Dominando Encoders Rotativos Arduino: Guia Completo de Configuração, Tipos e Aplicações

Encoder rotativo Arduino é útil em máquinas CNC, robótica e até impressoras devido à sua construção sólida e controle digital fino.

Se você está trabalhando em um projeto de encoder rotativo Arduino e precisa de ajuda, está no lugar certo.

O artigo de hoje aborda o encoder rotativo, sua configuração, tipos, funcionamento, exemplos e aplicações.

O que é um Encoder Rotativo?

Fig 1: Um Encoder Rotativo

É um sensor de posição eletromecânico que determina a posição angular ou movimento de um eixo ou árvore.

Ele então converte os dados de posição angular em sinais de saída digitais ou analógicos.

Pinagem do Encoder Rotativo

Fig 2: Pinagem do Encoder Rotativo

• VCC – Tensão de alimentação 3,3 ou 5V
• GND – Terra
• SW – Botão ativo baixo
• CLK (Saída A) – Pulso de saída para determinar rotação em qualquer direção
• DT (Saída B) – Atrasa CLK em 90 graus e determina direção rotacional

Tipos de Encoder Rotativo

Fig 3: Encoder Rotativo Absoluto Gray Code com 13 Trilhas

Fonte: Wikimedia

Encoder Absoluto

Consiste de fotodetector, fonte de luz, disco e condicionador de sinal. Retém informação de posição quando a energia é perdida e retoma quando retorna.

Além disso, a relação entre a posição física da máquina controlada e o valor do encoder é definida na montagem. Não precisa retornar a um ponto de calibração para manter a precisão de posição.

Encoder Incremental

Encoders incrementais iniciam contagem em zero quando ligados e reportam imediatamente mudanças de posição. No entanto, não mantêm sua posição absoluta. Você terá que mover um sistema de monitoramento para um ponto de referência fixo para iniciar uma leitura de posição.

Como Funciona o Encoder Rotativo?

Fig 4: Funcionamento de um Encoder Rotativo

Possui dois pinos de contato, A e B, e um pino de terra comum, C. Quando você gira os botões, A e B contactam o pino C na ordem de rotação, produzindo sinais. Além disso, os sinais estão 90 graus fora de fase entre si (codificação em quadratura).

Quando você gira o botão no sentido horário, o pino A conecta primeiro, seguido por B. O oposto acontece quando gira anti-horário.

Podemos então rastrear quando os pinos conectam e desconectam do terra para determinar a direção de rotação.

Como Escolher Encoder Rotativo?

Encoder Incremental ou Absoluto?

Escolha um com melhor relação custo-capacidade ou que retorne à origem ou não na inicialização. Também escolha dependendo de tolerância a ruído e velocidade máxima.

Quantidade de resolução necessária?

Escolha um que corresponda à precisão requerida e ao custo do equipamento. Portanto, selecione um com resolução de ½ a ¼ da precisão da máquina utilizada.

Dimensões

Considere o tipo de eixo rotativo a ser usado em relação ao espaço de montagem. Para sua informação, os eixos podem ser ocos ou regulares.

Carga de Eixo Permitida

Ao escolher um encoder, considere como os métodos de montagem influenciam a carga do eixo e sua vida mecânica.

Velocidade Máxima Permitida

Selecione considerando sua velocidade mecânica máxima durante o uso.

Frequência Máxima de Resposta

Selecione baseado na velocidade máxima do eixo do dispositivo quando usado em conjunto.

Frequência máxima de resposta = (Rotações (RPM)/60) * Resolução.

Certifique-se de selecionar um cujas especificações deem certa folga em relação ao valor da frequência máxima de resposta.

Grau de Proteção

Escolha um modelo dependendo da poeira, óleo e água presentes em seu ambiente de trabalho.

• Apenas poeira: IP50
• Água ou óleo presente: IP52 (f), IP64 (f)
• Óleo presente: Selecione à prova de óleo

Torque de Partida do Eixo

Neste caso, considere o torque de partida.

Tipo de Circuito de Saída

Aqui, considere frequência do sinal, distância de transmissão, ruído e dispositivo de conexão.

Vantagens e Desvantagens dos Encoders Rotativos

Fig 5: Parte Mecânica Motor de Passo e Polia de Sincronismo para Impressoras 3D e Máquinas CNC

Vantagens

• Alta resolução
• Feedback de baixo custo
• Alta precisão e confiabilidade
• Compacto
• Combina tecnologia digital e óptica

Desvantagens

• Sinais de rádio e magnéticos interferem com encoders magnéticos
• Luz direta interfere com encoders ópticos
• Afetados por óleo, sujeira e poeira

Exemplo de Encoder Rotativo Arduino

Exemplo Básico

Você precisará de uma placa Arduino, um LCD, um potenciômetro, fios de conexão e uma protoboard. Conecte conforme mostrado abaixo.

Conecte o pino +V do módulo ao pino 5V do Arduino e aterre sua configuração. Em seguida, conecte os pinos CLK e DT aos pinos digitais 2 e 3, respectivamente.

Controlando Motor de Passo Usando Encoder Rotativo

Você precisará de uma placa Arduino, motor de passo e driver board, encoder rotativo e protoboard.

Conecte GND do encoder ao GND do Arduino e + ao pino 5V do Arduino. Além disso, conecte DT ao pino analógico 5 do Arduino e CLK ao pino analógico 4.

Controlar Motor Servo com Encoder Rotativo

Encoders rotativos são cruciais em projetos que precisam de posição precisa de objetos, como o braço de um robô.

Para usar, aterre o fio marrom/preto do motor servo. Conecte o fio vermelho do servo a uma fonte de 5V. Finalmente, o fio laranja/amarelo ao pino 9 com PWM habilitado.

Conclusão

Como vimos, você pode usar um encoder rotativo com Arduino para muitos de seus projetos. São simples de usar, versáteis e baratos de adquirir. Para assistência com seu projeto, ou se tiver áreas cinzentas que precisam de esclarecimento, entre em contato conosco.