一、介紹

?? 旋轉(zhuǎn)編碼器是一種機(jī)電裝置，可將軸或軸的角位置或運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字代碼。旋轉(zhuǎn)編碼器通常放置在垂直于軸的一側(cè)。旋轉(zhuǎn)編碼器用作檢測(cè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的角度，速度，長(zhǎng)度，位置和加速度的傳感器。

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二、組件

Raspberry Pi 3主板*1

樹(shù)莓派電源*1

40P軟排線*1

旋轉(zhuǎn)編碼器傳感器模塊*1

面包板*1

跳線若干

三、實(shí)驗(yàn)原理

?? 旋轉(zhuǎn)編碼器可通過(guò)旋轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)正方向和反方向轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，輸出脈沖的次數(shù)。旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)不像電位計(jì)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)是沒(méi)有限制的。配合旋轉(zhuǎn)編碼器上的按鍵，可以復(fù)位到初始狀態(tài)，即從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。

??工作原理： 增量編碼器是一種將旋轉(zhuǎn)位移，轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小的旋轉(zhuǎn)式傳感器。
??在增量編碼器中角位移的轉(zhuǎn)換采用了光電掃描原理。讀數(shù)系統(tǒng)以，由交替的透光窗口和不透光窗口構(gòu)成的，徑向分度盤(pán)（碼盤(pán)）的旋轉(zhuǎn)，為依據(jù)，同時(shí)被一個(gè)紅外光源垂直照射。
??光把碼盤(pán)的圖像投射到接收器表面上，接收器覆蓋著一層衍射光柵，它具有和碼盤(pán)相同的窗口寬度。接收器的工作是感受光盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的變化，然后將光變化轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電變化。再使低電平信號(hào)上升到較高電平，并產(chǎn)生沒(méi)有任何干擾的方形脈沖，這就必須用電子電路來(lái)處理。
??讀數(shù)系統(tǒng)通常采用差分方式，即將兩個(gè)波形一樣但相位差為180°的不同信號(hào)進(jìn)行比較，以便提高輸出信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。讀數(shù)是在兩個(gè)信號(hào)的差別基礎(chǔ)上形成的，從而消除了干擾。

??增量編碼器給出兩相方波，它們的相位差90°，通常稱(chēng)為A通道和B通道。其中一個(gè)通道給出與轉(zhuǎn)速相關(guān)的信息，與此同時(shí)，通過(guò)兩個(gè)通道信號(hào)進(jìn)行順序?qū)Ρ?#xff0c;得到旋轉(zhuǎn)方向的信息。還有一個(gè)特殊信號(hào)稱(chēng)為Z或零通道，該通道給出編碼器的絕對(duì)零位（恢復(fù)按鈕），此信號(hào)是一個(gè)方波與A通道方波的中心線重合。

??增量型編碼器精度取決于機(jī)械和電氣兩種因素，這些因素有：光柵分度誤差、光盤(pán)偏心、軸承偏心、電子讀數(shù)裝置引入的誤差以及光學(xué)部分的不精確性。確定編碼器精度的測(cè)量單位是電氣上的度數(shù)，編碼器精度決定了編碼器產(chǎn)生的脈沖分度。以下用360°電氣度數(shù)來(lái)表示機(jī)械軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，而軸的轉(zhuǎn)動(dòng)必須是一個(gè)完整的周期。要知道多少機(jī)械角度相當(dāng)于電氣上的360度，可以用下列公式來(lái)計(jì)算： 電氣360 =機(jī)械360°/n°脈沖/轉(zhuǎn)。

??編碼器分度誤差是以電氣角度為單位的，兩個(gè)連續(xù)脈沖波的最大偏移來(lái)表示。誤差存在于任何編碼器中，這是由前述各因素引起的。增量型編碼器的最大誤差為±25電氣角度（在已聲明的任何條件下），相當(dāng)于額定值偏移±7%，至于相位差90°（電氣上）的兩個(gè)通道的最大偏差為±35電氣度數(shù)相當(dāng)于額定值偏移±10%左右。

