DIY kapazitiver Drehgeber zum günstigen Preis mit FR4

Drehgeber sind für viele Anwendungen von entscheidender Bedeutung, auch für Hobby-Anwender. Als [Jan Mrázek] darüber nachdachte, welche Drehkodierungsanforderungen er für kommende Projekte braucht, kam ihm die Idee, seinen eigenen kapazitiven Drehkodierer selbst herzustellen. Im Erfolgsfall könnte ein solcher Encoder günstig und sehr schnell sein; es könnte teilweise auch direkt auf einer Leiterplatte erfolgen.

Das Encoder-Design, für das sich [Jan] entschied, bestand darin, einen einfachen einstellbaren Plattenkondensator unter Verwendung von PCB-Elementen mit transparentem Klebeband als Dielektrikum herzustellen. Dies wurde als Zeitelement für einen 555-Timer im astabilen Modus verwendet. Ein 555 in dieser Konfiguration erzeugt daher eine Rechteckwelle, die sich proportional zur Überlappung der Platten im einfachen Kondensator ändert. Drehen Sie die Platte und die Periode der Rechteckwelle ändert sich als Reaktion darauf. Die Reaktionszeit wäre schnell, und ein 555 und etwas Platz auf der Leiterplatte sind in Bezug auf die Materialien sicherlich günstig.

Der erste Prototyp lieferte positive Ergebnisse, wies jedoch viele Probleme auf, darunter Lärm und möglicherweise eine Empfindlichkeit gegenüber Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Der zweite Versuch verfeinerte das Design und erzielte viel bessere Ergebnisse: Ein ESP32 las zuverlässig 140 diskrete Positionen mit einer Rate von 100 kHz. Es scheint, dass es einen Kompromiss zwischen Auflösung und Geschwindigkeit gibt; Durch die Senkung der Rate können mehr Positionen zuverlässig erkannt werden. Es gibt immer noch Probleme, aber letztendlich ist [Jan] der Meinung, dass kapazitive Hochgeschwindigkeits-Encoder, die kaum mehr als etwas Platz auf der Leiterplatte und einige 555er benötigen, wahrscheinlich machbar sind.

Dieses Projekt ist eine Erinnerung daran, dass FR4 (ob kupferkaschiert, geätzt oder blank) in cleveren Anwendungen zum Einsatz kommt: Kupferband und FR4-Rohling können zum schnellen Prototypen von HF-Filtern verwendet werden, PocketNC hat ein ganzes kleines CNC-Werkzeug um FR4 herum gebaut und unser [Voja] hat eine vollständige Anleitung zur Herstellung schöner Gehäuse aus FR4 geschrieben.