Да, именно такое сочетание никак не связанных между собой девайсов мы рассмотрим сегодня. Объектами для изучения будут:

• Энкодер механический инкрементальный EC12E24404A6
• Шкала линейная 10-разрядная DC-10GWA

Энкодер по-научному он называется «преобразователь угол-код», или сокращённо ПУК (:
Название говорит само за себя: он позволяет перевести угол поворота в некий код. Абсолютные энкодеры выдают непосредственно угол, абсолютное положение, тогда как инкрементальный — определённое число щелчков на оборот и направление.

Вообще, энкодеры бывают механические, оптические или магнитные.
Внутри находятся два датчика (расположенные друг за другом над кодирующим диском), которые при вращении ручки последовательно замыкают крайние выводы на средний.
И если средний подключить к питанию, то при вращении ручки на крайних увидим следующую картину:

Здесь изображены датчики которые реагируют на «дырки» — это могут быть оптические датчики работающие на просвет или отражение, магнитные, реагирующие на намагниченность диска или контактные, размыкаемые диэлектрическим диском.

А как насчёт рассматриваемого нами экземпляра?

При вращении ручки вращается скользящий контакт сложной формы над тремя секторами, которые соединены с соответствующими выводами. Вот он и замыкает средний сектор на контактные площадки то левого, то правого вывода в нужной последовательности.

Если записать уровни напряжения как биты 2-битного числа, то последовательность двоичных кодов за один «щелчок» ручкой энкодера будет такой:

00 - 0
01 - 1
11 - 3
10 - 2

Если крутить ручку в обратную сторону, последовательность кодов тоже будет обратной. На первый взгляд, особого смысла в этой последовательности нет. А на второй взгляд, это код Грея (:
Приведённая выше последовательность кодов — это ничто иное, как числа от 0 до 3, записанные в коде Грея. То есть, после декодирования мы получим такую последовательность:

00 - 0
01 - 1
10 - 2
11 - 3

Если крутить ручку энкодера в другую сторону, получим обратную последовательность: 3, 2, 1, 0. То есть, зная последовательность чисел, поступающую с энкодера, можно легко понять, в какую сторону крутится ручка.

Рассматриваемый энкодер EC12E24404A6 имеет 24 отсчёта, то есть его выводы сменят состояние от 00 до 11 ровно 24 раза за один полный оборот ручки, а это значит, что за один щелчок ручка поворачивается на 15 градусов.

С теорией ознакомились — пора проверять на практике. Подсоединим энкодер к Arduino следующим образом:

• средний вывод — к +5 В
• остальные два вывода — прижаты к земле (GND) через резисторы 10 кОм и подключены к пинам 2 и 3 Arduino

При нейтральном положении ручки с энкодера будут считываться нули. Наваяем простой скетч, считывающий значения с энкодера и показывающий направление вращения. В статье на Википедии приведена функция декодирования двоичного кода Грея в обычный двоичный, которой мы и воспользуемся, лишь слегка улучшив стиль кода.

/* Пины, к которым подключен энкодер */
enum { ENC_PIN1 = 2, ENC_PIN2 = 3 };

void setup()
{
 pinMode(ENC_PIN1, INPUT);
 pinMode(ENC_PIN2, INPUT);

 Serial.begin(9600);
}

/* Функция декодирования кода Грея, взятая с Википедии.
* Принимает число в коде Грея, возвращает обычное его представление.
*/
unsigned graydecode(unsigned gray)
{
 unsigned bin;

 for (bin = 0; gray; gray >>= 1)
    bin ^= gray;

 return bin;
}

void loop()
{
 static uint8_t previous_code = 0; // предыдущий считанный код

 /* gray_code - считанное с энкодера значение
  * code - декодированное значение
  */
 uint8_t gray_code = digitalRead(ENC_PIN1) | (digitalRead(ENC_PIN2) << 1),
         code = graydecode(gray_code);

 /* Если считался нуль, значит был произведён щелчок ручкой энкодера */
 if (code == 0)
 {
   /* Если переход к нулю был из состояния 3 - ручка вращалась
    * по часовой стрелке, если из 1 - против.
    */
   if (previous_code == 3)
     Serial.println("->");
   else if (previous_code == 1)
     Serial.println("<-");
 }

