Roda de Medição Precisa DIY com Arduino Nano e Encoder Rotativo

Componentes e Materiais

• Arduino Nano R3 × 1
• LCD Padrão Adafruit 16×2 (Branco no Azul) × 1
• Encoder Rotativo com Botão × 1
• Potenciômetro Monovoltas 10 kΩ × 1
• Resistor 221 Ω × 1

Ferramentas Necessárias

• Ferro de solda

Aplicativos e Serviços Online

• Arduino IDE

Sobre este Projeto

Uma roda de medição é uma ferramenta de medição para construção. A roda gira e, usando cinemática rotacional básica (s = rθ), determina-se a distância entre dois pontos.

O vídeo mostra um modelo funcional reduzido feito com:

• Arduino Nano
• Encoder rotativo
• Display LCD 16×2
• Potenciômetro 10k
• Resistor 220 Ω

Princípio de Funcionamento

O encoder mede o número de rotações, mas devemos converter rotação em distância percorrida. A distância depende do diâmetro da roda. O encoder avança N passos por rotação completa (360°). Passos por rotação variam de 8 a 48 conforme o encoder. Supondo N passos/rotação e R raio da roda:

Distância por rotação = 2 × π × R
Distância por passo = 2 × π × R / N

Escrevi um código simples para este propósito; a distância percorrida é exibida no LCD em centímetros. No código, alteramos os valores de "N" e "R" conforme os componentes usados.

No meu caso, a roda foi impressa em 3D e todo o conjunto montado em uma haste de alumínio, como visto no vídeo.

Código

/* Measuring Wheel
 * by Mirko Pavleski
 * https://www.youtube.com/channel/UCHLzc76TZel_vCTy0Znvqyw
 */
#include <LiquidCrystal.h>
LiquidCrystal lcd(5, 6, 7, 8, 9, 10);

int pin1 = 2;
int pin2 = 3;
int Pos = 0;
int State;
int LastState;
const float pi = 3.14;
const float R = 3.25; // raio da roda em cm
const int N = 40;     // passos por rotação do encoder
float distance = 0;

void setup() {
  pinMode(pin1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(pin2, INPUT_PULLUP);
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("MEASURING WHEEL");
  LastState = digitalRead(pin1);
}

void loop() {
  State = digitalRead(pin1);
  if (State != LastState) {
    if (digitalRead(pin2) != State) {
      Pos++; // sentido horário
    } else {
      Pos--; // anti-horário
    }
  }
  distance = ((2 * pi * R) / N) * Pos;
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(distance);
  lcd.setCursor(5, 1);
  lcd.print("cm ");
  LastState = State;
}

Esquemático