Svět elektroniky může být zábavný a vzrušující, ale často se může zdát docela skličující, když se díváte na... schéma zapojení a netuším, kde začít. Navíc pochopení kódu, který pokračuje mikrokontrolér může to být matoucí, pokud s tím začínáte. Naštěstí jsme tu, abychom vám poskytli informace, které potřebujete k zahájení své studijní cesty!
V tomto článku se ponoříme do toho, co je mikrokontrolér, a podíváme se na jeho výhody a funkce. Poté vám představíme jednoduchý projekt, jak spustit... lineární aktuátor z mikrokontroléru, počínaje jeho vysouváním/zasouváním. Ať už jste s mikrokontroléry nováčkem, nebo jste zkušený amatér, který si jen potřebuje osvěžit znalosti, tento článek je pro vás. Tento článek je jedním z... mnoho přijde, kde se blíže podíváme na shieldy mikrokontrolérů, senzorové moduly a ovladače motorů. Ale začněme se základy!
Co je mikrokontrolér: Výhody a vlastnosti?
Podívejte se doleva a pak doprava. Pravděpodobně jste doma nebo v kanceláři viděli několik věcí, které mají uvnitř integrovaný obvod (IO) – tyto malé čipy na bázi křemíku jsou mozkem vašich elektronických zařízení. Desky mikrokontrolérů obsahují jeden nebo více těchto integrovaných obvodů spolu s řadou periferií.
Mikrokontroléry jsou malá, všestranná a levná zařízení, která mohou být úspěšně implementována a programována nejen zkušenými elektrotechniky, ale i amatéry, studenty a profesionály z jiných oborů.
Mikrokontrolér bude mít obecně následující prvky:
- Centrální procesorová jednotka (CPU): Provádí aritmetické operace, řídí tok dat a generuje řídicí signály na základě sady instrukcí (tj. kódu).
- Energeticky nezávislá paměť: Stores the microcontroller’s program that tells the CPU exactly what to do.
- Volatilní paměť (tj. RAM): Používá se pro dočasné ukládání dat. Tato data se ztratí, když mikrokontrolér ztratí napájení.
-
Periferie: Hardwarové moduly, které pomáhají mikrokontroléru interagovat s externím systémem.
- Převodníky dat (AC-DC, DC-AC a generátory referenčního napětí).
- Generování hodin.
- Načasování.
- Vstupy a výstupy.
- Sériová komunikace.
Mikrokontrolér je velmi cenově výhodný, protože jej lze vyrobit s nižšími náklady než jeho elektromechanické předchůdce. Vývojové desky, jako například Arduino, umožňují rychlé programování a jsou ideální pro prototypy systémů. Protože většina obvodů je vyrobena z integrovaných obvodů, jsou energetické náklady na používání mikrokontroléru mnohem nižší než při použití jednotlivých komponent logického obvodu reléového typu. A konečně, protože typický mikrokontrolér je programovatelný, znamená to, že jej můžete v případě potřeby znovu použít v jiném projektu.
Jak používat mikrokontrolér s lineárním aktuátorem k vysouvání/zasouvání
Je čas otestovat a zasunout lineární aktuátor od Progressive Automations s mikrokontrolérem! Provedeme vás zapojením a fungováním kódu, abyste si mohli ovládání lineárního aktuátoru upravit dle libosti.
Co budete potřebovat
Zde je to, co budete potřebovat k zahájení párování mikrokontroléru s lineárním aktuátorem. Všechny komponenty lze zakoupit na webových stránkách Progressive Automations:
- Napájení 12 V stejnosměrného proudu
- Arduino Mega
- LCD displej s tlačítky
- 2kanálové relé
- Pohon (12 VDC s max. odběrem proudu 10 A)
- Propojovací vodiče USB kabelu typu A/B
Zapojení a nahrání kódu
Naštěstí kvůli stínění není potřeba mnoho kabeláže. Díky tomuto jednoduchému zapojení je tento projekt nejlepším projektem pro začátečníky, kteří se chtějí naučit používat mikrokontrolér. Jakmile budete mít potřebné komponenty, postupujte krok za krokem podle níže uvedených zapojení. Jako referenci použijte obrázek s rozložením pinů Arduina.
