Jellemzi az eszközök és Arduino csatlakoztatását

Platform robotika és automatizálás szerelmeseinek Arduino híres moduláris felépítéséről és egyszerű használatáról. Időnként olyan hirdetéssel találkozom, ahol azt mondják, hogy össze tudja állítani a robotját anélkül, hogy gyakorlatilag ismerné az elektronikát. De ez nem teljesen igaz.

Ha egyes hajtóművek és mechanizmusok helytelenül vannak csatlakoztatva, akkor elégetheti az arduinka portokat (amint az a. Cikkben már említettem) hogy ne égesse Arduino-t). És ha nem tudja, hogyan kell kezelni a digitális eszközöket - akkor a legjobb esetben nem lesz képes létrehozni a kapcsolatot.

Vettem több modult az arduino-hoz, mit tegyek tovább?

A kapcsolat tulajdonságainak, az áramellátási feszültségeknek, a logikai szinteknek stb. Megismeréséhez meg kell ismerkednie a modul adatlapjával.

Adatlap vagy adatlap a termék műszaki dokumentációja. Az ilyen dokumentáció bármilyen chipre vagy érzékelőre letölthető. Általában a gyártó webhelyén találhatók. Ezenkívül vannak speciális erőforrások a hálózaton, amelyeken egész sor műszaki dokumentáció összegyűjtésére kerül sor

Olvassa el figyelmesen az adatlap adatait, de mit kell keresnem? Először is, egy chip a név fő részén kívül általában változó vagy előtagot tartalmaz - általában ez egy vagy több betű.

Ez egy adott mikroáramkör egyes tulajdonságait jelzi, például a maximális teljesítményt, a tápfeszültségeket és a logikai szinteket (ha az eszköz digitális), esetleg abban az esetben, amikor végrehajtják, stb.

Ha nem talált táplálkozási információt, és jelentkezzen be az adatlapba. Szinteken lépjen kapcsolatba az oroszul beszélő arduino közösségekkel, fórumaikon általában az összes közös modul jellemzőit veszik figyelembe.

Az ArduinoUno tápfeszültsége és logikai szintje 5 V, ha a külső eszköz 3,3 V tartományban működik, akkor ezeket ki kell alakítania, LDO stabilizátor segítségével elrendezheti az áramellátást (alacsony eséssel lineáris, stabilizálásához legalább 1,3 volt „maximális túlfeszültségre” van szüksége) A 78xx sorozat stabilizátorainak 2 V feszültsége ellenáll, ami lehetővé teszi, hogy 3,3 V-ot kapjon 4,5 V-os (három ujjú elem) feszültségtől.

A digitális érzékelők és eszközök műszaki dokumentációjában meg kell adni a protokollok nevét is, amelyekkel "kommunikálnak" egymással. Ezek lehetnek egyedi protokollok és standardok, ugyanazok:

• UART;

• I2C;

• SPI.

Arduino velük dolgozik. Ez megkönnyíti a kész könyvtárak és a kódminták megtalálását.

Jel kondicionálása és erősítése

A kezdők körében gyakran felmerülnek a kérdések az eszközök és a hajtóműveknek az arduino-val való illesztésével kapcsolatban. Figyelembe vesszük a közös:

1. Megfelelő feszültségáramkörök.

2. A kimeneti tű és a hajtómű teljesítményének összehangolása, vagyis a feszültség és / vagy áram erősítése.

Szint egyezés

Mi a teendő, ha a modulom logikai szintje 3,3 volt, az arduino pedig 5 volt? Meglehetősen egyszerű a logikai szintű konverter használata. Összeállítható különálló elemekből, vagy megvásárolhat egy kész modult a táblán, például:

Egy ilyen konverter kétirányú, azaz csökkenti a magas szintet, és növeli az alacsony reakciót. LV (1,2,3,4) - platformok alacsony szintű jelek csatlakoztatására, HV (1,2,3,4) - magas szintek, HV és LV számok nélkül - ezek 5 és 3,3 V feszültségek, akárcsak a konvertált jelforrásokhoz GND - föld vagy negatív vezeték. Egy adott esetben 4 független csatorna létezik.

Áramköri illesztés nagy feszültségkülönbségekkel

Ha jelet indít, például nagyfeszültségű áramkörökből, például 220 V, akkor optocsatolót kell használnia.Ez galvanikus leválasztást és védelmet nyújt a mikrokontroller bemeneteinek nagyfeszültségű kitöréseivel szemben. Az ilyen áramköröket mind jel fogadására, mind mikrovezérlőtől hálózatra történő kimenő jelzésre használják a triák ellenőrzésére láncokban.

