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行旋轉(zhuǎn)，固定部分則保持不動。當旋轉(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，無需進行初始參考點的校準。絕對編碼器通常具有高精度和準確性，適用于需要精確位置或角度信息的應用。

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，因此在啟動時需要進行校準。增量編碼器適用于需要監(jiān)測運動變化的應用，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，還可以分為光學式、磁式、感應式、電容式。常見的是光電編碼器（光學式）和霍爾編碼器（磁式）。

光學編碼器（Optical Encoder）：

光學編碼器利用光學原理來測量旋轉(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圖案，當旋轉(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、機器人控制、醫(yī)療設備、航空航天等領(lǐng)域都有廣泛的應用，用于測量和控制旋轉(zhuǎn)運動。它們的輸出信號可以通過電子設備進行解碼，從而得到準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同軸，電動機旋轉(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)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器?；魻柧幋a器是由霍爾碼盤和霍爾元件組成?；魻柎a盤是在一 定直徑的圓板上等分地布置有不同的磁極。霍爾碼盤與電動機同軸，電動機旋轉(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體材料中電子運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 ：霍爾效應是一種基本的物理現(xiàn)象，當電流通過具有霍爾電阻率的半導體材料時，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?；魻栯妷旱拇笮『头较蚺c外部磁場的強度和方向有關(guān)。
2. 霍爾元件 ：霍爾編碼器中的霍爾元件是基于霍爾效應工作的傳感器。它通常是一個薄片狀的半導體材料，具有兩個側(cè)面連接的電極。當電流通過霍爾元件時，外部磁場的作用會導致在材料的一側(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。當霍爾碼盤隨著機械運動旋轉(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，廣泛應用于各種電子設備和產(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標記，這些標記隨著旋鈕的旋轉(zhuǎn)而變化。
2. 正交脈沖輸出 ：當用戶旋轉(zhuǎn)EC11編碼器的旋鈕時，編碼盤上的磁極或標記會在旋轉(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)字電子設備中。這些設備會對脈沖信號進行計數(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，用于標記一個旋轉(zhuǎn)周期的起始點。當編碼器旋轉(zhuǎn)到零點時，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?shù)碾娮与娐愤M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，這些信號可以進一步用于計數(shù)、方向判斷和實際的應用控制。

編碼器正反旋轉(zhuǎn)輸出信號：

波形特點總結(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：

當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

當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，其實生活中鼠標的中間的滾輪，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。