傳統(tǒng)型編碼器測(cè)速方案

編碼器，經(jīng)常被用來測(cè)量速度或者顯示電機(jī)位置，大致分為絕對(duì)值式編碼器和增量式編碼器，顧名思義，相對(duì)應(yīng)的是產(chǎn)生增量或者絕對(duì)信號(hào)。增量信號(hào)不表示特定位置，只表示位置已經(jīng)更改；絕對(duì)信號(hào)是絕對(duì)值式編碼器對(duì)應(yīng)每個(gè)位置使用不同的“字”，所以絕對(duì)值編碼器即可以顯示所處的位置，也可以計(jì)算相對(duì)應(yīng)的速度。增量編碼器，一般用于測(cè)量速度居多。價(jià)格方面，一般來說增量編碼器也低于絕對(duì)值式編碼器。
此處，我們以增量編碼器為例進(jìn)行相關(guān)說明。
原理：每轉(zhuǎn)過單位的角度就發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)（或者是正弦信號(hào)），通常為對(duì)外輸出為A相、B相、Z相（有些特殊編碼器會(huì)輸出6相信號(hào)：A+、A-、B+、B-、Z+、Z-，正負(fù)信號(hào)為互補(bǔ)相反輸出）。A相和B相其相位相差一個(gè)相位，一般為1/4周期（或者90度）。A相和B相的先后順序決定編碼器是正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。
A相信號(hào)在前，表示右旋轉(zhuǎn)（從軸側(cè)看）
B相信號(hào)在前，表示左旋轉(zhuǎn)（從軸側(cè)看）
有的編碼器還有一個(gè)Z相，它表示的是0位，即檢測(cè)到0刻線即輸出高電平，也就是給增量式編碼器一個(gè)尋零的功能。

編碼器內(nèi)部電路輸出分集電極開路輸出、互補(bǔ)輸出、電壓輸出、驅(qū)動(dòng)器輸出

編碼器的輸入電壓范圍一般都比較大，從5V到24V不等，此處假設(shè)輸入電壓為12V，stm32單片機(jī)的IO口一般為3V，5 V tolerant。編碼器選擇集電極開路輸出，上拉電阻到3V（或者可以配置GPIO管腳為上拉模式，省去外部上拉），或者使用互補(bǔ)輸出，調(diào)整輸入電壓為5V或調(diào)整輸出電壓幅值。本試驗(yàn)以集電極開路輸出為例。
1.2.2軟件實(shí)現(xiàn)方式（本實(shí)驗(yàn)以野火指南者開發(fā)板stm32f103VET6為例）
STM32的定時(shí)器TIM1，2，3，5，8中有專門的編碼器模式，省去了我們讀脈沖和計(jì)數(shù)的操作。而且配置全面。
可以配置：

計(jì)數(shù)方式（counter mode）：即向上計(jì)數(shù)還是向下計(jì)數(shù)，不過使用編碼器都是記錄轉(zhuǎn)的角度，讀取計(jì)數(shù)器從0開始的計(jì)數(shù)，所以一般來說都是向上計(jì)數(shù)。

編碼器（encoder mode）：Tl1是只檢測(cè)上升沿，Tl2只檢測(cè)下降沿。Tl1 and Tl2是上下沿都檢測(cè)，那么脈沖數(shù)將是只檢測(cè)一個(gè)沿的兩倍。
本例以編碼器模式為例來測(cè)試。
具體配置如下：
下載調(diào)試為SW模式。

時(shí)鐘選擇外部高速晶體震蕩時(shí)鐘。

使能TIM8為Encoder Mode，顯示通道1和通道2為灰色，表示這兩個(gè)通道已經(jīng)被使用為編碼器模式了。


具體配置如下，重載值16bits，即計(jì)數(shù)器數(shù)到多少就清零，設(shè)置為0xffff ，Encoder Mode選擇Encoder Mode TI1 and TI2，表示在A相和B相的上升和下降沿都會(huì)計(jì)數(shù)，故最終計(jì)算的數(shù)據(jù)應(yīng)該是計(jì)數(shù)值除以4。輸入濾波選擇15，為最大值，濾除干擾信號(hào)。

GPIO口模式選擇為輸入模式，Pull-up上拉，此處主要是為了兼容開漏模式的編碼器輸出（或者此處不配置為上拉模式，硬件上做上拉處理）配置如下

增開TIM6，配置如下，系統(tǒng)主頻為72M的配置，并使能中斷。


配置串口1用于打印輸出數(shù)據(jù)。配置如下：

系統(tǒng)72M時(shí)鐘配置如下。





此處以TS=1秒定時(shí)為例，每隔1秒清除編碼器所計(jì)數(shù)的數(shù)據(jù)。
CaptureNumber為4倍的編碼器的PWM數(shù)值。主程序串口輸出方向和上1秒計(jì)數(shù)值。
Stm32f103的Counter Period為16bits數(shù)據(jù)，最大為0xffff。在不清除CNT情況下，
左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)編碼器，計(jì)數(shù)方式不同。
左轉(zhuǎn) 從0x0000~0xffff，
右轉(zhuǎn) 從0xffff~0x0000
編碼器一圈劃分600格。
故：編碼器最快速度為TS情況下把計(jì)數(shù)器填滿。其速度為大：2^152PI /(6004TS)
最小速度為，當(dāng)編碼器在TS時(shí)間內(nèi)，最小要跑1個(gè)格：2PI/(600TS)
當(dāng)TS為1S，速度范圍為：0.0104rad/S~81.64rad/S
按照目前拉絲速度換算成角速度為15.33 rad/S，滿足要求
如要測(cè)試更快速度，則把TS，即取樣時(shí)間縮小。
硬件連接：
A相：接PC6
B相：接PC7
串口使用串口PA9、PA10

備注：筆者是做硬件設(shè)計(jì)的，由于工作需求才研究編碼器的使用。文中難免有不合理的地方，還請(qǐng)見諒，且示例代碼也僅僅跑了這一個(gè)任務(wù)，實(shí)際的應(yīng)用比這個(gè)復(fù)雜的多，筆者也不懂更深入的編碼。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的传统型编码器测速方案的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。