Elektroniikan maailma voi olla hauska ja innostava, mutta usein se voi tuntua varsin pelottavalta, kun katsot kytkentäkaaviota eikä sinulla ole aavistustakaan, mistä aloittaa. Lisäksi mikro-ohjaimeen tulevan koodin ymmärtäminen voi olla hämmentävää, jos olet uusi aiheessa. Onneksi olemme täällä antamassa sinulle tiedot, joita tarvitset oppimismatkasi alkuun!
Tässä artikkelissa käymme läpi, mikä mikro-ohjain on, sen hyödyt ja ominaisuudet. Sen jälkeen annamme yksinkertaisen projektin, jossa ajetaan lineaarista toimilaitetta mikro-ohjaimella aloittaen ulos-/sisäänvedosta. Olitpa mikro-ohjaimissa uusi tai kokenut harrastaja, joka kaipaa pientä kertauskurssia, tämä artikkeli on sinulle. Tämä artikkeli on ensimmäisiä monista, joissa tarkastelemme tarkemmin mikro-ohjain-shieldejä, anturimoduuleja ja moottoriohjaimia. Aloitetaan perusteista!
Mikä on mikro-ohjain: hyödyt ja ominaisuudet?
Katso vasemmalle ja sitten oikealle. Näet todennäköisesti useita esineitä kotona tai toimistossa, joiden sisällä on integroitu piiri (IC) – nämä pienet piisirut ovat elektronisten laitteidesi aivot. Mikro-ohjainlevyillä on yksi tai useampi näistä piireistä sekä joukko oheislaitteita.
Mikro-ohjaimet ovat pieniä, monipuolisia ja edullisia laitteita, joita voivat menestyksekkäästi toteuttaa ja ohjelmoida paitsi kokeneet sähköinsinöörit myös harrastajat, opiskelijat ja muiden alojen ammattilaiset.
Mikro-ohjaimessa on yleensä seuraavat osat:
- Keskusyksikkö (CPU): Suorittaa aritmeettisia operaatioita, hallitsee tiedon kulkua ja tuottaa ohjaussignaaleja käskyjen (eli koodin) perusteella.
- Pysyvä muisti: Tallentaa mikro-ohjaimen ohjelman, joka kertoo CPU:lle tarkalleen mitä tehdä.
- Haihtuva muisti (RAM): Väliaikainen tietovarasto. Data katoaa, kun mikro-ohjain menettää virran.
-
Oheislaitteet: Laitemoduulit, joiden avulla mikro-ohjain on vuorovaikutuksessa ulkoisen järjestelmän kanssa.
- Muuntimet (AC–DC, DC–AC ja viitejännitteiden tuotto).
- Kellon generointi.
- Ajastus
- Tulot ja lähdöt.
- Sarjaviestintä.
Mikro-ohjain on hyvin kustannustehokas, koska se voidaan valmistaa edullisemmin kuin sen sähkömekaaniset edeltäjät. Lisäksi kehitysalustat, kuten Arduino, mahdollistavat nopean ohjelmoinnin ja sopivat erinomaisesti prototyyppeihin. Koska suurin osa piiristä koostuu integroiduista komponenteista, mikro-ohjaimen energiankulutus on paljon pienempi kuin relelogiikkaa muistuttavissa yksittäiskomponenteissa. Lopuksi, koska tyypillinen mikro-ohjain on ohjelmoitava, voit käyttää sitä uudelleen toisessa projektissa tarvittaessa.
Mikro-ohjaimen käyttö lineaarisen toimilaitteen kanssa ulos-/sisäänvetoon
On aika laittaa Progressive Automationsin lineaarinen toimilaite ja mikro-ohjain testiin: ulos- ja sisäänveto! Käymme läpi johdotuksen ja koodin toiminnan, jotta voit muokata toimilaitteen ohjausta mielesi mukaan.
Mitä tarvitset
Tarvitset seuraavat osat mikro-ohjaimen ja lineaarisen toimilaitteen yhdistämiseen. Kaikki komponentit voi ostaa Progressive Automationsin verkkosivustolta:
- 12 VDC virtalähde
- Arduino Mega
- LCD painikkeilla
- 2-kanavainen rele
- Toimilaite (12 VDC, enintään 10 A virranotto)
- USB-kaapeli tyyppi A/B, hyppylankoja
Johdotus ja koodin lataus
Shieldeistä johtuen johdotusta on onneksi vähän. Tämä yksinkertainen johdotus tekee projektista loistavan aloitushankkeen mikro-ohjaimen käyttöön. Kun sinulla on tarvittavat komponentit, seuraa alla olevia kytkentöjä vaihe vaiheelta. Käytä Arduinon pinout-kuvaa apuna.
