O "Código de Sinal" dos Câmeras de Varredura Linear: Análise Aprofundada de Sinais Simples e Diferenciais

No campo da visão computacional, as câmeras de varredura linear atuam como "olhos clarividentes", assumindo a importante tarefa de detecção e identificação de alta precisão de vários objetos. Dentro da câmera, os métodos de conexão de disparo do codificador, especialmente sinais simples e diferenciais, desempenham um papel crucial no desempenho da câmera. Então, o que exatamente são sinais simples e diferenciais? Quais são as diferenças, vantagens e desvantagens entre eles?

Como um método tradicional e básico de transmissão de sinais, o princípio dos sinais de única polaridade é fácil de entender. Ele utiliza uma combinação de uma linha de sinal e uma linha de terra para completar a transmissão do sinal. Neste modo, a linha de sinal é responsável por transportar o sinal a ser transmitido, enquanto a linha de terra atua como potencial de referência, fornecendo um ponto de referência para o sinal. Este método possui uma estrutura simples e foi amplamente utilizado em dispositivos eletrônicos antigos. Devido ao seu alto nível de integração e consumo relativamente baixo de energia, a maioria dos sinais de nível baixo no mercado são transmitidos utilizando sinais de única polaridade. No entanto, a própria característica que traz suas vantagens também causa suas desvantagens. A estrutura simples leva a deficiências óbvias. Os sinais de única polaridade possuem uma capacidade fraca de resistência à interferência. Em ambientes eletromagnéticos complexos, os sinais são facilmente interferidos, resultando em distorção do sinal e afetando o funcionamento normal do dispositivo.

Diferente dos sinais de única via, a transmissão diferencial adota um conceito de design mais engenhoso. Na transmissão diferencial, duas linhas de sinal são usadas para transmitir sinais simultaneamente. Os sinais nessas duas linhas têm amplitudes iguais, mas fases opostas. Este método de transmissão único confere às transmissões diferenciais muitas vantagens notáveis. Primeiro, ela possui uma capacidade extremamente forte de resistência à interferência. Quando ocorre interferência externa, o ruído da interferência é adicionado às duas linhas de sinal de forma simultânea e com valores iguais. Como os sinais originais nas duas linhas de sinal têm fases opostas, os sinais de interferência se cancelam mutuamente, de modo que o sinal obtido no receptor não é afetado pela interferência. Em segundo lugar, os sinais diferenciais podem suprimir eficazmente a interferência eletromagnética. Como as duas linhas de sinal estão muito próximas uma da outra, as amplitudes dos sinais são iguais, as amplitudes dos campos eletromagnéticos acoplados entre elas e a linha de terra também são as mesmas, e as polaridades dos sinais são opostas, então os campos eletromagnéticos se cancelam mutuamente, reduzindo drasticamente a interferência eletromagnética ao ambiente externo. Terceiro, os sinais diferenciais são menos afetados pela relação entre a tensão limiar e a amplitude do sinal, o que faz com que eles sejam melhores na transmissão de sinais de baixa amplitude. Eles conseguem realizar posicionamento contínuo e preciso, mostrando vantagens evidentes na aplicação de câmeras de varredura de linha com requisitos de precisão extremamente altos.

No entanto, sinais diferenciais não são perfeitos. No caso de um espaço extremamente apertado na placa de circuito, eles têm certas limitações. Como sinais diferenciais exigem que as duas linhas tenham o mesmo comprimento, a mesma largura, estejam próximas e no mesmo camada, quando o espaçamento entre os pinos do chip é extremamente pequeno e apenas um fio pode passar, sinais diferenciais não podem ser usados normalmente. Por outro lado, sinais de única extremidade, com sua estrutura simples, são mais flexíveis no uso do espaço.

Em aplicações práticas, considerando os altos requisitos de estabilidade e precisão de sinal dos cameras de varredura de linha, a maioria das câmeras de varredura de linha atualmente opta por usar métodos de conexão de sinal diferencial. Mas os sinais de extremidade única não foram completamente eliminados. Em algumas situações onde os requisitos de precisão do sinal não são altos e o ambiente eletromagnético é relativamente estável, eles ainda podem aproveitar plenamente suas vantagens de baixo custo e design simples. Compreender as características e diferenças entre sinais de extremidade única e diferenciais é de grande importância para entender profundamente o princípio de funcionamento das câmeras de varredura de linha e selecionar racionalmente métodos de transmissão de sinal em diferentes cenários de aplicação. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, métodos mais avançados de transmissão de sinal podem surgir no futuro. Mas, no momento, sinais de extremidade única e diferenciais ainda desempenham papéis importantes em seus respectivos campos.