使用Arduino控制N20微齿轮电机与编码器

这两颗 CC6101 霍尔效应传感器呈一定夹角，安装在固定于电机后轴的圆形磁铁上方。当电机旋转时，后轴的磁铁同步转动，霍尔效应传感器会实时检测磁铁的运动状态，并在 C1 和 C2 端子产生对应的电信号输出，这也是编码器能反馈转速的核心原理。

编码器组件安装在电机背面，其 PCB 板直接焊接在电机的电源端子上。从编码器的内部电路图来看，核心元件包含这些：

1. Q1、Q2：两颗 CC6101 霍尔效应传感器；
2. R1、R2、R3：三个阻值为 3.3 千欧姆的电阻；
3. D1：一颗 LED 指示灯。

要实现电机与 Arduino 的正确对接，首先得理清各端子的作用，我整理了关键端子的功能说明：

1. M1、M2：电机电源端子，接入电源的正负极方向直接决定电机的旋转方向；
2. GND：公共接地端，需与 Arduino、电机驱动器的接地端保持共地；
3. C1：编码器 A 相输出端，是编码器反馈信号的核心端子之一；
4. C2：编码器 B 相输出端，与 C1 配合可判断电机转向并计算转速；
5. VCC：编码器的供电端，需接入 5V 直流电源。

我必须提醒大家：绝对不能将电机直接连接到 Arduino 的引脚！因为 Arduino 引脚的驱动能力不足以带动电机，还可能烧毁主控板。因此我选择 L293D 电机驱动器作为中间驱动模块，具体的连接思路是：

1. Arduino 的数字引脚连接 L293D 的控制端，用于输出电机转向、启停的控制信号；
2. L293D 的功率输出端连接电机的 M1、M2 端子，为电机提供驱动电流；
3. 电机的 C1、C2 端子直接连接 Arduino 的数字引脚，用于读取编码器的反馈信号；
4. 电机编码器的 VCC 接 5V 电源、GND 接公共地，确保整个系统供电和接地统一。

要通过编码器值精准计算电机转速或转动圈数，必须先明确脉冲数的换算逻辑。我实测并整理了这款电机的核心参数：

编码器每旋转一圈能产生 28 个脉冲，而电机输出轴的旋转圈数需要结合齿轮比计算 —— 输出轴每旋转一圈，对应的编码器脉冲数 = 编码器每转脉冲数 × 齿轮比。以齿轮比 100:1 的 N20 电机为例，输出轴每转一圈的脉冲数 = 28×100=2800 个脉冲 / 转。掌握这个换算关系，后续才能通过编码器数值精准把控电机的转速和转动位置。

（注：我会在后续文章中分享基于 PID 算法的 N20 电机位置控制，本文的基础代码仅实现电机正反转控制，并通过串口监视器输出编码器数值 —— 电机正向转动时编码器值递增，反向转动时数值递减，帮助大家理解编码器的基础反馈逻辑。）

总结

1. N20 微齿轮编码电机的核心是通过霍尔传感器检测磁铁转动，在 C1/C2 端子输出 A/B 相信号反馈转速；
2. 需借助 L293D 驱动器连接 Arduino 与电机，不可直接将电机接 Arduino 引脚；
3. 输出轴每转脉冲数 = 编码器单转脉冲数（28）× 齿轮比，是精准控制电机的核心参数。