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转动编码器(音量旋钮)道理、AD接键道理材料

日期:2019-10-23 01:24 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。 编码器内部的工作原理 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 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 AB AB 11 11 01 10 00 00 10 01 (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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