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從零開始，教你制作TT電機(jī)正交編碼器

時(shí)間：2021-11-29 15:13:12

關(guān)鍵字：電機(jī) 正交編碼器

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[導(dǎo)讀]最近使用TT電機(jī)做小車，想裝一個(gè)碼盤用來測速。但是，直接把碼盤裝在輸出軸又很難做到足夠的分辨率，于是就想到了一個(gè)比較冷門的方法，自制了一個(gè)碼盤，并且以此為基礎(chǔ)，給一個(gè)TT電機(jī)加裝一組正交編碼器。下面，我們開始吧！1、先說一說正交編碼器從名字來說，正交編碼器就是編碼器的一種，百科上...

最近使用TT電機(jī)做小車，想裝一個(gè)碼盤用來測速。但是，直接把碼盤裝在輸出軸又很難做到足夠的分辨率，于是就想到了一個(gè)比較冷門的方法，自制了一個(gè)碼盤，并且以此為基礎(chǔ)，給一個(gè)TT電機(jī)加裝一組正交編碼器。
下面，我們開始吧！
1、先說一說正交編碼器
從名字來說，正交編碼器就是編碼器的一種，百科上定義是：正交編碼器一般指增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個(gè)電信號轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小，balabala……
其實(shí)，就是把圓周的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成2路相位差90度的電平跳變信號，如下圖所示：

上圖中有Z相，相當(dāng)于是零點(diǎn)，可以消除累計(jì)誤差，部分應(yīng)用中可以不使用。
這種編碼器的優(yōu)點(diǎn)，就是可以根據(jù)AB相位關(guān)系推測出轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而且當(dāng)圓周柵格數(shù)目為n時(shí)，跳變信號可以達(dá)到4n個(gè)，變相提高了分辨率。
說了這么多，接下來我們就用最常見、最便宜的TT減速電機(jī)為基礎(chǔ)，使用2對射式光電開關(guān)（ITR9608），制作一個(gè)帶正交編碼器的電機(jī)。
2、準(zhǔn)備材料，設(shè)計(jì)ITR9608原理圖并焊接
首先是TT電機(jī)，可以說這是最普遍、最便宜的一款了，這還是我十年前入門玩智能小車時(shí)候買的存貨呢~

上圖中箭頭所指的位置是本方案的關(guān)鍵，就是要利用這一小點(diǎn)凸起搞點(diǎn)事情。
首先用助焊劑輕輕擦拭一下這段短短的軸，然后準(zhǔn)備一個(gè)小銅片（沒有銅片，用鋁片也行；再?zèng)]有，切一點(diǎn)萬用板也可以），大小控制在10mm邊長，中間鉆一個(gè)2mm多一點(diǎn)的孔（盡量居中鉆孔），就像下面這樣：

接下來，使用助焊劑輕輕擦拭銅片，然后將銅片通過小孔安裝在電機(jī)軸上，如下圖所示：

接下來是關(guān)鍵一步：焊接銅片！使用60W電烙鐵，快速焊接銅片的小孔，使其牢固地連接在電機(jī)軸上。對，這里其實(shí)是用來粘接碼盤的一個(gè)基點(diǎn)，哈哈，所以我說這個(gè)凸出的一點(diǎn)點(diǎn)軸是關(guān)鍵。
ITR9608是一種常見的對射式光電開關(guān)，加兩個(gè)電阻就可以使用了，設(shè)計(jì)了簡單的原理圖：

按圖焊接，需要焊接兩個(gè)。
3、設(shè)計(jì)碼盤組件安裝座，并進(jìn)行切割加工

?這里有個(gè)地方需要提示一下：在上圖中，兩個(gè)光電開關(guān)的安裝角度一定要注意，一個(gè)開關(guān)對準(zhǔn)柵格的時(shí)候，另一個(gè)開關(guān)的位置要?jiǎng)偤帽徽趽?，這樣就能保證信號“正交”。上圖中使用的是24線碼盤，兩個(gè)傳感器夾角67.5度。

4、安裝碼盤組件

由于上面24線碼盤測試中發(fā)現(xiàn)會(huì)“丟失”信號，分析可能是由于柵格過于密集，后來切割了一個(gè)4線的，使用的是普通包裝紙（更輕，避免對電機(jī)帶負(fù)載能力產(chǎn)生影響）。

?5、基于stm32f103c8t6創(chuàng)建工程，編寫驅(qū)動(dòng)程序
這里主要的就是通過cubeMX對定時(shí)器模式進(jìn)行配置，簡單的兩步就可以了，使用TIM2，在combined Channels選擇“Encoder Mode”，如下圖所示：

接下來，配置一下編碼模式，選擇“……TI1 and TI2”，這樣就會(huì)上升下降沿都計(jì)數(shù)，實(shí)際脈沖數(shù)數(shù)值上是柵格的4倍。

其它的再配置一下串口，我準(zhǔn)備用串口打印日志，查看脈沖數(shù)。
根據(jù)配置的引腳，連接編碼器和控制板（分別接PA0和PA1）。

6、測試效果
手動(dòng)撥動(dòng)碼盤一周，可以看到串口讀出16個(gè)脈沖，反轉(zhuǎn)的時(shí)候讀出的數(shù)值是-16，這里沒有寫其它復(fù)雜的算法，只是周期性讀取，然后清零。所以不動(dòng)的時(shí)候，讀出來的是0。

7、總結(jié)
從硬件上來說，有一點(diǎn)點(diǎn)復(fù)雜，需要特別注意碼盤線數(shù)不要太多。
從軟件上來說，cubeMX配置還是非常簡單的，也就是讀取很容易。實(shí)際使用的時(shí)候，需要根據(jù)需求對數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，以解析出里程、方向等更多信息。
最后，如果有需要代碼的小伙伴，請點(diǎn)擊底部“閱讀原文”進(jìn)行下載。

END
作者：逍遙李來源：21ic論壇版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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