Elektronikkens verden kan være sjov og spændende, men ofte kan den virke ret skræmmende, når man ser på en ledningsdiagram og aner ikke, hvor man skal starte. Desuden er det vigtigt at forstå koden, der går videre til en mikrocontroller kan være forvirrende, hvis du er nybegynder. Heldigvis er vi her for at give dig de oplysninger, du har brug for til at starte din læringsrejse!
I denne artikel vil vi dykke ned i, hvad en mikrocontroller er, ved at se på dens fordele og funktioner. Derefter vil vi give dig et simpelt projekt om, hvordan man kører en lineær aktuator fra en mikrocontroller, startende med at få den til at trække sig ud/tilbage. Uanset om du er nybegynder inden for mikrocontrollere eller er en erfaren hobbyist, der bare har brug for at blive lidt bedre til det, er dette artiklen for dig. Denne artikel er en af mange der kommer, hvor vi vil se nærmere på mikrocontroller-skærme, sensormoduler og motordrivere. Men lad os starte med det grundlæggende!
Hvad er en mikrocontroller: Fordele og funktioner?
Se til venstre og derefter til højre. Du har sikkert set en håndfuld ting rundt omkring i dit hus eller kontor, der har et integreret kredsløb (IC) indeni – disse små siliciumbaserede chips er hjernen i dine elektroniske enheder. Mikrocontroller-kort har en eller flere af disse IC'er indbygget sammen med en masse eksterne enheder.
Mikrocontrollere er små, alsidige og billige enheder, der med succes kan implementeres og programmeres ikke kun af erfarne elektroingeniører, men også af hobbyfolk, studerende og fagfolk fra andre discipliner.
En mikrocontroller vil generelt have følgende elementer:
- Central processor (CPU): Udfører aritmetiske operationer, styrer dataflow og genererer kontrolsignaler baseret på et sæt instruktioner (dvs. kode).
- Ikke-flygtig hukommelse: Stores the microcontroller’s program that tells the CPU exactly what to do.
- Flygtig hukommelse (dvs. RAM): Bruges til midlertidig datalagring. Disse data går tabt, når mikrocontrolleren mister strøm.
-
Periferiudstyr: Hardwaremoduler, der hjælper en mikrocontroller med at interagere med det eksterne system.
- Datakonvertere (AC-DC, DC-AC og referencespændingsgeneratorer).
- Urgenerering.
- Timing.
- Indgange og udgange.
- Seriel kommunikation.
En mikrocontroller er meget omkostningseffektiv, da den kan produceres til lavere omkostninger end dens elektromekaniske forgængere. Desuden er udviklingskort, som f.eks. Arduino, muliggør hurtig programmering og er ideel til systemprototyper. Da størstedelen af kredsløbet er lavet af integrerede kredsløb, er energiomkostningerne ved at bruge en mikrocontroller meget lavere end hvis man bruger individuelle komponenter i et relælignende logikkredsløb. Endelig, da den typiske mikrocontroller er programmerbar, betyder det, at du kan genbruge den i et andet projekt, hvis det er nødvendigt.
Sådan bruger du en mikrocontroller med en lineær aktuator til at forlænge/trække sig tilbage
Det er tid til at teste og trække en lineær aktuator fra Progressive Automations med en mikrocontroller ud/ind! Vi vil gennemgå ledningsføringen samt hvordan koden fungerer, så du kan ændre styringen af den lineære aktuator, som du ønsker.
Hvad du skal bruge
Her er hvad du skal bruge for at komme i gang med at parre en mikrocontroller med en lineær aktuator. Alle komponenter kan købes på Progressive Automations hjemmeside:
- 12 VDC strømforsyning
- Arduino Mega
- LCD med knapper
- 2-kanals relæ
- Aktuator (12 VDC med maks. 10A strømforbrug)
- USB-kabel type A/B jumperledninger
Ledningsføring og kodeupload
Heldigvis er der ikke meget ledningsføring, der skal laves på grund af skærmene. Denne simple ledningsføring gør dette projekt til det bedste begynderprojekt til at lære at bruge en mikrocontroller. Når du har de nødvendige komponenter, skal du følge ledningsforbindelserne nedenfor trin for trin. Brug Arduino pinout-billedet som reference.
