Διαθέτει συσκευές σύνδεσης με το Arduino

Πλατφόρμα ρομποτικής και λάτρεις αυτοματισμού Arduino φημίζεται για την αρθρωτή σχεδίαση και την ευκολία χρήσης. Μερικές φορές συναντώ μια διαφήμιση όπου λένε ότι μπορείτε να συναρμολογήσετε το ρομπότ σας χωρίς να είστε σχεδόν εξοικειωμένοι με την ηλεκτρονική. Αλλά αυτό δεν είναι απολύτως αληθές.

Εάν ορισμένοι ενεργοποιητές και μηχανισμοί συνδέονται εσφαλμένα, μπορείτε να κάψετε τις θύρες arduinka (όπως ήδη ανέφερα στο άρθρο περίπου πώς να μην κάψετε Arduino) Και αν δεν ξέρετε πώς να χειρίζεστε ψηφιακές συσκευές - στην καλύτερη περίπτωση απλά δεν θα είστε σε θέση να δημιουργήσετε μια σύνδεση.

Αγόρασα αρκετές ενότητες για arduino, τι να κάνω στη συνέχεια;

Για να μάθετε σχετικά με τα χαρακτηριστικά της σύνδεσης, τις τάσεις τροφοδοσίας, τα επίπεδα λογικής, κλπ., Πρέπει να εξοικειωθείτε με το δελτίο δεδομένων της μονάδας σας.

Το τεχνικό δελτίο ή το δελτίο δεδομένων είναι η τεχνική τεκμηρίωση του προϊόντος. Τέτοια τεκμηρίωση μπορεί να μεταφορτωθεί σε οποιοδήποτε τσιπ ή αισθητήρα. Συνήθως βρίσκονται στην ιστοσελίδα του κατασκευαστή. Επιπλέον, στο δίκτυο υπάρχουν ειδικοί πόροι, στους οποίους συλλέγεται μια ολόκληρη μάζα τεχνικής τεκμηρίωσης

Διαβάστε προσεκτικά τις πληροφορίες από το φύλλο δεδομένων, αλλά τι πρέπει να ψάξω; Πρώτον, ένα τσιπ, εκτός από το κύριο μέρος του ονόματος, έχει συνήθως ένα μεταβλητό μέρος ή πρόθεμα - συνήθως είναι ένα ή περισσότερα γράμματα.

Αυτό υποδεικνύει ορισμένα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου μικροκυκλώματος, για παράδειγμα, τη μέγιστη ισχύ, τις τάσεις τροφοδοσίας και τα επίπεδα λογικής (εάν η συσκευή είναι ψηφιακή), ενδεχομένως την περίπτωση κατά την οποία εκτελείται, κλπ.

Εάν δεν βρήκες πληροφορίες διατροφής και ένα αρχείο καταγραφής στο δελτίο δεδομένων. επικοινωνήστε με τις ρωσόφωνες κοινότητες arduino · στα φόρουμ τους, συνήθως εξετάζονται τα χαρακτηριστικά όλων των κοινών ενοτήτων.

Το ArduinoUno έχει τάση τροφοδοσίας και λογικά επίπεδα 5 V, αν η εξωτερική συσκευή λειτουργεί σε περιοχή 3,3 V, θα πρέπει να τα διαμορφώσετε, μπορείτε να κανονίσετε την τροφοδοσία με ένα σταθεροποιητή LDO (γραμμικό με χαμηλή πτώση, για να σταθεροποιηθεί χρειάζεται τουλάχιστον 1,3 volts " ρεύματος, έναντι 2 βολτ στους σταθεροποιητές της σειράς 78xx, που σας επιτρέπει να έχετε 3,3 βολτ από 4,5 βολτ (μπαταρίες τριών δακτύλων).

Η τεχνική τεκμηρίωση για τους ψηφιακούς αισθητήρες και τις συσκευές υποδεικνύει επίσης τα ονόματα των πρωτοκόλλων με τα οποία «επικοινωνούν» μεταξύ τους. Αυτά μπορεί να είναι μεμονωμένα πρωτόκολλα και πρότυπα, τα ίδια:

• UART

• I2C;

• SPI

Ο Arduino συνεργάζεται μαζί τους. Αυτό θα σας διευκολύνει να βρείτε έτοιμες βιβλιοθήκες και δείγματα κώδικα.

