Construir una rueda medidora DIY precisa con Arduino Nano y encoder rotativo

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Sobre este proyecto

Una rueda medidora es una herramienta de medición para construcción. La rueda gira y, usando cinemática rotacional básica (s = rθ), puedes determinar la distancia entre dos puntos.

El video muestra un modelo funcional reducido de dicho dispositivo hecho con varios componentes:

• Arduino Nano
• Encoder rotativo
• Pantalla LCD 16x2
• Potenciómetro 10k
• Resistencia 220 Ω

Principio de funcionamiento

El encoder rotativo mide el número de rotaciones, pero debemos convertir la rotación en distancia recorrida. La distancia recorrida depende del diámetro de la rueda. El encoder da N pasos en una rotación completa (360°). Los pasos por rotación dependen del encoder y pueden variar de 8 a 48. Supongamos que N son los pasos por rotación y R es el radio de la rueda.

Distancia recorrida en una rotación = 2 × π × R

Distancia recorrida en un paso = (2 × π × R) / N

Escribí un código muy simple para este propósito y la distancia recorrida se muestra en la pantalla LCD en centímetros. Dependiendo de los componentes usados, en el código cambiamos los valores de "N" y "R".

En mi caso, la rueda está impresa en 3D y todo el conjunto está montado en una varilla de aluminio, como se ve en el video.

Código

/* Rueda Medidora
 * por Mirko Pavleski
 * https://www.youtube.com/channel/UCHLzc76TZel_vCTy0Znvqyw
 */
#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(5, 6, 7, 8, 9, 10);
int pin1 = 2;   // Pin A del encoder
int pin2 = 3;   // Pin B del encoder
int Pos = 0;    // Contador de posición
int State;
int LastState;

const float pi = 3.14;
const float R = 3.25; // Radio de la rueda en cm
const int N = 40;     // Pasos por vuelta del encoder
float distance = 0;

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

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

Esquemáticos

Conexiones: Encoder pines A/B → D2/D3 (con pull-up interno), LCD RS/E/D4-D7 → D5-D10, potenciómetro 10k para contraste LCD (pin Vo), resistencia 220Ω para backlight LCD.