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Ein Encoder ist ein Gerät, das mechanische Bewegungen in elektrische Signale umwandelt. Er wird in Anwendungen eingesetzt, die eine genaue Bestimmung der Winkelposition, der Verschiebung und der Drehung mechanischer Komponenten erfordern. Encoder werden unter anderem in Industriemaschinen, Alltagsgeräten, Robotern und vielen anderen eingesetzt. Durch die Kompatibilität mit der Arduino-Plattform lassen sich Encoder leicht in eine Vielzahl von Mikrocontrollern integrieren. Dies bedeutet, dass fortschrittliche Projekte, einschließlich Robotik und Automatisierungssysteme, möglich sind. Welche Arten von Encodern gibt es und was sollte man sonst noch über sie wissen?
Arten von Encodern
Die verschiedenen Arten von Encodern unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise und Anwendung, so dass sie auf die jeweiligen Projektanforderungen zugeschnitten werden können. Drehencoder werden zur Messung des Drehwinkels verwendet. Dies ist der grundlegende Gebertyp, der in vielen Anwendungen zum Einsatz kommt. Magnetische Encoder hingegen nutzen Magnetfelder zur Bewegungserfassung. Sie bieten eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz und Vibrationen.
Optische Encoder bieten hochpräzise Messungen durch den Einsatz von Licht. Sie sind ideal für Anwendungen geeignet, die eine hohe Genauigkeit erfordern. Impuls-Encoder erzeugen Signale in Form von Impulsen, die leicht von Mikrocontrollern wie dem Arduino gelesen werden können. Integration von Encodern mit Arduino wird dank der verfügbaren Bibliotheken und Beispielskripte, die Sie unter anderem in Foren finden, vereinfacht. Das bedeutet eine schnellere Entwicklung und Implementierung von Systemen, die auf diesen Komponenten basieren.
Wie wählt man einen Encoder aus?
Bei der Auswahl eines Arduino-kompatiblen Encoders sollte unter anderem auf die Auflösung des Encoders geachtet werden. Dieser Parameter bestimmt, wie genau die Messungen durch die Geräte erfolgen. Eine höhere Auflösung bedeutet eine höhere Präzision. Eine weitere wichtige Überlegung ist die Kommunikationsschnittstelle.
Es ist wichtig, dass der Encoder mit den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen des ausgewählten Arduino-Modells kompatibel ist. Ausgewählte Encoder verfügen über zusätzliche Merkmale und Funktionen, wie z.B. eingebaute Tasten und Regler, die für einige Projekte nützlich sein können. Wählen Sie je nach Ihren Designanforderungen zwischen einem Drehgeber, einem magnetischen, einem optischen und einem Impulsgeber.
Arduino-kompatible Encoder - Anwendungsbeispiele
Encoder, die mit dem Arduino-Mikrocontroller kompatibel sind, werden unter anderem in Positionierungssystemen verwendet, um die genaue Position von mechanischen Komponenten zu bestimmen. In der Robotik hingegen werden sie zur Steuerung der Bewegungen von Robotern (einschließlich Gliedmaßen und Rädern) verwendet. Eine weitere Anwendung sind Messgeräte, die zur präzisen Messung von Geschwindigkeit und Entfernung eingesetzt werden.
Arduino-kompatibler Encoder
Der Waveshare 9533 ist mit einem Druckknopf ausgestattet. Er hat eine einfache Benutzeroberfläche für Arduino-Mikrocontroller-basierte Systeme. Er ermöglicht die genaue Bestimmung von Position, Richtung, Entfernung und Drehgeschwindigkeit.
Das Modul arbeitet in einem Spannungsbereich von 3 V bis 5,3 V und ist somit mit den meisten Arduino-Chips kompatibel. Es gibt ein digitales Signal an den SIA- und SIB-Pinouts aus, was eine einfache Integration mit Mikrocontrollern ermöglicht.