 /* Сохраняем код и ждём 1 мс - вполне достаточно опрашивать энкодер
  * не более 1000 раз в секунду.
  */
 previous_code = code;
 delay(1);
}

Залейте скетч и откройте Serial monitor. Повращайте ручку энкодера и посмотрите, как скетч определяет направление вращения. Выглядеть это будет так:

Ну, покрутили ручкой, а дальше что? А дальше — покрутим ещё раз, но на сей раз визуализировав процесс при помощи 10-разрядной шкалы DC-10GWA:

Шкала представляет собой банальную сборку независимых светодиодов с катодами со стороны надписи на корпусе. Ставить 10 резисторов к шкале на макетную плату мне было жутко влом, так что я применил резисторную сборку из 9 резисторов по 470 Ом и один резистор на 510 Ом. Сборка резисторов выглядит так:

Общий провод — там, где нарисован белый ромбик. Подключаем общий провод к земле, оставшиеся 9 выводов — к анодам шкалы, а один оставшийся анод подключаем к земле отдельным резистором. Катоды шкалы подключаем последовательно к пинам 4-13 Arduino. Далее шьём такой скетч:

enum
{
 ENC_PIN1 = 2,
 ENC_PIN2 = 3,
 BAR_FIRST_PIN = 4, // первый пин, поключённый к шкале
 BAR_PINS_COUNT = 10 // число пинов (делений шкалы)
};

void setup()
{
 pinMode(ENC_PIN1, INPUT);
 pinMode(ENC_PIN2, INPUT);

 /* Конфигурируем все пины, к которым подключена шкала, на выход */
 for (int i = 0; i < BAR_PINS_COUNT; ++i)
   pinMode(BAR_FIRST_PIN + i, OUTPUT);

 Serial.begin(9600);
}

unsigned graydecode(unsigned gray)
{
 unsigned bin;

 for (bin = 0; gray; gray >>= 1)
   bin ^= gray;

 return bin;
}

void loop()
{
 static uint8_t previous_code = 0;
 static int bar_level = 0; // "уровень", который показывает шкала

 uint8_t gray_code = digitalRead(ENC_PIN1) | (digitalRead(ENC_PIN2) << 1),
         code = graydecode(gray_code);

 if (code == 0)
 {
   /* Увеличиваем или уменьшаем "уровень" шкалы, запихивая его
    * в диапазон от 0 до 10 стандартной для Arduino функцией constrain().
    */
   if (previous_code == 3)
   {
     bar_level = constrain(bar_level + 1, 0, BAR_PINS_COUNT);
     Serial.println(bar_level);
   }
   else if (previous_code == 1)
   {
     bar_level = constrain(bar_level - 1, 0, BAR_PINS_COUNT);
     Serial.println(bar_level);
   }
 }

 /* Зажигаем количество полосок на шкале, соответствующее
  * текущему "уровню", гасим остальные полоски.
  */
 for (int i = 0; i < BAR_PINS_COUNT; ++i)
   digitalWrite(BAR_FIRST_PIN + i, (i < bar_level ? HIGH : LOW));

 previous_code = code;
 delay(1);
}

Теперь в Serial monitor будет закидываться текущий «уровень», который будет отображаться на шкале:

Так как самый правый катод шкалы оказался подключен к 13 пину, при выкручивании максимального уровня дополнительно загорается светодиод L (:

Шкала занимает аж 10 выводов, а ведь хочется подключать и другие устройства — эту проблему можно решить, используя сдвиговые регистры 74HC595, о использовании которых я писал тут и тут.

Кроме зажигания шкалы, у энкодеров могут найтись и более интересные применения: регулировка звука в магнитоле, навигация в меню, и вообще можно задавать всякие дискретные величины. Ещё энкодеры применяют для получения обратной связи от вращающихся механизмов (моторов, например), обычно оптические и магнитные. Оптический можно сделать из двух фотоинтерапторов или дискретных ИК-передатчиков и приёмников, а магнитный — из датчиков Холла (цифровых или аналоговых). Механические энкодеры тут не подойдут — сотрутся контакты.

UPDATE: по однократной просьбе представителя прекрасной половины человечества выкладываю видео-демонстрацию (: