SENSORS/ACTUATORS

ESP32 C3 Super Mini 로터리 인코더

로터리 인코더를 ESP32 C3 Super Mini와 함께 사용하여 회전 방향 및 위치를 감지하는 방법을 배웁니다. 이 초보자 친화적인 튜토리얼은 배선부터 인터럽트 기반 기법을 사용한 코딩까지 모든 것을 다룹니다.

이 가이드에서 배우게 될 내용:

로터리 인코더가 무엇인지 그리고 가변저항과 어떻게 다른지
증분 인코더가 어떻게 작동하고 회전을 감지하는지
로터리 인코더를 ESP32 C3 Super Mini에 연결하는 방법
ESP32 C3 Super Mini를 프로그래밍하여 인코더 방향 및 위치를 읽는 방법
더 효율적인 인코더 읽기를 위해 인터럽트를 사용하는 방법
로터리 인코더 프로젝트의 실제 응용

필요한 하드웨어

1	×	ESP32 C3 Super Mini	아마존
1	×	USB 케이블 타입-A to 타입-C (USB-A PC용)	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 케이블 타입-C to 타입-C (USB-C PC용)	아마존
1	×	로터리 엔코더 (Rotary Encoder)	쿠팡 \| 아마존
1	×	브레드보드	쿠팡 \| 아마존
1	×	점퍼케이블	쿠팡 \| 아마존

공개: 이 포스팅 에 제공된 일부 링크는 아마존 제휴 링크입니다. 이 포스팅은 쿠팡 파트너스 활동의 일환으로, 이에 따른 일정액의 수수료를 제공받습니다.

로터리 인코더 소개

로터리 인코더는 회전 운동을 전기 신호로 변환하여 방향 및 회전량을 결정하는 위치 센서입니다.

로터리 인코더의 주요 유형:

증분 인코더: 펄스 신호를 사용하여 상대적 위치 변화를 측정합니다 - 회전 추적에 완벽합니다
절대 인코더: 전원이 꺼진 경우에도 위치 데이터를 유지하는 고유한 위치 코드를 제공합니다

로터리 인코더가 초보자에게 좋은 이유:

몇 개의 핀만으로 사용하기 쉬움
회전 방향 및 버튼 누름 감지 제공
기계적 제한 없이 지속적으로 회전 가능
ESP32 C3 Super Mini 프로젝트에서 인터럽트와 함께 잘 작동

이 튜토리얼은 Arduino 및 ESP32 프로젝트에 가장 일반적인 유형인 증분 로터리 인코더를 중점적으로 다룹니다.

로터리 인코더 모듈 핀아웃

로터리 인코더 모듈에는 ESP32 C3 Super Mini에 연결할 5개의 핀이 있습니다:

CLK pin (Output A): 회전을 신호하는 기본 펄스 출력 - 감지 클릭당 완전한 사이클 하나를 출력합니다 (LOW → HIGH → LOW)
DT pin (Output B): CLK보다 90도 뒤떨어진 2차 펄스 출력으로 회전 방향 (시계 방향 또는 반시계 방향)을 결정합니다
SW pin: 푸시 버튼 연결 - 정상적으로 개방된 상태, 누르지 않으면 HIGH를 읽고 누르면 LOW를 읽습니다 (풀업 저항 필요)
VCC pin (+): 전원 공급 연결 - 3.3V 또는 5V에 연결
GND pin: 접지 연결 - GND (0V)에 연결

로터리 인코더 vs 가변저항

로터리 인코더를 가변저항과 혼동할 수 있지만 용도가 다릅니다.

주요 차이점:

회전 범위: 로터리 인코더는 360° 지속적으로 회전하고 가변저항은 제한된 회전 (일반적으로 270°)을 가집니다
출력 유형: 인코더는 디지털 펄스를 출력하고 가변저항은 아날로그 전압을 출력합니다
위치 추적: 인코더는 상대적 움직임 (얼마나 회전했는지)을 추적하고 가변저항은 절대 위치를 추적합니다
최고의 사용: 인코더는 회전량 및 방향 추적에 탁월합니다. 가변저항은 정확한 위치 값이 필요할 때 더 좋습니다
현대식 설계: 로터리 인코더는 향상된 기능을 가진 가변저항의 디지털 진화입니다

로터리 인코더 작동 원리

내부 메커니즘:

내부의 슬로트 디스크가 핀 C (공통 그라운드)에 연결됩니다
핀 A와 B는 손잡이가 회전할 때 공통 그라운드와 접촉합니다
A와 B 사이의 접촉 순서가 회전 방향을 결정합니다
이는 90도 위상이 벗어난 두 펄스 신호 (직교 인코딩)를 생성합니다

회전 방향 감지:

시계 방향 회전: 핀 A가 핀 B보다 먼저 접지와 접촉합니다
반시계 방향 회전: 핀 B가 핀 A보다 먼저 접지와 접촉합니다
핀 A가 변경될 때 핀 B의 상태를 모니터링함으로써 ESP32 C3 Super Mini가 회전 방향을 결정합니다

방향 감지 로직:

핀 A가 LOW에서 HIGH로 변경될 때:

핀 B가 HIGH이면: 손잡이가 반시계 방향으로 회전했습니다
핀 B가 LOW이면: 손잡이가 시계 방향으로 회전했습니다

※ 주의:

핀 A와 B는 CLK 및 DT 핀에 연결됩니다. 제조사에 따라 순서가 다를 수 있습니다. 아래 코드는 DIYables 로터리 인코더로 테스트되었습니다.

