категории: Микроконтролер вериги
Брой преглеждания: 13565
Коментари към статията: 0

Разполага с свързващи устройства към Arduino

 

Платформа за любителите на роботиката и автоматизацията Arduino известен със своя модулен дизайн и лекота на използване. Понякога се натъквам на реклама, където те казват, че можете да сглобите своя робот, без практически да сте запознати с електрониката. Но това не е напълно вярно.

Ако някои задействащи механизми и механизми са свързани неправилно, можете да изгорите портове arduinka (както вече описах в статията за как да не изгори Arduino). И ако не знаете как да боравите с цифрови устройства - в най-добрия случай просто няма да можете да установите връзка.

Разполага с свързващи устройства към Arduino

Купих няколко модула за arduino, какво да правя по-нататък?

За да научите за характеристиките на връзката, напреженията на захранването, логическите нива и т.н., трябва да се запознаете с листа с данни на вашия модул.

Лист с данни или технически данни е техническата документация за продукта. Такава документация може да бъде изтеглена на всеки чип или сензор. Обикновено те са на уебсайта на производителя. Освен това в мрежата има специални ресурси, по които се събира цяла маса техническа документация

Прочетете внимателно информацията от листа с данни, но какво да търся? Първо, чип, в допълнение към основната част на името, обикновено има променлива част или префикс - най-често това е една или повече букви.

Това показва някои характеристики на определена микросхема, например, максимална мощност, напрежения на захранване и логически нива (ако устройството е цифрово), възможно е случаят, в който се изпълнява и т.н.

Ако не сте намерили информация за храненето и дневник в листа с данни. нива, свържете се с рускоезичната общност на arduino, на техните форуми обикновено се вземат предвид характеристиките на всички общи модули.

ArduinoUno има нива на захранващо напрежение и логика от 5 V, ако външното устройство работи в диапазона от 3,3 V, ще трябва да ги оформите, можете да организирате мощност с помощта на LDO стабилизатор (линеен с нисък спад, за да стабилизирате са му необходими поне 1,3 волта "излишно напрежение при максимум ток, срещу 2 волта на стабилизаторите от серия 78xx, което ви позволява да получите 3,3 волта от 4,5 волта (батерии с три пръста).

LDO стабилизатор

В техническата документация за цифрови сензори и устройства също се посочват имената на протоколите, чрез които те "комуникират" помежду си. Това могат да бъдат индивидуални протоколи и стандартни, еднакви:

  • UART;

  • I2C;

  • SPI.

Arduino работи с тях. Това ще улесни намирането на готови библиотеки и проби от кодове.


Кондициониране и усилване на сигнала

Въпросите за съвпадение на устройства и задвижки с ардуино доста често възникват сред начинаещите. Ще разгледаме често срещаните:

1. Съвпадащи вериги на напрежение

2. Координирането на мощността на изходния щифт и задвижването, с други думи усилването на напрежението и / или тока.


Съответствие на ниво

Какво трябва да направя, ако логическите нива на моя модул са 3.3 волта, а на arduino 5 волта? Използването на конвертор на логическо ниво е доста просто. Може да се сглоби от отделни елементи или да закупите готов модул на дъската, например този:

Съответствие на ниво

Такъв преобразувател е двупосочен, т.е. тя понижава високото ниво и увеличава нивото на реакция. LV (1,2,3,4) - платформи за свързване на сигнали от ниско ниво, HV (1,2,3,4) - високи нива, HV и LV без числа - това са напрежения от 5 и 3,3 волта, както при източниците на преобразувани сигнали GND - заземен или отрицателен проводник. В конкретен случай има 4 независими канала.


Съпоставяне на вериги с големи разлики в напрежението

Ако ще стартирате сигнал, например от вериги с високо напрежение, например 220 V, трябва да използвате оптрон.Това ще осигури галванична изолация и защита срещу избухвания на високо напрежение на входовете на микроконтролера. Такива вериги се използват както за приемане на сигнал, така и за изходни сигнали от микроконтролер към мрежа, както и за контрол на триаци във вериги.

