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盘旋编码器(音量旋钮)道理、AD接键道理ppt

日期:2019-10-06 23:06 来源: 旋转编码器

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  旋转编码器、AD按键原理 汽车电子国内开发部 敖迎 一.旋转编码器 旋转编码器是一种采用光电等方法将轴的机械转角转换 为数字信号输出的精密传感器,分为增量式旋转编码器和绝 对式旋转编码器。我司目前使用的是增量式编码器。 1.增量型编码器通常有三路信号输出(差分有六路信号):A,B和C, 一般采用TTL电平,A脉冲在前,B脉冲在后,A,B脉冲相差90度,每 圈发出一个C脉冲,可作为参考机械零位。一般利用A超前B或B超前 A进行判向,我司增量型编码器定义为轴端看编码器顺时针旋转为正转, A超前B为90°,反之逆时针旋转为反转B超前A为90°。 2.下面对增量式旋转编码器的内部工作原理(附图) A,B两点对应MCU两个检测脚, A,B两点间距为 S2 ,角度码盘的 两个栅格间距分别为S0和S1,当 A的电平先发生变化时,则为顺时 针旋转,反之为逆时针旋转。 初始状态此两接口的电平是一致的,可能是高或低电平,编码器在旋转的时候它俩的电平会随旋转的角度和方向发生变化 此接口为编码器按下的检测脚,软件通过检测它的电平变化来判断是否按下 编码器的内部构造其实就是3个开关 编码器内部的工作原理 下图为实物编码器内部 构造图 3.软件处理的逻辑通过编码器输出波形图可知每个运动周期的时序 顺时针运动 逆时针运动 A B A B 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 (1)MCU通过判断A,B输出的两个状态,就可以轻易的得出角度码盘的运动方向。 (2)当编码器按下时,编码器上的KEY脚为低电平(常态为高电平),MCU判断其管脚被拉低来做出它相应的动作。 (3)我司大屏机的编码器硬件上A、B两端口是接在一起,分别串了10K和20K电阻,MCU通过识别其不同的电压值变化还判断编码器旋转的方向。 以下为编码器顺时针和逆时针旋转输出的波形图: 4.编码器在使用时需注意的事项 (1)选用编码器时要注意以下几点: 编码器的空间大小、柄长、切槽深度、总高度、封装类型等 (2)增量型旋转编码器有分辨率的差异,使用每圈产生的脉冲数来计量,数目从 6到5400或更高,脉冲数越多,分辨率越高;这是选型的重要依据之一。 5.编码器在使用中出现的问题点 (1)编码器在旋转过程中有时会出现漏检测的现象,像这种问题,大部分是软件问题造成的,一般是MCU查询检测的时间较长,扭太快会导致漏检测,解决的方法是缩短查询检测时间间隔。 (2)编码器在使用过程中有时会遇到出现扭两下才响应一下的现象,这种问题大多是硬件网络接错误造成的。 二.AD按键工作原理 AD按键的原理是通过采集点不同电压而执行不同的功能。当不同的按键被按下时,AD转换的电压不同,通过AD转换值便可以判断出是哪个按键被按下,我司的面板按键及方控的识别采用的就是这种方式。 1.电阻串联分压式 右下角图为电阻串联分压式原理图,也是我司传统机型面板按键板使用的原理图,MCU通过采集a点的电压来识别每个按键的功能,且每个按键都有它所对应的电阻值,从第2个按键开始,后面每一个按键的电阻值为前面所有的电阻值之和。 假设需采集S10按下的电压: Ua=3.3*(R2+R3)/R1+R2+R3 2.电阻并联分压式 右图为电阻并联分压式原理图,其原理也是同电阻串联式,MCU通过采集a点的电压来识别按键的功能。一般这种做法使用的较少,因为按键越多,就代表后面的电阻取值就要越大。 3.软件如何处理AD数据 我们常见的汽车上的方向盘上的按键,大多数都是AD按键,MCU通过先采集好AD数据,并对采集到的每一个电压赋予其功能,然后存储在程序当中,MCU通过不断的扫描,一识别到AD数据,通过与保存的数据做对比,就能轻易的识别出被按下的按键。 MCU有时在识别按键会出现两个按键的功能一样,但两个按键的电压不一样,出现这种情况,大多是因为这两个按键的电压相差的太近了造成的,比如方控,MCU可通过选择不同的上拉或更改其电压的采集范围来避免此问题。我们目前使用的3.3V的MCU一般是识别某个电压的+/-150mv范围内为有效,5V的MCU则是在+/-200mv以内,针对没有可选上拉的AD电路,我们在设计AD按键时,3.3V的MCU每个按键之间的电压必须大或等于300mv,5V的MCU每个按键之间的电压需大或等于400mv,否则可能会造成串键的现象。 4.AD采集数据的误差干扰及设计注意事项 其实在实际中不可能得到很准确的AD转换值,这是由于存在以下几种误差: ?◆对于同一个电压值,AD多次转换的结果不可能完全相同。 ? ◆电阻的误差。电阻值由于制作以及温度的原因,误差较大,所以不可能得到很准确的分压。在实际使用中尽量采用精度为±1%的电阻。 ? ◆普通按键按下产生的抖动也会造成AD数据采集的误差,一般设计时硬件上在按键前端可增加对地的电容,软件上也可做延时处理进行消抖。 ◆有些硅胶按键在按下的瞬间会产生电阻而改变其原有的AD值,像这种按键我们需在电路上增加三极管来避免这种现象。

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