Siden udviklingen af den første siliciumchip i 1961 har teknologien gjort betydelige fremskridt. Siliciumbaserede chips, der nu er indlejret i en række komponenter på et printkort, har muliggjort mange mikrocontroller-applikationer. Disse mikrocontroller-printkort bruges til at sende og modtage digitale/analoge signaler fra sensorer og andre kredsløb. Disse signaler behandles i hjernen på mikrocontroller-printkortet (CPU - central processing unit) for at udløse begivenheder, hvad enten det er at styre en lineær aktuator eller blot at blinke nogle LED'er.
Progressive Automations har et udvalg af mikrocontroller-kort, udvidelsesskærme og sensorer på lager, der passer til ethvert projekt, du kan drømme om. For at kunne træffe en informeret beslutning om, hvilken der er bedst til din applikation, er det vigtigt at have en idé om de tilgængelige muligheder, og hvad man skal overveje, når man køber en mikrocontroller.
Typer af mikrocontrollere
Det mest populære mikrocontroller-kort er Arduino-serienDe findes i en række forskellige konfigurationer, der spænder fra antallet af tilgængelige input/output-pins til CPU'ens processorhastighed. Disse boards er programmeret i programmeringssproget C. Heldigvis er det ikke svært at programmere en mikrocontroller i Arduino-serien, da der findes masser af ressourcer online, men hvis du har brug for lidt øvelse, tilbyder Progressive Automations et Arduino Starter Kit, som indeholder over 200 elektriske komponenter og dele til at komme i gang.
De Arduino Uno Rev3 og Arduino Leonardo Boards er både gode til begyndere og til mindre projekter, der kun kræver et par input/output-ben. Arduino Uno leveres med 14 digitale ben og 6 analoge ben, hvorimod Leonardo leveres med 20 digitale ben og 12 analoge ben. Sammenlignet med Uno har Leonardo indbygget USB 2.0-kommunikation, som gør det muligt at kommunikere med en computer via USB. Hvis pladsen er et problem i dit projekt, har Arduino Micro den samme funktionalitet som Arduino Leonardo, men i en mindre pakke.
De Arduino Mega og Arduino Due bruges til større projekter, der kræver adskillige input/output-pins. Med hensyn til processorkraft er Arduino Due dog over fem gange hurtigere med en CPU-hastighed på 84 MHz sammenlignet med 16 MHz for de andre Arduino-modeller. Begge modeller leveres med 54 digitale input/output-pins.
Mikrocontrollerprojekter
Lad os diskutere, hvilke applikationer vi kan bygge ved hjælp af en mikrocontroller. Der er en bred vifte af projekter, der er mulige med integrationen af en mikrocontroller til at udføre forskellige funktioner. For eksempel kan en programmerbar mikrocontroller styre en lineær aktuator til at åbne/lukke en endeeffektor (dvs. en griber) på en robotarm på bestemte tidspunkter. Derudover kan feedbacksensorer også bruges på endeeffektorens ender til at udløse en signalændring i mikrocontrolleren. Dette gør det muligt for endeeffektoren kun at blive aktiveret, når det er nødvendigt, eller når den registrerer et objekt, der skal gribes.
En anden anvendelse af en mikrocontroller er adgangskontrol. For eksempel bruges lineære aktuatorer undertiden på en vindmølleluge for at give teknikere adgang til turbinens nacelle. En mikrocontroller kan tilsluttes en RFID/NFC-læser og den lineære aktuator, der låser/oplåser lugen. Når en autoriseret tekniker rører læseren med sit kort, kontrollerer mikrocontrolleren, at han har adgangsrettigheder, og hvis det er tilfældet, åbner den lineære aktuator lugen.
De Stewart Platform Robot er et projekt, der bruger en Arduino-mikrocontroller til at styre seks lineære aktuatorer, som stabiliserer en platform. Den blev valgt på grund af dens høje behandlingshastighed, som var nødvendig for at beregne den komplekse inverse kinematik, der var nødvendig for at stabilisere platformen. Anvendelsesmulighederne er uendelige, når man implementerer en mikrocontroller i et projekt. Enhver nødvendig behandling kan udføres af en mikrocontroller, hvorved dit projekt digitaliseres og automatiseres, som du ønsker.
Sådan vælger du en mikrocontroller til et projekt
Nu hvor vi har fastlagt de forskellige tilgængelige mikrocontrollere og de mulige projekter, hvordan vælger du så en mikrocontroller til din specifikke applikation? Den bedste mikrocontroller afhænger af projektet/applikationen. Nedenfor har vi samlet en liste over faktorer, du skal huske på, når du vælger en mikrocontroller.
