亨士樂(lè)編碼器使用教程與測(cè)速原理

本教程旨在幫助大家深入了解Hengstler編碼器的原理與使用方法，并介紹一些實(shí)用的技術(shù)，以便更好地應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中。


圖為亨士樂(lè)AC58系列絕對(duì)式編碼器應(yīng)用照片

什么是編碼器？

編碼器是一種用于將角位移或角速度轉(zhuǎn)換為一系列電數(shù)字脈沖的旋轉(zhuǎn)式傳感器。通過(guò)編碼器，我們可以準(zhǔn)確地測(cè)量出物體的位移或速度信息。根據(jù)輸出數(shù)據(jù)類(lèi)型，編碼器可以分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器；而從檢測(cè)原理上，編碼器又可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式、電容式等，其中光電編碼器和霍爾編碼器是兩種常見(jiàn)的類(lèi)型。

亨士樂(lè)編碼器的工作原理

光電編碼器原理
光電編碼器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量。它主要由光碼盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光碼盤(pán)是在圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔，當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光電檢測(cè)裝置會(huì)檢測(cè)并輸出若干脈沖信號(hào)。為了判斷轉(zhuǎn)向，光電編碼器通常輸出兩組存在一定相位差的方波信號(hào)。

霍爾編碼器原理
霍爾編碼器則通過(guò)磁電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量。它由霍爾碼盤(pán)和霍爾元件組成。霍爾碼盤(pán)是在圓板上等分地布置不同的磁極，當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件會(huì)檢測(cè)并輸出若干脈沖信號(hào)。同樣，為了判斷轉(zhuǎn)向，霍爾編碼器也會(huì)輸出兩組存在一定相位差的方波信號(hào)。

無(wú)論是光電編碼器還是霍爾編碼器，它們的目的都是獲取AB相輸出的方波信號(hào)，使用方法也基本相同。

Hengstler編碼器接線說(shuō)明

以增量式輸出的霍爾編碼器為例，它具有AB相輸出，因此不僅可以用于測(cè)速，還可以用于辨別轉(zhuǎn)向。在接線時(shí)，只需給編碼器提供5V電源，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼器即可通過(guò)AB相輸出方波信號(hào)。由于編碼器自帶了上拉電阻，因此無(wú)需外部上拉，可以直接連接到單片機(jī)的IO口進(jìn)行讀取。

亨士樂(lè)編碼器軟件四倍頻技術(shù)

為了提高編碼器的精度，我們可以采用軟件四倍頻技術(shù)。通過(guò)測(cè)量A相和B相的上升沿和下降沿，可以在同樣的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)更多的脈沖數(shù)，從而將編碼器的精度提升4倍。這種技術(shù)類(lèi)似于單反相機(jī)的光學(xué)變焦，能夠在不犧牲清晰度的前提下提高測(cè)量精度。

單片機(jī)如何采集Hengstler編碼器數(shù)據(jù)

由于編碼器輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)，因此我們可以使用單片機(jī)（如STM32、STM851等）直接讀取。對(duì)于自帶編碼器接口的單片機(jī)（如STM32），可以直接使用硬件計(jì)數(shù)功能；而對(duì)于沒(méi)有編碼器接口的單片機(jī)（如51單片機(jī)），則可以通過(guò)外部中斷來(lái)讀取編碼器的數(shù)據(jù)。具體做法是將編碼器的A相輸出接到單片機(jī)的外部中斷輸入口，當(dāng)A相出現(xiàn)跳變沿時(shí)，通過(guò)判斷B相的電平來(lái)確定正反轉(zhuǎn)。

通過(guò)以上教程，相信大家對(duì)編碼器的原理和使用方法有了更深入的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，我們可以根據(jù)具體需求選擇合適的編碼器類(lèi)型，并結(jié)合軟件技術(shù)來(lái)提高測(cè)量精度和效率。

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