有高精度絕對讀數(shù)的低成本旋轉(zhuǎn)編碼器

旋轉(zhuǎn)編碼器通常用于帶伺服反饋的定位系統(tǒng)，這種情況下，編碼器的成本一般并不重要。但編碼器也會用于對某些用戶界面上旋鈕位置的編碼，例如音頻系統(tǒng)上的音量旋鈕。對于這些旋鈕，可以為求低價、高精度和絕對讀數(shù)值而選擇電位器，但它們行程有限，通常不到340°，或者可選擇光機式旋轉(zhuǎn)編碼器，它的行程沒有限制，但價格較高，精度低，只有相對讀數(shù)值。本設(shè)計實例嘗試將兩者結(jié)合起來，兼具了電位器的優(yōu)點，以及光機旋轉(zhuǎn)編碼器無邊界操作的特性。

編碼器采用了標(biāo)準(zhǔn)電位器的結(jié)構(gòu)技術(shù)，因此便于生產(chǎn)。它基本上是一個雙電刷正交式無界電位器。它有一個全圓的阻性材料環(huán)，兩端接電，兩個電氣獨立的刷片在上面移動。兩電刷片相互間為90°角的機械連接(圖1)。

微控制器中的ADC讀出兩個信號，固件用這兩個信號確定軸所處的象限。知道了象限以后，就可以用兩個電刷的信號計算出軸的位置。當(dāng)刷片到達(dá)了電源連接處時，由于非線性響應(yīng)，應(yīng)忽略這個信號(圖2)。兩個電刷間有90°角，因此不可能同時處于非線性位置。今天，即使最基本的微控制器也會帶一個10位ADC，因此兩信號合計有11位分辨率，或優(yōu)于0.2 °。如果應(yīng)用不需要絕對讀數(shù)，或使用軟件復(fù)位時，微控制器可以將其忽略。

這種正交無端點電位器提供的體驗近似于經(jīng)典模擬收音機上的老式調(diào)諧旋鈕。它為人機界面設(shè)計提供了新的可能，能夠以低成本使消費產(chǎn)品獲得高貴感。