TT电机正交编码器的制作方法

最近使用TT电机做小车，想装一个码盘用来测速。但是，直接把码盘装在输出轴又很难做到足够的分辨率，于是就想到了一个比较冷门的方法，自制了一个码盘，并且以此为基础，给一个TT电机加装一组正交编码器。

下面，我们开始吧!

1、先说一说正交编码器

从名字来说，正交编码器就是编码器的一种，百科上定义是：正交编码器一般指增量式编码器。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，balabala……

其实，就是把圆周的旋转运动转换成2路相位差90度的电平跳变信号，如下图所示：

上图中有Z相，相当于是零点，可以消除累计误差，部分应用中可以不使用。

这种编码器的优点，就是可以根据AB相位关系推测出转动方向，而且当圆周栅格数目为n时，跳变信号可以达到4n个，变相提高了分辨率。

说了这么多，接下来我们就用最常见、最便宜的TT减速电机为基础，使用2对射式光电开关(ITR9608)，制作一个带正交编码器的电机。

2、准备材料，设计ITR9608原理图并焊接

首先是TT电机，可以说这是最普遍、最便宜的一款了，这还是我十年前入门玩智能小车时候买的存货呢~

上图中箭头所指的位置是本方案的关键，就是要利用这一小点凸起搞点事情。

首先用助焊剂轻轻擦拭一下这段短短的轴，然后准备一个小铜片(没有铜片，用铝片也行;再没有，切一点万用板也可以)，大小控制在10mm边长，中间钻一个2mm多一点的孔(尽量居中钻孔)，就像下面这样：

接下来，使用助焊剂轻轻擦拭铜片，然后将铜片通过小孔安装在电机轴上，如下图所示：

接下来是关键一步：焊接铜片!使用60W电烙铁，快速焊接铜片的小孔，使其牢固地连接在电机轴上。对，这里其实是用来粘接码盘的一个基点，哈哈，所以我说这个凸出的一点点轴是关键。

ITR9608是一种常见的对射式光电开关，加两个电阻就可以使用了，设计了简单的原理图：

按图焊接，需要焊接两个。

3、设计码盘组件安装座，并进行切割加工

这里有个地方需要提示一下：在上图中，两个光电开关的安装角度一定要注意，一个开关对准栅格的时候，另一个开关的位置要刚好被遮挡，这样就能保证信号“正交”。上图中使用的是24线码盘，两个传感器夹角67.5度。

4、安装码盘组件

由于上面24线码盘测试中发现会“丢失”信号，分析可能是由于栅格过于密集，后来切割了一个4线的，使用的是普通包装纸(更轻，避免对电机带负载能力产生影响)。

5、基于stm32f103c8t6创建工程，编写驱动程序

这里主要的就是通过cubeMX对定时器模式进行配置，简单的两步就可以了，使用TIM2，在combined Channels选择“Encoder Mode”，如下图所示：

接下来，配置一下编码模式，选择“……TI1 and TI2”，这样就会上升下降沿都计数，实际脉冲数数值上是栅格的4倍。

其它的再配置一下串口，我准备用串口打印日志，查看脉冲数。

根据配置的引脚，连接编码器和控制板(分别接PA0和PA1)。

6、测试效果

手动拨动码盘一周，可以看到串口读出16个脉冲，反转的时候读出的数值是-16，这里没有写其它复杂的算法，只是周期性读取，然后清零。所以不动的时候，读出来的是0。

7、总结

从硬件上来说，有一点点复杂，需要特别注意码盘线数不要太多。

从软件上来说，cubeMX配置还是非常简单的，也就是读取很容易。实际使用的时候，需要根据需求对数据进行后处理，以解析出里程、方向等更多信息。

原文标题：从零开始，教你制作TT电机正交编码器

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审核编辑：汤梓红