Абсолютные энкодеры - самодельные и точные!

[Хартиков Сергей]

     Я очень рад! Наконец-то нашелся человек, который воплотил аналогичную идею!

     1.Про ограничение разрешения. Очевидно, разрешение определяется соотношением размера пиксела вэб-камеры и физического размера ее поля обзора. Действительно, большинство вэб-камер позволяют выкручивать объектив так, что в ее поле зрения попадает примерно 1 см. Отсюда можно вычислить количество точек на оборот (360 градусов), если знать диаметр диска и разрешение камеры.
     Но здесь есть ограничение сверху, связанное с тем, что камеры дают 10-30 кадров в секунду. Если изображение слишком быстро движется, то оно смазывается. Поэтому увеличение разрешения в какой-то момент ограничивает возможную скорость вращения осей телескопа. Конечно, энкодер абсолютный, поэтому после остановки оси показания будут восстановлены. Но при дальнейшем увеличении разрешения даже при малых колебаниях трубы возникнут сбойные показания.
     У меня разрешение составляет 6 тысяч точек на полный оборот (примерно три с половиной угловой минуты на отсчет).

     2.Про ограничение точности. Точность сразу хуже разрешения на 2-3 отсчета. Дальнейшее ухудшение связано с нежесткостью как всего телескопа в целом, так и болтанием осей в подшипниках. Все это непредсказуемо. Однако есть еще параметры, влияющие на точность, которые можно улучшить. Например, моя последняя конструкция установлена на ТАЛ-250К. Там оказалась неперпендикулярность осей около половины градуса. Это легко устраняется математической коррекцией. Другой параметр - неравномерность нанесения рисок на диск. Это тоже устраняется, хотя и не так просто: необходимо провести много измерений на реальных звездах, чтобы подготовить корректирующий функционал, восстанавливающий линейность шкалы.
     Итоговая точность на моем телескопе - 10-15 угловых минут по всему небу.

     3.Основное отличие моей конструкции. Вначале я тоже хотел использовать код Грея, но передумал и сделал следующее. С равными промежутками (например, через 1 см) идут жирные полоски условной толщины 3. Получается набор "кадров". В каждом кадре в строго одинаковых местах (1/7 ширины кадра) могут располагаться от 1 до 6 тонких полосок условной ширины 1. Как легко догадаться, это обычный двоичный код, который определяет номер кадра (от 1 до 64). В поле зрения камеры должно попадать 2,5 кадра. Мы выделяем один из кадров, определяем его номер и его смещение относительно края поля зрения - осталось вычислить итоговое смещение от "нуля" оси.
     Сложность состоит в определении этих тонких и жирных полосок. Дело в том, что яркость изображения постоянно меняется - пришлось придумать математический фильтр. От кода Грея я отказался потому, что теперь мне необходима лишь одна строка изображения: это резко ускоряет декодирование изображения. В итоге, программа распознавания работает на старом Pentium-150 и успевает декодировать 15 кадров в секунду (при двух камерах - по 7,5 кадров в секунду на камеру).

[Денис Никитин]

Прекрасно...но очень уж громоздко.

И потом:

К инкрементальным энкодерам душа не лежала сразу - не люблю вещи, все время теряющие основу отсчета.

Не вижу проблемы. Или это религия такая?

[Дядя Вова]

И потом:

К инкрементальным энкодерам душа не лежала сразу - не люблю вещи, все время теряющие основу отсчета.

Не вижу проблемы. Или это религия такая?

Образ жизни - открываешь утром глаза и сразу вопрос: "Где это я?" С абсолютным энкодером - то же самое, только ночью
Денис, а по-ходу раскажи свое видение применения инкр. энкодеров. А то может мы действительно зря на "сало" подсели. 

[CombaSoft]

Глупый вопрос А на сельсинах кто пробовал энкодеры делать? Вроде б готовое решение...

[Germ]

...
          2.Про ограничение точности. Точность сразу хуже разрешения на 2-3 отсчета.
...

Сергей, спасибо за ответ!
А почему с точностью так обстоит дело? Как надо понимать "на 2-3 отсчета"?
Хотелось бы посмотреть на фотографии Вашей конструкции.

Образ жизни - открываешь утром глаза и сразу вопрос: "Где это я?" С абсолютным энкодером - то же самое, только ночью

Хорошо сказано

[Germ]

Глупый вопрос А на селсинах кто пробовал энкодеры делать? Вроде б готовое решение...

Так а как здесь оцифровывать угол?

[CombaSoft]

АЦП...я других способов не знаю.

[Денис Никитин]

Денис, а по-ходу раскажи свое видение применения инкр. энкодеров. А то может мы действительно зря на "сало" подсели.

Я не понимаю что значит инкрементный энкодер постоянно теряющий основу отсчета. Перед выключением последнее положение всегда сохраняется. Если телескоп не сдвигается с места или не разбрается между наблюдениями, то проблемы нет. Даже если телескоп перемещается или разбирается, привязаться заново не сложно. Зато с инкрементными энкодерами всё железо гораздо проще.

[Дядя Вова]

Денис, а по-ходу раскажи свое видение применения инкр. энкодеров. А то может мы действительно зря на "сало" подсели.

Я не понимаю что значит инкрементный энкодер постоянно теряющий основу отсчета. Перед выключением последнее положение всегда сохраняется. Если телескоп не сдвигается с места или не разбрается между наблюдениями, то проблемы нет. Даже если телескоп перемещается или разбирается, привязаться заново не сложно. Зато с инкрементными энкодерами всё железо гораздо проще.

*Ну, если потерял, то и туже восстановил, а если инкрементный пропустит отсчет, то это навсегда
*"Если телескоп не сдвигается с места" - мечта лубого ЛА
* "Привязаться заново не сложно", может быть. Но зачем тогда энкодеры если все и так просто?

