Keyes rotary encoder(KY-040)

키스(Keyes, Keyestudio) 포텐셔미터(가변저항)는 회전 각도나 직선 위치의 기계적 변화를 아날로그 전압 신호로 변환하여 아두이노(Arduino) 등의 마이크로컨트롤러가 읽을 수 있도록 해주는 모듈형 센서입니다. 주로 조명 밝기, 모터 속도, 볼륨 조절 등에 활용됩니다. 

 

Rotary encoder, shaft encoder라 불리는 이 부품은 얼마나 축이 회전했는지를 알아 낼 수 있는 센서이다. 실제 돌려보면 일정 각도마다 약간씩 멈추는 느낌이 있고 이 주기로 CLK 상태가 변한다. 주로 로보트나 움직이는 장치의 원형(각변화) 움직임 정도를 측정할 때 사용할 수 있으며 손목으로 구부림 변화, 손가락의 구부림 변화 같은 것도 이 센서를 통해 측정된다. 그러나 꼭 로보트 팔의 움직임 정도를 측정한다기 보다는, 거의 모든 구부러짐에 대해 측정하고 이에 피드백 받는 장치를 만들어 낼 수 있는 기반이 된다.

 

이 rotary encoder센서의 원리는 자기식, 광학식 등 몇가지 종류가 존재하지만, 해석 원리는 간단해서 조금씩 특정 각 이상 회전할 때 마다 pulse(CLK)를 발생시키고 이 개수를 세는 형태로 회전의 정도 측정이 가능하다. 

 

 

 

 

< GND->GND, +->5V, CLK->D2, DT->D3 에 연결>

 

배선은 위 그림의 하단 가이드를 참조로 하면 된다. Keyes의 rotary sensor는 SW신호도 있는데 센서의 손잡이를 돌리는 것 외에 누르는 것에도 반응하도록 할 수 있다. 다만, 이 rotary encoder는 실제 정밀하게 사용하기 위해서는(빠른 속도로 회전할때도 정확히 측정) 저항과 capacitor를 같이 연결해주어야 한다고 권고되고 있다.

 

고급 사용자들은 아래 매뉴얼을 참조하기 바란다. 이 매뉴얼에서는 CLK와 DT의 상태변화에 대한 정보도 추가 확인이 가능하다.

 

KEYES KY-040 ARDUINO ROTARY ENCODER.pdf

0.66MB

 

 

CLK는 회전이 발생하면 HIGH, LOW의 상태가 변화된다. 아래 소스는 이러한 상태 전환이 발생하면, DT의 값을 사용해 방향을 알아낸다.(이때 interrupt를 사용한다.) 이후에는 이 수치를 static변수(전체 프로그램에 걸쳐 값이 계속 보존되는 변수)에 넣으면 시계/반시계 방향으로 최종 회전을 얼만큼 했는지 파악이 가능하다. 

 

참고사항

 

배선 정보

CLK 핀을 아두이노 보드의 2번 핀(KY-040의 데이터 출력 1)에 연결하고,
DT 핀을 아두이노 보드의 3번 핀(KY-040의 데이터 출력 2)에 연결하세요.
SW 핀을 아두이노 보드의 4번 핀(스위치 - 누르면 LOW가 됨)에 연결하고,
GND 핀을 접지에 연결하세요.
+ 핀을 +5V에 연결하면 10kΩ 저항을 통해 CLK와 DT 핀이 풀업됩니다.

접지에서 CLK로 0.47µF 커패시터를 연결하여 디바운싱하십시오.
접지에서 DT로 0.47µF 커패시터를 연결하여 디바운싱하십시오.
+5V에서 SW로 10kΩ 저항을 연결하십시오 (SW에는 풀업 저항이 내장되어 있지 않습니다!).

아두이노의 내장 풀업 저항을 사용하는 것보다는
KY-040에 내장된 풀업 저항을 사용하는 것이 좋습니다(KY-040의 "+" 단자는 5V에 연결해야 합니다). 사용 중인 KY-040의 기판 하단
에 풀업 저항이 있는지 확인해 보세요 . 만약 없다면, 아두이노의 내장 풀업 저항을 사용하거나 외부 풀업 저항을 연결하세요.

KY-040은 정지 위치에서 CLK와 DT 모두 항상 HIGH 신호를 유지합니다.
엔코더를 한 위치에서 다른 위치로 돌리면 CLK 또는 DT 신호 중 하나가 먼저 LOW로 바뀌고,
다른 신호도 먼저 LOW로 바뀝니다.
먼저 LOW로 바뀌는 신호에 따라 엔코더가 왼쪽으로 회전하는지 오른쪽으로 회전하는지가 결정됩니다.
다음 정지 위치에 도달하면 두 신호 모두 다시 HIGH가 됩니다.

버튼을 누르면 현재 카운트를 0으로 재설정할 수 있습니다.

응답 속도를 높이려면 시리얼 연결 속도를 높이세요.
(시리얼 모니터의 속도도 높여야 합니다.
그렇지 않으면 출력이 표시되지 않습니다.)

 

 

// https://forum.arduino.cc/index.php?topic=242356.0
// keyes rotary encoder 

 volatile boolean TurnDetected;
volatile boolean up;

 const int PinCLK=2;                   // Used for generating interrupts using CLK signal
const int PinDT=3;                    // Used for reading DT signal
const int PinSW=4;                    // Used for the push button switch

 void isr ()  {                    // Interrupt service routine is executed when a HIGH to LOW transition is detected on CLK
 up = (digitalRead(PinCLK) == digitalRead(PinDT));
 TurnDetected = true;
}

 
 void setup ()  {
 pinMode(PinCLK,INPUT);
 pinMode(PinDT,INPUT);  
 pinMode(PinSW,INPUT);
 attachInterrupt (0,isr,CHANGE);   // interrupt 0 is always connected to pin 2 on Arduino UNO
 Serial.begin (9600);
 Serial.println("Start");
}

 void loop ()  {
 static long virtualPosition=0;    // without STATIC it does not count correctly!!!

 /*
 if (!(digitalRead(PinSW))) {      // check if pushbutton is pressed
   virtualPosition=0;              // if YES, then reset counter to ZERO
   Serial.print ("Reset = ");      // Using the word RESET instead of COUNT here to find out a buggy encoder
   
    Serial.println (virtualPosition);
 }  
*/
 if (TurnDetected)  {            // do this only if rotation was detected
   if (up)
     virtualPosition++;
   else
     virtualPosition--;
   TurnDetected = false;          // do NOT repeat IF loop until new rotation detected
   Serial.print ("Count = ");  
   Serial.println (virtualPosition);
 }
}

 

 

 

 

 

튜토리얼의 출처는 이 링크를 따라가세요. 저자에게 감사합니다.