От разработването на първия силициев чип през 1961 г., технологиите са се развили значително. Силициевите чипове, сега вградени сред масив от компоненти на платка, са позволили реализирането на много приложения с микроконтролери. Тези платки с микроконтролери се използват за изпращане и получаване на цифрови/аналогови сигнали от сензори и други схеми. Тези сигнали се обработват в мозъка на платката с микроконтролер (CPU - централен процесор), за да задействат събития, било то за управление на линеен изпълнителен механизъм или просто за мигане на някои светодиоди.
Progressive Automations предлага разнообразие от микроконтролерни платки, разширителни щитове и сензори, за да отговори на всеки проект, за който мечтаете. За да вземете информирано решение кой е най-подходящ за вашето приложение, е важно да имате представа за наличните опции и какво да имате предвид при закупуването на микроконтролер.
Видове микроконтролери
Най-популярната платка с микроконтролер е Серия АрдуиноТе се предлагат в различни конфигурации, вариращи по броя на наличните входно/изходни пинове и скоростта на обработка на процесора. Тези платки са програмирани на езика за програмиране C. За щастие, не е трудно да се програмира микроконтролер в гамата на Arduino, тъй като има много онлайн ресурси, но ако се нуждаете от известна практика, Progressive Automations предлага стартов комплект Arduino, който включва над 200 електрически компонента и части, за да започнете.
The Arduino Uno Rev3 и Ардуино Леонардо Платките са чудесни както за начинаещи, така и за по-малки проекти, които изискват само няколко входно/изходни пина. Arduino Uno се предлага с 14 цифрови пина и 6 аналогови пина, докато Leonardo се предлага с 20 цифрови пина и 12 аналогови пина. В сравнение с Uno, Leonardo има вградена USB 2.0 комуникация, която му позволява да комуникира с компютър чрез USB. Ако пространството е проблем във вашия проект, тогава Arduino Micro има същата функционалност като Arduino Leonardo, но в по-малък корпус.
The Ардуино Мега и Ардуино Дължи се се използват за по-големи проекти, които изискват множество входно/изходни пинове. Въпреки това, по отношение на процесорната мощност, Arduino Due е над пет пъти по-бърз със скорост на процесора от 84MHz, в сравнение с 16MHz за другите модели Arduino. И двата модела се предлагат с 54 цифрови входно/изходни пина.
Проекти с микроконтролери
Нека обсъдим какви приложения можем да изградим с помощта на микроконтролер. Съществува голямо разнообразие от проекти, които са възможни с интегрирането на микроконтролер за изпълнение на различни функции. Например, програмируем микроконтролер може да управлява линеен задвижващ механизъм, за да отваря/затваря краен ефектор (т.е. хващач) на роботизирана ръка в определени моменти. Освен това, сензори за обратна връзка могат да се използват и на крайните части на крайния ефектор, за да задействат промяна на сигнала в микроконтролера. Това позволява крайният ефектор да се активира само когато е необходимо или когато усети обект за хващане.
Друго приложение на микроконтролера е в контрола на достъпа. Например, линейни задвижващи механизми понякога се използват на люка на вятърна турбина, за да позволят на техниците да получат достъп до вътрешността на гондолата на турбината. Микроконтролер може да бъде свързан към RFID/NFC четец и линейния задвижващ механизъм, който заключва/отключва люка. Когато оторизиран техник докосне картата си до четеца, микроконтролерът проверява дали има права за влизане и ако е така, линейният задвижващ механизъм отваря люка.
The Робот на платформата Стюарт е проект, който използва микроконтролер Arduino за управление на шест линейни задвижващи механизма, стабилизиращи платформа. Той беше избран поради високата му скорост на обработка, необходима за изчисляване на сложната обратна кинематика, необходима за стабилизиране на платформата. Случаите на употреба са безкрайни при внедряването на микроконтролер в проект. Всяка необходима обработка може да се извърши от микроконтролер, като по този начин вашият проект се дигитализира и автоматизира по ваш избор.
Как да изберем микроконтролер за проект
След като вече сме установили различните налични микроконтролери и възможните проекти, как да изберете микроконтролер за вашето конкретно приложение? Най-добрият микроконтролер зависи от проекта/приложението. По-долу сме съставили списък с фактори, които трябва да имате предвид при избора на микроконтролер.
