小时候玩过四驱车的都知道，玩具里面的小马达长什么样。这次BLOG就是说小马达的事。现在小马达都升级了，安装了减速器和编码器。我在网上找到这个图片。见图1
图1 直流电机
这种小直流电机 ，6V电压就能正常驱动，3V也能动，就是慢，12V就很猛了。总之转速与扭力与电压成正比。
前面带齿轮部分就是减速器，它有一个固定的减速比值。
后面转盘与两个传感器组成编码器。
这次要谈的是电器部分。
一、编码器
编码器不是什么神奇的东西，它不能返回速度值，也不能返回转动角，也不返回正转反转的信号。我们要从它能够返回的信号中，设法解析得到我们需要的值。
编码器有光电的，有磁感的。我这个是磁感的。
这电机上的编码器与手摇编码器不同。
手遥的比较灵敏，这是因为两个传感器比较靠近，即它们到圆心的夹角比较小。例如30度。
本文的这个电机，两个传感器到图心的夹角是90度。见图2
图2?电机的编码器分析
C1和C2是传感器（霍尔元件的集成电路）。它输出的是一个开关量，假设感应到磁极时会输出高电平，否则输出低电平。（就像我们假设从正电到负电流向就是电流方向，实际上电子是从负电出发流向正电，但不影响我们研究。）单个的电路图见图3，PCB见图4。
? ?图3 单个霍尔传感器的电路原理图
?图4 电机的编码器的PCB
? ? 我没有磁极检测仪器，我就用万用表测其中一个输出的电压，手动转动磁盘。磁盘就是那黑色个圆盘。转到一周，得到7个高电位的点。那么，我认为有7个磁极，而且磁极对应高电压。具体，磁极是N还是S，实际哪个位置点，这些我就不管了。
下面进行分析：
主轴（先不管减速器，主轴指电机本身的轴）转一周，单个传感器出现N=7次脉冲，而正转到反转的两个输出脉冲波有相位差，如图5
?
图5 正转与反转的相位图
?可以买一个“逻辑分析仪”（很便宜）接上ch1和ch2，电机通电5V，编码器也通电5V，就可以看到类似图5的脉冲波。（你可以在逻辑分析仪应用软件上测得波的时间，用作验证。这就不多说。）
我们还是从几何和数学角度分析。如图2。C1和C2是传感器，它们成90度夹角。k1,k2,k3...是磁极点。我们定义从减速器正面看顺时针为正转。那么编码器后面看逆时针就是正转。
我们认为磁极的夹角是A角=360/N=360/7。(约等于51度，记N=7）当k1正对着C1时，k3与C2的夹角是B角。
注意，C1与C2夹角=90，那就是4等分圆（记M=4）。除本文以外的电机编码器，必定存在N与M，而且N与M互质。所以角B不等于0。两个传感器电位不可能同时上升（沿）或下降（沿）。
相位差，这种原理我就不谈了，不拿微积分来说事。只要知道，两个波会有时间差。
(1)当C1对上k1，正向转动 t1 时间后，k3就对上C2。那么记角速度v，那么t1 = B/v
(2)当C1对上k1，反向转动 t2 时间后，k2就对上C2。那么记角速度v，那么t2 =（A-B)/v ; A=360/N
通过C1与C2夹角，当360/M>A>(360/M-A)也得到
t1 = (A-(360/M-A))/v
t2 = (360/M-A)/v
噢，{N,M}={7,4}则可以按上述公式，如果是别的值，需要画出几何图形，再作分析。
那就是说：
1.1 正反转的检测：
正转时，我得到一个常数A/(t1*v) = A/B = (360/N)/(360/N-(360/M-360/N))?= 1/(2 - N/M) = 4 ;
反转时也得到一个常数 A/(t2*v)?= A/(A-B)?=?(360/N)/(360/M-360/N) = 1/(N/M - 1) = 4/3 =1.3333 ;
上述这两个值，测量时是同一个变量。下面用算法说明。
我们设一个1us的定时器，当C1得到上升沿（外部中断）清零累加变量a，以后每1us让a++，当C2得到上升沿（外部中断），保存Cu=a，当第二次C1得到上升沿（外部中断），记下Au=a，然后重复。一段时候后，停下来。
取Au/Cu的值，如果Au/Cu>3 ，则为正转，否则为反转。
1.2 主轴转速检测：
我们让电机转到s秒，记转速V(单位，圈/分钟)，转速与电压成正比。
C1每得到一次上升沿中断，代表主轴转过了360/N度，Au是时间(单位：1us)。1us=0.000001s，则转过360/N度所用时间0.000001*Au
我们得到方程 ：(V*360)/60 = (360/N)/(0.000001*Au)
V = 60000000/(N*Au) =?8571428.5714f/Au
后面结合减速比，得到输出的转速。
1.3 主轴的行程：
我们让电机转到s秒，记行程C(单位，圈)，
C1每得到一次上升沿中断，Ints++，得到C=Ints/N=Ints/7
二、直流电机
网上的Blog都在说要注意死区，那是因为他们都在用2003，而ULN2003就是达林顿放大器。现在都是用电机驱动芯片，例如我现在用的MX1616H，它有两点转入，一个正向PWM，一个反向PWM，需要正转时，给正向PWM，反向接地；需要反转时，正向接地，给反向PWM。不用管死区，芯片里面自己处理。
三、减速器
商家会给出减速比的值；也有的商家只给减速后的转速，没有减速比。
我们可以限制每次的行程，并观察减速后的转动角，反复试验，可得到比例 W=主轴圈数/输出圈数
3.1 转动角 记R = (int)(C/W*360) % 360
为什么要写这个？因为网上写的都是理论。但就差实际的东西。