一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器或軸編碼器是一種機(jī)電裝置，用于改變軸的運(yùn)動(dòng)，角度位置。這些編碼器有兩種類型，絕對(duì)式編碼器和增量式編碼器。這 絕對(duì)值編碼器 輸出指示軸的當(dāng)前位置，而 增量編碼器 輸出提供有關(guān)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以是與速度、距離和位置相關(guān)的數(shù)據(jù)。旋轉(zhuǎn)編碼器主要用于機(jī)械系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備中需要監(jiān)視和控制的地方。因此，本文討論了旋轉(zhuǎn)編碼器的一種類型，即增量編碼器及其與應(yīng)用的關(guān)系。

      一、什么是增量式編碼器？

      用于將軸的位置或角運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為模擬代碼或數(shù)字代碼以識(shí)別運(yùn)動(dòng)或位置的編碼器稱為增量編碼器。這些 編碼器的類型 是最常用的旋轉(zhuǎn)編碼器。這些編碼器主要用于基于定位和電機(jī)速度反饋的應(yīng)用，如工業(yè)、輕型或伺服、重型等。

      增量編碼器的工作原理是，它的工作原理是通過光盤將軸的角位置改變?yōu)槊}沖或數(shù)字信號(hào)。每轉(zhuǎn)一圈，就會(huì)產(chǎn)生脈沖數(shù)，其中每個(gè)脈沖都是與定義的分辨率相關(guān)的增量。

      二、增量式編碼器規(guī)格

      這 增量編碼器規(guī)格包括以下內(nèi)容。

        ?工作電壓范圍為 5V 至 24V。

        ?脈沖為 500 P/R。

        ?輸出波形為方波。

        ?回轉(zhuǎn)速度為 6000 RPM。

        ?軸的直徑為4mm。

        ?機(jī)身直徑為25毫米。

       三、增量式編碼器類型

       有不同的 增量編碼器輸出類型.選擇此編碼器時(shí)，應(yīng)確定需要哪種輸出才能與將使用編碼器信號(hào)的應(yīng)用設(shè)備完美匹配。選擇不正確的輸出類型將影響無法正常工作的系統(tǒng)，硬件可能會(huì)損壞。 因此，在這里我們解釋了三種輸出類型的增量解碼器，如TTL，HTL和開放收集器。

       （1）HTL（推挽式）

術(shù)語“HTL”代表“高晶體管邏輯”。這些電路可以在圖騰設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)有兩個(gè)晶體管，以產(chǎn)生輸出通道，以確保信號(hào)為低或高。這些電路的電源電壓范圍通常為 8V 至 30 VDC。該電路的輸出電壓電平等于接通后施加的電壓。同樣，一旦關(guān)閉，信號(hào)將被拉出以提供。

這種輸出型電路用于PLC、運(yùn)動(dòng)控制器等其他接收設(shè)備需要12V或24V電平信號(hào)的地方。

       （2）RS422 （TTL）

RS422電路提供穩(wěn)定的5V信號(hào)，不依賴于電源電壓。TTL（晶體管-晶體管邏輯）提供 RS422 輸出信號(hào)，該信號(hào)為 +5VDC。對(duì)于任何輸入電壓，您將獲得輸出，例如在低條件下為0V，否則在高條件下為5V。

RS422 的差分輸出將提供出色的抗噪性、快速的信號(hào)響應(yīng)以及利用長(zhǎng)電纜的能力。不同型號(hào)編碼器的電源電壓范圍為 4.5 至 5.5VDC 或 10V 至 30VDC。

       （3）集電極開路 NPN

      此輸出類型是一旦輸出停用且信號(hào)在激活時(shí)被拉低，則通過浮動(dòng)信號(hào)電平的灌電流輸出。這種電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，因此用于基于短電纜長(zhǎng)度的應(yīng)用。與HTL或TTL相比，集電極開路通常更容易受到電噪聲的影響。

      四、增量式編碼器電路圖

      增量編碼器用作基于 Arduino 的電路中的輸入。這些可用于增加或減少不同任務(wù)的變量值，例如 電機(jī)速度控制 或控制 LED 亮度。這里用于Arduino的旋轉(zhuǎn)編碼器模塊是KY-040。該模塊的引腳配置包括五個(gè)引腳，將在下面討論。