A nagy potenciál az arduino táblán való megjelenésének valószínűsége ebben az esetben rendkívül kicsi, ezt az elektromos érintkezés hiánya biztosítja, és a kommunikáció optikai csatornán keresztül, azaz fény segítségével. Erről többet megtudhat foto- és optoelektronikai eszközök tanulmányozásával.

Ha nagy ugrás történik, az optocsatoló égni fog, a kép PC8171, de a mikrovezérlő portjait nem fogja túlterhelni.

Nagy teljesítményű fogyasztók összekapcsolása

Mivel a mikrovezérlő csak az eszközök működését vezérelheti, nem csatlakoztathat erős fogyasztót a portjához. Példák ilyen fogyasztókra:

• relé;

• mágnesszelepek;

• Elektromos motorok;

• Servos.

1. Szervó csatlakozás

A szervóhajtás fő feladata a működtetőelemekhez csatlakoztatott rotor helyzetének beállítása, kis erőfeszítésekkel történő vezérlése és megváltoztatása. Vagyis Ön egy potenciométer segítségével, ha a szervohajtást úgy tervezték, hogy fél fordulaton (180 fok) forogjon, vagy egy kódoló segítségével, ha körkörös forgásra (360 fok) van szükség, tetszőleges erővel szabályozhatja a szervótengely (a mi esetünkben az elektromos motor) helyzetét.

Sok robotika rajongó az arduino-t használja robotjaik alapjául. Itt a szervók nagy hasznot találtak. Használják őket forgó mechanizmusokként kamerák, érzékelők és mechanikus kezek számára. A rádiómodellek az autómodellekben fordítókerekeket vezetnek. Az ipar nagy meghajtókat használ a CNC gépekben és más automatizálásban.

A amatőr kis szolgáltatások során egy helyzetérzékelővel és elektronikával ellátott tábla van beépítve a tokba. Három vezeték általában jön ki belőlük:

• Piros plusz teljesítmény, ha egy nagy teljesítményű meghajtót jobban csatlakoztatnak egy külső forráshoz, és nem az Arduino táblához;

• Fekete vagy barna - mínusz, a kapcsolat és plusz;

• Sárga vagy narancssárga - a vezérlőjel - a mikrovezérlő digitális tűjéről táplálja (digitális kimenet).

A kiszolgáló kezelésére speciális könyvtár áll rendelkezésre, a hozzáférést a kód elején a #include servo.h paranccsal deklaráljuk.

Motor csatlakozás

A mechanizmusok meghajtásához és a fordulatszám beállításához a legegyszerűbb a DPT (egy kefe DC motor, állandó mágnesek gerjesztése) használata. Valószínűleg láttál ilyen motorokat rádióvezérelt autókban. Könnyen megfordíthatók (bekapcsolva a megfelelő irányba forognak), csak meg kell változtatnia a polaritást. Ne próbálja közvetlenül a csapokhoz csatlakoztatni!

Inkább használjon tranzisztort. Illeszkedik bármilyen bipoláris, legalább közvetlen (pnp), legalább fordított (npn) vezetőképesség. A mező is működik, de egy adott kiválasztásakor ügyeljen arra, hogy a redőny logikai szintekkel működjön?

Ellenkező esetben nem nyílik meg teljesen, vagy elégetheti a mikrovezérlő digitális kimenetét a kapu kapacitásának feltöltése közben - meghajtót használnak, a legegyszerűbb módszer a jel szivattyúzása egy bipoláris tranzisztoron. Az alábbiakban látható a vezérlőáramkör terepi hatású tranzisztor.

Ha nincs ellenállás G és S között, akkor a redőnyöt (G) nem húzza a földre, és spontán módon „járhat” az interferenciától.

Lásd alább, hogyan lehet meghatározni, hogy egy mezőhatású tranzisztor alkalmas-e a mikrovezérlő közvetlen vezérlésére. Az adatlapban keresse meg a Vgs paramétert, például az IRL540 esetében az összes mérés és grafikon Vgs = 5v-hez van kötve, még egy olyan paramétert, mint például a nyitott csatorna ellenállása jelzi erre a feszültségre a kapu és a forrás között.

A DPT kefe mellett a hűtő ugyanolyan módon csatlakoztatható a számítógépről, bár van egy kefe nélküli motor, amelynek tekercseit a beépített átalakító vezérli, amelynek a táblája közvetlenül a tokjában található.

E két típusú motor fordulatszáma könnyen beállítható a tápfeszültség változtatásával. Ez megtehető, ha a tranzisztor alapját nem digitálisan (digitális kimenet) csatlakoztatják, hanem egy tűvel (~ pwm), amelynek értékét az "analogWrite ()" funkció határozza meg.

