旋转编码器的工作原理以及如何同Arduino开发板使用

风筝

在本篇文章中，您将了解如何使用旋转编码器。首先，您将看到有关旋转编码器的一些信息，然后您将学习如何使用旋转编码器。

什么是旋转编码器？

旋转编码器是一种机电设备，可将轴角度的位置转换为数字数据。旋转编码器具有带有一些孔的圆形板和两个通道A和B。通过旋转圆形板，当A和B通道通过孔时，在该通道和公共端之间建立连接。这些中断在输出通道中产生方波。通过计算这些脉冲，我们可以找到旋转量。另一方面，通道A和B具有90度的相位差，因此您还可以根据前面的通道脉冲找到旋转方向。

编码器可以直接安装在电机轴上，也可以作为模块安装。旋转编码器模块（包括5个引脚）是最常见的旋转编码器。 2个引脚提供编码器电源，SW是模块上的按钮，CLK和DT显示A和B通道。

该模块的一些功能包括：

●     无限旋转

●     20脉冲分辨率

●     5V供电电压

如何使用旋转编码器？

要使用旋转编码器，我们应该对通道A和B的脉冲进行计数。为此，我们使用Arduino UNO并制作了三个项目：定位编码器、控制LED灯以及控制直流电机的速度和方向。

确定旋转编码器轴的位置

将编码器的+连接至5V，GND连接至GND引脚，CLK连接至引脚编号6，DT连接至引脚编号7。

您需要知道轴的位置才能使用编码器。轴的位置根据其旋转量而变化。顺时针旋转时，它从0变为无穷大，逆时针旋转则从0变为负无穷大。

上传以下代码到Arduino开发板中，然后在串行监视器中查看轴编码器的位置。您可以将此代码用于使用编码器的所有项目。

1. /*
   
2. Rotary Encoder - get the position
   
3. */
   
4. #define encoderOutA 6 // CLK
   
5. #define encoderOutB 7 // DT
   
6. int counter = 0;
   
7. int State;
   
8. int old_State;
   
9. void setup() {
   
10. pinMode (encoderOutA, INPUT);
    
11. pinMode (encoderOutB, INPUT);
    
12. Serial.begin (9600);
    
13. //Read First Position of Channel A
    
14. old_State = digitalRead(encoderOutA);
    
15. }
    
16. void loop() {
    
17. State = digitalRead(encoderOutA);
    
18. if (State != old_State)
    
19. {
    
20. if (digitalRead(encoderOutB) != State)
    
21. {
    
22. counter ++;
    
23. }
    
24. else {
    
25. counter --;
    
26. }
    
27. Serial.print("Position: ");
    
28. Serial.println(counter);
    
29. }
    
30. old_State = State; // the first position was changed
    
31. }

复制代码

要确定编码器位置，我们需要将通道A和B连接到Arduino的输入。 我们在开头读取并保存通道A的初始值。 然后，我们读取通道A的瞬时值，如果通道B的值超前，我们减小计数器。 否则，我们增加计数器。

使用轴旋转控制LED灯

电路连接

代码

1. /*
   
2. Rotary Encoder - LED Brightness Control
   
3. */
   
4. #define encoderOutA 6 // CLK
   
5. #define encoderOutB 7 // DT
   
6. #define LED 9 // LED , must connect to pwm pin
   
7. int brightness = 0;
   
8. int State;
   
9. int old_State;
   
10. void setup() {
    
11. pinMode (encoderOutA, INPUT);
    
12. pinMode (encoderOutB, INPUT);
    
13. pinMode (LED, INPUT);
    
14. Serial.begin (9600);
    
15. //Read First Position of Channel A
    
16. old_State = digitalRead(encoderOutA);
    
17. }
    
18. void loop() {
    
19. State = digitalRead(encoderOutA);
    
20. if (State != old_State)
    
21. {
    
22. if (digitalRead(encoderOutB) != State)
    
23. {
    
24. brightness ++;
    
25. }
    
26. else {
    
27. brightness --;
    
28. }
    
29. if (brightness >= 255) brightness = 255;
    
30. if (brightness <= 0) brightness = 0;
    
31. Serial.print("brightness: ");
    
32. Serial.println(brightness);
    
33. }
    
34. old_State = State; // the first position was changed
    
35. analogWrite(LED , brightness);
    
36. }

复制代码

首先，您需要获得轴的位置，然后您可以通过PWM减少或增加LED灯。 由于PWM的值介于0到255之间，因此我们也在代码中将轴位置设置在此范围内。

用中断控制直流电机的速度和方向

电路连接

代码

1. /*
   
2.   Rotary Encoder - Controlling a DC Motor using L293D Shield
   
3. */
   
4. 
   
5. #include <AFMotor.h>
   
6. 
   
7. #define CLK 2
   
8. #define DT  5
   
9. #define SW  3
   
10. 
    
11. AF_DCMotor motor(1, MOTOR12_64KHZ);
    
12. 
    
13. int motor_dir = 0;
    
14. int State;
    
15. int old_State, change;
    
16. volatile int motor_speed = 0;
    
17. volatile boolean buttonState = false;
    
18. 
    
19. void setup() {
    
20.   Serial.begin(9600);
    
21.   pinMode(CLK, INPUT);
    
22.   pinMode(DT, INPUT);
    
23.   pinMode(SW, INPUT_PULLUP);
    
24.   old_State = digitalRead(CLK);
    
25.   attachInterrupt (digitalPinToInterrupt(CLK), encoder_detect, CHANGE);
    
26.   attachInterrupt (digitalPinToInterrupt(SW), button_detect, FALLING);
    
27. }
    
28. void loop() {
    
29.   if (!buttonState)
    
30.   {
    
31.     if (motor_speed > 0)
    
32.     {
    
33.       motor.setSpeed(motor_speed);
    
34.       motor.run(FORWARD);
    
35.       Serial.print("Move Forward: ");
    
36.       Serial.println(motor_speed);
    
37.     }
    
38.     else if (motor_speed < 0)
    
39.     {
    
40.       motor.setSpeed((motor_speed) * (-1));
    
41.       motor.run(BACKWARD);
    
42.       Serial.print("Move Backward: ");
    
43.       Serial.println(motor_speed);
    
44.     }
    
45.   }
    
46.   if (buttonState == true || motor_speed == 0)
    
47.   {
    
48.     motor.run(RELEASE);
    
49.     Serial.println("Break");
    
50.   }
    
51. }
    
52. 
    
53. void encoder_detect ()  {
    
54.   buttonState = false;
    
55.   State = digitalRead(CLK);
    
56.   if (State != old_State)
    
57.   {
    
58.     if (digitalRead(DT) != State)
    
59.     {
    
60.       motor_speed ++;
    
61.       if (motor_speed >= 255) motor_speed = 255;
    
62.     }
    
63.     else {
    
64.       motor_speed --;
    
65.       if (motor_speed <= -255) motor_speed = -255;
    
66.     }
    
67.   }
    
68.   old_State = State;
    
69. }
    
70. 
    
71. void button_detect()
    
72. {
    
73.   buttonState = true;
    
74. }

复制代码

在这段代码中，我们使用了一个中断来读取轴和按键的位置。 有关中断的更多信息，您可以查看Arduino网站。

通过按下编码器按键或将编码器设置在位置0，电机断开。

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