كيفية استخدام مشغلاتنا مع المتحكمات الدقيقة

عالم الإلكترونيات يمكن أن يكون ممتعًا ومثيرًا، لكنه غالبًا ما يبدو مُربكًا عندما تنظر إلى مخطط توصيل ولا تعرف من أين تبدأ. علاوة على ذلك، قد يكون فهم الشيفرة التي تُحمَّل على متحكم دقيق محيّرًا إذا كنت جديدًا على هذا المجال. لحسن الحظ، نحن هنا لنقدم لك المعلومات التي تحتاجها لبدء رحلة التعلم!

في هذه المقالة، سنتعمق في ما هو المتحكم الدقيق من خلال النظر إلى فوائده وميزاته. ثم سنقدم لك مشروعًا بسيطًا حول كيفية تشغيل مشغل خطي بواسطة متحكم دقيق، بدءًا من تمديده/سحبه. سواء كنت جديدًا على المتحكمات الدقيقة أو كنت هاويًا متمرسًا وتحتاج فقط إلى مراجعة، فهذه المقالة مناسبة لك. هذه المقالة واحدة من سلسلة مقالات قادمة، حيث سنلقي نظرة أقرب على دروع المتحكمات الدقيقة، ووحدات المستشعرات، ومحركات القيادة. ولكن لنبدأ بالأساسيات!

 

ما هو المتحكم الدقيق: الفوائد والميزات؟

 

انظر إلى يسارك ثم إلى يمينك. على الأرجح أنك سترى عددًا من الأشياء في منزلك أو مكتبك تحتوي على دائرة متكاملة (IC) — هذه الرقائق الصغيرة القائمة على السيليكون هي "عقول" أجهزتك الإلكترونية. ستحتوي لوحات المتحكمات الدقيقة على واحدة أو أكثر من هذه الدوائر المتكاملة إلى جانب مجموعة من الوحدات الطرفية.

المتحكمات الدقيقة أجهزة صغيرة ومتعددة الاستخدامات ومنخفضة التكلفة، ويمكن تنفيذها وبرمجتها بنجاح ليس فقط من قِبل مهندسي الكهرباء ذوي الخبرة، بل أيضًا من قبل الهواة والطلاب والمهنيين من تخصصات أخرى.

يتضمن المتحكم الدقيق عادةً العناصر التالية:

• وحدة المعالجة المركزية (CPU): تُجري العمليات الحسابية، وتُدير تدفق البيانات، وتُولد إشارات التحكم بناءً على مجموعة من التعليمات (أي الشيفرة).
• ذاكرة غير متطايرة: تخزن برنامج المتحكم الذي يُخبر وحدة المعالجة المركزية بما يجب فعله تمامًا. 
• ذاكرة متطايرة (RAM): تُستخدم لتخزين البيانات المؤقت. تُفقد هذه البيانات عند فقدان المتحكم للطاقة.
• وحدات طرفية: وحدات عتادية تساعد المتحكم على التفاعل مع النظام الخارجي.
  • محولات البيانات (AC-DC، DC-AC، ومولّدات الجهد المرجعي).
  • توليد الساعة.
  • التوقيت.
  • المدخلات والمخرجات.
  • الاتصالات التسلسلية.

يُعد المتحكم الدقيق فعّال التكلفة جدًا إذ يمكن إنتاجه بتكاليف أقل من أسلافه الكهروميكانيكية. علاوة على ذلك، تسمح لوحات التطوير مثل Arduino بالبرمجة السريعة وهي مثالية لنماذج الأنظمة الأولية. وبما أن معظم الدارات مصنوعة من دوائر متكاملة، فإن استهلاك الطاقة عند استخدام متحكم دقيق أقل بكثير مقارنة باستخدام مكوّنات منفصلة في دارات منطقية قائمة على المرحلات. وأخيرًا، لأن المتحكم الدقيق عادةً ما يكون قابلًا للبرمجة، فهذا يعني أنه يمكنك إعادة استخدامه في مشروع آخر إذا لزم الأمر.

 

كيفية استخدام متحكم دقيق مع مشغل خطي للتمديد/السحب

 

حان وقت اختبار مشغل خطي من Progressive Automations مع متحكم دقيق وتنفيذ التمديد/السحب! سنرشدك عبر التوصيلات وكذلك كيفية عمل الشيفرة بحيث يمكنك تعديل التحكم بالمشغل الخطي كما تشاء.

