有高精度絕對讀數的低成本旋轉編碼器

旋轉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，只有相對讀數值。本設計實例嘗試將兩者結合起來，兼具了電位器的優(yōu)點，以及光機旋轉編碼器無邊界操作的特性。

編碼器采用了標準電位器的結構技術，因此便于生產。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。當刷片到達了電源連接處時，由于非線性響應，應忽略這個信號(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 °。如果應用不需要絕對讀數，或使用軟件復位時，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典模擬收音機上的老式調諧旋鈕。它為人機界面設計提供了新的可能，能夠以低成本使消費產品獲得高貴感。