編碼器是什么：

一種將角位移或者角速度轉(zhuǎn)換成一連串電數(shù)字脈沖的旋轉(zhuǎn)式傳感器，我們可以通過編碼器測量到位移或者速度信息。編碼器通常由一個旋轉(zhuǎn)部分和一個固定部分組成，旋轉(zhuǎn)部分隨著被測量的物體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，固定部分則保持不動。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部分發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，編碼器會產(chǎn)生一系列的電數(shù)字脈沖信號，這些脈沖信號可以用來確定旋轉(zhuǎn)角度或角速度。

編碼器輸出類型分類：

編碼器從輸出數(shù)據(jù)類型上分，可以分為增量式編碼器和絕對式編碼器。

絕對編碼器（Absolute Encoder）：

絕對編碼器可以直接讀取物體的絕對位置或角度，無需進(jìn)行初始參考點(diǎn)的校準(zhǔn)。絕對編碼器通常具有高精度和準(zhǔn)確性，適用于需要精確位置或角度信息的應(yīng)用。

增量編碼器（Incremental Encoder）：

增量編碼器測量的是物體相對于初始位置的增量角度或角速度。它們通常需要一個初始位置的參考點(diǎn)，因此在啟動時需要進(jìn)行校準(zhǔn)。增量編碼器適用于需要監(jiān)測運(yùn)動變化的應(yīng)用，但相對于絕對編碼器可能需要更多的處理來確定絕對位置

編碼器檢查原理分類：

從編碼器檢測原理上來分，還可以分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式、電容式。常見的是光電編碼器（光學(xué)式）和霍爾編碼器（磁式）。

光學(xué)編碼器（Optical Encoder）：

光學(xué)編碼器利用光學(xué)原理來測量旋轉(zhuǎn)角度或線性位移。它包含一個光源（通常是發(fā)光二極管）和一個光敏元件（通常是光電二極管或光電傳感器）。旋轉(zhuǎn)部分上的編碼盤或編碼條上有一個特定的光學(xué)圖案，當(dāng)旋轉(zhuǎn)發(fā)生時，光源會照射到光敏元件上，根據(jù)光敏元件接收到的光信號變化，可以測量出旋轉(zhuǎn)角度或線性位移。

磁性編碼器（Magnetic Encoder）：

磁性編碼器使用磁場來測量旋轉(zhuǎn)角度或線性位移。它包括一個磁性編碼盤或編碼條，以及一個或多個磁敏傳感器。編碼盤上的磁性圖案與傳感器之間的磁場變化會導(dǎo)致輸出信號的變化，從而測量出旋轉(zhuǎn)角度或線性位移。

編碼器的用途：

編碼器在工業(yè)自動化、機(jī)器人控制、醫(yī)療設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，用于測量和控制旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。它們的輸出信號可以通過電子設(shè)備進(jìn)行解碼，從而得到準(zhǔn)確的角度或角速度信息。

編碼器檢測原理：

光電編碼器（Optoelectronic Encoder）是一種常見的增量式編碼器，利用光學(xué)原理來測量旋轉(zhuǎn)角度或線性位移。

它是一種通過光電轉(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)字量的傳感器。光電編碼器是由光碼盤和光電檢測裝置組成。光碼盤是在一 定直徑的圓板上等分地開通若干個長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，為判斷轉(zhuǎn)向，一般輸出兩組存在一 定相位差的方波信號

