ABZ增量编码器入门指南：从基础原理到工业应用实践

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使用示波器捕获 ABZ 信号（1V/div，10μs/div）可见：
– A/ B 两相存在 90°相位差，Z 相每转产生单脉冲（典型脉宽 1 /4T）
– 正交编码模式下，A 相上升沿时 B 相电平状态决定方向（B= 1 正向，B= 0 反向）
– 与纯正交编码相比，Z 信号提供绝对位置校准点，消除累计误差

信号调理电路
推荐 ISO7240C 数字隔离芯片（10Mbps 带宽）

施密特触发器阈值计算：

V_T+ = (R2/(R1+R2)) * VCC + 0.7V
V_T- = (R2/(R1+R2)) * VCC - 0.7V

典型值：R1=10kΩ, R2=20kΩ @5V 系统
EMC 防护设计
共模扼流圈选型要点：
- 阻抗 Z≥100Ω@100MHz
- 饱和电流 >2 倍工作电流
TVS 管布局：
- P6KE6.8CA（双向）
- 距连接器 <10mm

// TIM3 初始化片段
TIM_Encoder_InitTypeDef encoderConfig = {
  .EncoderMode = TIM_ENCODERMODE_TI12,
  .IC1Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING,
  .IC2Polarity = TIM_ICPOLARITY_RISING
};
HAL_TIM_Encoder_Init(&htim3, &encoderConfig);
__HAL_TIM_SET_COUNTER(&htim3, 32768); // 初始值设为中间值
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim3, TIM_CHANNEL_1);
TIM_RESET_CAPTUREPOLARITY(&htim3, TIM_CHANNEL_2);

stateDiagram
    [*] --> Idle
    Idle --> A_Rise: A 上升沿
    A_Rise --> B_High: B=1(正向)
    A_Rise --> B_Low: B=0(反向)
    B_High --> Count_Up: 计数器 +1
    B_Low --> Count_Down: 计数器 -1

// 位置环 PID 计算（1kHz 中断）void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) {if(htim->Instance == TIM6) {int32_t current_pos = __HAL_TIM_GET_COUNTER(&htim3) - 32768;
    int32_t error = target_pos - current_pos;

    integral += error;
    if(integral > 1000) integral = 1000;
    if(integral < -1000) integral = -1000;

    output = Kp*error + Ki*integral + Kd*(error - last_error);
    last_error = error;

    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim1, TIM_CHANNEL_1, output);
  }
}

// 引脚定义
#define ENC_A 2
#define ENC_B 3
#define ENC_Z 4

volatile long count = 0;
unsigned long lastTime = 0;

void setup() {pinMode(ENC_A, INPUT_PULLUP);
  pinMode(ENC_B, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(ENC_A), isr_count, CHANGE);
  Serial.begin(115200);
}

void isr_count() {if(digitalRead(ENC_A) == digitalRead(ENC_B)) {count++;} else {count--;}
}

void loop() {if(millis() - lastTime > 100) {float rpm = (count * 60000.0) / (2000 * (millis() - lastTime));
    Serial.print("RPM:");
    Serial.println(rpm);
    count = 0;
    lastTime = millis();}
}

现象	可能原因	排查步骤
计数方向反向	A/ B 相序接反	交换 A / B 接线
Z 信号不触发	信号幅值不足	测量 Z 相电压 (应 >0.7VCC)
高速时丢脉冲	中断响应延迟	改用硬件编码器接口
数值跳变	电源噪声	检查去耦电容 (建议 100nF 贴片)