Har anslutningar till Arduino

Plattform för robot- och automationsälskare Arduino känd för sin modulära design och användarvänlighet. Ibland stöter jag på en reklam där de säger att du kan montera din robot utan att praktiskt taget känner till elektronik. Men detta är inte helt sant.

Om vissa ställdon och mekanismer är felaktigt anslutna kan du bränna arduinkaporter (som jag redan har beskrivit i artikeln om hur man inte bränner Arduino). Och om du inte vet hur du ska hantera digitala enheter - i bästa fall kommer du helt enkelt inte att kunna upprätta en anslutning.

Jag köpte flera moduler för arduino, vad gör jag nu?

För att lära dig om funktionerna i anslutningen, strömförsörjningsspänningar, logiknivåer etc. måste du bekanta dig med databladet i din modul.

Datablad eller datablad är den tekniska dokumentationen för produkten. Sådan dokumentation kan laddas ner till valfritt chip eller sensor. Vanligtvis finns de på tillverkarens webbplats. Dessutom finns det särskilda resurser i nätverket, där en hel massa teknisk dokumentation samlas in

Läs informationen från databladet noggrant, men vad ska jag leta efter? För det första har ett chip, utöver huvuddelen av namnet, vanligtvis en variabel del eller prefix - oftast är det en eller flera bokstäver.

Detta indikerar vissa funktioner i en viss mikrokrets, till exempel maximal effekt, matningsspänningar och logiska nivåer (om enheten är digital), eventuellt i det fall den körs, etc.

Om du inte hittade näringsinformation och en inloggning i databladet. nivåer, kontakta den rysktalande gruppen av arduino, på deras forum övervägs vanligtvis funktionerna i alla vanliga moduler.

ArduinoUno har en matningsspänning och logiknivåer på 5 V, om den externa enheten fungerar i 3,3 V-intervallet, måste du bilda dem, du kan ordna effekt med en LDO-stabilisator (linjär med ett lågt fall, för att stabilisera den behöver minst 1,3 volt "överspänning på maximalt ström, mot 2 volt på stabilisatorerna i 78xx-serien, vilket gör att du kan få 3,3 volt från 4,5 volt (tre fingerbatterier).

Den tekniska dokumentationen för digitala sensorer och enheter anger också namnen på protokollen med vilka de "kommunicerar" med varandra. Dessa kan vara individuella protokoll och standard, samma:

• UART;

• I2C;

• SPI.

Arduino arbetar med dem. Detta gör det lättare för dig att hitta färdiga bibliotek och kodprover.

Signalkonditionering och förstärkning

Frågor om matchningsenheter och ställdon med arduino uppstår ganska ofta bland nybörjare. Vi kommer att överväga vanliga:

1. Matchande spänningskretsar.

2. Koordinationen av utmatningsstiftens och ställdonets effekt, med andra ord förstärkning av spänning och / eller ström.

Nivåmatchning

Vad ska jag göra om logiknivåerna på min modul är 3,3 volt och på arduino 5 volt? Det är ganska enkelt att använda en logisk nivåomvandlare. Den kan monteras från diskreta element, eller så kan du köpa en färdig modul på kortet, till exempel detta:

En sådan omvandlare är dubbelriktad, d.v.s. det sänker den höga nivån och ökar responsen lågt. LV (1,2,3,4) - plattformar för anslutning av lågnivåsignaler, HV (1,2,3,4) - höga nivåer, HV och LV utan nummer - det här är spänningar på 5 och 3,3 volt, som med källor för konverterade signaler GND - jord eller negativ tråd. I ett särskilt fall finns det fyra oberoende kanaler.

Kretsmatchning med stora spänningsskillnader

Om du ska starta en signal, till exempel från högspänningskretsar, till exempel 220 V, måste du använda en optokopplare.Detta ger galvanisk isolering och skydd mot högspänningsskador på mikrokontrollerns ingångar. Sådana kretsar används både för att ta emot en signal och för utsignaler från en mikrokontroller till ett nätverk, liksom för att kontrollera triacs i kedjor.