 

ما الذي ستحتاجه

إليك ما ستحتاج إليه لبدء إقران متحكم دقيق مع مشغل خطي. يمكن شراء جميع المكونات من موقع Progressive Automations:

• مزوّد طاقة 12VDC
• Arduino Mega
• شاشة LCD مع أزرار
• مرحل ثنائي القناة
• مشغل (12VDC مع سحب تيار أقصى 10A)
• كابل USB نوع A/B وأسلاك توصيل (Jumper)

 

التوصيلات ورفع الشيفرة

لحسن الحظ، لا توجد الكثير من التوصيلات المطلوبة بفضل الدروع. تجعل هذه التوصيلات البسيطة هذا المشروع أفضل مشروع للمبتدئين لتعلّم كيفية استخدام متحكم دقيق. بمجرد حصولك على المكونات المطلوبة، اتبع توصيلات الأسلاك أدناه خطوة بخطوة. استخدم صورة مخطط أرجل Arduino كمرجع.

• تركيب وحدة LCD فوق Arduino على الرجل 26
• Relay IN1 إلى الرجل 30 في Arduino
• Relay IN2 إلى 5V في Arduino
• Relay VCC إلى GND في Arduino
• Relay GND إلى Relay NO2
• 12VDC إلى Relay NC2
• 12VDC إلى Relay NC1
• Relay NC2 إلى Relay NO1
• Relay NO2 إلى القطب الموجب للمشغل
• Relay COM1 إلى القطب السالب للمشغل
• Relay COM2

 

شرح الشيفرة

اطلع على الشيفرة الكاملة لهذا المشروع هنا.

اللغة التي يفهمها متحكم Arduino هي C. كُتبت مكتبات متعددة تحتوي على شيفرات لتبسيط إضافة وحدات طرفية مختلفة، وفي هذه الحالة شاشة LCD (#include <LiquidCrystal.h>).

الجزء الأول من الشيفرة هو إعداد الأرجل. تتوافق أرقام هذه الأرجل مع توصيلات المرحلات بأرقام أرجل Arduino. إذا قررت استخدام لوحة متحكم Arduino مختلفة، فتأكد من تغيير هذه الأرقام لتطابق الأرجل التي تصل المرحلات بها.

تُعرّف حلقة الإعداد أرجل المرحلات كمخارج OUTPUT وتضبط الأرجل على الحالة LOW. بالإضافة إلى ذلك، تُرسل بعض الأوامر إلى شاشة LCD لعرض النص وضبط مؤشرات المؤشر. داخل الحلقة الرئيسية، تتحقق الشيفرة باستمرار مما إذا تم الضغط على أي من أزرار لوحة LCD. في هذه الحالة، تُوصل الأزرار برجل A0 في Arduino. عند الضغط على زر، ستكون القيمة المقروءة بواسطة Arduino إما قريبة من 100 أو قريبة من 255، اعتمادًا على الأزرار المضغوطة. قد لا تكون هذه القيم دقيقة دائمًا، خاصة إذا كان لديك دارات إضافية متصلة بـ Arduino قد تتداخل مع الإشارة. لذا، تم تضمين قيمة عتبة ويمكن تعديلها إذا كانت الأزرار شديدة الحساسية للتداخل.

إذا كان Arduino متصلًا بحاسوبك عبر USB، يمكنك استخدام المراقب التسلسلي في بيئة Arduino لعرض إشارة الخرج من الرجل A0. ما عليك سوى إضافة السطر التالي إلى الحلقة الرئيسية:

Serial.println(A0);

تتم بعض المنطقيات بالإشارة المقروءة لتحديد ما إذا تم الضغط على زر الصعود أو الهبوط. إذا تم الضغط على زر الصعود، ستُضبط إحدى المرحلات على HIGH والأخرى على LOW. وإذا تم الضغط على زر الهبوط، تنعكس المنطقية. سيؤدي تفعيل وتعطيل المرحلات إلى تمديد/سحب المشغل.

الآن بعد أن عرفت كيف تعمل الشيفرة، يمكنك التلاعب بها بإضافة منطق إضافي، مثل تشغيل LED عندما يتمدد المشغل وإطفائه عندما يتراجع. هذا بسيط إلى حد ما وسيتطلب منك إعداد رقم الرجل، وتعريفها كمخرج OUTPUT، ثم ضبط هذه الرجل على HIGH (أمر digitalWrite) داخل جملة if أو else if.

الخلاصة

العمل مع متحكم Arduino للتحكم بمشغل، وغيره، يمكن أن يكون ممتعًا ومجزياً. تعلّم البرمجة على متحكم بسيط لمشغل، خاصة بلغة C، طريقة رائعة لبناء معرفتك وربما تحويل مهاراتك البرمجية إلى مهنة. ابدأ بالأساسيات وتدرّج إلى مشاريع أكثر تعقيدًا.

في المقالات القادمة، سنستكشف دروعًا مختلفة يمكن استخدامها مع Arduino ونريك أجزاء شيفرة أكثر تعقيدًا قليلًا. إضافة إلى ذلك، سنبحث استخدام المستشعرات للتحكم بأجزاء من شيفرتك للتحكم بمشغل خطي. إذا كانت لديك أي استفسارات إضافية حول المتحكمات الدقيقة أو توصيل مشغل خطي بمتحكم دقيق، فلا تتردد في التواصل معنا!