Codificador rotatorio Arduino:una guía para usar codificadores rotatorios con Arduino

El codificador rotatorio 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 codificador rotatorio Arduino y necesita ayuda, está en el lugar correcto.

El artículo de hoy analiza el codificador rotatorio, su configuración, tipos, funcionamiento, ejemplos y aplicaciones.

¿Qué es un codificador rotatorio?

Fig. 1:un codificador rotatorio

Es un sensor de posición electromecánico que determina la posición angular o el movimiento de un eje o eje.

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

Configuración de pines del codificador rotatorio

Fig. 2:Distribución de pines del codificador rotatorio

• VCC- Tensión de alimentación de 3,3 o 5V
• GND-tierra
• SW- Botón bajo activo
• CLK (Salida A)- Pulso de salida para determinar la rotación en cualquier dirección
• DT (salida B):retrasa CLK 90 grados y determina la dirección de rotación 

Tipos de codificador rotatorio

Fig. 3:Codificador rotatorio absoluto de código Gray con 13 pistas

Fuente:Wikimedia

Codificador absoluto

Consta de un fotodetector, una fuente de luz, un disco y un acondicionador de señal. Conserva la información de posición cuando se pierde la energía y se reanuda cuando regresa.

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

Codificador incremental

Los codificadores incrementales comienzan su conteo en cero cuando se encienden e inmediatamente reportan 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 codificador rotatorio?

Fig. 4:Funcionamiento de un codificador rotatorio

Tiene dos clavijas de contacto, A y B, y una clavija de tierra común, C. Cuando gira las perillas A y B, la clavija de contacto C en el orden de rotación, producen señales. Además, los signos están desfasados ​​90 grados entre sí (codificación en cuadratura).

Cuando gira la perilla en el sentido de las agujas del reloj, el pin A se conecta primero, seguido por el B. Además, sucede lo contrario cuando gira la perilla en el sentido contrario a las agujas del reloj.

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

¿Cómo elegir el codificador rotatorio?

¿Codificador incremental o absoluto?

Elija uno con una mejor relación costo-capacidad o uno que regrese al origen o no durante el arranque. Además, elige uno según la tolerancia al ruido y la velocidad máxima.

¿Cuánta resolución se necesita?

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

Dimensiones

Considere el tipo de eje giratorio que se utilizará con respecto al espacio de montaje. Para su información, los ejes pueden ser huecos o regulares.

Carga de eje permitida

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

Velocidad máxima permitida

Seleccione uno teniendo en cuenta su velocidad mecánica máxima durante el uso.

Frecuencia de respuesta máxima

Seleccione uno en función de 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 de maniobra con respecto al valor de frecuencia de respuesta máxima.

Grado de protección

Elija un modelo según el polvo, el aceite y el agua presentes en su entorno de trabajo.

• Solo polvo:IP50
• Presencia de agua o aceite:IP52 (f), IP64 (f)
• Presencia de aceite:seleccione los resistentes al aceite

Par de arranque del eje

En este caso, tenga en cuenta el par de arranque.

Tipo de circuito de salida

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

Ventajas y desventajas de los codificadores rotatorios

Fig. 5:Parte mecánica del motor paso a paso y la polea de sincronización para impresoras 3D y máquinas CNC

Ventajas

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

Desventajas

• Las señales magnéticas y de radio interfieren con los codificadores magnéticos
• La luz directa interfiere con los codificadores ópticos
• Afectado por aceite, suciedad y polvo

Ejemplo de codificador rotatorio Arduino

Ejemplo básico

Necesitará una placa Arduino, una pantalla LCD, un potenciómetro, cables de conexión y una placa de prueba. Conéctese como se muestra a continuación.

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

Control de un motor paso a paso mediante un codificador rotatorio

Necesitará una placa Arduino, un motor paso a paso y una placa controladora, un codificador rotatorio y una placa de prueba.

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

Servomotor de control con codificador rotatorio

Los codificadores rotatorios son cruciales en proyectos que necesitan una posición precisa de los objetos, como el brazo de un robot.

Para usar, conecte a tierra el cable marrón/negro del servomotor. Además, conecte el cable rojo del servomotor a una fuente de 5V. Por último, el cable naranja/amarillo al pin 9 habilitado para PWM. 

Conclusión

Como hemos visto, puede usar un codificador rotatorio con Arduino para muchos de sus proyectos. Son fáciles de usar, versátiles y baratos de adquirir. Para obtener ayuda con su proyecto, o si tiene algunas áreas grises que necesitan aclaración, comuníquese con nosotros.