Arduino Rotary Encoder – Arduino 旋转编码器使用指南

Arduino 旋转编码器因其坚固的构造和精细的数字控制而在 CNC 机器、机器人甚至打印机中非常有用。

如果您正在从事 Arduino 旋转编码器项目并需要帮助，那么您来对地方了。

今天的文章着眼于旋转编码器，它的配置、类型、工作、示例和应用。

什么是旋转编码器？

图 1：旋转编码器

它是一种机电位置传感器，可确定轴或轮轴的角位置或运动。

然后它将角度位置数据转换为数字或模拟输出信号。

旋转编码器引出线

图 2：旋转编码器引脚分配

• VCC- 电源电压 3.3 或 5V
• GND-接地
• SW- 低电平有效按钮
• CLK（输出 A）- 输出脉冲以确定任一方向的旋转
• DT（输出 B）- 滞后 CLK 90 度并确定旋转方向

旋转编码器的种类

图 3：13 道格雷码绝对旋转编码器

来源：维基媒体

绝对编码器

由光电探测器、光源、磁盘和信号调节器组成。它在断电时保留位置信息，并在断电时恢复。

此外，受控机械的物理位置和编码器值之间的关系是在装配时设置的。您不必恢复到校准点即可保持位置精度。

增量编码器

增量编码器在开机时从零开始计数，并将立即报告位置变化。但是，它并没有保持其绝对位置。您必须将监控系统移动到固定参考点才能开始读取位置。

旋转编码器的工作原理是什么？

图 4：旋转编码器的工作

它有两个触针，A 和 B，以及一个公共接地针，C。当您按旋转顺序转动旋钮 A 和 B 触针 C 时，它们会产生信号。此外，符号彼此相差 90 度（正交编码）。

当您顺时针转动旋钮时，引脚 A 先连接，然后是 B。同样，当您逆时针转动旋钮时，会发生相反的情况。

然后我们可以跟踪引脚何时连接和断开接地以确定旋转方向。

如何选择旋转编码器？

增量编码器还是绝对编码器？

选择成本容量比更好的，或者在启动过程中返回或不返回原点的。另外，根据噪音容忍度和最高速度选择一种。

需要多少分辨率？

选择一种与所需精度和设备成本相匹配的设备。因此，您应该选择分辨率为所用机器精度的 ½ 到 ¼ 的机器。

尺寸

关于安装空间，请考虑使用的旋转轴的类型。供您参考，轴可以是空心的或规则的。

允许的轴负载

选择编码器时，请考虑安装方法如何影响轴的负载和机械寿命。

最大允许速度

选择一个，同时考虑其在使用过程中的最大机械速度。

最大响应频率

配合使用时，根据设备轴的最大速度选择一种。

最大响应频率 =(转数 (RPM)/60) * 分辨率。

确保您选择的规格在最大响应频率值方面具有一定的余地。

保护程度

请根据其工作环境中存在的灰尘、油和水来选择型号。

• 仅防尘：IP50
• 存在水或油：IP52 (f)、IP64 (f)
• 有油：选择防油的

轴启动扭矩

在这种情况下，请考虑启动扭矩。

输出电路类型

在这里，考虑信号频率、传输距离、噪声和连接设备。

旋转编码器的优缺点

图 5：用于 3D 打印机和 CNC 机器的步进电机和同步轮机械部件

优势

• 高分辨率
• 低成本反馈
• 高精度和可靠性
• 紧凑
• 结合了数字和光学技术

缺点

• 无线电和磁信号会干扰磁编码器
• 直射光会干扰光学编码器
• 受油污、灰尘和灰尘的影响

旋转编码器 Arduino 示例

基本示例

您需要一块 Arduino 板、一块 LCD、一个电位器、连接线和一块面包板。如下图连接。

将模块的 +V 引脚连接到 Arduino 的 5V 引脚并将您的设置接地。接下来，将 CLK 和 DT 引脚分别连接到数字引脚 2 和 3。

使用旋转编码器控制步进电机

您需要一块 Arduino 板、一个步进电机和驱动板、一个旋转编码器和一个面包板。

将编码器 GND 连接到 Arduino GND，将 + 连接到 Arduino 5V 引脚。此外，将 DT 连接到 Arduino 模拟引脚 5，将 CLK 连接到 Arduino 模拟引脚 4。

用旋转编码器控制伺服电机

旋转编码器在需要精确定位物体（例如机器人手臂）的项目中至关重要。

使用时，请将伺服电机的棕/黑线接地。此外，将伺服电机的红线连接到 5V 电源。最后，将橙色/黄色线连接到启用 PWM 的引脚 9。

结论

正如我们所见，您可以在许多项目中使用带有 Arduino 的旋转编码器。它们使用简单、用途广泛且价格低廉。如需帮助您的项目，或者如果您有一些灰色地带需要澄清，请联系我们。