Kode "Signal" dari Kamera Scan Garis: Analisis Mendalam Sinyal Tunggal dan Sinyal Diferensial

Di bidang visi mesin, kamera scan garis bertindak seperti "mata clairvoyant", menanggung tugas penting deteksi dan identifikasi presisi tinggi berbagai objek. Di dalam kamera, metode koneksi pemicu encoder, terutama sinyal tunggal dan sinyal diferensial, memainkan peran penting dalam kinerja kamera. Jadi, apa sebenarnya sinyal tunggal dan sinyal diferensial? Apa perbedaan, kelebihan, dan kekurangan di antara keduanya?

Sebagai metode transmisi sinyal tradisional dan dasar, prinsip sinyal tunggal (single-ended) mudah dipahami. Ini menggunakan kombinasi satu jalur sinyal dan satu jalur tanah untuk menyelesaikan transmisi sinyal. Dalam mode ini, jalur sinyal bertanggung jawab untuk membawa sinyal yang akan ditransmisikan, sementara jalur tanah berfungsi sebagai potensial referensi, memberikan patokan bagi sinyal tersebut. Metode ini memiliki struktur yang sederhana dan banyak digunakan di perangkat elektronik awal. Karena tingkat integrasinya yang tinggi dan konsumsi daya yang relatif rendah, sebagian besar sinyal level rendah di pasar ditransmisikan menggunakan sinyal tunggal. Namun, fitur yang menjadi keunggulannya juga menyebabkan kelemahannya. Struktur yang sederhana mengakibatkan kekurangan yang jelas. Sinyal tunggal memiliki kemampuan anti-gangguan yang buruk. Dalam lingkungan elektromagnetik yang kompleks, sinyal-sinyal tersebut mudah terganggu, yang mengakibatkan distorsi sinyal dan memengaruhi operasi normal perangkat.

Beda dengan sinyal tunggal, transmisi diferensial mengadopsi konsep desain yang lebih cemerlang. Dalam transmisi diferensial, dua jalur sinyal digunakan untuk mentransmisikan sinyal secara bersamaan. Sinyal pada kedua jalur ini memiliki amplitudo yang sama tetapi fase yang berlawanan. Metode transmisi unik ini memberikan banyak keunggulan luar biasa pada sinyal diferensial. Pertama, ia memiliki kemampuan anti-gangguan yang sangat kuat. Ketika gangguan eksternal terjadi, sinyal gangguan ditambahkan ke kedua jalur sinyal dengan nilai yang sama dan serentak. Karena sinyal asli pada kedua jalur sinyal memiliki fase yang berlawanan, sinyal gangguan akan saling menetralkan satu sama lain, sehingga sinyal yang diperoleh di ujung penerima tidak terpengaruh oleh gangguan. Kedua, sinyal diferensial dapat secara efektif menekan gangguan elektromagnetik. Karena kedua jalur sinyal berada sangat dekat satu sama lain, amplitudo sinyalnya sama, amplitudo medan elektromagnetik yang dikopling di antara mereka dan jalur tanah juga sama, dan polaritas sinyal berlawanan, sehingga medan elektromagnetik akan saling menetralkan, secara signifikan mengurangi gangguan elektromagnetik ke lingkungan sekitar. Ketiga, sinyal diferensial kurang terpengaruh oleh rasio tegangan ambang batas terhadap tegangan amplitudo sinyal, yang membuatnya tampil lebih baik dalam transmisi sinyal beramplitudo rendah. Mereka dapat mencapai pemosisian yang terus-menerus dan akurat, menunjukkan keunggulan yang jelas dalam aplikasi kamera pemindaian garis dengan persyaratan presisi yang sangat tinggi.

Namun, sinyal diferensial tidak sempurna. Dalam kasus ruang papan sirkuit yang sangat ketat, mereka memiliki beberapa keterbatasan. Karena sinyal diferensial memerlukan kedua jalur untuk memiliki panjang yang sama, lebar yang sama, berdampingan erat, dan berada di lapisan yang sama, ketika pitch pin chip sangat kecil dan hanya satu kabel yang bisa melewati, sinyal diferensial tidak dapat digunakan secara normal. Di sisi lain, sinyal tunggal, dengan struktur sederhana, lebih fleksibel dalam penggunaan ruang.

Dalam aplikasi praktis, mengingat tingginya persyaratan kamera pemindaian garis terhadap stabilitas dan akurasi sinyal, sebagian besar kamera pemindaian garis saat ini memilih untuk menggunakan metode koneksi sinyal diferensial. Namun, sinyal tunggal (single-ended) belum sepenuhnya ditiadakan. Dalam beberapa skenario di mana persyaratan akurasi sinyal tidak terlalu tinggi dan lingkungan elektromagnetik relatif stabil, mereka masih dapat memanfaatkan keunggulan mereka yaitu biaya rendah dan desain sederhana. Memahami karakteristik dan perbedaan antara sinyal tunggal dan diferensial sangat penting untuk memahami secara mendalam prinsip kerja kamera pemindaian garis dan memilih secara rasional metode transmisi sinyal dalam berbagai skenario aplikasi. Dengan perkembangan teknologi yang terus berlangsung, metode transmisi sinyal yang lebih canggih mungkin muncul di masa depan. Namun, saat ini, sinyal tunggal dan diferensial masih memainkan peran penting di bidang masing-masing.