        ?GND是一個(gè)地線連接。

        ?VCC 為 5V 或 3.3V 電源。

        ?SW 是按鈕開關(guān)的輸出（按下時(shí)為 0V，靜止時(shí)為 5V。

        ?DT 是數(shù)據(jù)輸出。

        ?CLK 是時(shí)鐘輸出。

      增量式編碼器接線圖如下所示。

      在這個(gè)增量編碼器接線電路中，增量編碼器簡(jiǎn)單地連接到Arduino UNO板。該模塊的SW引腳可以直接連接到Arduino的引腳4，CLK引腳連接到引腳2，DT引腳連接到Arduino板的引腳-3。該模塊的 VCC 直接連接到 +5V，該模塊的 GND 引腳連接到 Arduino 的 GND 引腳，如下所示。

      旋轉(zhuǎn)增量編碼器的旋鈕后，Arduino 程序?qū)z測(cè) CLK 線內(nèi)的變化。之后，它會(huì)驗(yàn)證 DT 引腳的狀況。

      如果兩者相似，則表示編碼器在 CLK 方向上腐爛，否則，它逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。對(duì)于同時(shí)進(jìn)行的每次檢測(cè)，變量計(jì)數(shù)器的值也可以根據(jù)方向增加或減少。

      帶增量編碼器的 Arduino 接口示例程序

      以下程序用于旋轉(zhuǎn)編碼器的按鈕條件。如果按下按鈕，則程序?qū)⒆鳛椤鞍聪掳粹o”打印到監(jiān)視器上，并打印計(jì)數(shù)脈沖數(shù)的現(xiàn)值。

旋轉(zhuǎn)編碼器輸入

#define CLK 2

#define DT 3

#define SW 4

整數(shù)計(jì)數(shù)器 = 0;

int currentStateCLK;

int lastStateCLK;

字符串當(dāng)前目錄 =“”;

無符號(hào)長(zhǎng)最后按鈕按 = 0;

void setup（） {

將編碼器引腳設(shè)置為輸入

引腳模式（CLK，輸入）;

引腳模式（DT，輸入）;

引腳模式（軟件，INPUT_PULLUP）;

設(shè)置串行監(jiān)視器

串行開始（9600）;

讀取 CLK 的初始狀態(tài)

lastStateCLK = digitalRead（CLK）;

}

void loop（） {

讀取 CLK 的當(dāng)前狀態(tài)

currentStateCLK = digitalRead（CLK）;

如果 CLK 的上次狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)不同，則發(fā)生脈沖

僅對(duì) 1 個(gè)狀態(tài)更改做出反應(yīng)，以避免重復(fù)計(jì)數(shù)

if （currentStateCLK ！= lastStateCLK && currentStateCLK == 1）{

// 如果 DT 狀態(tài)不同于 CLK 狀態(tài)，則

// 編碼器正在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此遞減

if (digitalRead(DT) != currentStateCLK) {

counter –;

currentDir =”逆時(shí)針”;

} 別的 {

// 編碼器正在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，因此遞增

計(jì)數(shù)器 ++；

currentDir =”CW”;

}

Serial.print(“方向：”);

Serial.print(currentDir);

Serial.print(” | 計(jì)數(shù)器:”);

Serial.println（計(jì)數(shù)器）；

}

// 記住最后的 CLK 狀態(tài)

lastStateCLK = currentStateCLK;

// 讀取按鈕狀態(tài)

int btnState = digitalRead(SW);

//如果我們檢測(cè)到 LOW 信號(hào)，則按下按鈕

if (btnState == LOW) {

//如果自上次 LOW 脈沖以來已經(jīng)過去 50 毫秒，則意味著

//按鈕已被按下、釋放并再次按下

if (millis() – lastButtonPress > 50) {

Serial.println(“按下按鈕！”);

}

// 記住最后一個(gè)按鈕按下事件

lastButtonPress = millis();

}

// 稍微延遲一下以幫助消除讀取

延遲(1);

}

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