Προετοιμασία και ενίσχυση σήματος

Ερωτήσεις σχετικά με την αντιστοίχιση συσκευών και ενεργοποιητών με arduino εμφανίζονται αρκετά συχνά μεταξύ των αρχάριων. Θα εξετάσουμε κοινά:

1. Συνδυασμός κυκλωμάτων τάσης.

2. Ο συντονισμός της ισχύος του πείρου εξόδου και του ενεργοποιητή, με άλλα λόγια, η ενίσχυση της τάσης και / ή του ρεύματος.

Επίπεδο αντιστοίχισης

Τι πρέπει να κάνω εάν τα επίπεδα λογικής της μονάδας μου είναι 3,3 Volts, και για τα arduino 5 Volts; Είναι πολύ απλό να χρησιμοποιείτε μετατροπέα λογικής στάθμης. Μπορεί να συναρμολογηθεί από διακριτά στοιχεία ή μπορείτε να αγοράσετε ένα έτοιμο δομοστοιχείο στον πίνακα, για παράδειγμα αυτό:

Ένας τέτοιος μετατροπέας είναι αμφίδρομος, δηλ. μειώνει το υψηλό επίπεδο και αυξάνει τη χαμηλή απόκριση. LV (1,2,3,4) - πλατφόρμες για τη σύνδεση σημάτων χαμηλής στάθμης, HV (1,2,3,4) - υψηλά επίπεδα, HV και LV χωρίς αριθμούς - αυτές είναι τάσεις 5 και 3,3 Volts, όπως με πηγές μετατρεπόμενων σημάτων GND - γείωση ή αρνητικό σύρμα. Σε μια συγκεκριμένη περίπτωση υπάρχουν 4 ανεξάρτητα κανάλια.

Ταιριάσματος κυκλώματος με μεγάλες διαφορές τάσης

Αν πρόκειται να ξεκινήσετε ένα σήμα, για παράδειγμα από κυκλώματα υψηλής τάσης, για παράδειγμα 220 V, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν οπτοπλέκτη.Αυτό θα παρέχει γαλβανική απομόνωση και προστασία από εκρήξεις υψηλής τάσης των εισόδων του μικροελεγκτή. Τέτοια κυκλώματα χρησιμοποιούνται τόσο για λήψη σήματος όσο και για σήματα εξόδου από μικροελεγκτή σε δίκτυο, καθώς και για τον έλεγχο των τριακίδων σε αλυσίδες.

Η πιθανότητα εμφάνισης υψηλού δυναμικού στην πλακέτα arduino στην περίπτωση αυτή είναι εξαιρετικά μικρή, αυτό εξασφαλίζεται από την απουσία ηλεκτρικής επαφής και η επικοινωνία γίνεται μέσω ενός οπτικού καναλιού, δηλ. με τη βοήθεια του φωτός. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα σχετικά με αυτό με τη μελέτη φωτογραφικών και οπτικοηλεκτρονικών συσκευών.

Αν συμβεί ένα μεγάλο άλμα, ο οπτοπλέκτης θα καεί, η εικόνα είναι PC8171, αλλά δεν θα υπερφορτώσετε τις θύρες του μικροελεγκτή.

Σύνδεση ισχυρών καταναλωτών

Δεδομένου ότι ο μικροελεγκτής μπορεί να ελέγξει μόνο τη λειτουργία συσκευών, δεν μπορείτε να συνδέσετε έναν ισχυρό καταναλωτή στη θύρα του. Παραδείγματα τέτοιων καταναλωτών:

• Ρελέ

• Ηλεκτρομαγνητικά ·

• Ηλεκτροκινητήρες;

• Σέρβο.

