Будет ли простой RC-фильтр работать с механическим поворотным энкодером или понадобится триггер Шмитта?

Похоже, что нет. Я добавил RC-фильтр, предложенный производителем, и результаты по-прежнему скачут (иногда значения увеличиваются на несколько шагов сразу или уменьшаются даже при повороте декодера по часовой стрелке).

Я добавил триггер Шмитта КМОП, и это решило проблему.

Я действительно не понимаю, почему это так, поскольку, очевидно, цифровые входы Arduino имеют встроенные триггеры Шмитта. В этой теме на форуме Arduino это подробно обсуждается:

http://forum.arduino.cc/index.php?topic=452599.15

Единственное, о чем я могу думать, это то, что полоса гистерезиса встроенных триггеров Шмитта слишком узкая (2,08–2,63 В при VCC 5 В и типичных рабочих условиях), и отфильтрованное напряжение все еще колеблется между этими значениями.< /п>

Я использую триггер Шмитта MC14584B, который у меня лежал, и похоже, что его полоса гистерезиса составляет от ≈2,1 В до 2,7 В (типично при 25 ° C), что немного шире r и немного превышает гистерезис. диапазон самого Arduino.

Однако различия кажутся довольно небольшими, поэтому я не понимаю, почему триггер Шмитта устраняет «качание»; ценностей, которые я вижу.

Я мог бы добавить код устранения дребезга на основе задержки в свою программу Arduino, но обработчик декодера написан как ISR, и он должен быть максимально быстрым, а функция millis() должна быть довольно медленной, поэтому сложно.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

Я задал похожий вопрос относительно значений компонентов фильтра при обмене стеком EE, и кто-то там заметил, что я должен видеть только «отскок»; по одному выводу за раз, и что я смогу отклонять ложные изменения исключительно с помощью программного обеспечения. Я пытаюсь сделать это сейчас.

Мой новый код выглядит так:

bool rotaryValueChanged = false;

bool pinAHasChanged = false;
bool pinBHasChanged = false;

enum ChangeTypes {
  fallingA, 
  changingA, 
  changingAOrB
  };
ChangeTypes changesToDetect = fallingA;


void encode() {
  pinAHasChanged = true;
  //Прочитайте PinA & PinB (цифровые контакты 2 и 3) с использованием регистра порта PINE, 4-й и 5-й бит.
  //Быстрый эквивалент pinAState = digitalRead(rotaryPinA) == LOW
  bool pinAState = (PINE & (1 << 4)) == 0;
  bool pinBState = (PINE & (1 << 5)) == 0;
  //Игнорировать изменения состояния контакта A, если только контакт B не изменился с момента последнего изменения.
  //Также обращайте внимание, только если это спадающий фронт
  //или мы отслеживаем изменения как нарастающего, так и падающего фронта
  if (pinBHasChanged && (pinAState == false || changesToDetect != fallingA)) {
    rotaryValue +=  (pinAState == pinBState) ? -1 : 1;
    rotaryValueChanged = true;
    pinBHasChanged = false;
  } 
}

void encodePinB() {
  pinBHasChanged = true;

  //Если мы не считаем 48 тактов/вращение, не учитывайте изменения PinB.
  if (changesToDetect != changingAOrB) { 
    return; 
  }
  //Прочитайте PinA & PinB (цифровые контакты 2 и 3) с использованием регистра порта PINE, 4-й и 5-й бит.
  bool pinAState = (PINE & (1 << 4)) == 0;
  bool pinBState = (PINE & (1 << 5)) == 0;

  //Игнорируем изменения состояния контакта B, если только контакт A не изменился с момента последнего изменения
  if (pinAHasChanged) {
    rotaryValue +=  (pinAState != pinBState) ? -1 : 1;
    rotaryValueChanged = true;
  } 
}

void setup() {
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(rotaryPinA), encode, CHANGE);//ПАДЕНИЕ
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(rotaryPinB), encodePinB, CHANGE);
  //Больше кода настройки здесь...
}

Этот код написан для обработки трех возможных вариантов:

• Изменяется только состояние заднего фронта на выводе A (12 шагов/поворот)
• Изменение возрастания или понижения контакта A (24 шага/поворот)
• Изменение состояния подъема или спада на любом выводе (48 шагов/поворот).

