旋转编码器在实际项目中遇到的问题分析及解决

只看该作者 · 2024-3-4 17:15

本帖最后由 1203030117 于 2024-3-4 17:29 编辑

#申请原创# @21小跑堂
年前做了一个搅拌器项目，用到了旋转编码器开关去调节搅拌器的速度和定时时间。在前期送样阶段都很顺利。后续的小批量生产完后，测试时发现旋钮开关在进行调速时会出现跳数值的情况，我们选用的20刻度/360度的编码器，试产用的编码器和之前样机的是同一个厂家送过来的。项目本身要求每旋转一个刻度，数值加1或者减1，但是现在的是不是的会出现旋转一个客户加2加3的情况。前面送样的样机效果是完全没问题的，但是试产的这批出现这种情况，第一反应就是编码器有问题。于是开始用示波器抓取编码器旋钮的波形如下：

一眼看去，很标准的方波信号。在软件里面处理的方式的下降沿中断触发的，虽然在中断进行的操作比较多，但是从波形上看，低电平时间也是完全充裕的。顿时有点懵。于是找到之前送样剩下的一个样板对比编码器波形，发现两者波形基本上一样，如同上图。虽然本身还是认为是旋转编码器的问题，但是抓出来的波形摆在这里，看不出什么问题，虽然充满疑惑，但是还是转身去找代码的问题。于是把之前的代码重新注释，按新的思路去编写程序处理这一块的信号，希望能解决掉这个问题。经过一番努力，终于不管从什么角度去处理，最终结果都是一样的，还是会出现跳数值的问题。好吧，客户的还没那么着急要这批货，刚好有新的案子进来，于是放下这个，先把新项目处理了。
几天后，回过头来重新整理搅拌器的问题。重新抓取编码器信号进行分析，这一个看着波形，突然发现问题了。

无意间放大信号发现波形有杂波，上右图标记出来了比较明显。看着波形感觉来了，大概明白问题是怎么出现的了。于是继续放大波形进行确认。继续放大后波形如下图：

这两张图一出来，瞬间真相大白了，编码器有杂波，导致了中断误触发。于是马上在软件里进行杂波过滤处理。重新下载烧录软件进行测试，旋转一个刻度，再一个刻度，完美！继续进行测试，拧拧拧，发现还是会有个别的刻度会出现跳数值情况。于是修改软件，加长前面过滤的时间段，极限加长到10ms过滤，烧录，测试，嗯，个别数值跳动的情况依然存在。。。。
既然有了方向，于是旋转了一周的刻度波形出来，一个一个波形放大，观察，抓到了一个小尾巴

在上升沿的时候也出现了杂波干扰，摆出来的这个杂波虽然可能还不到影响数值的地步，但是至少说明是可能存在这个问题的。于是针对这个杂波进行软件滤波处理，烧录，测试，结果可以，没有再出现数值跳动的情况了。又继续多次测试，全功能测试，依旧没有出现问题。嗯，可以确定问题解决了。
后续把该批次的板子全部重新烧录软件，同时把问题向旋转编码器工厂反馈。以前也有用到编码器，但是没有遇到这个问题，算是长知识了。很多时候都是这样，不是你软件没问题就没问题了，可能在硬件上面或者器件上面要给你的软件硬是要整出来些问题，最终还得软件来处理掉。

只看该作者 · 2024-3-4 17:25

本帖最后由 1203030117 于 2024-3-4 17:33 编辑

后续继续回过头测试发现，目前测试的这个板子上的旋转编码器，有5个固定位置会出现杂波，然后影响数值跳动，其他的刻度位置波形是正常的。这一点也通过抓取这几个位置的波形进行了确认。

1万 · 2024-3-5 08:42

人才啊，这个寿命才多少，所有编码器都有干扰的，除非是数字式的。

只看该作者 · 2024-3-5 13:49

编码器就是一个开关，不可能没有抖动的

只看该作者 · 2024-3-5 14:50

你那个编码器波形貌似是有问题的，我看了一下我们的，波形正常多了。

只看该作者 · 2024-3-5 16:26

CXFLBH 发表于 2024-3-5 14:50
你那个编码器波形貌似是有问题的，我看了一下我们的，波形正常多了。

嗯嗯嗯也有用到过这种波形好的

，各个厂家质量不一，现在这个工厂送样生产的就是这种，没有去深究它，消费品要考虑的东西太多，器件只要能满足要求，或者后续能通过其他各种手段去平替掉元器件的缺点，保证好产品质量，就可以了，工程师能做的就是这种。

只看该作者 · 2024-3-5 16:27

gyh974 发表于 2024-3-5 13:49
编码器就是一个开关，不可能没有抖动的

受教了，一开始用的器件可能是比较有质量的，所以忽视了这个问题

只看该作者 · 2024-3-5 16:28

eydj2008 发表于 2024-3-5 08:42
人才啊，这个寿命才多少，所有编码器都有干扰的，除非是数字式的。

受教

只看该作者 · 2024-3-5 16:40

硬件上加个RC滤波电路吧，软件就省事了。

只看该作者 · 2024-3-5 20:25

没搞懂吃透器件的原理特性就开始干了，典型的新手。

只看该作者 · 2024-3-6 09:12

不要用电平中断，有干扰够你受的

只看该作者 · 2024-3-6 10:52

接1个滤波电容就解决问题

只看该作者 · 2024-3-6 14:56

自娱自乐嘛，这么简单的技术问题拿到论坛上要说明啥

2万 · 2024-3-9 12:15

这种小干扰，一个电容或者RC积分电路就搞定了，简单快速还可靠，用不着折腾代码啊。

只看该作者 · 2024-3-11 11:41

学无前后，达者为先。感谢各位给了我很多启发。这里统一回复下哈：
1：作为消费品来说，真要谈论，就那么点技术，很多问题就是一层窗户纸的事情，不确定问题的时候一脸懵，确定问题了也就能解决问题了。
2：回复各楼滤波的问题：电路上是有加100pF电容的，这个电容本来是要根据调试情况来进行调整的，但调试的时候，是没有这种问题的，可以参考下5楼大哥的编码器波形，给我们送样的编码器的波形边沿和他这个是一样的，很干净，但是批量给过来的编码器都存在边沿不干净的情况。电容滤波是有用的，只能说是板子上电容容量不合适。
3：总结来说，整个就是供应商批量提供的编码器和送样的编码器的有差距，给大家提供个样例，都注意下这方面。为什么会折腾这么一下，其实从贴片好回来测试后第一反应就是编码器有问题，直接找采购是不是换供应商了，然后让他找厂家联系。。但是采购说这就是送样那家的编码器，价格也一样。供应商那边肯定的说之前送样的就是这种，什么都没改。所以么的法子，只能花时间处理这个问题。
4：论坛上面的问题很多时候就是一层窗户纸的事情。不是说自己有多少技术，只是接触的多了，会有稍微多点的经验，展示出来所遇到的问题或者说经验能给后来者提供些参考。

1万 · 2024-3-11 16:28

学习一下

只看该作者 · 2024-3-12 15:58

这么水，都能加原创和赏金，这是什么评判标准？

只看该作者 · 2024-3-22 15:04

LZ应该给个代码滤波思路，分享一下编码器驱动，这样更好学习。。。

旋转编码器在实际项目中遇到的问题分析及解决

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