1. Σέρβο σύνδεση

Το κύριο καθήκον του σερβομηχανισμού είναι να ρυθμίσει τη θέση του δρομέα που συνδέεται με τους ενεργοποιητές, να τον ελέγχει και να το αλλάζει με μικρές προσπάθειες. Δηλαδή, εσείς, με τη βοήθεια ενός ποτενσιόμετρου, αν ο σερβομηχανισμός έχει σχεδιαστεί για να περιστρέφεται σε μισή στροφή (180 μοίρες) ή με τη βοήθεια ενός κωδικοποιητή, εάν χρειάζεται κυκλική περιστροφή (360 μοίρες), μπορείτε να ελέγξετε τη θέση του αυχένα σέρβο (ηλεκτρικό μοτέρ στην περίπτωσή μας)

Πολλοί ρομποτικοί ενθουσιώδες χρησιμοποιούν το arduino ως βάση των ρομπότ τους. Εδώ οι σερβοί έχουν βρει μεγάλη χρήση. Χρησιμοποιούνται ως μηχανισμός περιστροφικών μηχανισμών για κάμερες, αισθητήρες και μηχανικά χέρια. Τα μοντέλα ραδιοφώνου χρησιμοποιούνται για την οδήγηση περιστρεφόμενων τροχών σε μοντέλα αυτοκινήτων. Η βιομηχανία χρησιμοποιεί μεγάλους δίσκους σε μηχανές CNC και άλλους αυτοματισμούς.

Στις ερασιτεχνικές μικρές υπηρεσίες, μια πλακέτα με αισθητήρα θέσης και ηλεκτρονικά είναι ενσωματωμένη στη θήκη. Τρία καλώδια προέρχονται συνήθως από αυτά:

• Red - plus power, εάν μια ισχυρή μονάδα δίσκου είναι καλύτερα συνδεδεμένη με μια εξωτερική πηγή, και όχι με τον πίνακα Arduino.

• Μαύρο ή καφέ - μείον, η σύνδεση καθώς και συν?

• Κίτρινο ή πορτοκαλί - το σήμα ελέγχου - τροφοδοτείται από τον ψηφιακό πείρο του μικροελεγκτή (ψηφιακή έξοδος).

Παρέχεται μια ειδική βιβλιοθήκη για τη διαχείριση του διακομιστή, η πρόσβαση στην οποία δηλώνεται στην αρχή του κώδικα με την εντολή "#include servo.h".

Σύνδεση κινητήρα

Για να κινητοποιήσετε τους μηχανισμούς και να ρυθμίσετε την ταχύτητα περιστροφής τους, είναι ευκολότερο να χρησιμοποιήσετε το DPT (κινητήρα συνεχούς βούρτσας με διέγερση από μόνιμους μαγνήτες). Πιθανότατα είδατε τέτοιους κινητήρες σε ραδιοελεγχόμενα αυτοκίνητα. Είναι εύκολα αναστρέψιμες (ενεργοποιημένες για να περιστραφούν προς τη σωστή κατεύθυνση) απλά πρέπει να αλλάξετε την πολικότητα. Μην προσπαθήσετε να τα συνδέσετε απευθείας με τις ακίδες!

Καλύτερη χρήση ενός τρανζίστορ. Θα ταιριάζει οποιαδήποτε διπολική, τουλάχιστον άμεση (pnp), τουλάχιστον αντίστροφη (npn) αγωγιμότητα. Το πεδίο λειτουργεί επίσης, αλλά όταν επιλέγετε ένα συγκεκριμένο, βεβαιωθείτε ότι το κλείστρο του λειτουργεί με λογικά επίπεδα;

Διαφορετικά, δεν θα ανοίξει τελείως ή θα κάψετε την ψηφιακή έξοδο του μικροελεγκτή κατά τη φόρτιση της χωρητικότητας της πύλης - χρησιμοποιούν ένα πρόγραμμα οδήγησης, ο απλούστερος τρόπος είναι να αντλήσετε το σήμα μέσω διπολικού τρανζίστορ. Παρακάτω είναι το κύκλωμα ελέγχου μέσω πεδίο τρανζίστορ.

Αν δεν υπάρχει αντίσταση μεταξύ G και S, τότε το κλείστρο (G) δεν θα τραβηχτεί προς το έδαφος και μπορεί να «περπατήσει» αυθόρμητα από παρεμβολές.