??除了上述傳統(tǒng)的編碼器外，還有一些是與其它的電氣輸出信號(hào)集成在一起的增量型編碼器。與UVW信號(hào)集成的增量型編碼器就是實(shí)例，它通常應(yīng)用于交流伺服電機(jī)的反饋。這些磁極信號(hào)一般出現(xiàn)在交流伺服電機(jī)中，UVW信號(hào)一般是通過(guò)模擬磁性原件的功能而設(shè)計(jì)的。在增量型編碼器中，這些UVW信號(hào)是用光學(xué)方法產(chǎn)生，并以三個(gè)方波的形式出現(xiàn)，它們彼此偏移120°。為了便于電機(jī)啟動(dòng)，控制電動(dòng)機(jī)用的啟動(dòng)器需要這些正確的信號(hào)。這些UVW磁極脈沖可在機(jī)械軸旋轉(zhuǎn)中重復(fù)許多次，因?yàn)樗鼈冎苯尤Q于所連接的電機(jī)磁極數(shù)，并且用于4、6或更多極電機(jī)的UVW信號(hào)。

??本次實(shí)驗(yàn)中，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，打印的值變大；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)值減小；按下旋轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，復(fù)位到初始狀態(tài)，即從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

??第1步： 連接電路。

樹(shù)莓派T型轉(zhuǎn)接板 (BCM)旋轉(zhuǎn)編碼器模塊

GPIO0	G17	CLK
GPIO1	G18	DT
GPIO2	G27	SW
5V	5V	VCC
GND	GND	GND

??第2步： 編寫(xiě)控制程序。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，打印的值變大；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)值減小；按下旋轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，復(fù)位到初始狀態(tài)，即從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。

#!/usr/bin/env python import RPi.GPIO as GPIO import timeRoAPin = 11 # CLK Pin RoBPin = 12 # DT Pin BtnPin = 13 # Button PinglobalCounter = 0flag = 0 Last_RoB_Status = 0 Current_RoB_Status = 0def setup():GPIO.setmode(GPIO.BOARD) # Numbers GPIOs by physical locationGPIO.setup(RoAPin, GPIO.IN) # input modeGPIO.setup(RoBPin, GPIO.IN)GPIO.setup(BtnPin, GPIO.IN, pull_up_down=GPIO.PUD_UP)def rotaryDeal():global flagglobal Last_RoB_Statusglobal Current_RoB_Statusglobal globalCounterLast_RoB_Status = GPIO.input(RoBPin) while(not GPIO.input(RoAPin)): #未旋轉(zhuǎn)時(shí)，GPIO.input(RoAPin)值為1，旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)變?yōu)?Current_RoB_Status = GPIO.input(RoBPin) #旋轉(zhuǎn)時(shí)的當(dāng)前值flag = 1if flag == 1:flag = 0if (Last_RoB_Status == 1) and (Current_RoB_Status == 0):globalCounter = globalCounter + 1 #順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，角位移增大if (Last_RoB_Status == 0) and (Current_RoB_Status == 1):globalCounter = globalCounter - 1 #逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，數(shù)值減小def btnISR(channel):global globalCounterglobalCounter = 0def loop():global globalCountertmp = 0 # Rotary TemperaryGPIO.add_event_detect(BtnPin, GPIO.FALLING, callback=btnISR)#當(dāng)按下按鈕時(shí)，調(diào)用回調(diào)函數(shù)btnISRwhile True:rotaryDeal()if tmp != globalCounter:print 'globalCounter = %d' % globalCountertmp = globalCounterdef destroy():GPIO.cleanup() # Release resourceif __name__ == '__main__': # Program start from heresetup()try:loop()except KeyboardInterrupt: # When 'Ctrl+C' is pressed, the child program destroy() will be executed.destroy()

??

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的树莓派基础实验26：旋转编码器实验的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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