Sannolikheten för uppkomsten av en hög potential på arduino-kortet i detta fall är extremt liten, detta säkerställs av avsaknad av elektrisk kontakt, och kommunikation sker via en optisk kanal, d.v.s. med hjälp av ljus. Du kan lära dig mer om detta genom att studera foto- och optoelektroniska enheter.

Om ett stort hopp inträffar kommer optokopplaren att brinna, bilden är PC8171, men du kommer inte att överbelasta portarna på mikrokontrollern.

Ansluta kraftfulla konsumenter

Eftersom mikrokontrollern bara kan styra enhetens drift kan du inte ansluta en kraftfull konsument till sin port. Exempel på sådana konsumenter:

• relä;

• solenoider;

• Elektriska motorer;

• Servon.

1. Servo-anslutning

Servodrivarens huvuduppgift är att ställa in positionen för rotorn ansluten till ställdonna, att styra och ändra den med små ansträngningar. Det vill säga du, med hjälp av en potentiometer, om servomotorn är utformad för att rotera inom en halv varv (180 grader) eller med kodaren, om cirkulär rotation (360 grader) behövs, kan du styra servoaxeln (elmotor i vårt fall) av godtycklig kraft.

Många robotentusiaster använder arduino som grund för sina robotar. Här har servon hittat stor användning. De används som en drivning av rotationsmekanismer för kameror, sensorer och mekaniska händer. Radiomodeller använder för att köra svänghjul i bilmodeller. Branschen använder stora enheter i CNC-maskiner och annan automatisering.

I små amatörtjänster är ett bräde med positionssensor och elektronik integrerat i fallet. Tre ledningar kommer vanligtvis ut ur dem:

• Red - plus power, om en kraftfull enhet är bättre ansluten till en extern källa och inte till Arduino-kortet;

• Svart eller brunt - minus, såväl anslutningen som plus;

• Gul eller orange - styrsignalen - den matas från den digitala stiftet på mikrokontrollern (digital ut).

Ett speciellt bibliotek tillhandahålls för att hantera servern, åtkomst till den förklaras i början av koden med kommandot "#include servo.h".

Motoranslutning

För att driva mekanismer och justera deras rotationshastighet är det lättast att använda DPT (en borst DC-motor med excitation från permanentmagneter). Du såg förmodligen sådana motorer i radiostyrda bilar. De kan lätt vändas (aktiveras för att rotera i rätt riktning) du behöver bara ändra polariteten. Försök inte ansluta dem direkt till stiften!

Använd bättre en transistor. Kommer att passa alla bipolära, åtminstone direkt (pnp), åtminstone omvänd (npn) konduktivitet. Fältet fungerar också, men när du väljer ett specifikt fält, se till att dess slutare fungerar med logiska nivåer?

Annars öppnas den inte helt, eller så bränner du den digitala utgången från mikrokontrollern medan du laddar grindkapacitansen - de använder en drivrutin, det enklaste sättet är att pumpa signalen genom en bipolär transistor. Nedan är styrkretsen igenom fälteffekttransistor.

Om det inte finns något motstånd mellan G och S, dras inte slutaren (G) till marken och kan spontant "gå" från störningar.

Hur man bestämmer att en fälteffekttransistor är lämplig för direkt styrning från en mikrokontroller, se nedan. I databladet hittar du Vgs-parametern, till exempel för IRL540 är alla mätningar och grafer bundna till Vgs = 5v, till och med en sådan parameter som den öppna kanalmotståndet indikeras för denna spänning mellan grinden och källan.

Förutom borsten DPT, kan kylaren anslutas från datorn på samma sätt, även om det finns en borstlös motor, vars lindningar styrs av den inbyggda omvandlaren, vars kort finns direkt i sitt fall.

