Nagtatampok ng pagkonekta ng mga aparato sa Arduino

Ang platform para sa mga robotics at mga mahilig sa automation Arduino sikat sa modular na disenyo at kadalian ng paggamit. Minsan nasasaksihan ko ang isang patalastas kung saan sinasabi nila na maaari mong i-ipon ang iyong robot nang hindi praktikal na pamilyar sa mga electronics. Ngunit hindi ito lubos na totoo.

Kung ang ilang mga actuator at mekanismo ay hindi tama na konektado, maaari mong sunugin ang mga port arduinka (tulad ng nasabi ko na sa artikulo tungkol sa paano hindi masunog ang Arduino) At kung hindi mo alam kung paano mahawakan ang mga digital na aparato - sa pinakamahusay na hindi mo lamang maitaguyod ang isang koneksyon.

Bumili ako ng maraming mga module para sa arduino, ano ang susunod na gagawin?

Upang malaman ang tungkol sa mga tampok ng koneksyon, mga boltahe ng suplay ng kuryente, mga antas ng logic, atbp kailangan mong pamilyar sa datasheet sa iyong module.

Ang Datasheet o datasheet ay ang teknikal na dokumentasyon para sa produkto. Ang nasabing dokumentasyon ay maaaring ma-download sa anumang chip o sensor. Kadalasan sila ay nasa website ng tagagawa. Bukod dito, may mga espesyal na mapagkukunan sa network, kung saan nakolekta ang isang buong misa ng teknikal na dokumentasyon

Basahin nang mabuti ang impormasyon mula sa datasheet, ngunit ano ang dapat kong hanapin? Una, ang isang maliit na tilad, bilang karagdagan sa pangunahing bahagi ng pangalan, ay karaniwang may variable na bahagi o prefix - madalas na ito ay isa o higit pang mga titik.

Ipinapahiwatig nito ang ilang mga tampok ng isang partikular na microcircuit, halimbawa, maximum na lakas, mga boltahe ng supply at mga antas ng logic (kung ang aparato ay digital), marahil ang kaso kung saan ito ay naisakatuparan, atbp.

Kung wala kang nakitang impormasyon sa nutrisyon at isang log sa datasheet. mga antas, makipag-ugnay sa mga komunidad na nagsasalita ng Russian na arduino; sa kanilang mga forum, ang mga tampok ng lahat ng karaniwang mga module ay karaniwang isinasaalang-alang.

Ang ArduinoUno ay mayroong isang supply ng boltahe at mga antas ng logic na 5 V, kung ang panlabas na aparato ay nagpapatakbo sa saklaw na 3.3 V, kakailanganin mong mabuo ang mga ito, maaari mong ayusin ang kapangyarihan gamit ang isang LDO stabilizer (linear na may isang mababang patak, upang ma-stabilize ito ay nangangailangan ng hindi bababa sa 1.3 volts ng "labis na boltahe sa maximum kasalukuyang, laban sa 2 volts sa mga stabilizer ng serye ng 78xx, na nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng 3.3 volts mula sa 4.5 volts (tatlong baterya ng daliri).

Ang dokumentong teknikal para sa mga digital sensor at aparato ay nagpapahiwatig din ng mga pangalan ng mga protocol kung saan sila "nakikipag-usap" sa bawat isa. Maaari itong maging indibidwal na mga protocol at pamantayan, pareho:

• UART

• I2C;

• SPI

Gumagana sa kanila ang Arduino. Ito ay mas madali para sa iyo upang makahanap ng mga yari na aklatan at mga sample ng code.

Signal conditioning at pagpapalakas

Ang mga tanong tungkol sa pagtutugma ng mga aparato at aktor na may arduino ay madalas na lumitaw sa mga nagsisimula. Isasaalang-alang namin ang mga karaniwang:

1. Pagtutugma ng mga circuit na boltahe.

2. Ang koordinasyon ng kapangyarihan ng pin ng output at actuator, sa madaling salita, ang pagpapalakas ng boltahe at / o kasalukuyang.