Ключевая часть этого — наличие прерываний на обоих выводах. Когда один вывод изменяется, его обработчик прерывания устанавливает сообщение «этот вывод изменен». bool к истине. В ISR (программе обслуживания прерываний) для другого вывода он обращает внимание на изменение состояния только в том случае, если изменился другой вывод. Таким образом, когда контакт A меняет состояние, если он отскакивает, другой контакт не должен отскакивать в то же время, и поэтому, если контакт B не изменился, я могу просто игнорировать дополнительные изменения в контакте A и обрабатывать свое устранение дребезга в программном обеспечении, и без необходимости для выполнения временных задержек, которые слишком медленны для ISR.

Однако приведенный выше код не совсем работает. Иногда я получаю ложные показания обратного вращения. Если я вращаю энкодер по часовой стрелке, значения, которые я получаю, увеличиваются одно за другим, как и ожидалось, но иногда уменьшаются на 1, а затем возвращаются к увеличению.

Что я делаю не так?

Поскольку дребезг должен происходить только на одном выводе за раз, приведенный выше код должен выдавать правильные показания с голого поворотного энкодера без необходимости аппаратного устранения дребезга, но это не так.

Мой тестовый пример подсчитывает только переходы по заднему фронту для контакта A моего энкодера, поэтому обнаружение ложных показаний вращения против часовой стрелки позволяет предположить, что иногда контакт B меняет состояние одновременно с контактом B. Этого не должно происходить, поэтому Я в замешательстве.

Прежде всего, я бы поставил под сомнение целесообразность устранения ротационного кодер. Я ожидаю, что контакт отскочит только тогда, когда контакт переход от HIGH к LOW или наоборот. При этом переходе точки зрения, показания HIGH и LOW в некотором смысле верны. А показания без дребезга должны затем отображать угол поворота, который на короткое время переключается вперед и назад между двумя последовательными позициями, без накопительная ошибка.

Я бы посоветовал вам забыть об устранении дребезга и просто посмотреть на состояние изменения. Если вы считаете, что устранение дребезга действительно необходимо, решите его ниже по течению, периодически запрашивать «сырой» ракурс и обновлять «устраненный дребезг» угол:

• если необработанный угол отличается от угла устранения дребезга более чем на одну единицу, верните эту разницу к одной единице.

• если необработанный угол не изменился с момента фиксированного количества миллисекунд, затем сделайте угол устранения дребезга равным необработанному углу.

Второй момент: вы смотрите не на спадающий фронт входа A, вы смотрят на восходящие края. Это потому, что pinAState использует отрицательную логику: это true, когда вывод имеет значение LOW. Это не должно имеют большое значение с точки зрения логики кода.

Третий момент: в вашей логике подсчета есть некоторая ошибка. я не буду пытаться проанализировать его подробно, как и вся используемая вами концепция устранения дребезжания. для меня это не имеет смысла, а лишь приводит пример того, как это может потерпеть неудачу. Предположим, что кодер находится в положении, когда оба входа имеют значение LOW, и вы немного покачиваете его, чтобы каждый ввод, в свою очередь, выдавал позитивный импульс, вот так:

                _       _       _       _       _       _
input A      __/ \_____/ \_____/ \_____/ \_____/ \_____/ \_____
                    _       _       _       _       _       _
input B      ______/ \_____/ \_____/ \_____/ \_____/ \_____/ \_

rotaryValue      0     |   1   |   2   |   3   |   4   |   5

Здесь rotaryValue увеличивается по каждому нарастающему фронту входа A, сохраните для самого первого. В этом случае ожидаемое поведение для этого чтобы переменная оставалась, скажем, в пределах [−1, +1].

Я только что преследовал проблему с использованием программного обеспечения для устранения дребезга в течение нескольких дней, и я добавлю, что для энкодеров, которые я использовал (зеленые безымянные китайские), если вы подаете 10 мА через контакты, то сигнал намного лучше. Поэтому измените 10 кОм на 470 Ом.

Или при использовании 3,3 В используйте сопротивление 330 Ом. Решил все мои проблемы.