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本文介紹X-CTR100控制器的電機正交編碼器，X-CTR100具有2路32位AB項正交編碼器和3路16位正交編碼器，共5路。
可用於電機轉速和角度測量，用於智能車、機械臂、機器人制作。
原理
什么是正交？如果兩個信號相位相差90度，則這兩個信號稱為正交。由於兩個信號相差90度，因此可以根據兩個信號哪個先哪個后來判斷方向。
正交編碼器（Quadrature Encoder）是一種用於測量旋轉速度和方向的傳感器，通過積分（累加）運算后，還可以用來測算距離。最常見的正交編碼器有兩個輸出信號：A相 和 B相，有些編碼器會有 Z相 的校准功能（用於消除累計誤差）。「正交」一詞來源於 AB 兩個信號的特征，一般情況下 A相 和 B相 的輸出信號總是有 π/2 的相位差。
上圖中 A 和 B 分別連接到兩個傳感器單元上，黑白相間的圓環稱之為「柵格」。傳感器和柵格的實現方式有很多種：反射式傳感器+不同反光率的柵格；對射式傳感器+鏤空光柵；霍爾傳感器+磁極圓環；觸點+導電軌道；等等。
例程
初始化編碼器，每隔500ms采樣一次編碼器數值並串口輸出顯示。
硬件說明
硬件資源：
- 串口UART1
- RA、RB擴展接口（TIM2 32AB正交編碼器接口）
- 具有正交編碼器電機（需自備）
硬件連接：
軟件生態
X-SOFT軟件生態，X-API擴展文件如下。
ax_encoder.c——X-CTR100 電機正交編碼器源文件
ax_encoder.h——X-CTR100 電機正交編碼器頭文件
接口函數
void AX_ENCODER_TIM2_AB_Init(uint32_t cycle); //編碼器AB初始化(32位) uint32_t AX_ENCODER_TIM2_AB_GetCounter(void); //編碼器AB獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM2_AB_SetCounter(uint32_t count); //編碼器AB設置計數器數值
void AX_ENCODER_TIM5_CD_Init(uint32_t cycle); //編碼器CD初始化(32位) uint32_t AX_ENCODER_TIM5_CD_GetCounter(void); //編碼器CD獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM5_CD_SetCounter(uint32_t count); //編碼器CD設置計數器數值
void AX_ENCODER_TIM3_GH_Init(uint16_t cycle); //編碼器GH初始化 uint16_t AX_ENCODER_TIM3_GH_GetCounter(void); //編碼器GH獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM3_GH_SetCounter(uint16_t count); //編碼器GH設置計數器數值
void AX_ENCODER_TIM4_KL_Init(uint16_t cycle); //編碼器KL初始化 uint16_t AX_ENCODER_TIM4_KL_GetCounter(void); //編碼器KL獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM4_KL_SetCounter(uint16_t count); //編碼器KL設置計數器數值
void AX_ENCODER_TIM1_OP_Init(uint16_t cycle); //編碼器OP初始化 uint16_t AX_ENCODER_TIM1_OP_GetCounter(void); //編碼器OP獲取計數器數值 void AX_ENCODER_TIM1_OP_SetCounter(uint16_t count); //編碼器OP設置計數器數值 |
軟件說明
函數初始化編碼器，設定編碼器計數周期為60000，設置當前值為30000，while循環每隔500ms采樣編碼器一次，主程序代碼如下。
int main(void) { //X-CTR100初始化 AX_Init(115200); printf("***電機正交編碼器例程***\r\n\r\n");
//模塊初始化及配置 AX_ENCODER_TIM2_AB_Init(60000); //32位正交編碼器初始化，計數周期60000 AX_ENCODER_TIM5_CD_Init(60000); //32位正交編碼器初始化，計數周期60000 AX_ENCODER_TIM3_GH_Init(60000); //16位正交編碼器初始化，計數周期60000 AX_ENCODER_TIM4_KL_Init(60000); //16位正交編碼器初始化，計數周期60000 AX_ENCODER_TIM1_OP_Init(60000); //16位正交編碼器初始化，計數周期60000
//設置編碼器當前計數值為30000 AX_ENCODER_TIM2_AB_SetCounter(30000); AX_ENCODER_TIM5_CD_SetCounter(30000); AX_ENCODER_TIM3_GH_SetCounter(30000); AX_ENCODER_TIM4_KL_SetCounter(30000); AX_ENCODER_TIM1_OP_SetCounter(30000);
//X-API測試：5路正交編碼器測試 printf("*5路正交編碼器測試\r\n");
while (1) { printf("*AB:%5d CD:%5d GH:%5d KL:%5d OP:%5d\r\n", AX_ENCODER_TIM2_AB_GetCounter(), AX_ENCODER_TIM5_CD_GetCounter(), AX_ENCODER_TIM3_GH_GetCounter(), AX_ENCODER_TIM4_KL_GetCounter(), AX_ENCODER_TIM1_OP_GetCounter()); AX_Delayms(500); } } |
實現效果
X-CTR100按照編碼器接口定義連接編碼器，編碼器A、B接口線序可更換。手動轉動編碼器可觀察編碼器數值變化，一個方向轉動編碼器數值增加，另一個方向轉動編碼器數值減小。
參考
https://zhuanlan.zhihu.com/p/20268680