Кстати, про привязку. А какова методика привязки энкодеров? Там наклоны всякие. Ошибки установки.

[Денис Никитин]

*Ну, если потерял, то и туже восстановил, а если инкрементный пропустит отсчет, то это навсегда

С чего вдруг ему пропускать отсчеты. Я крутил квадратурный энкодер 500 отсчетов на оборот на серводвигателе  со скоростью до 7000 об/мин без пропусков отсчетов. При этом прошивка микроконтроллера позволяла теоретически крутить сос коростью 15000 об/мин. Не было двигателя такого, что бы убедиться. А если энкодер стоит на оси телесокпа...да там все так медленно происходит, можно за пивом успеть сбегать между отсчетами.

* "Привязаться заново не сложно", может быть. Но зачем тогда энкодеры если все и так просто? Кстати, про привязку. А какова методика привязки энкодеров? Там наклоны всякие. Ошибки установки.

Дядя Вова, ты на Бартелсе например энкодерами не пользовался что ли никогда? Когда привязываешься к нескольким опорным звездам с заранее известными координатами, объявляешь их нулем, то-есть началом отсчета энкодера.

 

[Дядя Вова]

*Ну, если потерял, то и туже восстановил, а если инкрементный пропустит отсчет, то это навсегда

С чего вдруг ему пропускать отсчеты. Я крутил квадратурный энкодер 500 отсчетов на оборот на серводвигателе  со скоростью до 7000 об/мин без пропусков отсчетов. При этом прошивка микроконтроллера позволяла теоретически крутить сос коростью 15000 об/мин. Не было двигателя такого, что бы убедиться. А если энкодер стоит на оси телесокпа...да там все так медленно происходит, можно за пивом успеть сбегать между отсчетами.

* "Привязаться заново не сложно", может быть. Но зачем тогда энкодеры если все и так просто? Кстати, про привязку. А какова методика привязки энкодеров? Там наклоны всякие. Ошибки установки.

Дядя Вова, ты на Бартелсе например энкодерами не пользовался что ли никогда? Когда привязываешься к нескольким опорным звездам с заранее известными координатами, объявляешь их нулем, то-есть началом отсчета энкодера.

Ну, тогда к пропускам абсолютного тоже придираться пока не будем. Может экономия на эти пропуски как-то и повлияет, но не думаю, что на функционировании это отразиться.

Для меня всегда было загадкой - зачем Бартелсу энкодеры вместе с шаговиками. Когда проскальзывают приводы в добсоне - это да. Но это уже получается "запорожец" на гусенечном ходу".

А по часовому углу привязку ведь так и так делать. Независимо, двигал ты скоп или нет. Или это можно программно скоректировать?

[Germ]

Я не понимаю что значит инкрементный энкодер постоянно теряющий основу отсчета. Перед выключением последнее положение всегда сохраняется. Если телескоп не сдвигается с места или не разбрается между наблюдениями, то проблемы нет. Даже если телескоп перемещается или разбирается, привязаться заново не сложно. Зато с инкрементными энкодерами всё железо гораздо проще.

Допустим, что вал инкрементного энкодера совершает поворот в одну сторону, затем в другую; и так много раз. Разве при этом не накапливается ошибка? Примерно около половины отсчета при каждой смене направления вращения?

[Александр Недилько]

Мне тоже больше по душе абсолютный вариант, но думаю, что в вышеописанном случае ошибки будут гасить друг друга.

[Germ]

АЦП...я других способов не знаю.

Ну если АЦП, тогда еще можно обсудить как вариант прецизионные потенциометры Но это я не всерьез, конечно.

А вот предложения по относительно дешевым абсолютным энкодерам  (~ $40) мне все же попадались; 10 разрядов, магниторезистивные, например, модель MAB25: http://www.micropribor.com.ua/ru/sensor_meg_impuls.htm  Но как всегда, "в наличии нет", да и 10 разрядов - это маловато.

[CombaSoft]

Я вот интересу ради поискал в Сети сельсины и АЦП. Самый дешевый сельсин - 1800р, 12 бит АЦП(35мс время преобразования) - ~300р.
 А на какую точность вы рассчитываете ? 20', 10' или еще точнее ?

[Germ]

Я вот интересу ради поискал в Сети сельсины и АЦП. Самый дешевый сельсин - 1800р, 12 бит АЦП(35мс время преобразования) - ~300р.
 А на какую точность вы рассчитываете ? 20', 10' или еще точнее ?

Как я уже говорил - рассчитываю на 11 значащих двоичных цифр. Т.e. 360 град /2048 = 11'. Это что касается энкодера самого по-себе, а не всей системы.

Насчет сельсина плюс АЦП пока имею такие сомнения: хоть разрядов в АЦП и много, но под вопросом линейность преобразования угол-напряжение, плюс наводки и т.д. Где-то видел упоминание, что точность цифровой индикации от сельсина всего 1% (3 градуса !)

[Денис Никитин]

Разве при этом не накапливается ошибка? Примерно около половины отсчета при каждой смене направления вращения?

Нет. Аркадий, ты это где-то прочитал или так кажется?

[Александр Л.]

    Рассчет погрешностей  - http://www.students.chemport.ru/materials/deviations.htm . Первый курс технического вуза.

[Serj]

Допустим, что вал инкрементного энкодера совершает поворот в одну сторону, затем в другую; и так много раз. Разве при этом не накапливается ошибка?

У этих энкодеров обычно три канала со сдвигом на 1/3 отсчета, поэтому при смене направления ничего теряться не должно. Только вопрос - 10 бит это на канал?

[Денис Никитин]

При смене направления или остановке существует другая проблема - это дребезг выходного сигнала. Эта проблема решаема.