- LCD stablet på Arduino Pin 26
- Relæ IN1 til Arduino Pin 30
- Relæ IN2 til Arduino 5V
- Relæ VCC til Arduino GND
- Relæ GND til relæ NO2
- 12 VDC til relæ NC2
- 12 VDC til relæ NC1
- Relæ NC2 til relæ NO1
- Relæ NO2 til aktuator positiv
- Relæ COM1 til aktuator negativ
- Relæ COM2
Kodeforklaring
Se den fulde kode for dette projekt her.
Den kode, der forstås af Arduino-mikrocontrollerkortet, er C. Der er skrevet flere biblioteker, som indeholder kode for at forenkle tilføjelsen af forskellige eksterne enheder, i dette tilfælde LCD'et (#include
Den første del af koden er opsætningen af benene. Disse bennumre korrelerer med relæforbindelserne på Arduino-bennumrene. Hvis du beslutter dig for at bruge et andet Arduino-mikrocontrollerkort, skal du sørge for, at disse numre ændres, så de matcher den ben, du tilslutter relæerne til.
Opsætningsløkken tildeler relæbenene som OUTPUTS og sætter benene til LAV. Derudover modtager LCD'et et par kommandoer for at vise tekst og indstille markørpilene. Inden for hovedløkken kontrollerer koden konstant, om nogen af knapperne på LCD-kortet er blevet trykket ned. I dette tilfælde er knapperne forbundet til Arduinoens A0-ben. Når der trykkes på en knap, vil den værdi, der aflæses af Arduinoen, enten være tæt på 100 eller tæt på 255, afhængigt af hvilke knapper der blev trykket ned. Disse værdier er ikke altid nøjagtige, især hvis du har yderligere kredsløb tilsluttet Arduinoen, der kan forstyrre signalet. Derfor er der inkluderet en tærskelværdi, som kan justeres, hvis knapperne er for følsomme over for interferens.
Hvis du har Arduinoen tilsluttet din computer via USB, kan du bruge den serielle skærm på Arduino IDE'en til at se udgangssignalet fra A0-pin'en. Du skal blot tilføje nedenstående kodelinje til hovedløkken:
Seriel.println(A0);
Der foregår en vis logik med læsesignalet for at afgøre, om der blev trykket på op- eller ned-knappen. Hvis der blev trykket på op-knappen, vil det ene relæ blive indstillet til høj og det andet til lav. Hvis der blev trykket på ned-knappen, vendes logikken. Aktivering og deaktivering af relæer vil få aktuatoren til at trække sig ud/tilbage.
Nu hvor du ved, hvordan koden fungerer, kan du eksperimentere med den ved at tilføje yderligere logik, såsom at tænde en LED, når aktuatoren trækkes ud, og slukke den, når aktuatoren trækkes tilbage. Dette er forholdsvis simpelt at gøre og kræver, at du indstiller pinnummeret, tildeler pin'en som et OUTPUT og derefter indstiller pin'en til HIGH (digitalWrite-kommandoen) i if- eller else if-sætningen.
Konklusion
Det kan være ret sjovt og givende at arbejde med en Arduino-mikrocontroller til blandt andet en aktuator. At lære at kode på en simpel mikrocontroller til en aktuator, især i C-sproget, er en fantastisk måde at opbygge din viden på og potentielt gøre dine kodningsfærdigheder til en karriere. Start med det grundlæggende og arbejd dig op til mere komplekse projekter.
I de kommende artikler vil vi udforske forskellige skjolde, der kan bruges med Arduino, og vise dig lidt mere komplekse kodestykker. Derudover vil vi undersøge brugen af sensorer til at styre segmenter af din kode for at styre en lineær aktuator. Hvis du har yderligere spørgsmål vedrørende mikrocontrollere eller tilslutning af en lineær aktuator til en mikrocontroller, er du velkommen til at kontakte os. kontakte os!