Съпоставяне на вериги с големи разлики в напрежението

Вероятността за появата на висок потенциал на ардуино дъската в този случай е изключително малка, това се осигурява от отсъствието на електрически контакт, а комуникацията е по оптичен канал, т.е. с помощта на светлина. Можете да научите повече за това, като изучавате фото- и оптоелектронни устройства.

Ако се случи голям скок, оптоплерът ще изгори, картината е PC8171, но няма да претоварите портовете на микроконтролера.


Свързване на мощни потребители

Тъй като микроконтролерът може да контролира само работата на устройства, не можете да свържете мощен потребител към неговия порт. Примери за такива потребители:

  • реле;

  • електромагнити;

  • Електродвигатели;

  • Сервомашинки.


1. Серво връзка

Основната задача на серво задвижването е да настрои положението на ротора, свързан към задвижващите механизми, да го управлява и сменя с малки усилия. Тоест вие с помощта на потенциометър, ако серво задвижването е проектирано да се върти в рамките на половин оборот (180 градуса) или с енкодера, ако е необходимо кръгово въртене (360 градуса), можете да контролирате положението на серво вала (електромотора в нашия случай) на произволна мощност.

Серво за Ардуино

Много любители на роботиката използват ардуино като основа на своите роботи. Тук сервовете са намерили голяма полза. Те се използват като задвижване на въртящи се механизми за камери, сензори и механични ръце. Радиомоделистите използват за задвижване на завиващи колела в моделите автомобили. Промишлеността използва големи задвижвания в машини с ЦПУ и друга автоматизация.

Диаграма на серво свързване

В малките аматьорски услуги в корпуса е интегрирана платка със сензор за положение и електроника. Обикновено от тях излизат три проводника:

  • Червен - плюс мощност, ако мощният диск е по-добре да се свърже към външен източник, а не към платката Arduino;

  • Черно или кафяво - минус, връзката, както и плюс;

  • Жълто или оранжево - управляващият сигнал - той се подава от цифровия щифт на микроконтролера (цифров изход).

Предвидена е специална библиотека за управление на сървъра, достъпът до него се декларира в началото на кода с командата "#include servo.h".



Връзка с двигателя

За задвижване на механизмите и регулиране на скоростта на въртене им е най-лесно да използвате DPT (четен DC двигател с възбуждане от постоянни магнити). Вероятно сте виждали такива мотори в радиоуправляеми коли. Те са лесно обърнати (включени за въртене в правилната посока), просто трябва да промените полярността. Не се опитвайте да ги свържете директно към щифтовете!

По-добре използвайте транзистор. Ще се побере всеки двуполюсен, поне директна (pnp), поне обратна (npn) проводимост. Полето също работи, но когато избирате конкретна, уверете се, че затворът му работи с логически нива?

В противен случай тя няма да се отвори напълно или ще изгорите цифровия изход на микроконтролера, докато зареждате капацитета на портата - те използват драйвер, най-простият начин е да изпомпвате сигнала през биполярен транзистор. По-долу е контролната верига през полеви транзистор.

Схема за свързване на двигателя

Ако между G и S няма резистор, затворът (G) няма да бъде издърпан към земята и може спонтанно да "върви" от смущения.

Как да определите, че полевият транзистор е подходящ за директно управление от микроконтролер, вижте по-долу. В листа с данни намерете параметъра Vgs, например за IRL540 всички измервания и графики са обвързани с Vgs = 5v, дори такъв параметър като съпротивлението на отворен канал е посочен за това напрежение между портата и източника.

Спецификации на транзистора
Спецификации на транзистора

В допълнение към четката DPT, охладителят може да бъде свързан от компютъра по същия начин, въпреки че има безчетков мотор, намотките на който се управляват от вградения преобразувател, чиято платка се намира директно в неговия случай.

Оборотите на тези два типа двигатели се регулират лесно чрез промяна на захранващото напрежение. Това може да се направи, ако базата на транзистора е свързана не в цифров (цифров изход), а с щифт (~ pwm), чиято стойност се определя от функцията "analogWrite ()".


Релета и соленоиди

За превключване на вериги, където регулирането не е необходимо и честото превключване е удобно да се използва реле. Избирайки правилния, можете да превключвате всякакви токове и напрежения с минимални загуби в проводимостта и загряването на електропроводи.