Antas ng Pagtutugma

Ano ang dapat kong gawin kung ang mga antas ng logic sa aking module ay 3.3 Volts, at sa arduino 5 Volts? Medyo simpleng gamitin ang isang converter ng logic level. Maaari itong tipunin mula sa mga hiwalay na elemento, o maaari kang bumili ng isang yari na module sa board, halimbawa ito:

Ang nasabing converter ay bidirectional, i.e. binababa nito ang mataas na antas at pinapataas ang mababang tugon. LV (1,2,3,4) - mga platform para sa pagkonekta ng mga mababang signal signal, HV (1,2,3,4) - mataas na antas, HV at LV na walang mga numero - ito ay mga boltahe ng 5 at 3.3 Volts, tulad ng mga mapagkukunan ng na-convert na signal GND - ground o negatibong wire. Sa isang partikular na pagkakataon mayroong 4 na independyenteng mga channel.

Pagtutugma ng circuit na may malaking pagkakaiba sa boltahe

Kung magsisimula ka ng isang senyas, halimbawa mula sa mga circuit na may mataas na boltahe, halimbawa 220 V, kailangan mong gumamit ng isang optocoupler.Magbibigay ito ng paghihiwalay ng galvanic at proteksyon laban sa mga pagsabog ng mataas na boltahe ng mga input ng microcontroller. Ang ganitong mga circuit ay ginagamit pareho para sa pagtanggap ng isang signal at para sa mga signal ng output mula sa isang microcontroller sa isang network, pati na rin upang makontrol ang mga triac sa mga tanikala.

Ang posibilidad ng paglitaw ng isang mataas na potensyal sa arduino board sa kasong ito ay napakaliit, ito ay tinitiyak sa pamamagitan ng kawalan ng contact sa koryente, at ang komunikasyon ay sa pamamagitan ng isang optical channel, i.e. sa tulong ng ilaw. Maaari mong malaman ang higit pa tungkol dito sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga aparatong pang-larawan at optoelectronic.

Kung ang isang malaking paglukso ay nangyayari, ang optocoupler ay susunugin, ang larawan ay PC8171, ngunit hindi mo ibabawas ang mga port ng microcontroller.

Pagkonekta ng Napakahusay na Mga mamimili

Dahil makokontrol lamang ng microcontroller ang pagpapatakbo ng mga aparato, hindi ka makakonekta sa isang malakas na consumer sa port nito. Mga halimbawa ng naturang mga mamimili:

• Relay

• Solenoids;

• Mga de-koryenteng motor;

• Mga Servos.

1. Koneksyon ng Servo

Ang pangunahing gawain ng servo drive ay upang itakda ang posisyon ng rotor na konektado sa mga actuators, upang makontrol at baguhin ito gamit ang maliit na pagsisikap. Iyon ay, ikaw, sa tulong ng isang potensyomiter, kung ang servo drive ay idinisenyo upang paikutin sa loob ng kalahati ng isang rebolusyon (180 degree) o sa encoder, kung kinakailangan ang pag-ikot ng pabilog (360 degree), maaari mong kontrolin ang posisyon ng servo shaft (electric motor sa aming kaso) ng arbitrary na kapangyarihan.

Maraming mga mahilig sa robotics ang gumagamit ng arduino bilang batayan ng kanilang mga robot. Narito ang mga servo ay natagpuan ang mahusay na paggamit. Ginagamit ang mga ito bilang isang drive ng rotary mekanismo para sa mga camera, sensor at mechanical hands. Ginagamit ng mga modelo ng radio upang magmaneho ng mga gulong sa mga modelo ng kotse. Gumagamit ang industriya ng malalaking drive sa mga CNC machine at iba pang automation.

Sa amateur maliit na serbisyo, ang isang board na may isang sensor ng posisyon at electronics ay isinama sa kaso. Tatlong wire ang karaniwang lumabas sa kanila:

• Ang kapangyarihan ng pula - kasama, kung ang isang malakas na drive ay mas mahusay na konektado sa isang panlabas na mapagkukunan, at hindi sa board ng Arduino;

• Itim o kayumanggi - minus, ang koneksyon pati na rin ang plus;

• Dilaw o orange - ang signal ng control - ito ay pinakain mula sa digital pin ng microcontroller (digital out).

