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网友自制正交编码器码盘,可测TT电机的转速、方向。

编辑:Hengstler(亨士乐)编码器    发布时间:2022-06-22 09:06:40

摘要:正交编码器就是编码器的一种,百科上定义是:正交编码器一般指增量式编码器。接下来我们就用最常见、最便宜的TT减速电机为基础,使用2对射式光电开关(ITR9608),制作一个带正交编码器的电机。
网友自制正交编码器码盘,可测TT电机的转速、方向。

有一位网友想要使用TT电机做小车,想装一个码盘用来测速。但是,直接把码盘装在输出轴又很难做到足够的分辨率,于是就想到了一个比较冷门的方法,自制了一个码盘,并且以此为基础,给一个TT电机加装一组正交编码器。

下面,作为Hengstler编码器在国内的代理,也作为一个编码器爱好者,让我们和大家一起分享网友的神奇制作吧!

1、先说一说正交编码器

从名字来说,正交编码器就是编码器的一种,百科上定义是:正交编码器一般指增量式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号,再把这个电信号转变成计数脉冲,用脉冲的个数表示位移的大小,balabala……

其实,就是把圆周的旋转运动转换成2路相位差90度的电平跳变信号,如下图所示:

把圆周的旋转运动转换成2路相位差90度的电平跳变信号,如图所示

上图中有Z相,相当于是零点,可以消除累计误差,部分应用中可以不使用。

这种编码器的优点,就是可以根据AB相位关系推测出转动方向,而且当圆周栅格数目为n时,跳变信号可以达到4n个,变相提高了分辨率。

说了这么多,接下来我们就用最常见、最便宜的TT减速电机为基础,使用2对射式光电开关(ITR9608),制作一个带正交编码器的电机。

2、准备材料,设计ITR9608原理图并焊接

首先是TT电机,可以说这是最普遍、最便宜的一款了,这还是我十年前入门玩智能小车时候买的存货呢~

TT电机,可以说这是最普遍、最便宜的一款了

上图中箭头所指的位置是本方案的关键,就是要利用这一小点凸起搞点事情。

首先用助焊剂轻轻擦拭一下这段短短的轴,然后准备一个小铜片(没有铜片,用铝片也行;再没有,切一点万用板也可以),大小控制在10mm边长,中间钻一个2mm多一点的孔(尽量居中钻孔),就像下面这样:

首先用助焊剂轻轻擦拭一下这段短短的轴,然后准备一个小铜片

接下来,使用助焊剂轻轻擦拭铜片,然后将铜片通过小孔安装在电机轴上,如下图所示:

使用助焊剂轻轻擦拭铜片,然后将铜片通过小孔安装在电机轴上

接下来是关键一步:焊接铜片!使用60W电烙铁,快速焊接铜片的小孔,使其牢固地连接在电机轴上。对,这里其实是用来粘接码盘的一个基点,哈哈,所以我说这个凸出的一点点轴是关键。

ITR9608是一种常见的对射式光电开关,加两个电阻就可以使用了,设计了简单的原理图:

ITR9608是一种常见的对射式光电开关,加两个电阻就可以使用了,设计了简单的原理图

ITR9608是一种常见的对射式光电开关,加两个电阻就可以使用了,设计了简单的原理图

按图焊接,需要焊接两个。

3、设计码盘组件安装座,并进行切割加工

设计码盘组件安装座,并进行切割加工

设计码盘组件安装座,并进行切割加工

 这里有个地方需要提示一下:在上图中,两个光电开关的安装角度一定要注意,一个开关对准栅格的时候,另一个开关的位置要刚好被遮挡,这样就能保证信号“正交”。上图中使用的是24线码盘,两个传感器夹角67.5度。

制作码盘

4、安装码盘组件

安装码盘组件

由于上面24线码盘测试中发现会“丢失”信号,分析可能是由于栅格过于密集,后来切割了一个4线的,使用的是普通包装纸(更轻,避免对电机带负载能力产生影响)。

使用的是普通包装纸刻一个码盘

使用的是普通包装纸刻一个码盘

5、基于stm32f103c8t6创建工程,编写驱动程序

这里主要的就是通过cubeMX对定时器模式进行配置,简单的两步就可以了,使用TIM2,在combined Channels选择“Encoder Mode”,如下图所示:

这里主要的就是通过cubeMX对定时器模式进行配置

接下来,配置一下编码模式,选择“……TI1 and TI2”,这样就会上升下降沿都计数,实际脉冲数数值上是栅格的4倍。

配置一下编码模式,选择“……TI1 and TI2”,这样就会上升下降沿都计数,实际脉冲数数值上是栅格的4倍。

其它的再配置一下串口,我准备用串口打印日志,查看脉冲数。

根据配置的引脚,连接编码器和控制板(分别接PA0和PA1)。

根据配置的引脚,连接编码器和控制板(分别接PA0和PA1)。

6、测试效果

手动拨动码盘一周,可以看到串口读出16个脉冲,反转的时候读出的数值是-16,这里没有写其它复杂的算法,只是周期性读取,然后清零。所以不动的时候,读出来的是0。

网友自制正交编码器码盘,可测TT电机的转速、方向。

cubeMX配置

7、总结

从硬件上来说,有一点点复杂,需要特别注意码盘线数不要太多。

从软件上来说,cubeMX配置还是非常简单的,也就是读取很容易。实际使用的时候,需要根据需求对数据进行后处理,以解析出里程、方向等更多信息。

原文标题:从零开始,教你制作TT电机正交编码器

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