfang Jingzheng Optoelectronic Technology Co., Ltd. Všechna práva vyhrazena. Článek vznikl s pomocí AI.