亨士樂(lè)編碼器使用教程與測(cè)速原理

編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式傳感器，主要功能是將角位移或角速度轉(zhuǎn)換成一系列電數(shù)字脈沖。這些脈沖信號(hào)可以用于測(cè)量位移或速度信息。Hengstler編碼器按輸出數(shù)據(jù)類(lèi)型分為增量式和絕對(duì)式兩種，按檢測(cè)原理又可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式等，其中光電編碼器和霍爾編碼器是常見(jiàn)的兩種類(lèi)型。

編碼器原理

光電編碼器：
光電編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)或數(shù)字量。它由光碼盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光碼盤(pán)上等分開(kāi)通若干長(zhǎng)方形孔，與電動(dòng)機(jī)同軸。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，檢測(cè)裝置會(huì)輸出脈沖信號(hào)，并且通常會(huì)有兩組帶有相位差的方波信號(hào)，以便判斷轉(zhuǎn)向。
霍爾編碼器：
霍爾編碼器則通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)類(lèi)似功能。它由霍爾碼盤(pán)和霍爾元件組成?；魻柎a盤(pán)上分布有不同的磁極，同樣與電動(dòng)機(jī)同軸。當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件會(huì)輸出脈沖信號(hào)，同樣可以通過(guò)兩組帶有相位差的方波信號(hào)判斷轉(zhuǎn)向。

圖為霍爾編碼器的工作原理

亨士樂(lè)編碼器接線(xiàn)說(shuō)明

對(duì)于增量式輸出的霍爾編碼器，例如我們常用的編碼器，它具有AB相輸出，既可以測(cè)速又可以辨別轉(zhuǎn)向。Hengstler編碼器一般只需5V供電，并且自帶上拉電阻，因此可以直接連接到單片機(jī)的IO口進(jìn)行讀取。

圖為編碼器的接線(xiàn)說(shuō)明圖

亨士樂(lè)編碼器的軟件四倍頻技術(shù)

軟件四倍頻技術(shù)是一種提高編碼器精度的方法。在常規(guī)測(cè)速方法中，我們僅測(cè)量A相（或B相）的上升沿或下降沿，但四倍頻技術(shù)會(huì)同時(shí)測(cè)量A相和B相的上升沿或下降沿。這樣，在相同時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)次數(shù)將翻倍（例如從3次變?yōu)?2次），從而提高測(cè)量精度。

單片機(jī)采集編碼器數(shù)據(jù)

由于Hengstler編碼器輸出的是標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，因此單片機(jī)可以直接讀取。具有編碼器接口的單片機(jī)（如STM32）可以直接使用硬件技術(shù)讀取，而沒(méi)有編碼器接口的單片機(jī)（如51單片機(jī)）則可以通過(guò)外部中斷讀取。例如，將編碼器的A相輸出連接到單片機(jī)的外部中斷輸入口，通過(guò)跳變沿觸發(fā)中斷，在中斷服務(wù)函數(shù)中，再根據(jù)B相的電平來(lái)確定轉(zhuǎn)向。如果A相有跳變沿且B相為高電平，則判斷為正轉(zhuǎn)；如果B相為低電平，則判斷為反轉(zhuǎn)。

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