За да направите това, приложете напрежението, необходимо за релето. В релейната верига, бобината му е проектирана да управлява 5 волта, захранващите контакти могат да превключват както двойка волта, така и мрежа 220 V.

соленоид

Соленоидите са намотки или електромагнитни задвижвания.

примери:

  • Задвижването заключва врати за автомобили;

  • Соленоидни клапани;

  • Електромагнит в металургичното производство;

  • Електроцентралата на гаусския пистолет и др.

Във всеки случай, типичната схема за свързване на постоянни намотки към микроконтролер или логика изглежда така:

Транзистор за усилване на управляващия ток, диодът е свързан в обратна посока, за да предпази изхода на микроконтролера от изблици на ЕМП с самоиндукция.

Свързване на крушките чрез реле

Входни устройства и сензори

Можете да управлявате системата си с бутони, резистори, енкодери. Използвайки бутона, можете да изпратите сигнал до цифровия вход на нивото на ардуино (високо / 5V) или ниско (ниско / 0V).

За да направите това, има две възможности за включване. Имате нужда от нормално отворен бутон без фиксиране; за някои цели се нуждаете от превключвател или бутон с фиксиране - изберете сами, в зависимост от ситуацията. За да подадете единица, трябва да свържете първия контакт на бутона към източника на захранване, а вторият - към точката на свързване на резистора и входа на микроконтролера.

Свързване на бутон към ардуино

Когато бутонът се натисне върху съпротивлението, захранващото напрежение спада, тоест високо ниво. Когато бутонът не е натиснат, във веригата няма ток, потенциалът на резистора е нисък, сигналът "Нисък / 0V" се прилага към входа. Това състояние се нарича "щифт се дърпа към земята, а резисторът е" издърпващ се надолу ".

Ако искате микроконтролерът да получи 0 вместо 1, когато щракнете върху бутона, свържете нормално затворения бутон по същия начин или прочетете как да го направите с нормално отворен.

Свързване на бутон към ардуино

За да се даде на микроконтролера команда с нулев сигнал, веригата се променя леко. Единият крак на резистора е свързан към захранващото напрежение, вторият към точката на свързване на нормално отворения бутон и цифровия вход на ардуино.

Когато бутона се освободи, цялото напрежение остава върху него, входът получава високо ниво. Това състояние се нарича "щифт е изтеглен до плюс", а резисторът е "издърпване". Когато натиснете бутона, вие маневрирате (затваряте) входа на земята.


Разделител на напрежението и вход на сигнал от потенциометър и резистивен аналог


 

Разделител на напрежението

Разделител на напрежението се използва за свързване на променливи съпротивления, като термистори, фоторезистори и др. Поради факта, че един от резисторите е постоянен, а вторият променлив - можете да наблюдавате промяната на напрежението в средната им точка, на снимката над него е посочено като Ur.

По този начин е възможно да се свържат различни аналогови сензори от резистивен тип и сензори, които под влияние на външни сили променят проводимостта си. Както и потенциометри.

На снимката по-долу виждате пример за свързване на такива елементи. Потенциометърът може да бъде свързан без допълнителен резистор, тогава в крайно положение ще има пълно напрежение, но в минимално положение е необходимо да се осигури стабилизация или ограничаване на тока - в противен случай ще късо съединение.

Свързване на потенциометри и сензори

данни

За да свържете всеки модул и допълнение към микроконтролера без грешки, трябва да знаете основите на електротехниката, закона на Ом, общата информация за електромагнетизма, както и основите на работа на полупроводникови устройства. Всъщност можете да сте сигурни, че всичко това е много по-лесно, отколкото да слушате тези сложни думи. Използвайте диаграмите от тази статия във вашите проекти!

Вижте също на electrohomepro.com:

  • Как безопасно да управлявате натоварване от 220 волта с помощта на Arduino
  • Моторно и серво управление с Arduino
  • Как да свържете инкрементален енкодер към Arduino
  • Свързване на аналогови сензори към Arduino, датчици за четене
  • Измерване на температура и влажност на Arduino - селекция от начини

  •