로터리 인코더 프로그래밍 방법

기본 ESP32 C3 Super Mini 인코더 읽기 프로세스:

ESP32는 CLK 핀의 신호를 지속적으로 읽습니다
CLK 상태가 LOW에서 HIGH로 변경되면 ESP32는 즉시 DT 핀 상태를 읽습니다
DT 핀이 HIGH이면: 반시계 방향 회전 감지됨 → 카운터를 1 증가
DT 핀이 LOW이면: 시계 방향 회전 감지됨 → 카운터를 1 감소
이 방법은 방향과 총 회전량을 모두 추적합니다

배선 다이어그램

이 다이어그램은 로터리 인코더를 ESP32 C3 Super Mini 보드에 연결하는 방법을 보여줍니다.

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

연결 테이블:

Rotary Encoder Pin	ESP32 C3 Super Mini Pin
CLK	D7
DT	D6
SW	D5
VCC	3.3V
GND	GND

ESP32 C3 Super Mini 코드 – 로터리 인코더

이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 기본 로터리 인코더 기능을 보여줍니다:

이 코드가 하는 일:

회전 방향 감지 (시계 방향 또는 반시계 방향)
감지를 추적하여 회전 클릭 계산
시계 방향으로 회전할 때 카운터 증가
반시계 방향으로 회전할 때 카운터 감소
인코더 손잡이의 버튼 누름 감지

/* * 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/esp32-c3/esp32-c3-super-mini-rotary-encoder */ #include <ezButton.h> // The library to use for SW pin #define CLK_PIN 7 // The ESP32 C3 SuperMini pin 7 connected to the rotary encoder's CLK pin #define DT_PIN 6 // The ESP32 C3 SuperMini pin 6 connected to the rotary encoder's DT pin #define SW_PIN 5 // The ESP32 C3 SuperMini pin 5 connected to the rotary encoder's SW pin #define DIRECTION_CW 0 // clockwise direction #define DIRECTION_CCW 1 // counter-clockwise direction int counter = 0; int direction = DIRECTION_CW; int CLK_state; int prev_CLK_state; ezButton button(SW_PIN); // create ezButton object for pin 7; void setup() { Serial.begin(115200); // Configure encoder pins as inputs pinMode(CLK_PIN, INPUT); pinMode(DT_PIN, INPUT); button.setDebounceTime(50); // set debounce time to 50 milliseconds // read the initial state of the rotary encoder's CLK pin prev_CLK_state = digitalRead(CLK_PIN); } void loop() { button.loop(); // MUST call the loop() function first // read the current state of the rotary encoder's CLK pin CLK_state = digitalRead(CLK_PIN); // If the state of CLK is changed, then pulse occurred // React to only the rising edge (from LOW to HIGH) to avoid double count if (CLK_state != prev_CLK_state && CLK_state == HIGH) { // if the DT state is HIGH // The encoder is rotating in counter-clockwise direction => decrease the counter if (digitalRead(DT_PIN) == HIGH) { counter--; direction = DIRECTION_CCW; } else { // The encoder is rotating in clockwise direction => increase the counter counter++; direction = DIRECTION_CW; } Serial.print("Rotary Encoder:: direction: "); if (direction == DIRECTION_CW) Serial.print("Clockwise"); else Serial.print("Counter-clockwise"); Serial.print(" - count: "); Serial.println(counter); } // save last CLK state prev_CLK_state = CLK_state; if (button.isPressed()) { Serial.println("The button is pressed"); } }

참고: 이 코드는 신뢰할 수 있는 버튼 누름 감지를 위해 버튼 디바운싱을 단순화하는 ezButton 라이브러리를 사용합니다.

빠른 단계

ESP32 C3 Mini가 처음이신가요? 개발 환경을 설정하려면 먼저 우리의 ESP32 C3 슈퍼 미니 - 시작하기 튜토리얼을 완료합니다.
라이브러리 설치: Arduino IDE Library Manager를 통해 ezButton 라이브러리를 추가합니다
코드 열기: 위의 코드를 복사하여 Arduino IDE에 붙여넣기
업로드: Upload 버튼을 클릭하여 코드를 ESP32 C3 Super Mini에 전송합니다
회전 테스트: 인코더 손잡이를 시계 방향으로 몇 번 회전한 다음 반시계 방향으로 회전
버튼 테스트: 인코더 손잡이를 아래로 누릅니다
결과 확인: Serial Monitor (115200 baud)를 열어 회전 방향 및 카운트를 확인합니다
프로 팁: 회전할 때 느끼는 각 "클릭"을 감지라고 부릅니다 - 인코더는 감지당 완전한 펄스 하나를 출력합니다

