Rotary encoder arduino: jak używać i programować enkodery obrotowe z arduino

Wprowadzenie do rotary encoder

Rotary encoder, znany również jako enkoder obrotowy, to urządzenie, które umożliwia precyzyjne śledzenie ruchu obrotowego.

Jest to popularny komponent w wielu projektach elektronicznych, w tym w robotyce, automatyce przemysłowej i kontrolerach gier. Enkoder obrotowy zamienia ruch obrotowy na sygnały elektryczne, które mogą być interpretowane przez mikrokontrolery, takie jak Arduino.

W kontekście Arduino, rotary encoder może być używany do śledzenia pozycji kątowej, kierunku obrotu oraz prędkości obrotowej. Może również służyć jako interfejs użytkownika do regulacji parametrów, takich jak głośność lub jasność. Dzięki swojej wszechstronności, enkoder obrotowy jest często wykorzystywany w projektach DIY.

W tym artykule omówimy, jak działa enkoder obrotowy, jak podłączyć go do Arduino oraz jak napisać kod, który będzie odczytywał jego sygnały. Przyjrzymy się również kilku praktycznym przykładom zastosowania rotary encoder w różnych projektach.

Jak działa rotary encoder?

Rotary encoder działa poprzez generowanie impulsów elektrycznych w miarę obrotu wału. Najpopularniejszy typ enkodera obrotowego to enkoder inkrementalny, który generuje dwa sygnały wyjściowe: A i B. Sygnały te są przesunięte względem siebie o 90 stopni, co pozwala określić kierunek obrotu. Gdy wał obraca się w jedną stronę, sygnał A wyprzedza sygnał B, a gdy obraca się w przeciwną stronę, sygnał B wyprzedza sygnał A.

Enkodery obrotowe mogą mieć również trzeci sygnał wyjściowy, zwany sygnałem zerowym lub indeksem. Sygnał ten jest generowany raz na pełny obrót wału i może być używany do kalibracji pozycji początkowej. Dzięki temu enkoder obrotowy może być używany w aplikacjach wymagających precyzyjnego pozycjonowania.

Podstawową zasadą działania enkodera obrotowego jest konwersja ruchu mechanicznego na sygnały elektryczne. Sygnały te są następnie analizowane przez mikrokontroler, który może określić pozycję, kierunek oraz prędkość obrotu wału. W przypadku Arduino, odczytywanie sygnałów z enkodera obrotowego jest stosunkowo proste dzięki dostępności bibliotek i funkcji do obsługi tych urządzeń.

Podłączenie rotary encoder do arduino

Podłączenie rotary encoder do Arduino jest dość proste. Enkoder obrotowy zazwyczaj posiada pięć wyprowadzeń: dwa do zasilania (VCC i GND) oraz trzy do sygnałów (A, B i opcjonalnie Z). Najpierw należy podłączyć wyprowadzenia zasilania do odpowiednich pinów na Arduino: VCC do 5V, a GND do GND.

Następnie podłączamy wyprowadzenia sygnałowe A i B do dwóch pinów cyfrowych na Arduino. Najczęściej używane są piny z obsługą przerwań, takie jak pin 2 i 3 na Arduino Uno. Dzięki temu Arduino może natychmiast reagować na zmiany sygnałów z enkodera. Jeśli enkoder posiada wyprowadzenie Z, możemy je podłączyć do kolejnego pinu cyfrowego, choć nie jest to konieczne w większości zastosowań.

Po fizycznym podłączeniu enkodera do Arduino, możemy przejść do pisania kodu. W kolejnym nagłówku omówimy, jak napisać program, który będzie odczytywał sygnały z enkodera i przetwarzał je na informacje o pozycji, kierunku i prędkości obrotu.

Programowanie rotary encoder na arduino

Aby odczytać sygnały z rotary encoder, możemy skorzystać z gotowych bibliotek, takich jak Encoder Library. Biblioteka ta ułatwia obsługę enkoderów obrotowych, umożliwiając szybkie i bezproblemowe integrowanie ich z projektami Arduino. Aby zainstalować bibliotekę, otwieramy Arduino IDE, przechodzimy do Sketch -> Include Library -> Manage Libraries, a następnie wyszukujemy „Encoder” i instalujemy bibliotekę autorstwa Paul Stoffregen.

Po zainstalowaniu biblioteki możemy napisać prosty program, który będzie odczytywał pozycję enkodera. Na początku definiujemy piny, do których podłączone są sygnały A i B, a następnie tworzymy obiekt enkodera. W funkcji setup() inicjalizujemy komunikację szeregową, a w funkcji loop() odczytujemy bieżącą pozycję enkodera i wyświetlamy ją na monitorze szeregowym.

Przykładowy program może wyglądać następująco:
„cpp
#include
Encoder myEnc(2, 3); // Piny 2 i 3 dla sygnałów A i B
void setup() {
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
long position = myEnc.read();
Serial.println(position);
delay(100);
}
Ten kod odczytuje i wyświetla pozycję enkodera co 100 ms. Dzięki temu możemy śledzić ruch wału enkodera w czasie rzeczywistym.