Varvtalen för dessa två typer av motorer är enkla att justera genom att variera matningsspänningen. Detta kan göras om transistorbasen inte är ansluten i digital (digital utgång), men med en stift (~ pwm), vars värde bestäms av funktionen "analogWrite ()".

Reläer och solenoider

För kopplingskretsar där reglering inte är nödvändig och frekvent omkoppling är bekvämt att använda ett relä. Genom att välja rätt kan du växla strömmar och spänningar med minimala ledningsförluster och värmning av kraftledningar.

För att göra detta, applicera spänningen som krävs på reläspolen. På reläkretsen är dess spole utformad för att styra 5 volt, kraftkontakter kan växla både ett par volt och nätverk 220 V.

Solenoider är spolar eller elektromagnetiska ställdon.

exempel:

• Enheten låser bildörrar;

• Magnetventiler;

• Elektromagnet i metallurgisk produktion;

• Kraftverket i den gaussiska pistolen och mer.

I alla fall ser en typisk krets för att ansluta likspänningar till en mikrokontroller eller logik så här:

En transistor för att förstärka styrströmmen, dioden är ansluten i motsatt riktning för att skydda utgången från mikrokontrollern från skador av självinduktions EMF.

Ingångsenheter och sensorer

Du kan styra ditt system med knappar, motstånd, kodare. Med knappen kan du skicka en signal till den digitala ingången på arduinohög (hög / 5V) eller låg (låg / 0V) nivå.

För att göra detta finns det två alternativ för inkludering. Du behöver en knapp som är normalt öppen utan att fixa; för vissa ändamål behöver du en vippbrytare eller en knapp med fixering - välj själv, beroende på situationen. För att skicka en enhet måste du ansluta knappens första kontakt till strömkällan och den andra till motståndets anslutningspunkt och mikrokontrollerns ingång.

När knappen trycks in på motståndet sjunker matningsspänningen, det vill säga en hög nivå. När knappen inte trycks in finns det ingen ström i kretsen, potentialen på motståndet är låg, signalen "Låg / 0V" tillförs ingången. Detta tillstånd kallas "stift dras till marken, och motståndet är" neddragbart ".

Om du vill att mikrokontrollern ska få 0 istället för 1 när du klickar på knappen, anslut den normalt stängda knappen på samma sätt eller läs om hur du gör det med normalt öppet.

För att ge mikrokontrollern ett kommando med nollsignal ändras kretsen något. Ett motstånd ben är anslutet till matningsspänningen, det andra till anslutningspunkten för den normalt öppna knappen och den digitala ingången till arduino.

När knappen släpps återstår hela spänningen på den, ingången får en hög nivå. Detta tillstånd kallas "stift dras upp till plus", och motståndet är "uppdrag". När du trycker på knappen shuntar du (stänger) ingången till marken.

Spänningsdelare och signalingång från potentiometer och resistiv analog

 

Spänningsdelaren används för att ansluta variabla motstånd, såsom termistorer, fotoresistorer, etc. På grund av det faktum att en av motstånden är konstant, och den andra variabeln - du kan se spänningsförändringen i deras mittpunkt, på bilden ovan indikeras den som Ur.

Således är det möjligt att ansluta olika analoga sensorer av den resistiva typen och sensorer som under påverkan av yttre krafter förändrar deras konduktivitet. Förutom potentiometrar.

På bilden nedan ser du ett exempel på att ansluta sådana element. Potentiometern kan anslutas utan ytterligare motstånd, då i extremläget blir det full spänning, men i minimiläget är det nödvändigt att säkerställa stabilisering eller strömbegränsning - annars kommer det kortslutning.

rön

För att ansluta alla moduler och tillägg till mikrokontrollern utan fel, måste du känna till grunderna för elektroteknik, Ohms lag, allmän information om elektromagnetism, samt grunderna för driften av halvledarapparater. I själva verket kan du se till att det här är mycket lättare att göra än att lyssna på dessa komplexa ord. Använd diagrammen från den här artikeln i dina projekt!