Serial Monitor 출력:

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'ESP32C3 Dev Module' on 'COM15')

New Line

9600 baud

Rotary Encoder:: direction: CLOCKWISE - count: 1 Rotary Encoder:: direction: CLOCKWISE - count: 2 Rotary Encoder:: direction: CLOCKWISE - count: 3 Rotary Encoder:: direction: CLOCKWISE - count: 4 Rotary Encoder:: direction: CLOCKWISE - count: 5 Rotary Encoder:: direction: ANTICLOCKWISE - count: 4 Rotary Encoder:: direction: ANTICLOCKWISE - count: 3 Rotary Encoder:: direction: ANTICLOCKWISE - count: 2 Rotary Encoder:: direction: ANTICLOCKWISE - count: 1 Rotary Encoder:: direction: ANTICLOCKWISE - count: 0 The button is pressed The button is pressed

Ln 11, Col 1

ESP32C3 Dev Module on COM15

코드 설명

각 섹션이 어떻게 작동하는지 이해하려면 위의 코드에서 자세한 라인별 주석을 검토합니다.

ESP32 C3 Super Mini 코드 – 인터럽트가 있는 로터리 인코더

이전 코드의 폴링 방법은 지속적으로 핀 상태를 확인하여 ESP32 C3 Super Mini 처리 능력을 낭비하고 느린 코드 실행 중에 회전 카운트를 놓칠 수 있습니다.

로터리 인코더에 인터럽트를 사용하는 이유:

지속적인 폴링을 제거 - ESP32 리소스 확보
다른 작업 중에도 인코더 펄스를 놓치지 않음
실제 프로젝트에 더 효율적이고 신뢰할 수 있음
ESP32 C3 Super Mini를 다중 작업이 효과적으로 수행되도록 함

아래 코드는 하드웨어 인터럽트를 사용하여 로터리 인코더 방향 및 위치를 효율적으로 읽습니다:

/* * 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 ESP32 C3 Super Mini 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/esp32-c3/esp32-c3-super-mini-rotary-encoder */ #include <ezButton.h> // The library to use for SW pin #define CLK_PIN 7 // The ESP32 C3 SuperMini pin 7 connected to the rotary encoder's CLK pin #define DT_PIN 6 // The ESP32 C3 SuperMini pin 6 connected to the rotary encoder's DT pin #define SW_PIN 5 // The ESP32 C3 SuperMini pin 5 connected to the rotary encoder's SW pin #define DIRECTION_CW 0 // clockwise direction #define DIRECTION_CCW 1 // counter-clockwise direction volatile int counter = 0; volatile int direction = DIRECTION_CW; volatile unsigned long last_time; // for debouncing int prev_counter; ezButton button(SW_PIN); // create ezButton object for pin 7; void IRAM_ATTR ISR_encoder() { if ((millis() - last_time) < 50) // debounce time is 50ms return; if (digitalRead(DT_PIN) == HIGH) { // The encoder is rotating in counter-clockwise direction => decrease the counter counter--; direction = DIRECTION_CCW; } else { // The encoder is rotating in clockwise direction => increase the counter counter++; direction = DIRECTION_CW; } last_time = millis(); } void setup() { Serial.begin(115200); // Configure encoder pins as inputs pinMode(CLK_PIN, INPUT); pinMode(DT_PIN, INPUT); button.setDebounceTime(50); // set debounce time to 50 milliseconds // use interrupt for CLK pin is enough // call ISR_encoder() when CLK pin changes from LOW to HIGH attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CLK_PIN), ISR_encoder, RISING); } void loop() { button.loop(); // MUST call the loop() function first if (prev_counter != counter) { Serial.print("Rotary Encoder:: direction: "); if (direction == DIRECTION_CW) Serial.print("CLOCKWISE"); else Serial.print("ANTICLOCKWISE"); Serial.print(" - count: "); Serial.println(counter); prev_counter = counter; } if (button.isPressed()) { Serial.println("The button is pressed"); } // TO DO: your other work here }

손잡이를 회전할 때 Serial Monitor는 이전 예제와 동일한 회전 정보를 표시하지만 성능이 향상되었습니다.

※ 주의:

인터럽트 하나면 충분합니다: 많은 튜토리얼은 하나의 인코더에 두 개의 인터럽트를 사용하지만 이는 리소스를 낭비합니다 - 단일 인터럽트가 완벽하게 작동합니다
volatile 키워드 사용: 인터럽트에서 사용되는 전역 변수를 항상 volatile로 선언하여 예상치 못한 동작을 방지합니다
인터럽트를 단순하게 유지: 인터럽트 함수 내 코드를 최소화합니다 - 인터럽트에서 Serial.print() 또는 Serial.println()을 사용하지 않도록 합니다
빠른 실행: 최고의 성능을 위해 인터럽트 코드가 최대한 빠르게 실행되어야 합니다