最近使用TT電機(jī)做小車(chē)，想裝一個(gè)碼盤(pán)用來(lái)測(cè)速。但是，直接把碼盤(pán)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(mén)的方法，自制了一個(gè)碼盤(pán)，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(kāi)始吧!

1、先說(shuō)一說(shuō)正交編碼器

從名字來(lái)說(shuō)，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(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)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(hào)，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(cè)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(hào)可以達(dá)到4n個(gè)，變相提高了分辨率。

說(shuō)了這么多，接下來(lái)我們就用最常見(jiàn)、最便宜的TT減速電機(jī)為基礎(chǔ)，使用2對(duì)射式光電開(kāi)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(shuō)這是最普遍、最便宜的一款了，這還是我十年前入門(mén)玩智能小車(chē)時(shí)候買(mǎi)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(méi)有銅片，用鋁片也行;再?zèng)]有，切一點(diǎn)萬(wàn)用板也可以)，大小控制在10mm邊長(zhǎng)，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(lái)，使用助焊劑輕輕擦拭銅片，然后將銅片通過(guò)小孔安裝在電機(jī)軸上，如下圖所示：

接下來(lái)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(duì)，這里其實(shí)是用來(lái)粘接碼盤(pán)的一個(gè)基點(diǎn)，哈哈，所以我說(shuō)這個(gè)凸出的一點(diǎn)點(diǎn)軸是關(guān)鍵。

ITR9608是一種常見(jiàn)的對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)，加兩個(gè)電阻就可以使用了，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的原理圖：

按圖焊接，需要焊接兩個(gè)。

3、設(shè)計(jì)碼盤(pán)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(kāi)關(guān)的安裝角度一定要注意，一個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)準(zhǔn)柵格的時(shí)候，另一個(gè)開(kāi)關(guān)的位置要?jiǎng)偤帽徽趽酰@樣就能保證信號(hào)“正交”。上圖中使用的是24線碼盤(pán)，兩個(gè)傳感器夾角67.5度。

4、安裝碼盤(pán)組件

由于上面24線碼盤(pán)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)會(huì)“丟失”信號(hào)，分析可能是由于柵格過(guò)于密集，后來(lái)切割了一個(gè)4線的，使用的是普通包裝紙(更輕，避免對(duì)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(xiě)驅(qū)動(dòng)程序

這里主要的就是通過(guò)cubeMX對(duì)定時(shí)器模式進(jìn)行配置，簡(jiǎn)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(lái)，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(cè)試效果

手動(dòng)撥動(dòng)碼盤(pán)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(méi)有寫(xiě)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(lái)的是0。

7、總結(jié)

從硬件上來(lái)說(shuō)，有一點(diǎn)點(diǎn)復(fù)雜，需要特別注意碼盤(pán)線數(shù)不要太多。

從軟件上來(lái)說(shuō)，cubeMX配置還是非常簡(jiǎn)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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，以解析出里程、方向等更多信息。

原文標(biāo)題：從零開(kāi)始，教你制作TT電機(jī)正交編碼器

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審核編輯：湯梓紅