Ominaisuudet yhdistää laitteet Arduinoon

Alusta robotiikan ja automaation ystäville Työläs kuuluisa modulaarisesta suunnittelustaan ​​ja helppokäyttöisyydestään. Toisinaan törmännyt ilmoitukseen, jossa sanotaan, että voit koota robotin tuntematta käytännössä elektroniikkaa. Mutta tämä ei ole täysin totta.

Jos jotkut toimilaitteet ja mekanismit on kytketty väärin, voit polttaa arduinka-portit (kuten jo mainitsin artikkelissa kuinka ei polttaa Arduinoa). Ja jos et tiedä kuinka käsitellä digitaalisia laitteita - parhaimmillaan et vain pysty muodostamaan yhteyttä.

Ostin useita moduuleja arduinolle, mitä tehdä seuraavaksi?

Oppiaksesi yhteyden ominaisuuksista, virtalähteen jännitteistä, logiikan tasoista jne. Sinun on perehdyttävä moduulin tekniseen taulukkoon.

Datalehti tai tekninen esite on tuotteen tekninen dokumentaatio. Tällainen dokumentaatio voidaan ladata mihin tahansa siruun tai anturiin. Yleensä ne ovat valmistajan verkkosivuilla. Lisäksi verkossa on erityisiä resursseja, joille kootaan suuri joukko teknisiä asiakirjoja

Lue tiedot lomakkeesta huolellisesti, mutta mitä minun pitäisi etsiä? Ensinnäkin sirulla on nimen pääosan lisäksi yleensä muuttuva osa tai etuliite - useimmiten se on yksi tai useampi kirjain.

Tämä osoittaa tietyn mikropiirin joitain piirteitä, esimerkiksi maksimitehon, syöttöjännitteet ja loogiset tasot (jos laite on digitaalinen), mahdollisesti tapaus, jossa se suoritetaan jne.

Jos et löytänyt ravintotietoja ja kirjaudu lomakkeesta. Tasoilla, ota yhteyttä venäjänkielisiin arduino-yhteisöihin, ja heidän foorumeillaan otetaan huomioon kaikkien yhteisten moduulien ominaisuudet.

ArduinoUnon syöttöjännite ja logiikkatasot ovat 5 V, jos ulkoinen laite toimii 3,3 V: n alueella, joudut muodostamaan ne, voit järjestää virtaa LDO-stabilisaattorilla (lineaarinen pienellä pudotuksella, sen vakauttamiseen tarvitaan vähintään 1,3 voltin ”ylijännite maksimissaan virta, vastaan ​​2 volttia 78xx-sarjan stabilisaattoreissa, mikä antaa sinulle mahdollisuuden saada 3,3 volttia 4,5 voltilla (kolmen sormen paristot).

Digitaalisten anturien ja laitteiden teknisissä asiakirjoissa ilmoitetaan myös niiden protokollien nimet, joiden avulla ne "kommunikoivat" keskenään. Ne voivat olla yksittäisiä protokollia ja vakioita, samoja:

• UART;

• I2C;

• SPI.

Arduino työskentelee heidän kanssaan. Tämä helpottaa valmiiden kirjastojen ja koodinäytteiden löytämistä.

Signaalin säätö ja vahvistus

Kysymyksiä laitteiden ja toimilaitteiden sovittamisesta arduinon kanssa esiintyy melko usein aloittelijoilla. Harkitsemme yleisiä:

1. Sovitusjännitepiirit.

2. Lähtötapin ja toimilaitteen tehon koordinointi, toisin sanoen jännitteen ja / tai virran vahvistus.

Taso vastaa

Mitä minun pitäisi tehdä, jos moduulin logiikkatasot ovat 3,3 volttia ja arduino 5 volttia? Loogisen tason muuntimen käyttö on melko yksinkertaista. Se voidaan koota erillisistä elementeistä, tai voit ostaa valmiiden moduulien levyltä, esimerkiksi tämän:

Tällainen muunnin on kaksisuuntainen, ts. se laskee korkeaa tasoa ja lisää vasteen alhaista. LV (1,2,3,4) - alustat matalan tason signaalien kytkemiseen, HV (1,2,3,4) - korkeat tasot, HV ja LV ilman numeroita - nämä ovat jännitteitä 5 ja 3,3 volttia, kuten muunnettujen signaalien lähteillä GND - maadoitettu tai negatiivinen johdin. Tietyssä tapauksessa on 4 itsenäistä kanavaa.

Piirin sovitus suuriin jännite-eroihin

Jos aiot aloittaa signaalin esimerkiksi korkeajännitepiireistä, esimerkiksi 220 V, sinun on käytettävä optoeroja.Tämä tarjoaa galvaanisen eristyksen ja suojan mikrokontrollerin tulojen korkeajännitepurskeilta. Sellaisia ​​piirejä käytetään sekä signaalin vastaanottamiseen että lähtösignaalien lähettämiseen mikro-ohjaimelta verkkoon hallita triaaleja ketjuissa.