Изисквания за захранване
Всички обсъждани микроконтролери Arduino имат работно напрежение от 6-20V. Напрежението може да се захранва от батерия или от AC/DC захранване. Всяко напрежение под 7V обаче може да доведе до нестабилност на микроконтролера, ако DC захранването не е 100% гладко. Освен това, подаването на повече от 20V ще доведе до повреда на регулаторите на напрежението и прекомерно разсейване на топлината.
Всеки модел се предлага с токови спецификации за захранването и входно/изходните пинове. Ако входно/изходните пинове имат максимален ток от 200mA, тогава се уверете, че това, което свързвате към тези пинове, няма да надвишава тази стойност. Например, имате линеен задвижващ механизъм, който черпи 1A при пълно натоварване, което знаете, че ще надвиши тока на входно/изходния пин на Arduino. Следователно е най-добре да използвате платка с драйвер и да захранвате линейния задвижващ механизъм с отделно захранване с по-висок номинален ток.
Скорост на обработка
Скоростта на обработка на повечето микроконтролери Arduino е 16MHz. Ако скоростта е това, от което се нуждаете, тогава Arduino Due работи на 84MHz – което означава, че може да изпълнява 84 милиона инструкции в секунда. Тази скорост е необходима, когато е необходимо множество входове/изходи да се изпълняват с минимално забавяне (т.е. обработка на изчисления, серийна комуникация и четене и запис на пинове).
Като практически пример, микроконтролер, свързан с линеен задвижващ механизъм и превключвател, е програмиран да спре удължаването на линейния задвижващ механизъм, когато той удари превключвателя. Ако скоростта на линейния задвижващ механизъм е твърде висока, а възможностите за обработка на данни на Arduino са твърде бавни, тогава линейният задвижващ механизъм ще се удари в превключвателя и ще причини повреда. Решение би било да се забави линейният задвижващ механизъм или да се използва микроконтролер с по-висока скорост на обработка.
Пинове
В зависимост от сложността на вашия проект, може да ви е необходим микроконтролер само с няколко пина или може да ви е необходим микроконтролер с много пинове. В някои случаи може да са необходими няколко микроконтролера, за да се осигури пълният набор от електронни устройства, които възнамерявате да свържете към него.
Възможно е също така да се свържат последователно серийните комуникационни портове на множество платки Arduino, за да се създаде мрежа от контролери, които взаимодействат помежду си. Програмирането на микроконтролери за такова приложение е по-сложно, но илюстрира гъвкавостта на тази технология. Като общо ръководство, изберете Arduino с броя пинове, от които ще се нуждае вашият проект, плюс още един или два пина, за всеки случай.
Щитове или допълнителни вериги
Ако възнамерявате да закупите разширителна платка за входно/изходно свързване или друг Arduino shield, уверете се, че избраният от вас модел е съвместим с модела Arduino, който използвате. Повечето shield-ове, предлагани от Progressive Automations, са съвместими с Arduino Uno, като например MegaMoto GT H-мостът, който е проектиран да управлява множество линейни задвижващи механизми едновременно. Тъй като повечето линейни задвижващи механизми консумират ток, който би надвишил максималния ток на входно/изходен пин на Arduino, платката с драйвери на MegaMoto се използва като превключвател, който изисква само цифров сигнал, за да включи/изключи задвижващия механизъм, да промени напрежението или да промени посоките.
Може да се окаже, че искате да позволите управлението на линеен задвижващ механизъм в рамките на вашия проект чрез мрежата. Ще трябва да изберете безжичен микроконтролер, което може да стане чрез закупуване на WIFI или Bluetooth модул, съвместим с избрания от вас Arduino. Тези модули ще позволят безжично дистанционно управление на вашия проект.
Дигиталното бъдеще
Изборът на микроконтролер за вашия проект не е нужно да бъде сложен. Просто имайте предвид обсъдените по-горе точки и ще бъдете на добър път към автоматизирането на проекта си, независимо дали става въпрос за управление на един линеен задвижващ механизъм или на множество линейни задвижващи механизми. Микроконтролерът може да бъде от полза за вашия проект по множество начини, като ви насочи към дигитално автоматизирано бъдеще!
За повече информация относно микроконтролерите или някой от нашите продукти, свържете се с нас и един от нашите експертни инженери ще се свърже с вас!