傳統型編碼器測速方案

編碼器，經常被用來測量速度或者顯示電機位置，大致分為絕對值式編碼器和增量式編碼器，顧名思義，相對應的是產生增量或者絕對信號。增量信號不表示特定位置，只表示位置已經更改；絕對信號是絕對值式編碼器對應每個位置使用不同的“字”，所以絕對值編碼器即可以顯示所處的位置，也可以計算相對應的速度。增量編碼器，一般用于測量速度居多。價格方面，一般來說增量編碼器也低于絕對值式編碼器。
此處，我們以增量編碼器為例進行相關說明。
原理：每轉過單位的角度就發出一個脈沖信號（或者是正弦信號），通常為對外輸出為A相、B相、Z相（有些特殊編碼器會輸出6相信號：A+、A-、B+、B-、Z+、Z-，正負信號為互補相反輸出）。A相和B相其相位相差一個相位，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或者反轉。
A相信號在前，表示右旋轉（從軸側看）
B相信號在前，表示左旋轉（從軸側看）
有的編碼器還有一個Z相，它表示的是0位，即檢測到0刻線即輸出高電平，也就是給增量式編碼器一個尋零的功能。

編碼器內部電路輸出分集電極開路輸出、互補輸出、電壓輸出、驅動器輸出

編碼器的輸入電壓范圍一般都比較大，從5V到24V不等，此處假設輸入電壓為12V，stm32單片機的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），或者使用互補輸出，調整輸入電壓為5V或調整輸出電壓幅值。本試驗以集電極開路輸出為例。
1.2.2軟件實現方式（本實驗以野火指南者開發板stm32f103VET6為例）
STM32的定時器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數的操作。而且配置全面。
可以配置：

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

編碼器（encoder mode）：Tl1是只檢測上升沿，Tl2只檢測下降沿。Tl1 and Tl2是上下沿都檢測，那么脈沖數將是只檢測一個沿的兩倍。
本例以編碼器模式為例來測試。
具體配置如下：
下載調試為SW模式。

時鐘選擇外部高速晶體震蕩時鐘。

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


具體配置如下，重載值16bits，即計數器數到多少就清零，設置為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計數，故最終計算的數據應該是計數值除以4。輸入濾波選擇15，為最大值，濾除干擾信號。

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，系統主頻為72M的配置，并使能中斷。


配置串口1用于打印輸出數據。配置如下：

系統72M時鐘配置如下。





此處以TS=1秒定時為例，每隔1秒清除編碼器所計數的數據。
CaptureNumber為4倍的編碼器的PWM數值。主程序串口輸出方向和上1秒計數值。
Stm32f103的Counter Period為16bits數據，最大為0xffff。在不清除CNT情況下，
左轉和右轉編碼器，計數方式不同。
左轉 從0x0000~0xffff，
右轉 從0xffff~0x0000
編碼器一圈劃分600格。
故：編碼器最快速度為TS情況下把計數器填滿。其速度為大：2^152PI /(6004TS)
最小速度為，當編碼器在TS時間內，最小要跑1個格：2PI/(600TS)
當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
如要測試更快速度，則把TS，即取樣時間縮小。
硬件連接：
A相：接PC6
B相：接PC7
串口使用串口PA9、PA10

備注：筆者是做硬件設計的，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，還請見諒，且示例代碼也僅僅跑了這一個任務，實際的應用比這個復雜的多，筆者也不懂更深入的編碼。

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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