- LCD displej naskládaný na Arduinu s pinem 26
- Relé IN1 na pin 30 Arduina
- Relé IN2 do Arduina 5V
- Relé VCC k Arduinu GND
- Relé GND k relé NO2
- 12 VDC do relé NC2
- 12 VDC do relé NC1
- Relé NC2 až relé NO1
- Relé NO2 k kladnému pólu akčního členu
- Relé COM1 k zápornému pólu akčního členu
- Relé COM2
Vysvětlení kódu
Zobrazit celý kód pro tento projekt zde.
Kód, kterému rozumí deska mikrokontroléru Arduino, je C. Bylo napsáno několik knihoven, které obsahují kód pro zjednodušení přidávání různých periferií, v tomto případě LCD (#include
První část kódu je nastavení pinů. Tato čísla pinů korespondují s připojením relé na číslech pinů Arduina. Pokud se rozhodnete použít jinou desku mikrokontroléru Arduina, ujistěte se, že tato čísla jsou změněna tak, aby odpovídala pinu, ke kterému připojujete relé.
Nastavení smyčky přiřadí reléové piny jako VÝSTUPY a nastaví je na LOW (nízký stav). LCD displej navíc obdrží několik příkazů pro zobrazení textu a nastavení kurzorových šipek. V hlavní smyčce kód neustále kontroluje, zda bylo stisknuto některé z tlačítek na LCD desce. V tomto případě jsou tlačítka připojena k pinu A0 Arduina. Po stisknutí tlačítka bude hodnota, kterou Arduino načte, buď blízká 100, nebo blízká 255, v závislosti na tom, která tlačítka byla stisknuta. Tyto hodnoty nejsou vždy přesné, zejména pokud máte k Arduinu připojeny další obvody, které by mohly rušit signál. Proto byla zahrnuta prahová hodnota, kterou lze upravit, pokud jsou tlačítka příliš citlivá na rušení.
Pokud máte Arduino připojené k počítači přes USB, můžete k zobrazení výstupního signálu z pinu A0 použít sériový monitor v Arduino IDE. Jednoduše přidejte do hlavní smyčky následující řádek kódu:
Serial.println(A0);
S čtecím signálem probíhá určitá logika, která určuje, zda bylo stisknuto tlačítko nahoru nebo dolů. Pokud bylo stisknuto tlačítko nahoru, jedno relé se nastaví na vysokou úroveň a druhé na nízkou. Pokud bylo stisknuto tlačítko dolů, logika se obrátí. Aktivace a deaktivace relé způsobí vysunutí/zasunutí aktuátoru.
Nyní, když víte, jak kód funguje, si s ním můžete pohrát přidáním další logiky, například rozsvícením LED diody při vysunutí aktuátoru a jejím zhasnutím při zasunutí aktuátoru. To je poměrně jednoduché a bude vyžadovat nastavení čísla pinu, přiřazení pinu jako VÝSTUPU a následné nastavení tohoto pinu na HIGH (příkaz digitalWrite) v příkazu if nebo else if.
Závěr
Práce s mikrokontrolérem Arduino pro aktuátor a další může být docela zábavná a obohacující. Naučit se kódovat na jednoduchém mikrokontroléru pro aktuátor, zejména v jazyce C, je skvělý způsob, jak si rozšířit znalosti a potenciálně proměnit své programátorské dovednosti v kariéru. Začněte se základy a postupně se propracujte ke složitějším projektům.
V nadcházejících článcích prozkoumáme různé shieldy, které lze použít s Arduinem, a ukážeme vám trochu složitější části kódu. Dále prozkoumáme použití senzorů k ovládání segmentů kódu pro řízení lineárního aktuátoru. Máte-li jakékoli další dotazy týkající se mikrokontrolérů nebo připojení lineárního aktuátoru k mikrokontroléru, neváhejte se na nás obrátit. kontaktujte nás!