【小项目关键技术二】UGV电机编码测速

测试程序

#define PinA 2 //外部中断0
#define PinZ 3 //外部中断1
#define PinB 9 //编码器的OUT_B信号连接到数字端口8
#define T 200    //定义采集时间周期单位ms
unsigned long time1 = 0; // 时间标记
volatile long PulSum_CW = 0;   //定义长整型不可修改脉冲数
volatile long PulSum_CCW = 0;   long PulSum_CW_t0 = 0;         //定义记录顺时针方向 t0 时刻脉冲数变量
long PulSum_CW_t0_T = 0;       //定义记录顺时针方向 t0+T 时刻脉冲数变量float Rad_CW_Speed = 0.000;    //定义顺时针角速度
float Rad_CCW_Speed = 0.000;    //定义逆时针角速度long PulSum_CCW_t0 = 0;        //定义记录逆时针方向 t0 时刻脉冲数变量
long PulSum_CCW_t0_T = 0;      //定义记录逆时针方向 t0+T 时刻脉冲数变量// 记录角度
int Rad = 180;void setup(){pinMode(PinA, INPUT_PULLUP);//因为编码器信号为欧姆龙E6B2-CWZ6C，为开漏输出，因此需要上拉电阻，此处采用arduino的内部上拉输入模式，置高pinMode(PinB, INPUT_PULLUP);//同上attachInterrupt(0, Encode, FALLING);//脉冲中断函数：捕捉A相信号，并判断A、B相先后顺序Serial.begin (9600);
}void loop()
{// 角度计算程序Rad = int((PulSum_CW - PulSum_CCW)/6.944) % 360; if (Rad>=180) {Rad = Rad - 360;}PulSum_CW_t0   = PulSum_CW;  PulSum_CCW_t0   = PulSum_CCW;    //采集t0时刻的脉冲数delay(T);                                                     //等待一个T时间PulSum_CW_t0_T = PulSum_CW;  PulSum_CCW_t0_T = PulSum_CCW;    //采集t0+T时刻的脉冲数delay(T);                                                     //等待一个T时间// 如果检测到正向角速度，那么就打印角速度，以及累计的角度if (PulSum_CW_t0_T - PulSum_CW_t0 != 0){Rad_CW_Speed = (PulSum_CW_t0_T - PulSum_CW_t0);   //// 显示正向(CW)角速度 Rad_CW_Speed--->              //打印出来速度//Serial.print("AS:");                            //打印出来速度wSerial.print(Rad_CW_Speed);Serial.print(":");            //Serial.print("/A:");Serial.print(Rad);Serial.print("\n");}  // 如果检测到反向角速度，那么就打印角速度，以及累计的角度if (PulSum_CCW_t0_T - PulSum_CCW_t0 != 0){Rad_CCW_Speed = (PulSum_CCW_t0 - PulSum_CCW_t0_T);//Serial.print("AS:");Serial.print(Rad_CCW_Speed);Serial.print(":");            //Serial.print("/A:");Serial.print(Rad);Serial.print("\n");}}
void Encode()
{//当编码器码盘的OUTA脉冲信号下跳沿每中断一次，//if ((millis() - time1) > 5)//{if ((digitalRead(PinA) == LOW) && (digitalRead(PinB) == HIGH)){PulSum_CW ++;}else{PulSum_CCW ++;}//}//time1 == millis();
}

注意事项

单片机需要用到中断引脚，因此需要考虑中断数量足够的单片机UNO/Nano。

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.7c462e8dW1JbJF&id=624810490543&_u=g1o5c92q9ce3

How to use the L298N Motor Driver

轮子直径：42mm
一圈的周长为：π⋅d\pi \cdot dπ⋅d = 3.14 * 42 mm = 131.88 mm
观察电机参数可知：旋转一圈产生2个脉冲
其中有个参数为基础脉冲：7ppr，理解为pulses per revolution电机每转的脉冲数，即电机不转编码器也会产生7个脉冲。不过我们使用的测速方式是取一段时间的脉冲差值，所以不影响测速效果。

测试了一些数据，关于电机设置最大PWM=255时，电机在不同的时间间隔产生的脉冲数

PWM	时间间隔	脉冲数（左电机）	脉冲数（右电机）
255	1000 ms	1933, 1936, 1947, 1940, 1951	2074, 2073, 2074, 2079, 2070
	100 ms	142, 143, 142, 141, 142	205, 205, 206, 204, 205
	200 ms	338, 342, 343, 344, 345	205, 205, 206, 204, 205
	500 ms	960, 958, 958, 959, 956	1037, 1037, 1036, 1038, 1040

PWM	时间间隔	脉冲数（左电机）	脉冲数（右电机）
55	1000 ms	1032, 1031, 1029, 1033, 1032	1139, 1151, 1153, 1139, 1156
	100 ms	34, 33, 33, 32, 31	61, 59, 61, 61, 60
	200 ms	104, 106, 101, 105, 101	173, 173, 173, 175, 175
	500 ms	421, 427, 423, 426, 426	551, 552, 553, 554, 555

测量时电池电压：7.44 V

最高输出255时，电机测量脉冲近似为2000个（因为只测量了下降沿，全算上应该是4000个），即转了2000圈。而电机的减速比为40:1，那么编码器的2000就等价于轮子的50圈，与所标参数一致。
换算成实际距离，电机的全速运转时转速为131.88mm/s。这是理论计算出来的速度。

实际测试，8s 运行了3块地砖，也就是120cm，速度大概是150mm/s。

而一圈是131.88mm，等价于1.14转/秒。一秒产生了2000个脉冲。

通过上述分析，暂时建立如下关系

输出功率	时间	圈数	脉冲数	距离	速度
255	1s	1	2000	131.88mm	13.19cm/s
55	1s	1	1000	131.88mm	7.19cm/s

最小速度为 7cm/s。