Eine in das Zifferblatt integrierte Taste ermöglicht eine zusätzliche Benutzerinteraktion mit dem System. Der Waveshare 9533 Drehgeber kann zur Steuerung von Parametern wie Lautstärke, Bildschirmhelligkeit und Empfindlichkeit der angeschlossenen Sensoren verwendet werden. Eine weitere Anwendung ist die Menünavigation. Sie erleichtert das Navigieren auf der Benutzeroberfläche in Projekten mit einem Display.
Die Auflösung des Encoders beträgt 20 Schritte pro 360-Grad-Drehung. Die Abmessungen des Moduls betragen 32 × 15 mm. Mit dem beiliegenden Anschlusskabel mit weiblichen Anschlüssen lässt sich das Modul leicht in die Arduino-Plattform integrieren. Verbinden Sie einfach die Leitungen SIA, SIB und SW mit den entsprechenden Pins des Mikrocontrollers, um mit dem Encoder zu arbeiten.
Arduino-kompatibler Drehimpulsgeber
NeoPixel Drehgeber – I2C – STEMMA QT / Q ist ein hochmodernes Modul, das mit dem Arduino-Mikrocontroller kompatibel ist. Dieses Gerät ist mit einem SAMD09-Chip ausgestattet und verwendet die Kommunikation über die I2C-Schnittstelle. Darüber hinaus verfügt es über eingebaute STEMMA QT / Qwiic-Anschlüsse und Lötfelder für einen einfachen und schnellen Anschluss an das Modul.
Der Drehgeber ist mit konfigurierbaren NeoPixel LEDs ausgestattet. Das Gerät wird mit 3 V bis 5 V betrieben und hat eine auf 0x36 eingestellte I2C-Schnittstellenadresse. Die Abmessungen des Moduls betragen 25,6 × 25,3 × 4,6 mm, während das Gewicht 2,4 g beträgt. Der Encoder wird in einem Kit mit einer 1×6 Goldpin-Leiste mit einem 2,54 mm Raster zum Selbstlöten angeboten.
Arduino-kompatibler magnetischer Encoder
Der magnetische 12-Bit-Encoder AS5600 ist ein fortschrittliches Modul mit einem magnetischen Encoder mit hoher 12-Bit-Auflösung. Er ist genauer als herkömmliche Potentiometer, da er berührungslos arbeitet und keine Drehwinkelbeschränkungen hat. Dank des Hall-Sensors kann der AS5600-Encoder Änderungen der Magnetfeldrichtung ohne physischen Kontakt mit dem Magneten erkennen.
Ein integrierter 12-Bit-A/D-Wandler wandelt das magnetische Signal in einen digitalen Wert um und ermöglicht so 4096 Positionen pro Umdrehung. Der maximale Drehwinkel ist von 18° bis 360° programmierbar, was eine große Flexibilität bei der Anpassung der Messparameter an spezifische Anwendungsanforderungen ermöglicht.
Zusätzliche Informationen über den AS5600 Encoder
Der Encoder kommuniziert über eine I2C-Schnittstelle (Standardadresse 0x36), was die Integration mit Arduino-basierten Systemen und anderen Mikrocontrollern erleichtert. Darüber hinaus verfügt das Modul über einen Analog-/PWM-Ausgang, der für die direkte Kommunikation mit Steuerungssystemen verwendet werden kann.
Der Grove-Anschluss ermöglicht eine schnelle und bequeme Verbindung mit dem Base Shield Overlay und anderen kompatiblen Systemen. Der AS5600-Encoder wird mit 3,3 V bis 5 V betrieben und zeichnet sich durch seinen geringen Stromverbrauch aus. Das bedeutet, dass er für mobile und batteriebetriebene Anwendungen geeignet ist. Seine Zuverlässigkeit und Präzision machen ihn ideal für technische Projekte, Automatisierung, Robotik und viele andere Anwendungen.