Ang isang espesyal na silid-aklatan ay ipinagkaloob para sa pamamahala ng server, ang pag-access sa ito ay ipinahayag sa simula ng code na may utos na "#include servo.h".

Koneksyon sa motor

Upang magmaneho ng mga mekanismo at ayusin ang kanilang bilis ng pag-ikot, pinakamadali na gamitin ang DPT (isang brush DC motor na may paggulo mula sa mga permanenteng magneto). Marahil ay nakita mo ang gayong mga motor sa mga sasakyan na kinokontrol ng radyo. Madali silang baligtad (naka-on upang paikutin sa tamang direksyon) kailangan mo lamang baguhin ang polarity. Huwag subukan na ikonekta ang mga ito sa mga pin nang direkta!

Mas mahusay na gumamit ng isang transistor. Ay magkasya anumang bipolar, hindi bababa sa direktang (pnp), hindi bababa sa reaksyon (npn) kondaktibiti. Gumagana din ang patlang, ngunit kapag pumipili ng isang tukoy, tiyaking gumagana ang shutter nito sa mga lohikal na antas?

Kung hindi man, hindi ito bubuksan nang lubusan, o susunugin mo ang digital na output ng microcontroller habang singilin ang kapasidad ng gate - gumagamit sila ng isang driver, ang pinakasimpleng paraan ay ang magpahitit ng signal sa pamamagitan ng isang bipolar transistor. Nasa ibaba ang control circuit patlang ng transistor effect.

Kung walang resistor sa pagitan ng G at S, kung gayon ang shutter (G) ay hindi mahila sa lupa at maaaring kusang "maglakad" mula sa pagkagambala.

Paano matukoy na ang isang field effect transistor ay angkop para sa direktang kontrol mula sa isang microcontroller, tingnan sa ibaba. Sa datasheet, hanapin ang parameter ng Vgs, halimbawa, para sa IRL540 lahat ng mga sukat at grap ay nakatali sa Vgs = 5v, kahit na ang isang parameter bilang ang resistensya ng bukas na channel ay ipinahiwatig para sa boltahe sa pagitan ng gate at ang pinagmulan.

Bilang karagdagan sa brush DPT, ang palamigan ay maaaring konektado mula sa computer sa parehong paraan, bagaman mayroong isang motor na walang brush, ang mga paikot-ikot na kung saan ay kinokontrol ng built-in na converter, ang board kung saan matatagpuan nang direkta sa kaso nito.

Ang mga revs ng dalawang uri ng motor na ito ay madaling ayusin sa pamamagitan ng pag-iba ng boltahe ng supply. Magagawa ito kung ang base ng transistor ay konektado hindi sa digital (digital output), ngunit may isang pin (~ pwm), ang halaga ng kung saan ay tinutukoy ng pagpapaandar na "analogWrite ()".

Mga Relay at Solenoids

Para sa paglipat ng mga circuit kung saan hindi kinakailangan ang regulasyon at madalas na paglipat ay maginhawa upang gumamit ng isang relay. Sa pamamagitan ng pagpili ng tama, maaari mong ilipat ang anumang mga alon at boltahe na may kaunting pagkalugi sa kondaktibiti at pag-init ng mga linya ng kuryente.

Upang gawin ito, ilapat ang boltahe na kinakailangan sa relay coil. Sa relay circuit, ang coil nito ay idinisenyo upang makontrol ang 5 volts, ang mga contact contact ay maaaring lumipat sa parehong pares ng volts at network 220 V.

Ang mga solenoids ay coil o electromagnetic actuators.

Mga halimbawa:

• Ang drive ay nag-lock ng mga pintuan ng kotse;

• Solenoid valves;

• Electromagnet sa metallurgical production;

• Ang power plant ng Gaussian gun at iba pa.

Sa anumang kaso, ang isang pangkaraniwang circuit para sa pagkonekta sa DC coils sa isang microcontroller o lohika ay ganito ang hitsura:

Ang isang transistor para sa pagpapalakas ng kasalukuyang control, ang diode ay konektado sa kabaligtaran na direksyon upang maprotektahan ang output ng microcontroller mula sa mga pagsabog ng self-induction EMF.

