星空体育app下载入口 光电编码器工作原理与实现：速度与方向测量详解

光电编码器工作原理

光电编码器属于精密设备，它包含三个主要构成部分：发光二极管、码盘，还有码盘后方的光传感器，这些部件共同作用，依据光学和电子技术的原理星空体育平台官网入口，借助码盘上的条纹和光传感器的配合，能够准确测量出旋转的角度、方向和速度。

这个圆盘装置，经过细致地固定在转动轴心部位，其外层有规律地排布着能够发光和阻挡光线的扇形部分。当圆盘开始转动时，那些扇形部分会轮流挡住光线或者让光线通过，从而使得圆盘后方的光线感应元件接收到一连串的光线变化信息。这些光线变化信息被转变为方形波信号输出，方形波的快慢和圆盘转动的速度有直接联系。

通过考察这些方波信号所产生的脉冲数目，能够准确判定码盘的转动速率。譬如，当一个码盘完成一次完整的转动时会发出100个信号星空体育app下载入口，倘若在0.1秒时间范畴内探测到500个信号，则表明码盘在此期间实现了5次完整转动，据此即可推算出其运行频率为每秒钟50次。

不过，当前仍有一个核心难题亟待攻克。具体来说，怎样辨别码盘是在朝一个方向转动还是朝另一个方向转动？毕竟，无论它向哪个方向转动，所生成的方波信号都是一模一样的，这种状况无疑会对速度的测定造成干扰。

解决这个难题的方法是调整码盘的构造，通过在码盘外围增加一圈扇形结构，让这圈扇形交替出现透明与不透明部分，并且与原有的扇形区域相互交叠排列。当码盘转动时，内外圈扇形会依次阻挡或允许光线通过，进而形成两路输出信号，这两路信号在相位上存在90度的差异，表现为方波形态。依据这两排方波的相位对比，能够精确分辨码盘的转动方向，是顺时针还是逆时针。

现在让我们观察正转与反转的波形形态，左侧图像呈现码盘顺时针运行时的波形特征，右侧图像则描绘了逆时针运行时的波形状况，比较这两个图像后，能更明确地发现正转和反转时形成的方波信号存在差异，这种不同之处可作为判断码盘旋转方向的参考依据。

光电编码器的实现细节

编码器接口与UART配置

设置A、B相的接口是实施该方案的第一步。这通常需要挑选合适的引脚来连接A、B两相，目的是准确捕捉方波的上升沿，并识别方波B的电位情况。比如，借助CubeMX工具时，可以选择PC2和PC3这两个引脚，分别用于连接A、B相。这样的安排能够为之后的中断识别以及计数数值的调整做好准备。

中断检测与计数操作

根据中断检测方波A的上升沿，当中断被触发，我们判断方波B的当前电平，进而决定是增加还是减少计数值。在中断检测过程中，通过判断方波B电平的变化，可以计算出旋转的方向和速度。

速度公式与数据处理

现在我们研究怎样算出速度。各种编码器，其圆盘每转一圈发出来的信号数量都不一样。比如我用的那种，转一圈会发出90个信号。只要知道小车轮子的大小，比如它的直径是75毫米，我们就能用这些数据来算出小车的移动快慢。速度值依据公式V=piSD/(90T)得出，V代表速度，S指时间T内统计的有效脉冲数，正向脉冲加一，反向脉冲减一，D是小车轮子的直径，pi是圆周率，大约等于3.14，T是统计脉冲数的时间段。

定时器编码器模式配置

实际使用时，将TIM4设定为编码器功能，能借助它给出的脉冲信号，得到更精准的速度和位置数据。要完成这个设置，需要对定时器的相关寄存器进行调节星空·体育中国官方网，目的是保证能准确接收并处理编码器传来的脉冲信号。

实际效果与开源资源

我们借助实验证实了先前设定的方案与运算结果的准确性，并且顺利在OLED面板上呈现了目标数据。利用信号发生装置产生方波信号，以此检测实验数据的可靠性，程序代码已发布至GitHub平台供公众查阅。