它主要是根據(jù)光是否被遮擋來輸出不同的信號檢測物體運(yùn)動的變化。

下面是光電編碼器的檢測原理：

1. 編碼盤或編碼條：光電編碼器的旋轉(zhuǎn)部分上通常有一個編碼盤或編碼條，上面有特定的光學(xué)圖案，如透明間隔和不透明條紋。這些圖案會在旋轉(zhuǎn)過程中使光線與光敏元件之間產(chǎn)生周期性的遮擋和透射，從而生成脈沖信號。
2. 光源：光電編碼器中的光源通常是發(fā)光二極管（LED），發(fā)射的光線照射到編碼盤或編碼條上的光學(xué)圖案上。
3. 光敏元件：光電編碼器中的光敏元件通常是光電二極管或光電傳感器。它們安裝在固定位置，用于接收從編碼盤或編碼條反射回來的光線。當(dāng)光線經(jīng)過透明間隔或被不透明條紋遮擋時，光敏元件會產(chǎn)生電信號變化。
4. 信號處理：光敏元件產(chǎn)生的電信號被放大和處理，通常經(jīng)過電子電路進(jìn)行脈沖計數(shù)。在旋轉(zhuǎn)過程中，光敏元件會在透明間隔和不透明條紋之間切換，從而產(chǎn)生一系列脈沖信號。這些脈沖信號的數(shù)量和頻率與旋轉(zhuǎn)角度或線性位移成正比。
5. 脈沖輸出：光電編碼器通過脈沖信號輸出來表示旋轉(zhuǎn)角度或線性位移的變化。通常，有兩路正交的脈沖信號（通常稱為A相和B相），用于測量方向和增量變化。此外，一些光電編碼器還可能具有Z相信號，用于標(biāo)記一個完整的旋轉(zhuǎn)周期。

霍爾編碼器是一種通過磁電轉(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)字量的傳感器。霍爾編碼器是由霍爾碼盤和霍爾元件組成。霍爾碼盤是在一 定直徑的圓板上等分地布置有不同的磁極。霍爾碼盤與電動機(jī)同軸，電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，霍爾元件檢測輸出若干脈沖信號，為判斷轉(zhuǎn)向，一般輸出兩組存在一定相位差的方波信號

它主要是利用外部磁場對半導(dǎo)體材料中電子運(yùn)動軌跡的影響來檢測位置變化。

下面是霍爾編碼器的工作原理：

1. 霍爾效應(yīng) ：霍爾效應(yīng)是一種基本的物理現(xiàn)象，當(dāng)電流通過具有霍爾電阻率的半導(dǎo)體材料時，受外部磁場影響，材料的一側(cè)會產(chǎn)生電勢差，這個電勢差稱為霍爾電壓。霍爾電壓的大小和方向與外部磁場的強(qiáng)度和方向有關(guān)。
2. 霍爾元件 ：霍爾編碼器中的霍爾元件是基于霍爾效應(yīng)工作的傳感器。它通常是一個薄片狀的半導(dǎo)體材料，具有兩個側(cè)面連接的電極。當(dāng)電流通過霍爾元件時，外部磁場的作用會導(dǎo)致在材料的一側(cè)產(chǎn)生霍爾電壓，從而形成一個電勢差。
3. 霍爾碼盤 ：霍爾碼盤是一個磁性的圓盤或條狀物，上面布置有不同的磁極。這些磁極的分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律，可以是正交編碼、格雷碼等。當(dāng)霍爾碼盤隨著機(jī)械運(yùn)動旋轉(zhuǎn)時，磁極的變化會引起周圍磁場的變化。
4. 工作過程 ：當(dāng)霍爾碼盤旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的磁場變化會影響附近的霍爾元件。這將導(dǎo)致霍爾元件產(chǎn)生電勢差，從而產(chǎn)生霍爾電壓。根據(jù)霍爾電壓的變化，可以判斷旋轉(zhuǎn)角度或線性位移的變化。
5. 信號處理 ：霍爾元件產(chǎn)生的霍爾電壓會被放大和處理，通常使用電子電路將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號或數(shù)字量。這些脈沖信號可以用于測量位置的變化和方向。

EC11編碼器：

EC11編碼器是一種常見的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和產(chǎn)品中，例如旋鈕、開關(guān)、控制器等。它通常用于檢測和測量旋轉(zhuǎn)角度變化，以及提供用戶界面控制。

