Arduino Rotary Encoder - Een richtlijn voor het gebruik van roterende encoders met Arduino

Arduino Rotary encoder is handig in CNC-machines, robotica en zelfs printers vanwege de solide constructie en fijne digitale besturing.

Als je aan een Arduino-roterend encoderproject werkt en hulp nodig hebt, ben je hier aan het juiste adres.

Het artikel van vandaag gaat in op de roterende encoder, de configuratie, typen, werking, voorbeelden en toepassingen.

Wat is een roterende encoder?

Fig 1:Een roterende encoder

Het is een elektromechanische positiesensor die de hoekpositie of beweging van een as of as bepaalt.

Vervolgens converteert het de hoekpositiegegevens naar digitale of analoge uitgangssignalen.

Pinout van roterende encoder

Fig 2:Pin-out van roterende encoder

• VCC- Voedingsspanning van 3,3 of 5V
• GND- grond
• SW- Actieve lage knop
• CLK (uitgang A) - uitgangspuls om de rotatie in beide richtingen te bepalen
• DT (Output B) - Vertraagt ​​CLK met 90 graden en bepaalt de draairichting 

Soorten roterende encoder

Fig 3:Een grijze code Absolute Rotary Encoder met 13 sporen

Bron:Wikimedia

Absolute encoder

Bestaat uit een fotodetector, een lichtbron, een schijf en een signaalconditioner. Het behoudt positie-informatie wanneer de stroom uitvalt en hervat wanneer het weer terug is.

Ook wordt de relatie tussen de fysieke positie van de bestuurde machine en de encoderwaarde ingesteld bij de montage. U hoeft niet verder te gaan naar een kalibratiepunt om de positienauwkeurigheid te behouden.

Incrementele encoder

Incrementele encoders beginnen hun telling op nul wanneer ze worden ingeschakeld en zullen onmiddellijk positiewijzigingen melden. Het behoudt echter zijn absolute positie niet. U moet een monitoringsysteem naar een vast referentiepunt verplaatsen om een ​​positiemeting te starten.

Hoe werkt Rotary Encoder？

Fig 4:Werking van een roterende encoder

Het heeft twee contactpennen, A en B, en een gemeenschappelijke aardingspen, C. Wanneer u de knoppen A en B contactpen C in de volgorde van rotatie draait, produceren ze signalen. Verder zijn de borden 90 graden uit fase met elkaar (kwadratuurcodering).

Als u de knop met de klok mee draait, wordt eerst pin A aangesloten, gevolgd door B. Ook gebeurt het tegenovergestelde wanneer u de knop tegen de klok in draait.

We kunnen dan volgen wanneer de pinnen verbinding maken met en loskoppelen van de grond om de draairichting te bepalen.

Hoe een roterende encoder te kiezen？

Incrementele of absolute encoder?

Kies er een met een betere verhouding tussen kosten en capaciteit of een die terugkeert naar de oorsprong of niet tijdens het opstarten. Kies er ook een, afhankelijk van de geluidstolerantie en topsnelheid.

Hoeveel resolutie is nodig?

Kies er een die past bij de vereiste precisie en de kosten van de apparatuur. Daarom moet u er een selecteren met een resolutie van ½ tot ¼ van de precisie van de gebruikte machine.

Afmetingen

Houd rekening met het type roterende as dat moet worden gebruikt met betrekking tot de montageruimte. Ter informatie:de schachten kunnen hol of regelmatig zijn.

Toegestane asbelasting

Overweeg bij het kiezen van een encoder hoe de montagemethoden de belasting en mechanische levensduur van de as beïnvloeden.

Maximaal toegestane snelheid

Kies er een met inachtneming van de maximale mechanische snelheid tijdens gebruik.

Maximale responsfrequentie

Selecteer er een op basis van de maximale snelheid van de as van het apparaat bij gezamenlijk gebruik.

Maximale responsfrequentie =(Omwentelingen (RPM)/60) * Resolutie.

Zorg ervoor dat u er een selecteert waarvan de specificaties enige speelruimte bieden met betrekking tot de maximale responsfrequentiewaarde.

Beschermingsgraad

Kies een model afhankelijk van het stof, de olie en het water in de werkomgeving.

• Alleen stof:IP50
• Water of olie aanwezig:IP52 (f), IP64 (f)
• Olie aanwezig:selecteer oliebestendige exemplaren

Opstartkoppel van as

Houd in dit geval rekening met het opstartkoppel.

Type uitgangscircuit

Denk hierbij aan signaalfrequentie, transmissieafstand, ruis en verbindingsapparaat.

Voor- en nadelen van roterende encoders

Fig 5:Mechanisch onderdeel van stappenmotor en timingpoelie voor 3D-printers en CNC-machines

Voordelen

• Hoge resolutie
• Goedkope feedback
• Hoge nauwkeurigheid en betrouwbaarheid
• Compact
• Combineert digitale en optische technologie

Nadelen

• Radio- en magnetische signalen interfereren met magnetische encoders
• Direct licht interfereert met optische encoders
• Beïnvloed door olie, vuil en stof

Rotary Encoder Arduino Voorbeeld

Basisvoorbeeld

Je hebt een Arduino-bord, een LCD, een potentiometer, aansluitdraden en een breadboard nodig. Maak verbinding zoals hieronder weergegeven.

Verbind de +V-pin van de module met de 5V-pin van Arduino en aard je setup. Verbind vervolgens de CLK- en DT-pinnen met respectievelijk digitale pinnen 2 en 3.

Een stappenmotor besturen met een roterende encoder

Je hebt een Arduino-bord, een stappenmotor en een driverbord, een roterende encoder en een breadboard nodig.

Verbind de encoder GND met Arduino GND en de + met Arduino 5V-pin. Sluit bovendien DT aan op Arduino analoge pin 5 en CLK op Arduino analoge pin 4.

Bedien servomotor met roterende encoder

Roterende encoders zijn cruciaal in projecten die een nauwkeurige positie van objecten nodig hebben, zoals de arm van een robot.

Om te gebruiken, aardt u de bruin/zwarte draad van de servomotor. Sluit ook de rode draad van de servomotor aan op een 5V-bron. Ten slotte is de oranje/gele draad naar PWM ingeschakelde pin 9. 

Conclusie

Zoals we hebben gezien, kunt u voor veel van uw projecten een roterende encoder met Arduino gebruiken. Ze zijn eenvoudig te gebruiken, veelzijdig en goedkoop te verkrijgen. Neem contact met ons op voor hulp bij uw project of als u een aantal grijze gebieden heeft die verduidelijking behoeven.