Todennäköisyys, että suuri potentiaali ilmestyy arduinolevylle, on tässä tapauksessa erittäin pieni, tämä taataan sähköisen kosketuksen puuttumisella ja viestintä tapahtuu optisen kanavan kautta, ts. valon avulla. Saat lisätietoja tästä tutkimalla valokuva- ja optoelektroniikkalaitteita.

Jos tapahtuu suuri harppaus, optoerotin polttaa, kuva on PC8171, mutta et ylikuormita mikrokontrollerin portteja.

Tehokkaiden kuluttajien yhdistäminen

Koska mikro-ohjain voi ohjata vain laitteiden toimintaa, et voi kytkeä voimakasta kuluttajaa sen porttiin. Esimerkkejä tällaisista kuluttajista:

• rele;

• solenoidit;

• Sähkömoottorit;

• Servot.

1. Servoyhteys

Servovetolaitteen päätehtävänä on asettaa toimilaitteisiin kytketyn roottorin sijainti, hallita ja muuttaa sitä pienillä ponnisteluilla. Toisin sanoen sinä, potentiometrin avulla, jos servomoottori on suunniteltu pyörimään puolessa kierroksissa (180 astetta) tai anturin avulla, jos tarvitaan pyöreää kiertoa (360 astetta), voit hallita mielivaltaisen voiman servoakselin (tässä tapauksessa sähkömoottorin) sijaintia.

Monet robottiharrastajat käyttävät arduinoa robottiensa perustana. Täällä servoilla on ollut suurta käyttöä. Niitä käytetään pyörivien mekanismien käyttämiseen kameroihin, antureihin ja mekaanisiin käsiin. Radion mallinntajat käyttävät kääntyviä pyöriä automalleissa. Teollisuus käyttää suuria taajuusmuuttajia CNC-koneissa ja muussa automaatiossa.

Pienissä amatööripalveluissa koteloon on integroitu kortti, jossa on paikannusanturi ja elektroniikka. Niistä yleensä tulee ulos kolme johtoa:

• Punainen plus virta, jos tehokas asema on liitetty paremmin ulkoiseen lähteeseen, ei Arduino-korttiin;

• Musta tai ruskea - miinus, yhteys sekä plus;

• Keltainen tai oranssi - ohjaussignaali - sitä syötetään mikrokontrollerin digitaalisesta nastasta (digital out).

Palvelimen hallintaan on varattu erityinen kirjasto, pääsy siihen ilmoitetaan koodin alussa komennolla "#include servo.h".

Moottorin kytkentä

Mekanismien ohjaamiseksi ja niiden pyörimisnopeuden säätämiseksi on helpointa käyttää DPT: tä (harja-tasavirtamoottori, jonka viritys kestomagneeteista). Olet todennäköisesti nähnyt tällaiset moottorit radio-ohjattavissa autoissa. Ne ovat helposti käännettävissä (kytketty päälle kääntyäksesi oikeaan suuntaan), sinun on vain vaihdettava napaisuus. Älä yritä kytkeä niitä tapiin suoraan!

Käytä paremmin transistoria. Sopii mikä tahansa kaksinapainen, ainakin suora (pnp), ainakin käänteinen (npn) johtavuus. Myös kenttä toimii, mutta kun valitset tietyn, varmista, että sen ikkuna toimii loogisilla tasoilla?

Muutoin se ei avaudu kokonaan tai polttaa mikro-ohjaimen digitaalilähdön lataamalla hilakapasitanssia - he käyttävät ohjainta, yksinkertaisin tapa on pumpata signaali bipolaarisen transistorin kautta. Alla on ohjauspiiri läpi kenttävaikutteinen transistori.

Jos G: n ja S: n välillä ei ole vastusta, suljinta (G) ei vedä maahan ja se voi "kävellä" spontaanisti häiriöiltä.

Katso kuinka alla määritetään, kuinka kenttäefektitransistori soveltuu suoraan ohjattavaksi mikro-ohjaimelta. Etsi lomakkeesta Vgs-parametri, esimerkiksi IRL540: lle kaikki mittaukset ja kuvaajat on sidottu arvoon Vgs = 5v, jopa portin ja lähteen väliselle jännitteelle ilmoitetaan parametri, kuten avoimen kanavan vastus.

DPT-harjan lisäksi jäähdytin voidaan kytkeä tietokoneesta samalla tavalla, vaikkakin on harjaton moottori, jonka käämejä ohjaa sisäänrakennettu muunnin, jonka levy sijaitsee suoraan kotelossaan.