以下是EC11編碼器的工作原理：

1. 機(jī)械結(jié)構(gòu) ：EC11編碼器通常由一個中心旋鈕、編碼盤和內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)傳感器（通常是霍爾元件）組成。編碼盤上通常有一系列的磁極或光學(xué)標(biāo)記，這些標(biāo)記隨著旋鈕的旋轉(zhuǎn)而變化。
2. 正交脈沖輸出 ：當(dāng)用戶旋轉(zhuǎn)EC11編碼器的旋鈕時，編碼盤上的磁極或標(biāo)記會在旋轉(zhuǎn)傳感器附近引發(fā)磁場或光信號的變化。旋轉(zhuǎn)傳感器會感知這些變化，并生成兩組相位差90度的正交脈沖信號，通常稱為A相和B相。這些脈沖信號的變化頻率與旋鈕的旋轉(zhuǎn)速度成正比，而脈沖的相位關(guān)系則可以用于確定旋轉(zhuǎn)方向（順時針或逆時針）。
3. 脈沖計數(shù)和處理 ：EC11編碼器的輸出脈沖信號通常被輸入到微控制器、編碼器接口電路或其他數(shù)字電子設(shè)備中。這些設(shè)備會對脈沖信號進(jìn)行計數(shù)和處理，以測量旋轉(zhuǎn)角度的變化。通過計數(shù)脈沖的數(shù)量，可以確定旋轉(zhuǎn)的步數(shù)，從而獲得旋轉(zhuǎn)角度的信息。同時，根據(jù)A相和B相脈沖信號的相位差，可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。
4. 按壓功能 ：許多EC11編碼器還具有中心按壓按鈕功能。當(dāng)用戶按下旋鈕時，內(nèi)置的開關(guān)會觸發(fā)，產(chǎn)生一個用于觸發(fā)操作的信號，如確認(rèn)或選擇。

編碼器的信號輸出：

編碼器的信號通常由兩組脈沖信號（A相和B相）組成，用于測量旋轉(zhuǎn)角度或線性位移的變化。這些信號是編碼器工作原理的核心部分，用于產(chǎn)生計數(shù)和判斷旋轉(zhuǎn)方向。

以下是關(guān)于編碼器信號的一些重要信息：

1. A相和B相脈沖信號 ：編碼器通常輸出兩組相位差90度的脈沖信號，稱為A相和B相。這些信號是正交的，意味著它們的變化情況可以用于判斷旋轉(zhuǎn)的方向（順時針或逆時針）。
2. Z相信號 ：一些編碼器還可能輸出一個Z相信號，也稱為索引信號。Z相信號在一個完整的旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)只產(chǎn)生一個脈沖，用于標(biāo)記一個旋轉(zhuǎn)周期的起始點(diǎn)。當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)到零點(diǎn)時，Z信號會發(fā)出一個脈沖表示現(xiàn)在是零位置 表示編碼器轉(zhuǎn)了1圈，可用來記錄編碼器轉(zhuǎn)了多少圈

3. 脈沖數(shù)量 ：脈沖信號的數(shù)量與旋轉(zhuǎn)角度或位移的變化成正比。通過計數(shù)這些脈沖，可以確定物體的旋轉(zhuǎn)角度或線性位移的變化。

如果一個編碼器是500線,說明這個編碼器轉(zhuǎn)一圈對應(yīng)的信號線會輸出500個脈沖

4. 脈沖周期 ：脈沖信號的周期取決于編碼器的分辨率。分辨率越高，每度或每單位位移產(chǎn)生的脈沖就越多，從而提供更精確的測量。
5. 脈沖寬度 ：脈沖信號的寬度通常是固定的，但也可以在某些編碼器中進(jìn)行調(diào)整。脈沖寬度影響到信號的頻率和精度。

編碼器的信號可以通過適當(dāng)?shù)碾娮与娐愤M(jìn)行捕獲和處理，以獲取旋轉(zhuǎn)角度或位移的信息。在微控制器或其他數(shù)字系統(tǒng)中，這些信號可以進(jìn)一步用于計數(shù)、方向判斷和實(shí)際的應(yīng)用控制。

編碼器正反旋轉(zhuǎn)輸出信號：

波形特點(diǎn)總結(jié)：

正轉(zhuǎn)的時候信號線A先輸出信號,信號線B后輸出 A相超前B相90度 證明是正轉(zhuǎn)****反轉(zhuǎn)的時候信號線B先輸出信號,信號線A后輸出 B相超前A相90度 證明是反轉(zhuǎn)

STM32的編碼器工作模式：

STM32的定時器編碼器模式包括三種。這三種編碼器模式是：

1. 僅在TI1計數(shù)（A相） ：在這種模式下，定時器僅根據(jù)A相信號（TI1輸入通道）進(jìn)行計數(shù)，B相信號（TI2輸入通道）不會被計數(shù)。
2. 僅在TI2計數(shù)（B相） ：在這種模式下，定時器僅根據(jù)B相信號（TI2輸入通道）進(jìn)行計數(shù)，A相信號（TI1輸入通道）不會被計數(shù)。
3. 在TI1和TI2都計數(shù)（A相和B相都計數(shù)） ：這種模式下，定時器會同時根據(jù)A相和B相信號（TI1和TI2輸入通道）進(jìn)行計數(shù)，通過相位差來判斷旋轉(zhuǎn)方向。

僅在TL1計數(shù)(A相)特點(diǎn)：

當(dāng)TI2(B相)為高電平時：

1時刻：TI1(A相)下降沿， 則向上計數(shù)(正轉(zhuǎn))。

2時刻：TI1(A相)上升沿， 則向下計數(shù)(反轉(zhuǎn))

當(dāng)TI2(B相)為低電平時：

3時刻：TI1(A相)上升沿， 則向上計數(shù)(正轉(zhuǎn))。

4時刻：TI1(A相)下降沿， 則向下計數(shù)(反轉(zhuǎn)) 波形圖：

僅在TL2計數(shù)(B相)特點(diǎn)

當(dāng)TI1(A相)為高電平時：

1時刻：TI2(B相)上升沿， 則向上計數(shù)(正轉(zhuǎn))。

2時刻：TI2(B相)下降沿， 則向下計數(shù)(反轉(zhuǎn))

當(dāng)TI2(B相)為低電平時：

3時刻：TI2(B相)下降沿， 則向上計數(shù)(正轉(zhuǎn))。

4時刻：TI2(B相)上升沿， 則向下計數(shù)(反轉(zhuǎn)) 波形圖：

在TL1和TL2都計數(shù)(A相和B相都計數(shù))特點(diǎn)一個脈沖信號周期完成4次跳變。精度提高

1時刻：TI2為低電平，TI1上升沿跳變，計數(shù)器向上計數(shù)；

2時刻：TI1為高電平，TI2上升沿跳變，計數(shù)器仍然向上計數(shù)；

3時刻：TI2為高電平，TI1下降沿跳變，計數(shù)器仍然向上計數(shù)；

4時刻：TI1為低電平，TI2下降沿跳變，計數(shù)器仍然向上計數(shù)。

三種工作模式如何選擇：

需要增加測量的精度時，可以采用4倍頻方式，即分別在A、B相波形的上升沿和下降沿計數(shù)，分辨率可以提高4倍，如果只是測速,不要求方向，那么只需要用單片機(jī)隨意選擇一個信號線就行了,然后定時器邊沿觸發(fā)，檢測脈沖計數(shù)即可 一般是定時器的通道1和2才能作為編碼器輸入口，對應(yīng)編碼器輸出的兩相。GPIO配置為配置為上拉輸入模式一個定時器做一種工作，如果你配置了編碼器模式，那么剩下的通道就不能配置其他模式兩相計數(shù)模式下， 讀出來數(shù)需要/4

STM32的編碼器接口介紹：

總結(jié)：

EC11是一種增量式編碼器，其實(shí)生活中鼠標(biāo)的中間的滾輪，汽車用CD上調(diào)整頻率和音量的旋鈕，用的都是編碼器 ，了解了編碼器是怎樣工作之后，下期寫一遍文章詳細(xì)講講如何用STM32的定時器來識別編碼器的旋轉(zhuǎn)方向跟計數(shù)值。