Relék és mágnesszelepek

Kapcsoló áramköröknél, ahol a szabályozás nem szükséges, és a gyakori kapcsolás kényelmes egy relé használata. A megfelelő kiválasztásával bármilyen áramot és feszültséget válthat, minimális veszteséggel a vezetőképességben és az elektromos vezetékek fűtésekor.

Ehhez alkalmazza a szükséges feszültséget a relétekercsre. A relé áramkörén a tekercset 5 volt vezérlésére tervezték, az energiaérintkezők mind a két feszültséget és a 220 V hálózatot kapcsolhatják.

A mágnesszelepek tekercsek vagy elektromágneses hajtóművek.

példák:

• A meghajtó reteszeli az autó ajtaját;

• Mágnesszelepek;

• Elektromágnes a kohászatban;

• A gaussiai fegyver erőműve és még sok más.

Mindenesetre egy tipikus áramkör az egyenáramú tekercsek mikrokontrollerhez vagy logikához történő csatlakoztatásához így néz ki:

A tranzisztor a vezérlőáram erősítésére, a dióda ellenkező irányba van csatlakoztatva, hogy megvédje a mikrovezérlő kimenetét az EMF önindukciótól.

Bemeneti eszközök és érzékelők

A rendszert gombokkal, ellenállásokkal, kódolókkal vezérelheti. A gomb segítségével jelet küldhet az arduino magas (magas / 5V) vagy alacsony (alacsony / 0V) szintű digitális bemenetére.

Ehhez kétféle lehetőség van a beillesztésre. Rendszeresen nyitott gombra van szüksége rögzítés nélkül; bizonyos célokra váltókapcsolóra vagy rögzítőgombra van szüksége - a helyzettől függően válassza ki magát. Egység elküldéséhez csatlakoztassa a gomb első érintkezőjét az áramforráshoz, a másodikt az ellenállás csatlakozási pontjához és a mikrovezérlő bemenetéhez.

Amikor a gombot megnyomják az ellenálláson, a tápfeszültség csökken, vagyis magas szintre csökken. Ha nem nyomjuk meg a gombot, nincs áram az áramkörben, az ellenállás potenciálja alacsony, az "alacsony / 0V" jel kerül a bemenetre. Ezt az állapotot úgy hívják, hogy a csapot a földre húzzák, az ellenállást pedig a lefelé húzzák.

Ha azt akarja, hogy a mikrovezérlő az 1 helyett 0-t kapjon, amikor rákattint a gombra, akkor csatlakoztassa ugyanúgy a normál esetben zárt gombot, vagy olvassa el, hogyan kell ezt megtenni nyitott állapotban.

Annak érdekében, hogy a mikrovezérlőnek nulla jelű parancsot kapjon, az áramkör kissé megváltozik. Az egyik ellenállás láb a tápfeszültséghez, a másik az általában nyitott gomb csatlakozási pontjához és az arduino digitális bemenetéhez van csatlakoztatva.

A gomb elengedésekor az összes feszültség rajta marad, a bemenet magas szintre kerül. Ezt az állapotot úgy hívják, hogy "a pin-t pluszra húzzák", az ellenállást pedig "pull-up" -nak nevezik. Amikor megnyomja a gombot, elkerüli (bezárja) a talaj bejáratát.

Feszültségválasztó és jelbemenet a potenciométről és az ellenállásos analógból

 

A feszültség-elosztót változó ellenállások, például termisztorok, fotoreziszterek stb. Összekötésére használják. Mivel az egyik ellenállás állandó, a második változó pedig - megfigyelheti a feszültségváltozást a középpontjukban, a fenti képen Ur jelzéssel látjuk el.

Így különféle ellenállásos érzékelők és érzékelők csatlakoztathatók, amelyek a külső erők hatására megváltoztatják vezetőképességüket. Potenciométerek mellett.

Az alábbi képen látható egy példa az ilyen elemek összekapcsolására. A potenciométer további ellenállás nélkül csatlakoztatható, akkor a szélsőséges helyzetben teljes feszültség lesz, de a minimális helyzetben biztosítani kell a stabilizációt vagy az áramkorlátozást - különben rövidzárlat.

megállapítások

Annak érdekében, hogy bármilyen modult és kiegészítést a mikrovezérlőhöz hibátlanul csatlakoztathasson, meg kell ismernie az elektrotechnika alapjait, Ohmi törvényét, az elektromágnesességre vonatkozó általános információkat, valamint a félvezető eszközök működésének alapjait. Valójában megbizonyosodhat arról, hogy ezt sokkal könnyebb megtenni, mint hallgatni ezeket a bonyolult szavakat. Használja a jelen cikk ábráit a projektjeiben!