Strømkrav
Alle de omtalte Arduino-mikrocontrollere har en driftsspænding på 6-20V. Spændingen kan komme fra en batteriforsyning eller en AC-til-DC-strømforsyning. Enhver spænding under 7V kan dog forårsage, at mikrocontrolleren bliver ustabil, hvis DC-forsyningen ikke er 100% jævn. Derudover vil tilførsel af mere end 20V forårsage, at spændingsregulatorerne bryder sammen og forårsager overdreven varmeafledning.
Hver model leveres med strømspecifikationer for strømforsyningen og input/output-benene. Hvis input/output-benene har et maksimalt strømforbrug på 200 mA, skal du sørge for, at det, du tilslutter til disse ben, ikke overstiger denne værdi. For eksempel har du en lineær aktuator, der trækker 1 A ved fuld belastning, hvilket du ved vil overstige strømforbruget for input/output-benet på Arduinoen. Derfor er det bedst at bruge et driverkort og at forsyne den lineære aktuator med strøm fra en separat strømforsyning med en højere strømstyrke.
Behandlingshastighed
Processeringshastigheden for de fleste Arduino-mikrocontrollere er 16 MHz. Hvis hastighed er det, du har brug for, så kører Arduino Due på 84 MHz – hvilket betyder, at den kan udføre 84 millioner instruktioner i sekundet. Denne hastighed er nødvendig, når flere input/output skal udføres med minimal forsinkelse (dvs. behandling af beregninger, seriel kommunikation og læsning og skrivning af pins).
Som et praktisk eksempel er en mikrocontroller forbundet til en lineær aktuator og en kontakt programmeret til at stoppe den lineære aktuators udvidelse, når den rammer kontakten. Hvis den lineære aktuators hastighed er for høj, og Arduinoens processorkapacitet er for langsom, vil den lineære aktuator støde ind i kontakten og forårsage skade. En løsning ville være at sænke den lineære aktuators hastighed eller at få en mikrocontroller med en højere processorhastighed.
Nåle
Afhængigt af projektets kompleksitet kan du have brug for en mikrocontroller med kun et par ben, eller du kan have brug for en mikrocontroller med mange ben. I nogle tilfælde kan det være nødvendigt med flere mikrocontrollere for at muliggøre den mængde elektronik, du har til hensigt at tilslutte den.
Det er også muligt at serieforbinde de serielle kommunikationsporte på flere Arduino-boards for at oprette et netværk af controllere, der interagerer med hinanden. Mikrocontrollerprogrammer til en sådan applikation er mere komplekse, men det illustrerer fleksibiliteten ved denne teknologi. Som en generel vejledning skal du vælge en Arduino med det antal ben, dit projekt skal bruge, plus en eller to ekstra ben, bare for en sikkerheds skyld.
Skærme eller yderligere kredsløb
Hvis du har til hensigt at købe et input/output-udvidelseskort eller et andet Arduino-skjold, skal du sørge for, at den model, du vælger, er kompatibel med den Arduino-model, du bruger. De fleste af de skjold, der leveres af Progressive Automations, er kompatible med Arduino Uno, såsom MegaMoto GT H-bridge, som er designet til at køre flere lineære aktuatorer samtidigt. Da de fleste lineære aktuatorer trækker strøm, der overstiger den maksimale strøm for et Arduino input/output-ben, bruges MegaMoto-driverkortet som en kontakt, der kun kræver et digitalt signal for at tænde/slukke aktuatoren, variere spændingen eller ændre retning.
Du vil måske gerne have mulighed for at styre en lineær aktuator i dit projekt via netværket. Du skal vælge en trådløs mikrocontroller, hvilket kan gøres ved at købe et WIFI- eller Bluetooth-modul, der er kompatibelt med din valgte Arduino. Disse moduler vil muliggøre trådløs fjernbetjening af dit projekt.
Den digitale fremtid
Det behøver ikke at være kompliceret at vælge en mikrocontroller til dit projekt. Husk blot de tidligere nævnte punkter, så er du godt på vej til at automatisere dit projekt, uanset om det drejer sig om at styre en enkelt lineær aktuator eller en række lineære aktuatorer. En mikrocontroller kan gavne dit projekt på mange måder ved at bevæge sig mod en digitalt automatiseret fremtid!
For mere information om mikrocontrollere eller vores produkter, kontakt os og en af vores ekspertingeniører vil kontakte dig!