Encoder rotazionale capacitivo fai-da-te a buon mercato con FR4

Gli encoder rotativi sono fondamentali per molte applicazioni, anche a livello hobbistico. Considerando le proprie esigenze di codifica rotativa per i prossimi progetti, a [Jan Mrázek] è venuto in mente di provare a realizzare il proprio encoder rotativo capacitivo fai-da-te. In caso di successo, un codificatore di questo tipo potrebbe essere economico e molto veloce; potrebbe anche essere in parte realizzato direttamente su PCB.

Il progetto dell'encoder su cui [Jan] ha deciso consisteva nel realizzare un semplice condensatore a piastre regolabile utilizzando elementi PCB con nastro trasparente come materiale dielettrico. Questo è stato utilizzato come elemento di temporizzazione per un timer 555 in modalità astabile. Un 555 in questa configurazione genera quindi un'onda quadra che cambia in proporzione a quanto si sovrappongono le armature del condensatore semplice. Girando la piastra, il periodo dell'onda quadra cambia in risposta. Il tempo di risposta sarebbe veloce e un 555 e un po' di spazio sul PCB sono certamente economici dal punto di vista dei materiali.

Il primo prototipo ha dato risultati positivi ma presentava molti problemi, tra cui rumore e forse sensibilità alla temperatura e all'umidità. Il secondo tentativo ha perfezionato il progetto e ha ottenuto risultati molto migliori, con un ESP32 che legge in modo affidabile 140 posizioni discrete a una velocità di 100 kHz. Sembra che ci sia un compromesso tra risoluzione e velocità; l'abbassamento del tasso consente di rilevare in modo affidabile più posizioni. Ci sono ancora problemi, ma alla fine [Jan] ritiene che gli encoder capacitivi ad alta velocità che richiedono poco più di qualche PCB e alcuni 555 siano probabilmente fattibili.

Questo progetto ci ricorda che l'FR4 (sia rivestito in rame, inciso o vuoto) si presenta in applicazioni intelligenti: il nastro di rame e l'FR4 vuoto possono essere utilizzati per prototipare rapidamente filtri RF, PocketNC ha costruito un intero piccolo strumento CNC attorno all'FR4 e il nostro proprio [Voja] ha scritto una guida completa su come realizzare bellissimi involucri da FR4.