Πώς μπορείτε να διαπιστώσετε ότι ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου είναι κατάλληλο για άμεσο έλεγχο από μικροελεγκτή, δείτε παρακάτω. Στο φύλλο δεδομένων, βρείτε την παράμετρο Vgs, για παράδειγμα, για το IRL540 όλες οι μετρήσεις και τα γραφήματα είναι συνδεδεμένα με Vgs = 5v, ακόμη και μια τέτοια παράμετρος που η αντίσταση ανοικτού διαύλου δείχνεται για αυτή την τάση μεταξύ της πύλης και της πηγής.

Εκτός από τη βούρτσα DPT, ο ψυγείο μπορεί να συνδεθεί με τον ίδιο τρόπο από τον υπολογιστή, αν και υπάρχει ένας κινητήρας χωρίς ψήκτρες, οι περιελίξεις του οποίου ελέγχονται από τον ενσωματωμένο μετατροπέα, ο πίνακας του οποίου βρίσκεται ακριβώς στη θήκη του.

Οι στροφές αυτών των δύο τύπων κινητήρων είναι εύκολο να ρυθμιστούν μεταβάλλοντας την τάση τροφοδοσίας. Αυτό μπορεί να γίνει αν η βάση του τρανζίστορ δεν είναι συνδεδεμένη σε ψηφιακή (ψηφιακή έξοδο), αλλά με ακίδα (~ pwm), η τιμή της οποίας καθορίζεται από τη συνάρτηση "analogWrite ()".

Ρελέ και ηλεκτρομαγνητικά

Για κυκλώματα διακοπτών όπου η ρύθμιση δεν είναι απαραίτητη και η συχνή εναλλαγή είναι βολικό να χρησιμοποιείτε ένα ρελέ. Επιλέγοντας το σωστό, μπορείτε να αλλάξετε οποιαδήποτε ρεύματα και τάσεις με ελάχιστες απώλειες αγωγιμότητας και θέρμανσης των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

Για να γίνει αυτό, εφαρμόστε την απαιτούμενη τάση στο πηνίο του ρελέ. Στο κύκλωμα ρελέ, το πηνίο του έχει σχεδιαστεί για να ελέγχει 5 βολτ, οι επαφές ισχύος μπορούν να αλλάξουν τόσο ζεύγος βολτ και δίκτυο 220 V.

Τα ηλεκτρομαγνητικά σώματα είναι πηνία ή ηλεκτρομαγνητικούς ενεργοποιητές.

Παραδείγματα:

• Η μονάδα κλειδώνει τις πόρτες του αυτοκινήτου.

• Ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες.

• Ηλεκτρομαγνήτης στη μεταλλουργική παραγωγή.

• Η μονάδα παραγωγής ενέργειας του Gaussian gun και άλλα.

Σε κάθε περίπτωση, ένα τυπικό κύκλωμα για τη σύνδεση των πηνίων DC σε ένα μικροελεγκτή ή λογική μοιάζει με αυτό:

Ένα τρανζίστορ για την ενίσχυση του ρεύματος ελέγχου, η δίοδος συνδέεται προς την αντίθετη κατεύθυνση για να προστατεύσει την έξοδο του μικροελεγκτή από εκρήξεις EMF αυτοεπικοινωνίας.

Συσκευές εισόδου και αισθητήρες

Μπορείτε να ελέγξετε το σύστημά σας με κουμπιά, αντιστάσεις, κωδικοποιητές. Χρησιμοποιώντας το κουμπί, μπορείτε να στείλετε ένα σήμα στην ψηφιακή είσοδο του υψηλού (υψηλού / 5V) ή χαμηλού (χαμηλού / 0V) επιπέδου arduino.

Για να γίνει αυτό, υπάρχουν δύο επιλογές για συμπερίληψη. Χρειάζεστε ένα κανονικά ανοικτό κουμπί χωρίς να στερεώσετε, για κάποιους σκοπούς, χρειάζεστε ένα διακόπτη εναλλαγής ή ένα κουμπί με σταθεροποιητή - επιλέξτε μόνοι σας, ανάλογα με την κατάσταση. Για να υποβάλετε μια μονάδα, πρέπει να συνδέσετε την πρώτη επαφή του κουμπιού στην πηγή τροφοδοσίας και η δεύτερη με το σημείο σύνδεσης της αντίστασης και την είσοδο του μικροελεγκτή.

