編碼器原理(機械式元件)

實驗名稱

編碼器原理的結構，以機械式元件做為介紹。

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實驗目的

　　因為每次使用馬達的時候，都一直無法準確的知道馬達轉動的角度，所以我們以機械式解碼器來了解此原理與結構。

在做此實驗的時候，我們第一想到控制機械手臂要怎麼樣才可以準確的夾到東西呢?要如何知道現在的角度?要怎麼樣才可以知道現在是正轉還是逆轉呢?

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使用材料及設備

• 硬體設備

滑鼠樣品。

滑鼠分解下來後發現到裡面就有一樣可以實驗的利器。

TTC 鼠標解碼器 11mm 滾輪編碼器

滑鼠編碼器滾輪，對應鼠標解碼器六角柱轉軸。

　　以上設備就是使用滑鼠上面所分解下來的編碼器，及滑鼠中間的滾輪做為測試使用。

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原理介紹

　　以上兩種圖片對應，說明解碼器正轉與反轉的差別，如上圖所示來區分正轉與逆轉的方向。

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功能說明

　　以下圖說明滑鼠滾輪逆轉方向時，A接點與B接點的相對變化。
由此波形圖可分析出事件1與事件2兩點，當逆時方向轉動的時候B點電壓先產生變化，由高電位到低電位，此時B點在低電位，A點在高電位，兩點電位不一樣的時候不會產生事件發生，當兩點在同電位時才會發生事件變化。

　　由此圖可見事件1與事件2兩點，在由兩點中間的距離換算出真實的時間值。
以下圖為例

　　事件1與事件2兩點的時間值換算，1大格顯示出25.0ms，圖上顯示事件1與事件2間格有2.5格，時間換算下來75ms轉動1次。

　　下圖所示快轉與慢轉時的波形圖。

圖1.快轉時大約25ms觸發1次

圖2.慢轉時大約100ms觸發1次

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執行結果

　　以下是執行結果，以示波器的應編碼器的A以及B腳位置。

正面順時鐘旋轉

示波器顯示狀態

正面逆時鐘旋轉

示波器顯示狀態

完成圖

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結論

　　利用以上的資訊可以做出機械化編碼器，可利用在計算馬達正確轉動的角度。

因為機械式有解析度上限的問題，可以進階延伸光學式編碼器解決更精密的問題。