Mga Aparatong Input at Sensor

Maaari mong kontrolin ang iyong system sa mga pindutan, resistor, encoder. Gamit ang pindutan, maaari kang magpadala ng isang senyas sa digital na input ng arduino mataas (mataas / 5V) o mababang (mababang / 0V) na antas.

Upang gawin ito, mayroong dalawang mga pagpipilian para sa pagsasama. Kailangan mo ng isang normal na buksan ang pindutan nang walang pag-aayos; para sa ilang mga layunin, kailangan mo ng isang toggle switch o isang pindutan na may pag-aayos - pumili para sa iyong sarili, depende sa sitwasyon. Upang magsumite ng isang yunit, kailangan mong ikonekta ang unang contact ng pindutan sa pinagmulan ng kuryente, at ang pangalawa sa koneksyon ng risistor at ang pag-input ng microcontroller.

Kapag ang pindutan ay pinindot sa paglaban, bumaba ang supply ng boltahe, iyon ay, isang mataas na antas. Kapag ang pindutan ay hindi pinindot, walang kasalukuyang sa circuit, ang potensyal sa risistor ay mababa, ang signal na "Mababang / 0V" ay inilalapat sa input. Ang kondisyong ito ay tinatawag na "pin ay hinila sa lupa, at ang risistor ay" pull-down ".

Kung nais mong makakuha ng microcontroller na 0 sa halip na 1 kapag nag-click ka sa pindutan, ikonekta ang normal na sarado na pindutan sa parehong paraan o basahin kung paano ito gagawin nang normal na bukas.

Upang mabigyan ang utos ng microcontroller na may isang senyas na zero, bahagyang nagbabago ang circuit. Ang isang resistor leg ay konektado sa supply boltahe, ang pangalawa sa punto ng koneksyon ng normal na bukas na pindutan at ang digital na input ng arduino.

Kapag ang pindutan ay pinakawalan ang lahat ng boltahe ay nananatili dito, ang input ay nakakakuha ng isang mataas na antas. Ang estado na ito ay tinatawag na "pin ay hinila hanggang sa plus", at ang risistor ay "pull-up". Kapag pinindot mo ang pindutan ikaw ay shunting (pagsasara) ng pasukan sa lupa.

Ang divider ng boltahe at signal input mula sa potensyomiter at resistive analog

 

Ang boltahe na divider ay ginagamit upang ikonekta ang variable na paglaban, tulad ng mga thermistors, photoresistors, atbp. Dahil sa ang katunayan na ang isa sa mga resistors ay pare-pareho, at ang pangalawang variable - maaari mong obserbahan ang pagbabago ng boltahe sa kanilang kalagitnaan, sa larawan sa itaas ay ipinahiwatig bilang Ur.

Kaya, posible na ikonekta ang iba't ibang mga analog sensor ng resistive na uri at sensor na, sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa, baguhin ang kanilang kondaktibiti. Pati na rin ang potentiometer.

Sa larawan sa ibaba makikita mo ang isang halimbawa ng pagkonekta sa mga naturang elemento. Ang potensyomiter ay maaaring konektado nang walang isang karagdagang risistor, pagkatapos ay sa matinding posisyon ay magkakaroon ng buong boltahe, ngunit sa minimum na posisyon kinakailangan upang matiyak ang pag-stabilize o kasalukuyang limitasyon - kung hindi man ito ay maikling circuit.

Konklusyon

Upang ikonekta ang anumang module at karagdagan sa microcontroller nang walang mga pagkakamali, kailangan mong malaman ang mga pangunahing kaalaman sa mga de-koryenteng engineering, batas ng Ohm, pangkalahatang impormasyon tungkol sa electromagnetism, pati na rin ang mga pangunahing kaalaman sa pagpapatakbo ng mga aparato ng semiconductor. Sa katunayan, maaari mong tiyakin na mas madali itong gawin kaysa makinig sa mga komplikadong salita. Gamitin ang mga diagram mula sa artikulong ito sa iyong mga proyekto!