Инкрементальный энкодер: Принцип работы и применение

Принцип работы:

Инкрементный поворотный энкодер работает путем преобразования временной и фазовой корреляции своего углового кодированного диска через два внутренних фоточувствительных приемных компонента. Этот перевод облегчает определение изменений углового смещения, приводящих к положительным (инкрементным) или отрицательным (декрементным) изменениям.

Внутренний механизм (определение направления):

Фазовый энкодер AB содержит два набора фотоэлементов, которые генерируют две различные последовательности импульсов с разницей в фазе 90°. Опережение и запаздывание последовательности импульсов инвертируются при прямом или обратном вращении энкодера.

При прямом вращении полярность фазового импульса A противопоставляется полярности фазового импульса B именно в момент нарастания фронта фазового импульса B. При обратном вращении этот контраст полярности остается очевидным. Таким образом, использование AB-фазового энкодера позволяет программируемому логическому контроллеру (ПЛК) легко определить направление вращения вала. См. следующую схему:

Из приведенной выше таблицы можно сделать следующие выводы:

Фазовые коды AB различаются для прямого и обратного вращения. Знание текущего и последующего кодов фаз AB позволяет определить направление вращения энкодера.

Расчет расстояния:

Приобретенный энкодер имеет определенные параметры: разрешение энкодера (импульсы на оборот) и окружность (окружность одного оборота).

Расстояние, приходящееся на один импульс = разрешение энкодера / окружность.

Следовательно, расстояние вращения = количество импульсов * разрешение энкодера / окружность.

Для повышения точности и минимизации погрешности целесообразно использовать импульсы фиксированной длины:

Импульсы, необходимые для фиксированной длины = фиксированная длина * окружность / разрешение энкодера.

Подход к реализации (программирование STM32):

Эта концепция реализации требует знакомства с внешними прерываниями STM32 (прерывание по нарастающему или спадающему фронту).

1. Внешнее прерывание используется для захвата нарастающего (или спадающего) фронта фазы A или B. Это действие запускает прерывание, что приводит к входу в процедуру обслуживания прерывания.

2. Код программы обслуживания прерываний выполняет следующие действия: определяет уровень фазы B или A (используется для определения прямого или обратного вращения).

Иллюстративный пример:

В данном примере прерывание фиксирует нарастающий фронт фазы A.

Захватив нарастающий фронт фазы A, оценивается полярность фазы B (см. схему).

Низкая полярность фазы B означает вращение вперед (по часовой стрелке), а высокая полярность - вращение назад (против часовой стрелки).

После определения направления к соответствующей формуле импульса применяется инкрементная корректировка, что впоследствии позволяет вычислить расстояние.

Для расчета скорости рекомендуется включить таймер.

Этот сложный и комплексный подход обеспечивает точное измерение и анализ характеристик вращения инкрементального энкодера, позволяя осуществлять точный контроль и управление движением.