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STM32直流减速电机控制篇(二)编码器测速原理

2023-05-16

  1. 编码器
    编码器是一种将角位移或者角速度转换成一连串电数字脉冲的旋转式传感器，我们可以通过编码器测量到底位移或者速度信息。编码器从输出数据类型上分可以分为增量式编码器和绝对式编码器。
    从编码器检测原理上来分，还可以分为光学式，磁式，感应式，电容式。常见的是光电编码器（光学式）和霍尔编码器（磁式）。 光电编码器的采集精度远高于霍尔编码器但价格更贵。

  2. 编码器原理
    在这里插入图片描述

光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移转换成脉冲信号或者数字量的传感器。光电编码器是由光码盘和光电检测装置组成。光码盘是在一定直径的圆板上等分得开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，检测装置检测输出若干个脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。
霍尔编码器是一种通过磁电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或者数字量的传感器。霍尔编码器是由霍尔码盘和霍尔元件组成，霍尔码盘是在一定直径的圆板上等分的布置有不同的磁极。霍尔码盘与电动机同轴，电动机旋转时，霍尔元件检测输出若干脉冲信号，为判断转向，一般输出两组存在一定相位差的方波信号。
可见两种原理的编码器目的都是获取 AB 相输出的方波信号，其使用方法也是一样。

  1. 编码器测速
    下图就是在电机上安装了一个霍尔编码器，给编码器供电后转动电机，编码器A B相线就会各输出一个方波信号。注意编码器正负极一定不要接反，接反编码器立即烧毁。
    在这里插入图片描述
    编码器AB相输出的信号如图
    在这里插入图片描述
    转动电机一圈A相和B相就会输出固定个数的方波，具体是几个有编码器决定，精度越高的编码器输出的就越多，购买编码器电机时这个参数可以从商家处获取。假设转动电机一圈A相就输出了如上图所示的三个方波即6次高低电平变化，所以我们去测量单位时间内A相输出的方波输就可以知道电机在单位时间转了几圈，也就是转速。如果要判断正反转就看当A相由高电平变为低电平时B相是高电平还是低电平即可（任意跳变沿均可，只要编程时自己规定好）。我们也可以测量B相输出的方波来测量速度，如果需要更高的精度可以用四倍频技术，就是如上图在A相和B相的任意跳变沿都进行测量。
    本篇主讲编码器测速的大致原理，大家稍微了解编码器测速的工作情况即可不必深究细节，会在下一篇讲解如何利用32单片机完成编码器测速的详细步骤与代码。
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