不同的方法来理解编码器的绝对定位

百变鹏仔 4个月前 (09-21) #HTML

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编码器是一种常用的位置传感器，可以用来测量旋转和线性运动的位移，并将其转换为数字信号。编码器的绝对定位功能可以让我们精确地知道物体的位置，因此在许多领域都有广泛的应用，比如机器人、汽车、医疗仪器等等。

理解编码器绝对定位的方法有很多种，其中比较常见的有以下几种：

二进制编码方法

二进制编码方法是一种将物理运动转换为数字信号的方式。编码器通过一个位置传感器来检测物体是否移动，并根据物体运动的位置改变其输出的数字编码。每个数字编码对应的是一个唯一的物理位置，因此我们可以通过读取编码器的输出来确定物体的位置。

下面是一个用Arduino实现的二进制编码器示例代码：

const int encoderPinA = 2;const int encoderPinB = 3;volatile int encoderPos = 0;volatile bool aSet = false;volatile bool bSet = false;void setup() {  pinMode(encoderPinA, INPUT);  pinMode(encoderPinB, INPUT);  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encoderPinA), updateEncoderA, CHANGE);  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(encoderPinB), updateEncoderB, CHANGE);}void loop() {  // 读取编码器当前位置  int newPos = encoderPos;  Serial.println(newPos);}void updateEncoderA() {  aSet = digitalRead(encoderPinA);  if (aSet && !bSet) {    encoderPos++;  } else if (!aSet && bSet) {    encoderPos--;  }  bSet = digitalRead(encoderPinB);}void updateEncoderB() {  bSet = digitalRead(encoderPinB);  if (bSet && !aSet) {    encoderPos--;  } else if (!bSet && aSet) {    encoderPos++;  }  aSet = digitalRead(encoderPinA);}

格雷码编码方法

格雷码是一种二进制编码的变体，它的优点在于只有一个位置的变化会导致一个编码位的变化。格雷码编码器的输出与二进制编码器类似，但在对编码进行解码之前需要将其转换为二进制表示。这可以通过查找一个转换表来完成，或使用特定的解码器芯片来自动完成转换。

下面是一个使用Shift Register 74HC595实现的格雷码编码器示例代码：

const int encoderPinClock = 4;const int encoderPinData = 5;const int encoderPinLatch = 6;unsigned int encoderValue = 0;void setup() {  pinMode(encoderPinClock, OUTPUT);  pinMode(encoderPinData, OUTPUT);  pinMode(encoderPinLatch, OUTPUT);}void loop() {  // 读取编码器当前位置  unsigned int newPos = 0;  for (int i = 0; i < 16; i++) {    digitalWrite(encoderPinLatch, LOW);    shiftOut(encoderPinData, encoderPinClock, MSBFIRST, 1 << i);    digitalWrite(encoderPinLatch, HIGH);    delayMicroseconds(10);    newPos |= digitalRead(encoderPinData) << i;  }  encoderValue = newPos;  Serial.println(encoderValue);}

PWM编码方法

PWM编码方法利用了脉冲宽度调制的原理，将编码器的输出信号转换为脉冲信号。每个脉冲宽度对应一个位置，因此我们可以通过读取脉冲宽度来确定位置。

下面是一个使用ESP32的PWM模块实现的PWM编码器示例代码：

const int encoderPin = 5;volatile int encoderPos = 0;volatile unsigned long lastPulseTime = 0;void IRAM_ATTR pulseHandler() {  unsigned long pulseTime = micros();  if (pulseTime - lastPulseTime > 10) {    if (digitalRead(encoderPin) == HIGH) {      encoderPos--;    } else {      encoderPos++;    }    lastPulseTime = pulseTime;  }}void setup() {  pinMode(encoderPin, INPUT);  attachInterrupt(encoderPin, pulseHandler, CHANGE);  ledcSetup(0, 5000, 8);  ledcAttachPin(encoderPin, 0);}void loop() {  // 读取编码器当前位置  int newPos = map(ledcRead(0), 0, 255, -100, 100);  encoderPos = newPos;  Serial.println(encoderPos);}

总结

以上是三种常见的编码器绝对定位方法的代码示例。通过理解编码器的工作原理，我们可以更好地了解如何应用它来实现精确定位，从而在机器人、汽车、医疗仪器等领域提高生产效率和质量。

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