最近使用TT電機做小車，想裝一個碼盤用來測速。但是，直接把碼盤裝在輸出軸又很難做到足夠的分辨率，于是就想到了一個比較冷門的方法，自制了一個碼盤，并且以此為基礎，給一個TT電機加裝一組正交編碼器。

下面，我們開始吧!

1、先說一說正交編碼器

從名字來說，正交編碼器就是編碼器的一種，百科上定義是：正交編碼器一般指增量式編碼器。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小，balabala……

其實，就是把圓周的旋轉運動轉換成2路相位差90度的電平跳變信號，如下圖所示：

上圖中有Z相，相當于是零點，可以消除累計誤差，部分應用中可以不使用。

這種編碼器的優點，就是可以根據AB相位關系推測出轉動方向，而且當圓周柵格數目為n時，跳變信號可以達到4n個，變相提高了分辨率。

說了這么多，接下來我們就用最常見、最便宜的TT減速電機為基礎，使用2對射式光電開關(ITR9608)，制作一個帶正交編碼器的電機。

2、準備材料，設計ITR9608原理圖并焊接

首先是TT電機，可以說這是最普遍、最便宜的一款了，這還是我十年前入門玩智能小車時候買的存貨呢~

上圖中箭頭所指的位置是本方案的關鍵，就是要利用這一小點凸起搞點事情。

首先用助焊劑輕輕擦拭一下這段短短的軸，然后準備一個小銅片(沒有銅片，用鋁片也行;再沒有，切一點萬用板也可以)，大小控制在10mm邊長，中間鉆一個2mm多一點的孔(盡量居中鉆孔)，就像下面這樣：

接下來，使用助焊劑輕輕擦拭銅片，然后將銅片通過小孔安裝在電機軸上，如下圖所示：

接下來是關鍵一步：焊接銅片!使用60W電烙鐵，快速焊接銅片的小孔，使其牢固地連接在電機軸上。對，這里其實是用來粘接碼盤的一個基點，哈哈，所以我說這個凸出的一點點軸是關鍵。

ITR9608是一種常見的對射式光電開關，加兩個電阻就可以使用了，設計了簡單的原理圖：

按圖焊接，需要焊接兩個。

3、設計碼盤組件安裝座，并進行切割加工

這里有個地方需要提示一下：在上圖中，兩個光電開關的安裝角度一定要注意，一個開關對準柵格的時候，另一個開關的位置要剛好被遮擋，這樣就能保證信號“正交”。上圖中使用的是24線碼盤，兩個傳感器夾角67.5度。

4、安裝碼盤組件

由于上面24線碼盤測試中發現會“丟失”信號，分析可能是由于柵格過于密集，后來切割了一個4線的，使用的是普通包裝紙(更輕，避免對電機帶負載能力產生影響)。

5、基于stm32f103c8t6創建工程，編寫驅動程序

這里主要的就是通過cubeMX對定時器模式進行配置，簡單的兩步就可以了，使用TIM2，在combined Channels選擇“Encoder Mode”，如下圖所示：

接下來，配置一下編碼模式，選擇“……TI1 and TI2”，這樣就會上升下降沿都計數，實際脈沖數數值上是柵格的4倍。

其它的再配置一下串口，我準備用串口打印日志，查看脈沖數。

根據配置的引腳，連接編碼器和控制板(分別接PA0和PA1)。

6、測試效果

手動撥動碼盤一周，可以看到串口讀出16個脈沖，反轉的時候讀出的數值是-16，這里沒有寫其它復雜的算法，只是周期性讀取，然后清零。所以不動的時候，讀出來的是0。

7、總結

從硬件上來說，有一點點復雜，需要特別注意碼盤線數不要太多。

從軟件上來說，cubeMX配置還是非常簡單的，也就是讀取很容易。實際使用的時候，需要根據需求對數據進行后處理，以解析出里程、方向等更多信息。

原文標題：從零開始，教你制作TT電機正交編碼器

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審核編輯：湯梓紅