Maîtriser les encodeurs rotatifs Arduino : Guide complet de configuration, types et applications

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 fin.

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, des exemples et ses applications.

Qu'est-ce qu'un encodeur rotatif ?

Fig 1 : Un encodeur rotatif

C'est un capteur de position électromécanique qui détermine la position angulaire ou le mouvement d'un arbre ou d'un axe.

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

Brochage de l'encodeur rotatif

Fig 2 : Brochage de l'encodeur rotatif

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

Types d'encodeurs rotatifs

Fig 3 : Encodeur rotatif absolu code Gray à 13 pistes

Source : Wikimedia

Encodeur absolu

Composé d'un photodétecteur, d'une source de lumière, d'un disque et d'un conditionneur de signal. Il conserve l'information de position lorsque l'alimentation est perdue et la reprend lorsqu'elle revient.

De plus, la relation entre la position physique de la machine contrôlée et la valeur de l'encodeur est définie à l'assemblage. Vous n'avez pas à revenir à un point d'étalonnage pour conserver la précision de position.

Encodeur incrémental

Les encodeurs incrémentaux commencent leur compte à zéro lorsqu'ils sont alimentés et signalent immédiatement les changements de position. Cependant, il ne conserve 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 un 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 contactent la broche C dans l'ordre de rotation, ils produisent des signaux. De plus, les signaux sont déphasés de 90 degrés l'un par rapport à l'autre (encodage en quadrature).

Lorsque vous tournez le bouton dans le sens horaire, la broche A se connecte en premier, suivie de B. Aussi, l'inverse se produit lorsque vous tournez le bouton dans le sens antihoraire.

Nous pouvons alors suivre quand les broches se connectent et se déconnectent de la masse 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 qui revient à l'origine ou non au démarrage. Choisissez également en fonction de la tolérance au bruit et de la vitesse maximale.

Quelle résolution est nécessaire ?

Choisissez-en un qui correspond à la précision requise et au coût de l'équipement. Par conséquent, vous devriez 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 concernant l'espace de montage. Pour votre information, les arbres peuvent être creux ou réguliers.

Charge d'arbre permise

Lors du choix d'un encodeur, considérez comment les méthodes de montage influencent la charge de l'arbre et sa durée de vie mécanique.

Vitesse maximale permise

Sélectionnez-en un en tenant compte de sa vitesse mécanique maximale pendant l'utilisation.

Fréquence de réponse maximale

Sélectionnez-en un basé sur la vitesse maximale de l'arbre du dispositif lorsqu'ils sont utilisés ensemble.

Fréquence de réponse maximale = (Tours par minute (RPM)/60) * Résolution.

Assurez-vous de sélectionner un dont les spécifications donnent une certaine marge 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 seulement : IP50
• Eau ou huile présente : IP52 (f), IP64 (f)
• Huile présente : Sélectionnez ceux résistants à l'huile

Couple de démarrage de l'arbre

Dans ce cas, considérez le couple de démarrage.

Type de circuit de sortie

Ici, considérez la fréquence du signal, la distance de transmission, le bruit et le dispositif de connexion.

Avantages et inconvénients des encodeurs rotatifs

Fig 5 : Moteur pas à pas et poulie de synchronisation partie mécanique pour imprimantes 3D et machines CNC

Avantages

• Haute résolution
• Retour à faible coût
• Haute précision et fiabilité
• Compact
• Combine technologie numérique et optique

Inconvénients

• Les signaux radio et magnétiques interfèrent avec les encodeurs magnétiques
• La lumière directe interfère avec les encodeurs optiques
• Affectés 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 LCD, d'un potentiomètre, de fils de connexion et d'une breadboard. Connectez comme indiqué ci-dessous.

Connectez la broche +V du module à la broche 5V de l'Arduino et mettez votre configuration à la masse. 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 breadboard.

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

Contrôle d'un servomoteur avec un encodeur rotatif

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

Pour utiliser, mettez à la masse le fil marron/noir du servomoteur. De plus, connectez le fil rouge du servomoteur à une source 5V. Finalement, le fil orange/jaune à la broche 9 activée PWM.

Conclusion

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