- LCD pinottuna Arduinon nastaan 26
- Rele IN1 Arduinon nastaan 30
- Rele IN2 Arduinon 5V
- Rele VCC Arduinon GND
- Rele GND releen NO2:een
- 12 VDC releen NC2:een
- 12 VDC releen NC1:een
- Rele NC2 releen NO1:een
- Rele NO2 toimilaitteen plussaan
- Rele COM1 toimilaitteen miinukseen
- Rele COM2
Koodin selitys
Näet projektin täydellisen koodin täällä.
Arduino-mikro-ohjainlevyn ymmärtämä kieli on C. Saatavilla on useita kirjastoja, jotka sisältävät koodia erilaisten oheislaitteiden lisäämisen helpottamiseksi – tässä tapauksessa LCD:n (#include <LiquidCrystal.h>).
Koodin ensimmäinen osa määrittää nastat. Nämä nastanumerot vastaavat relekytkentöjä Arduinon nastoihin. Jos käytät toista Arduino-mikro-ohjainlevyä, varmista, että muutat numerot vastaamaan niitä nastoja, joihin releet liitetään.
Setup-silmukka asettaa releiden nastat OUTPUT-tilaan ja vetää ne LOW-tilaan. Lisäksi LCD:lle lähetetään muutamia komentoja tekstin näyttämiseksi ja kursorinuolien asettamiseksi. Pääsilmukassa koodi tarkistaa jatkuvasti, onko jotakin LCD-levyn painikkeista painettu. Tässä painikkeet on kytketty Arduinon A0-nastaan. Kun painiketta painetaan, Arduinon lukema arvo on joko lähellä 100:aa tai 255:ttä riippuen siitä, mitä painiketta painettiin. Arvot eivät aina ole täsmälleen nämä, varsinkin jos Arduinoon on liitetty muuta elektroniikkaa, joka voi häiritä signaalia. Siksi mukana on kynnysarvo, jota voidaan säätää, jos painikkeet ovat liian herkkiä häiriöille.
Jos Arduino on kytketty tietokoneeseesi USB:llä, voit käyttää Arduinon IDE:n sarjavalvontaa tarkastellaksesi A0-nastan lähtösignaalia. Lisää vain alla oleva koodirivi pääsilmukkaan:
Serial.println(A0);
Luettu signaali tulkitaan siten, että nähdään painettiinko ylös- vai alas-painiketta. Jos ylös-painiketta painettiin, toinen rele asetetaan HIGH-tilaan ja toinen LOW-tilaan. Jos alas-painiketta painettiin, logiikka käännetään päinvastaiseksi. Releiden kytkeytyminen aiheuttaa toimilaitteen ulos-/sisäänvedon.
Nyt kun tiedät, miten koodi toimii, voit muokata sitä lisäämällä lisälogiikkaa, kuten LEDin sytyttämisen, kun toimilaite ojentuu, ja sammuttamisen, kun se vetäytyy. Tämä on varsin yksinkertaista: määritä nastanumero, aseta nasta OUTPUT-tilaan ja kytke nasta HIGH-tilaan (digitalWrite-komento) if- tai else if -lauseessa.
Yhteenveto
Arduinon käyttäminen toimilaitteen – muiden ohella – kanssa voi olla todella hauskaa ja palkitsevaa. Koodaamisen oppiminen yksinkertaisella mikro-ohjaimella, erityisesti C-kielellä, on erinomainen tapa kartuttaa osaamista ja mahdollisesti tehdä koodaamisesta uran. Aloita perusteista ja etene kohti monimutkaisempia projekteja.
Tulevissa artikkeleissa tutkimme erilaisia Arduinoon sopivia shieldejä ja esittelemme hieman monimutkaisempia koodinpätkiä. Lisäksi tutkimme antureiden käyttöä koodin osien ja lineaarisen toimilaitteen ohjaamiseen. Jos sinulla on lisäkysymyksiä mikro-ohjaimista tai lineaarisen toimilaitteen liittämisestä mikro-ohjaimeen, älä epäröi ottaa meihin yhteyttä!