news 2026/5/13 17:26:10

编码器介绍

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张小明

前端开发工程师

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编码器介绍

1.编码器简介

编码器是一种将直线位移、角位移数据转换为脉冲信号、二进制编码的设备
常用于测量物体运动的位置、角度或者速度

2.编码器分类

编码器分类:
1.按照检测原理可以分为光电式和磁电式。

2.按照编码类型可以分为绝对式和增量式。

常用的搭配有这四种:

1.光电+绝对式

2.光电+增量式

3.磁电+绝对式

4.磁电+增量式

3.编码器原理

磁电+增量式:利用霍尔效应,将位移转换为技术脉冲,用脉冲个数计算位移和速度

光电+增量式:利用光电系统,将位移转换为技术脉冲,用脉冲个数计算位移和速度

光电+绝对式:不同位置、角度时,光敏元件根据受光转换出相应电平信号,形成二进制数

4.编码器参数

分辨率:编码器可以测量的最小距离。对于增量式编码器,分辨率即转轴每旋转一圈所输出的脉冲数(PPR)

精度:编码器输出的信号数据与实际位置之间的误差“角分”,“角秒”表示

最大响应频率:编码器每秒能输出的最大脉冲数,单位Hz,也称PPS

最大转速:指的是编码器机械系统所能承受的最高转速

5.STM32编码器接口

STM32定时器的编码器接口模式相当于有方向选择的外部时钟。

注意:要根据芯片手册确定具体哪一个定时器支持编码器功能。

编码器接口技术原理:

1.通过TIMx_SMCR的位0:2控制边沿检测的方式。

2.根据TI1FP1(A)、T12FP2(B)脉冲信号的情况,决定时递增还是递减计数。

3.溢出时读取DIR位判断溢出方向,以计算总的计数次数变化量。

用编码器测试数据时,要选用一些算法(简单的有冒泡排序和一阶低通滤波)进行滤波,提高数据的准确性。

6.一阶低通滤波

公式:Y(n) = q*X(n)+(1-q)*Y(n-1)

其中Y(n)为本次滤波的输出值,X(n)为本次采样值,Y(n-1)为上次滤波输出值,q为滤波系数(0-1)

q越大,响应速度越快,但实测速度曲线不平滑。q越小,速度曲线越平滑,但响应速度满。

7.STM32代码编码器测速具体实现步骤

1.定时器初始化:初始化通道IO,配置定时器、编码器接口等,增加TIM6的更新中断

2.更新中断回调函数:处理溢出中断,判断溢出方向,记录溢出次数,计算电机速度

3.编码器计数函数:计算总的计数值,总计数值=计数器当前值+溢出次数*65536

4.电机速度计算函数:计算电机的转速,增加速度滤波功能(冒泡排序取中间的平均值,一阶低通滤波)

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