前兩篇文章介紹了電機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。這篇文章介紹ROS移動(dòng)機(jī)器人中電機(jī)測(cè)速傳感器----編碼器。ROS移動(dòng)機(jī)器人中常用到的編碼器有兩種分別為光電編碼器（光學(xué)式檢測(cè)）和霍爾編碼器（磁場(chǎng)原理檢測(cè)）。

光電編碼器

光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)的傳感器。 光電編碼器由光電碼盤和光電檢測(cè)裝置組成，由下圖所示：

光電碼盤與電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)光電碼盤與電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)，此時(shí)在光電碼盤作用下會(huì)使得光電接收管接收到的光信號(hào)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的情況。 比如接收到光信號(hào)編碼器輸出高電平，不能接收到光信號(hào)編碼器輸出低電平，這樣編碼器就能夠輸出如上圖所示的脈沖信號(hào)，通過單片機(jī)輸入捕獲或?qū)Ｓ镁幋a器接口就能夠檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)速。

在ROS系統(tǒng)中，程序需要知道電機(jī)是正傳還是反轉(zhuǎn)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。 在輸出脈沖上采用了兩相(A相，B相)相隔90度的脈沖信號(hào)。 這樣在電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過判斷A相與B相的先后關(guān)系便能夠確定的正反轉(zhuǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用中我們只需要使用STM32的正交編碼器接口，便可以輕松愉快地得到電機(jī)轉(zhuǎn)速與方向。

霍爾編碼器

與光電編碼器相似，霍爾編碼器通過霍爾傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)的變化來輸出脈沖信號(hào)，如下圖所示為用于檢測(cè)磁極變化的傳感器，當(dāng)正對(duì)著的磁極發(fā)生變化時(shí)(比如N級(jí)切換到S級(jí))，霍爾傳感器的輸出腳便會(huì)出現(xiàn)高低電平的切換(比如低電平切換到高電平)。

霍爾編碼器只有霍爾傳感器是不能工作的，還需要用到觸發(fā)霍爾傳感器輸出信號(hào)改變的磁環(huán)。

顧名思義，圖中的磁環(huán)中內(nèi)嵌了很多磁極，磁極成交錯(cuò)排列(N-S-N-S... ),這樣只需要將兩個(gè)霍爾傳感器按照90度電角度安裝固定后，讓霍爾磁環(huán)隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子一同旋轉(zhuǎn)，就能夠輸出與光電編碼器相似的正交脈沖信號(hào)。

編碼器接口電路

編碼器接口電路，比較簡(jiǎn)單。 在霍爾信號(hào)輸入口出增加濾波電路，濾除傳輸線上的信號(hào)干擾，然后送往單片機(jī)進(jìn)行電機(jī)速度計(jì)算。