Dominando Encoders Rotativos Arduino: Guía Completa de Configuración, Tipos y Aplicaciones

El encoder rotativo Arduino es útil en máquinas CNC, robótica e incluso impresoras debido a su construcción sólida y control digital fino.

Si está trabajando en un proyecto de encoder rotativo Arduino y necesita ayuda, está en el lugar correcto.

El artículo de hoy analiza el encoder rotativo, su configuración, tipos, funcionamiento, ejemplos y aplicaciones.

¿Qué es un Encoder Rotativo?

Fig 1: Un Encoder Rotativo

Es un sensor de posición electro-mecánico que determina la posición angular o el movimiento de un eje o árbol.

Luego convierte los datos de posición angular en señales de salida digitales o analógicas.

Pinout del Encoder Rotativo

Fig 2: Pinout del Encoder Rotativo

• VCC - Voltaje de suministro de 3.3 o 5V
• GND - Tierra
• SW - Botón activo bajo
• CLK (Salida A) - Pulso de salida para determinar la rotación en cualquier dirección
• DT (Salida B) - Retrasa CLK en 90 grados y determina la dirección de rotación

Tipos de Encoder Rotativo

Fig 3: Un Encoder Rotativo Absoluto de Código Gray con 13 Pistas

Fuente: Wikimedia

Encoder Absoluto

Consiste en un fotodetector, una fuente de luz, un disco y un acondicionador de señal. Retiene la información de posición cuando se pierde la energía y la reanuda cuando vuelve.

Además, la relación entre la posición física de la maquinaria controlada y el valor del encoder se establece en el ensamblaje. No tiene que volver a un punto de calibración para mantener la precisión de posición.

Encoder Incremental

Los encoders incrementales comienzan su cuenta en cero cuando se encienden e informan inmediatamente los cambios de posición. Sin embargo, no mantiene su posición absoluta. Tendrá que mover un sistema de monitoreo a un punto de referencia fijo para iniciar una lectura de posición.

¿Cómo Funciona el Encoder Rotativo?

Fig 4: Funcionamiento de un Encoder Rotativo

Tiene dos pines de contacto, A y B, y un pin de tierra común, C. Cuando gira las perillas, los pines de contacto A y B contactan el pin C en el orden de rotación, produciendo señales. Además, las señales están desfasadas 90 grados entre sí (codificación en cuadratura).

Cuando gira la perilla en sentido horario, el pin A conecta primero, seguido por B. También, lo opuesto ocurre cuando gira la perilla en sentido antihorario.

Luego podemos rastrear cuándo los pines se conectan y desconectan de la tierra para determinar la dirección de rotación.

¿Cómo Elegir un Encoder Rotativo?

¿Encoder Incremental o Absoluto?

Elija uno con una mejor relación costo-capacidad o uno que regrese al origen o no durante el inicio. También, elija uno dependiendo de la tolerancia al ruido y velocidad máxima.

¿Cuánta Resolución se Necesita?

Elija uno que coincida con la precisión requerida y el costo del equipo. Por lo tanto, debería seleccionar uno con una resolución de ½ a ¼ de la precisión de la máquina usada.

Dimensiones

Considere el tipo de eje rotativo a usar con respecto al espacio de montaje. Para su información, los ejes pueden ser huecos o regulares.

Carga de Eje Permitida

Al elegir un encoder, considere cómo los métodos de montaje influyen en la carga del eje y la vida mecánica.

Velocidad Máxima Permitida

Seleccione uno considerando su velocidad mecánica máxima durante el uso.

Frecuencia Máxima de Respuesta

Seleccione uno basado en la velocidad máxima del eje del dispositivo cuando se usan juntos.

Frecuencia máxima de respuesta = (Revoluciones (RPM)/60) * Resolución.

Asegúrese de seleccionar uno cuyas especificaciones den cierto margen respecto al valor de frecuencia máxima de respuesta.

Grado de Protección

Por favor elija un modelo dependiendo del polvo, aceite y agua presentes en su entorno de trabajo.

• Solo polvo: IP50
• Agua u aceite presente: IP52 (f), IP64 (f)
• Aceite presente: Seleccione los a prueba de aceite

Par de Arranque del Eje

En este caso, considere el par de arranque.

Tipo de Circuito de Salida

Aquí, considere la frecuencia de señal, distancia de transmisión, ruido y dispositivo de conexión.

Ventajas y Desventajas de los Encoders Rotativos

Fig 5: Parte Mecánica Motor Paso a Paso y Polea de Temporización para Impresoras 3D y Máquinas CNC

Ventajas

• Alta resolución
• Retroalimentación de bajo costo
• Alta precisión y fiabilidad
• Compacto
• Combina tecnología digital y óptica

Desventajas

• Señales de radio y magnéticas interfieren con encoders magnéticos
• Luz directa interfiere con encoders ópticos
• Afectados por aceite, suciedad y polvo

Ejemplo Encoder Rotativo Arduino

Ejemplo Básico

Necesitará una placa Arduino, un LCD, un potenciómetro, cables de conexión y una protoboard. Conecte como se muestra a continuación.

Conecte el pin +V del módulo al pin 5V del Arduino y ponga a tierra su configuración. Luego, conecte los pines CLK y DT a los pines digitales 2 y 3, respectivamente.

Controlando un Motor Paso a Paso Usando un Encoder Rotativo

Necesitará una placa Arduino, un motor paso a paso y placa controladora, un encoder rotativo y una protoboard.

Conecte el GND del encoder a GND del Arduino y el + al pin 5V del Arduino. Además, conecte DT al pin analógico 5 del Arduino y CLK al pin analógico 4.

Controlar Motor Servo con Encoder Rotativo

Los encoders rotativos son cruciales en proyectos que necesitan una posición precisa de objetos, como el brazo de un robot.

Para usar, ponga a tierra el cable marrón/negro del motor servo. También, conecte el cable rojo del motor servo a una fuente de 5V. Finalmente, el cable naranja/amarillo al pin 9 habilitado para PWM.

Conclusión

Como hemos visto, puede usar un encoder rotativo con Arduino para muchos de sus proyectos. Son simples de usar, versátiles y baratos de adquirir. Para asistencia con su proyecto, o si tiene algunas áreas grises que necesitan aclaración, por favor contáctenos.