Что такое инкрементальный энкодер?
Инкрементальный (или относительный) энкодер — это электромеханический датчик, преобразующий вращательное движение в цифровой сигнал. В отличие от потенциометра, он не имеет ограничения по углу поворота, а вращение происходит «ступенчато», что позволяет тактильно ощущать каждый шаг изменения значения.
Ключевые особенности:
- определяет направление вращения (по/против часовой стрелки);
- выдаёт дискретные импульсы при повороте на фиксированный угол;
- часто имеет встроенную кнопку (активируется нажатием на ось);
- надёжен благодаря механической конструкции.
Как это работает: принцип действия
Внутри энкодера находится диск с отверстиями. При вращении оси два выходных контакта (CLK и DT) поочерёдно замыкаются на общую пластину. Важная особенность: сигналы на этих контактах сдвинуты по фазе на 90° друг относительно друга.
Определение направления:
- По часовой стрелке: сначала замыкается CLK, затем DT.
- Против часовой стрелки: сначала DT, затем CLK.
Этот фазовый сдвиг позволяет микроконтроллеру точно определить не только факт вращения, но и его направление.
Подключение к Arduino
Необходимые компоненты:
- плата Arduino (Uno, Nano и т. п.);
- инкрементальный энкодер с кнопкой;
- соединительные провода;
- макетная плата (опционально).
Распиновка энкодера:
- GND — общий провод (подключается к GND Arduino);
- VCC — питание (5 V или 3,3 V);
- CLK — основной сигнальный контакт;
- DT — второй сигнальный контакт (с фазовым сдвигом);
- SW (или KEY) — контакт встроенной кнопки.
Схема подключения:
- GND → GND Arduino;
- VCC → 5 V Arduino;
- CLK → цифровой пин 7 (D7);
- DT → цифровой пин 6 (D6);
- SW → цифровой пин 8 (D8).
// Определяем пины согласно новой схеме подключения
#define CLK 7 // CLK → цифровой пин 7 (D7)
#define DT 6 // DT → цифровой пин 6 (D6)
#define SW 8 // SW → цифровой пин 8 (D8)
// Переменные для отслеживания состояния
int counter = 0; // Счётчик поворотов
int lastState; // Предыдущее состояние CLK
int currentState; // Текущее состояние CLK
bool buttonState; // Состояние кнопки
void setup() {
// Настраиваем пины как входы
pinMode(CLK, INPUT);
pinMode(DT, INPUT);
pinMode(SW, INPUT_PULLUP); // Встроенный подтягивающий резистор для кнопки
// Инициализируем последовательный порт для отладки
Serial.begin(9600);
// Читаем начальное состояние CLK
lastState = digitalRead(CLK);
}
void loop() {
// Считываем текущее состояние CLK
currentState = digitalRead(CLK);
// Если состояние CLK изменилось — было вращение
if (currentState != lastState) {
// Определяем направление вращения по состоянию DT
if (digitalRead(DT) != currentState) {
counter++; // Вращение по часовой стрелке
Serial.print("Вращение вправо. Счётчик: ");
} else {
counter--; // Вращение против часовой стрелки
Serial.print("Вращение влево. Счётчик: ");
}
Serial.println(counter);
// Обновляем последнее состояние CLK
lastState = currentState;
}
// Проверяем состояние кнопки (активно-низкий уровень)
buttonState = digitalRead(SW);
if (buttonState == LOW) {
Serial.println("Кнопка нажата!");
delay(200); // Задержка для антидребезга
}
}
Программирование: базовый пример
Ниже — простой скетч, который выводит в монитор порта направление вращения и состояние кнопки.
Практические применения
Инкрементальный энкодер на Arduino подходит для:
- регулировки громкости/яркости;
- навигации по меню (как в MP3‑плеерах);
- управления сервоприводами/шаговыми двигателями;
- ввода числовых значений (например, температуры);
- игровых контроллеров;
- промышленных панелей управления.