Näiden kahden tyyppisten moottorien kierroslukuja on helppo säätää vaihtamalla syöttöjännitettä. Tämä voidaan tehdä, jos transistorin kanta on kytketty ei digitaalisesti (digitaalilähtö), vaan tapilla (~ pwm), jonka arvon määrittää funktio "analogWrite ()".

Releet ja solenoidit

Kytkentäpiireille, joissa säätö ei ole välttämätöntä ja toistuva kytkentä on kätevä käyttää relettä. Valitsemalla oikean, voit vaihtaa minkä tahansa virran ja jännitteen minimoimalla johtavuuden ja voimalinjojen lämmityksen menetyksiä.

Tee tämä kytkemällä tarvittava jännite relekelaan. Relelähteessä sen kela on suunniteltu ohjaamaan 5 volttia, voimakoskettimet voivat kytkeä sekä voltin parin että verkon 220 V.

Solenoidit ovat käämejä tai sähkömagneettiset toimilaitteet.

esimerkkejä:

• Taajuusmuuttaja lukitsee auton ovet;

• Magneettiventtiilit;

• Sähkömagneetti metallurgisessa tuotannossa;

• Gaussin aseen voimalaitos ja enemmän.

Joka tapauksessa tyypillinen piiri DC-kelajen kytkemiseksi mikro-ohjaimeen tai logiikkaan näyttää seuraavalta:

Transistori ohjausvirran vahvistamiseksi, diodi on kytketty vastakkaiseen suuntaan suojaamaan mikrokontrollerin lähtöä itsenäisen EMF-purskeilta.

Syöttölaitteet ja anturit

Voit hallita järjestelmää painikkeilla, vastuilla, koodereilla. Painikkeella voit lähettää signaalin arduinon korkean (korkea / 5V) tai matalan (matala / 0V) digitaalituloon.

Tätä varten sisällyttämiselle on kaksi vaihtoehtoa. Tarvitset normaalisti avoimen painikkeen ilman kiinnitystä; joihinkin tarkoituksiin tarvitaan kytkentäkytkin tai painikkeella kiinnitys - valitse itse tilanteesta riippuen. Yksikön lähettämiseksi sinun on kytkettävä painikkeen ensimmäinen kosketin virtalähteeseen ja toinen vastuksen kytkentäpisteeseen ja mikrokontrollerin tuloon.

Kun nappia painetaan vastus, syöttöjännite laskee, ts. Korkea. Kun painiketta ei paineta, piirissä ei ole virtaa, vastuksen potentiaali on pieni, signaali "matala / 0V" syötetään tuloon. Tätä tilaa kutsutaan "tappi vedetään maahan, ja vastus" vedetään alas ".

Jos haluat, että mikrokontrolleri saa arvon 0 yhden sijaan, kun napsautat painiketta, kytke normaalisti suljettu painike samalla tavalla tai lue ohjeet siitä, miten se tehdään normaalisti auki.

Piiri muuttuu hieman, jotta mikrokontrolleri voi antaa komennon nollasignaalilla. Yksi vastusjalka on kytketty syöttöjännitteeseen, toinen normaalisti avoimen painikkeen kytkentäpisteeseen ja arduinon digitaalituloon.

Kun painike vapautetaan, koko jännite pysyy siinä, tulo saa korkean tason. Tätä tilaa kutsutaan "tappi vedetään ylös plusiin", ja vastus on "vedettynä". Kun painat painiketta, siirrät (suljet) maan sisäänkäynnin.

Jännitteenjakaja ja signaalitulo potentiometristä ja resistiivisestä analogista

 

Jännitejakajaa käytetään kytkemään muuttuvia resistansseja, kuten termistoreita, fotorezistereitä jne. Koska yksi vastuksista on vakio ja toinen muuttuja - voit tarkkailla jännitteen muutosta niiden keskipisteessä, yllä olevassa kuvassa se on merkitty Ur: ksi.

Siten on mahdollista kytkeä erilaisia ​​resistiivisiä analogiantureita ja antureita, jotka ulkoisten voimien vaikutuksesta muuttavat johtavuuttaan. Sekä potentiometrit.

Alla olevassa kuvassa on esimerkki tällaisten elementtien kytkemisestä. Potentiometri voidaan kytkeä ilman ylimääräistä vastusta, niin ääriasennossa on täysi jännite, mutta minimiasennossa on varmistettava stabilointi tai virranrajoitus - muuten se tulee oikosulku.

tulokset

Jotta kaikki moduulit ja lisäykset voidaan liittää mikrokontrolleriin ilman virheitä, sinun on tiedettävä sähkötekniikan perusteet, Ohmin laki, yleiset tiedot sähkömagneettisuudesta sekä puolijohdelaitteiden toiminnan perusteet. Itse asiassa voit varmistaa, että tämä on paljon helpompaa kuin kuunnella näitä monimutkaisia ​​sanoja. Käytä tämän artikkelin kaavioita projekteissasi!