Construindo um "botão" controlável

Estou tentando construir um temporizador semi-analógico. Algo como aqueles velhos temporizadores de ovo que você gira o rosto. Eu quero um botão que eu possa girar que possa ser lido por um microcontrolador, e também quero que o microcontrolador seja capaz de posicionar o botão. Eu gostaria de implementar "paradas", deixando o microcontrolador empurrar o botão para certas posições. À medida que desce, o botão deve girar. Este é o meu primeiro projeto desse tipo; Eu construí pequenos robôs no passado, mas já faz muitos anos.

Eu considerei hackear um servo motor para ler sua posição, mas os pequenos servos de hobby que tentei são muito difíceis de girar, muito barulhentos e ganham muito impulso quando girados. Eles não agem como um bom botão.

Agora estou considerando um codificador rotativo conectado a um motor, mas depois de procurar em vários sites (SparkFun, ServoCity, DigiKey, Trossen e alguns outros), não consegui encontrar nada que parecesse apropriado. Não sei como encontrar um motor que tenha o tipo certo de torque baixo.

Parece que não deve ser um problema realmente incomum. Existe uma abordagem bastante normal para criar um botão que possa ser ajustado tanto pelo usuário quanto por um microcontrolador?

Eu tenho algumas opções para você.

Opção 1, crie seu próprio servomecanismo

Como você só precisa de um torque muito baixo para mover um botão, um motor muito pequeno deve fazer o trabalho corretamente. Você provavelmente precisará adicionar um pouco de atrito para que ele não se mova com muita facilidade, ou usar um pequeno motor de passo com um torque de retenção decente e um pouco de engrenagem.

Uma maneira muito barata de obter seu feedback de posição é encontrar um mouse opto-mecânico antigo .

Mouse opto-mecânico

Conecte o eixo ao eixo do motor / botão e, em seguida, role seu próprio codificador de quadratura (levando as entradas da fase A / B diretamente ao seu microcontrolador) ou reutilize toda a placa de circuito e conecte o 'mouse' a uma porta serial e leia volte a posição do mouse X ou Y através do software.

O artigo Reciclar ratos PS / 2 em geradores de pulsos rotativos é um bom exemplo de alguém fazendo isso.

Opção 2, perseverar com o servo RC

A razão pela qual os servos RC são difíceis de girar é que eles têm um trem de engrenagens de alta relação para fornecer o torque necessário e isso dificulta a marcha à ré . Dê uma olhada neste diagrama explodido na página Servomecanismo da wikipedia :

Mecanismo servo pequeno de R / C

1. motor elétrico

2. potenciômetro de feedback de posição

3. engrenagem de redução

4. braço atuador

Um pequeno giro no eixo do atuador deste servo RC resultaria em um grande (muitos giros) movimento do motor, se você conseguisse movê-lo sem descascar as engrenagens.

Novamente, como em sua aplicação você precisa apenas de torque suficiente para girar o botão, você pode se livrar dessa engrenagem e usar a posição do motor diretamente. Ao remover ou reduzir a engrenagem, você deve encontrar o motor muito livremente. De fato, pode ser necessário adicionar algum atrito (ou deixar algumas engrenagens no lugar) para evitar que o motor fique muito nervoso.

Não sei se existe uma abordagem normal para isso, mas você definitivamente deveria conferir um vídeo que encontrei anos atrás e ainda me surpreende: The Secret Knock Detecting Lock . Basicamente, o cara construiu um dispositivo baseado em Arduino que você pode conectar à sua porta e configurar uma batida secreta que o acionará para abrir ... Incrível!

Tenho certeza de que apenas o vídeo seria muito bom para inspiração (é a primeira coisa que me veio à mente ao ler o título da sua pergunta), mas depois de uma rápida pesquisa no Google, também encontrei a página instrutível que explica tudo.

Esta é uma parte da página instrutível em que ele diz o motor que usa e dá algumas recomendações:

1 5v motor de redução de engrenagem. Quanto maior o torque, melhor. Aqui está uma boa. (O diâmetro de 14-16 mm é ideal porque se encaixa dentro do tubo de PVC de 1/2 ".) Eu recomendo um com pelo menos 15 onças / in (11 N-cm) de torque a 5v para girar uma trava básica.

Que tal usar a stepper motor, você poderá controlar exatamente a posição.

Use um potenciômetro rotatório. Conecte-o a um pino ADC do seu microcontrolador e, dependendo da resolução, você pode obter valores entre 256 e 65536, que podem ser usados ​​para definir "paradas".

O padrão da indústria para resolver esse problema é com os faders em movimento .

São componentes baratos prontamente disponíveis que fazem exatamente o que você pede, exceto a parte redonda.