У цій схемі мікросхема сенсору 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 підстроювання співвідношення числа імпульсів на оборот зміною позиції сенсора уздовж радіуса диска.

Оптичний датчик миші являє собою КМОП мікросхему, призначену для побудови оптико-електронних стежать. Усередині мікросхеми зображення захоплюються, оцифровується і обробляються в цифровому вигляді.

Для прикладу розглянемо простий і дешевий сенсор OM2. Це пристрій вимірює позицію, ґрунтуючись 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 полістирольний оптичний корпус. Датчик не має рухомих частин, не вимагає точного оптичного підстроювання і дозволяє створити закінчену, компактну систему стеження. OM02 виводить квадратурний вихідний сигнал для обох напрямів переміщення (X і Y). Роздільна здатність складає приблизно 0.06 мм, а швидкість переміщення може досягати 0.4 м / с.

Мікросхема датчика формує квадратурний 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 Малюнку 1 ілюструють часові характеристики для осі координат X (напрямок руху - вправо). За необхідності квадратурний вихідний сигнал може бути використаний для безпосереднього керування кроковим мотором.

Fig 1

Малюнок 1.

Схема включення датчика OM02 наведена на Малюнку 2. Згідно документації на мікросхему, допускається використання внутрішнього тактового генератора. У цьому випадку конденсатор Сosc може не знадобитися. Rosc визначає частоту кадрів: меншим значенням опору відповідають більш високі частоти.

Fig 2

Малюнок 2.

Підключивши виходи X1 і X2 до входу логічного елемента виключаюче «АБО», можна подвоїти вихідну частоту даних, хоч і втративши інформацію про напрямок переміщення.

Фізична реалізація.

Використовуваний диск (або інша поверхня) повинен мати деяку текстуру, візерунок, подряпини або грубу шліфовку для того, щоб отримати хороші результати оптичного розпізнавання елементів поверхні (Малюнок 3).

Fig 3

Малюнок 3.

Конструкція, показана на малюнку 4, успішно використовувалася для забезпечення синхронного руху в складі технологічних ліній, транспортерів, етикетувального обладнання і друку на рухомих об'єктах. Було виготовлено більше 100 екземплярів, всі вони працюють роками.

Fig 4

Малюнок 4.

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 квадратурний.

Fig 5

Малюнок 5.

Датчики з інтерфейсами SPI (або USB з використанням додаткової мікросхеми) не дозволяють відстежувати кожен окремий імпульс, оскільки передають дані пакетами. Для додатків, що працюють в реальному часі, переважніше датчики з квадратурним виходом.

Fig 6

Малюнок 6.

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 I2C. Але це вже інша історія.