Όταν πατηθεί το κουμπί στην αντίσταση, η τάση τροφοδοσίας πέφτει, δηλαδή είναι υψηλή. Όταν το κουμπί δεν πατηθεί, δεν υπάρχει ρεύμα στο κύκλωμα, το δυναμικό στην αντίσταση είναι χαμηλό, το σήμα "Low / 0V" εφαρμόζεται στην είσοδο. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται "ο πείρος τραβιέται στο έδαφος και η αντίσταση είναι" pull-down ".

Εάν θέλετε ο μικροελεγκτής να πάρει 0 αντί για 1 όταν κάνετε κλικ στο κουμπί, συνδέστε το κανονικά κλειστό κουμπί με τον ίδιο τρόπο ή διαβάστε πώς να το κάνετε με κανονικά ανοιχτό.

Για να δώσετε στον μικροελεγκτή μια εντολή με μηδενικό σήμα, το κύκλωμα αλλάζει ελαφρώς. Ένα πόδι αντίστασης συνδέεται στην τάση τροφοδοσίας, το δεύτερο στο σημείο σύνδεσης του κουμπιού κανονικού ανοίγματος και η ψηφιακή είσοδος του arduino.

Όταν το κουμπί απελευθερωθεί, όλη η τάση παραμένει σε αυτό, η είσοδος παίρνει ένα υψηλό επίπεδο. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται "καρφίτσα τραβιέται μέχρι συν", και η αντίσταση είναι "pull-up". Όταν πιέζετε το κουμπί, κινείστε (κλείνοντας) την είσοδο στο έδαφος.

Διαχωριστής τάσης και είσοδος σήματος από ποτενσιόμετρο και αναλογικό αντίσταση

 

Ο διαχωριστής τάσης χρησιμοποιείται για τη σύνδεση μεταβλητών αντιστάσεων, όπως θερμίστορες, φωτοαντιστάσεις, κ.λπ. Λόγω του γεγονότος ότι μία από τις αντιστάσεις είναι σταθερή, και η δεύτερη μεταβλητή - μπορείτε να παρατηρήσετε την αλλαγή τάσης στο μέσον τους, στην παραπάνω εικόνα αναφέρεται ως Ur.

Έτσι, είναι δυνατόν να συνδεθούν διάφοροι αναλογικοί αισθητήρες τύπου αντιστάσεως και αισθητήρες οι οποίοι υπό την επίδραση εξωτερικών δυνάμεων αλλάζουν την αγωγιμότητά τους. Όπως και τα ποτενσιόμετρα.

Στην παρακάτω εικόνα βλέπετε ένα παράδειγμα σύνδεσης τέτοιων στοιχείων. Το ποτενσιόμετρο μπορεί να συνδεθεί χωρίς πρόσθετη αντίσταση, τότε στην ακραία θέση θα υπάρχει πλήρης τάση, αλλά στην ελάχιστη θέση είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί σταθεροποίηση ή περιορισμός ρεύματος - διαφορετικά θα βραχυκύκλωμα.

Συμπεράσματα

Για να συνδέσετε οποιαδήποτε μονάδα και προσθήκη στον μικροελεγκτή χωρίς λάθη, πρέπει να γνωρίζετε τα βασικά στοιχεία της ηλεκτρολογίας, του νόμου του Ohm, γενικές πληροφορίες σχετικά με τον ηλεκτρομαγνητισμό, καθώς και τα βασικά στοιχεία της λειτουργίας των συσκευών ημιαγωγών. Στην πραγματικότητα, μπορείτε να βεβαιωθείτε ότι αυτό είναι πολύ πιο εύκολο να κάνετε από ό, τι ακούτε αυτές τις σύνθετες λέξεις. Χρησιμοποιήστε τα διαγράμματα από αυτό το άρθρο στα έργα σας!