Encodeur rotatif Arduino - Une ligne directrice pour l'utilisation d'encodeurs rotatifs avec Arduino

L'encodeur rotatif Arduino est utile dans les machines CNC, la robotique et même les imprimantes en raison de sa construction solide et de son contrôle numérique précis.

Si vous travaillez sur un projet d'encodeur rotatif Arduino et avez besoin d'aide, vous êtes au bon endroit.

L'article d'aujourd'hui examine l'encodeur rotatif, sa configuration, ses types, son fonctionnement, ses exemples et ses applications.

Qu'est-ce qu'un encodeur rotatif ?

Fig 1 :Un encodeur rotatif

Il s'agit d'un capteur de position électromécanique qui détermine la position angulaire ou le mouvement d'un arbre ou d'un essieu.

Il convertit ensuite les données de position angulaire en signaux de sortie numériques ou analogiques.

Broche de l'encodeur rotatif

Fig 2 :Brochage de l'encodeur rotatif

• VCC- Tension d'alimentation de 3,3 ou 5 V
• GND – Terre
• SW- Bouton bas actif
• CLK (Sortie A) - Impulsion de sortie pour déterminer la rotation dans les deux sens
• DT (Sortie B) :retarde CLK de 90 degrés et détermine le sens de rotation 

Types d'encodeurs rotatifs

Fig 3 :Un encodeur rotatif absolu à code Gray avec 13 pistes

Source :Wikimédia

Encodeur absolu

Se compose d'un photodétecteur, d'une source lumineuse, d'un disque et d'un conditionneur de signal. Il conserve les informations de position lorsque l'alimentation est coupée et reprend lorsqu'il est de retour.

De plus, la relation entre la position physique de la machine commandée et la valeur du codeur est définie au montage. Vous n'avez pas besoin de reprendre à un point d'étalonnage pour conserver la précision de la position.

Encodeur incrémentiel

Les encodeurs incrémentaux commencent leur comptage à zéro lorsqu'ils sont sous tension et signalent immédiatement les changements de position. Cependant, il ne garde pas sa position absolue. Vous devrez déplacer un système de surveillance vers un point de référence fixe pour démarrer une lecture de position.

Comment fonctionne l'encodeur rotatif ?

Fig 4 :Fonctionnement d'un encodeur rotatif

Il a deux broches de contact, A et B, et une broche de masse commune, C. Lorsque vous tournez les boutons A et B, la broche de contact C dans l'ordre de rotation, ils produisent des signaux. De plus, les signes sont déphasés de 90 degrés les uns par rapport aux autres (codage en quadrature).

Lorsque vous tournez le bouton dans le sens des aiguilles d'une montre, la broche A se connecte en premier, suivie de B. De plus, l'inverse se produit lorsque vous tournez le bouton dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Nous pouvons ensuite suivre le moment où les broches se connectent et se déconnectent du sol pour déterminer le sens de rotation.

Comment choisir un encodeur rotatif ?

Encodeur incrémental ou absolu ?

Choisissez-en un avec un meilleur rapport coût / capacité ou un retour à l'origine ou non lors du démarrage. Aussi, choisissez-en un en fonction de la tolérance au bruit et de la vitesse maximale.

Quelle est la résolution nécessaire ?

Choisissez celui qui correspond à la précision requise et au coût de l'équipement. Par conséquent, vous devez en sélectionner un avec une résolution de ½ à ¼ de la précision de la machine utilisée.

Dimensions

Considérez le type d'arbre rotatif à utiliser en fonction de l'espace de montage. Pour votre information, les arbres peuvent être creux ou réguliers.

Chargement autorisé de l'arbre

Lors du choix d'un codeur, tenez compte de l'influence des méthodes de montage sur la charge et la durée de vie mécanique de l'arbre.

Vitesse maximale autorisée

Sélectionnez-en un en tenant compte de sa vitesse mécanique maximale lors de son utilisation.

Fréquence de réponse maximale

Sélectionnez-en un en fonction de la vitesse maximale de l'arbre de l'appareil lorsqu'il est utilisé ensemble.

Fréquence de réponse maximale =(Revolutions (RPM)/60) * Résolution.

Assurez-vous d'en sélectionner un dont les spécifications donnent une certaine marge de manœuvre concernant la valeur de fréquence de réponse maximale.

Degré de protection

Veuillez choisir un modèle en fonction de la poussière, de l'huile et de l'eau présentes dans son environnement de travail.

• Poussière uniquement :IP50
• Présence d'eau ou d'huile :IP52 (f), IP64 (f)
• Présence d'huile :sélectionnez des modèles résistants à l'huile

Couple de démarrage de l'arbre

Dans ce cas, tenez compte du couple de démarrage.

Type de circuit de sortie

Tenez compte ici de la fréquence du signal, de la distance de transmission, du bruit et du dispositif de connexion.

Avantages et inconvénients des encodeurs rotatifs

Fig 5 :Moteur pas à pas et pièce mécanique de la poulie synchrone pour les imprimantes 3D et les machines CNC

Avantages

• Haute résolution
• Commentaires à faible coût
• Haute précision et fiabilité
• Compacte
• Combine technologie numérique et optique

Inconvénients

• Les signaux radio et magnétiques interfèrent avec les encodeurs magnétiques
• La lumière directe interfère avec les encodeurs optiques
• Affecté par l'huile, la saleté et la poussière

Exemple d'encodeur rotatif Arduino

Exemple de base

Vous aurez besoin d'une carte Arduino, d'un écran LCD, d'un potentiomètre, de fils de connexion et d'une planche à pain. Connectez-vous comme indiqué ci-dessous.

Connectez la broche +V du module à la broche 5V d'Arduino et mettez votre configuration à la terre. Ensuite, connectez les broches CLK et DT aux broches numériques 2 et 3, respectivement.

Contrôle d'un moteur pas à pas à l'aide d'un encodeur rotatif

Vous aurez besoin d'une carte Arduino, d'un moteur pas à pas et d'une carte pilote, d'un encodeur rotatif et d'une planche à pain.

Connectez l'encodeur GND à Arduino GND et le + à la broche Arduino 5V. De plus, connectez DT à la broche analogique 5 d'Arduino et CLK à la broche analogique 4 d'Arduino.

Servomoteur de contrôle avec encodeur rotatif

Les encodeurs rotatifs sont essentiels dans les projets qui nécessitent une position précise des objets, comme le bras d'un robot.

Pour l'utiliser, mettez à la terre le fil marron/noir du servomoteur. Connectez également le fil rouge du servomoteur à une source 5V. Enfin, le fil orange/jaune vers la broche 9 activée PWM. 

Conclusion

Comme nous l'avons vu, vous pouvez utiliser un encodeur rotatif avec Arduino pour bon nombre de vos projets. Ils sont simples à utiliser, polyvalents et peu coûteux à acquérir. Pour obtenir de l'aide dans votre projet ou si vous avez des zones grises qui nécessitent des éclaircissements, veuillez nous contacter.