מאז פיתוח שבב הסיליקון הראשון בשנת 1961, הטכנולוגיה התקדמה משמעותית. שבבים מבוססי סיליקון, שכיום משובצים בין מערך רכיבים על גבי לוח, אפשרו פיתוח של יישומי מיקרו-בקרים רבים. לוחות מיקרו-בקרים אלה משמשים לשליחה וקבלה של אותות דיגיטליים/אנלוגיים מחיישנים ומעגלים אחרים. אותות אלה מעובדים בתוך מוח לוח המיקרו-בקר (מעבד - יחידת עיבוד מרכזית) כדי להפעיל אירועים, בין אם לשליטה במפעיל ליניארי או פשוט להבהוב נוריות LED.
חברת Progressive Automations מחזיקה במגוון רחב של לוחות מיקרו-בקרים, מגני הרחבה וחיישנים כדי להתאים לכל פרויקט שתוכלו לחלום עליו. על מנת לקבל החלטה מושכלת לגבי הפתרון הטוב ביותר עבור היישום שלכם, חשוב שתהיו לכם מושג לגבי האפשרויות הזמינות ומה לקחת בחשבון בעת רכישת מיקרו-בקר.
סוגי מיקרו-בקרים
לוח המיקרו-בקר הפופולרי ביותר הוא ה- סדרת ארדואינוהם מגיעים במגוון תצורות שונות, הנעות בין מספר פיני הקלט/פלט הזמינים לבין מהירות העיבוד של המעבד. לוחות אלה מתוכנתים בשפת התכנות C. למרבה המזל, לא קשה לתכנת מיקרו-בקר בסדרת Arduino מכיוון שישנם שפע של משאבים באינטרנט, אך אם אתם זקוקים לתרגול, Progressive Automations מציעה ערכת Arduino Starter Kit, הכוללת מעל 200 רכיבים חשמליים וחלקים כדי להתחיל.
ה ארדואינו אונו Rev3 ו ארדואינו לאונרדו לוחות אלה מצוינים גם למתחילים וגם לפרויקטים קטנים יותר הדורשים רק כמה פיני קלט/פלט. הארדואינו אונו מגיע עם 14 פינים דיגיטליים ו-6 פינים אנלוגיים, בעוד שהלאונרדו מגיע עם 20 פינים דיגיטליים ו-12 פינים אנלוגיים. בהשוואה ללאונרדו, ללאונרדו יש תקשורת USB 2.0 מובנית, המאפשרת לו לתקשר עם מחשב באמצעות USB. אם מקום הוא בעיה בפרויקט שלכם, אז לארדואינו מיקרו יש את אותה פונקציונליות כמו לארדואינו לאונרדו, אך באריזה קטנה יותר.
ה ארדואינו מגה ו ארדואינו דואו משמשים לפרויקטים גדולים יותר הדורשים מספר רב של פיני קלט/פלט. למרות זאת, מבחינת כוח עיבוד, הארדואינו דו מהיר פי חמישה עם מהירות מעבד של 84 מגה-הרץ, בהשוואה ל-16 מגה-הרץ עבור דגמי הארדואינו האחרים. שני הדגמים מגיעים עם 54 פיני קלט/פלט דיגיטליים.
פרויקטים של מיקרו-בקרים
בואו נדון באילו יישומים נוכל לבנות באמצעות מיקרו-בקר. יש מגוון רחב של פרויקטים אפשריים עם שילוב של מיקרו-בקר כדי לבצע פונקציות שונות. לדוגמה, מיקרו-בקר הניתן לתכנות יכול לשלוט במפעיל ליניארי לפתוח/לסגור אפקטור קצה (כלומר, תופסן) על זרוע רובוטית בזמנים ספציפיים. בנוסף, ניתן להשתמש גם בחיישני משוב בקצוות אפקטור הקצה כדי להפעיל שינוי אות במיקרו-בקר. זה מאפשר להפעיל את אפקטור הקצה רק בעת הצורך או כאשר הוא חש אובייקט לתפוס.
יישום נוסף של מיקרו-בקר הוא בבקרת גישה. לדוגמה, לעיתים משתמשים במפעילים ליניאריים על פתח של טורבינת רוח כדי לאפשר לטכנאים לקבל גישה לתוך תא הטורבינה. ניתן לחבר מיקרו-בקר לקורא RFID/NFC ולמפעיל ליניארי שנועל/פותח את הפתח. כאשר טכנאי מורשה נוגע בכרטיס שלו בקורא, המיקרו-בקר בודק שיש לו הרשאות כניסה, ואם כן, המפעיל הליניארי פותח את הפתח.
ה רובוט פלטפורמה של סטיוארט הוא פרויקט המשתמש במיקרו-בקר ארדואינו כדי לשלוט בשישה מפעילים ליניאריים המייצבים פלטפורמה. הוא נבחר בשל מהירות העיבוד הגבוהה שלו, שנדרשה לחישוב הקינמטיקה ההפוכה המורכבת הדרושה לייצוב הפלטפורמה. מקרי השימוש הם אינסופיים בעת יישום מיקרו-בקר בפרויקט. כל עיבוד נדרש יכול להתבצע על ידי מיקרו-בקר, ובכך להפוך את הפרויקט שלך לדיגיטלי ואוטומטי כרצונך.
כיצד לבחור מיקרו-בקר לפרויקט
כעת, לאחר שקבענו את המיקרו-בקרים השונים הזמינים ואת הפרויקטים האפשריים, כיצד בוחרים מיקרו-בקר עבור היישום הספציפי שלכם? המיקרו-בקר הטוב ביותר תלוי בפרויקט/יישום. להלן, ריכזנו רשימה של גורמים שכדאי לזכור בעת בחירת מיקרו-בקר.
דרישות חשמל
לכל המיקרו-בקרים של ארדואינו שנדונו יש מתח פעולה של 6-20 וולט. המתח יכול להגיע מסוללה או מספק כוח AC ל-DC. עם זאת, כל מתח נמוך מ-7 וולט עלול לגרום למיקרו-בקר להיות לא יציב אם אספקת החשמל DC אינה חלקה ב-100%. בנוסף, אספקה של יותר מ-20 וולט תגרום לווסתי המתח להתקלקל ולגרום לפיזור חום מוגזם.
כל דגם מגיע עם מפרט זרם עבור ספק הכוח ופיני הקלט/פלט. אם לפיני הקלט/פלט יש צריכת זרם מקסימלית של 200mA, ודאו שמה שאתם מחברים לפינים אלה לא יעלה על ערך זה. לדוגמה, יש לכם מפעיל ליניארי שצורך 1A בעומס מלא, שאתם יודעים שתעלה על צריכת הזרם של פין הקלט/פלט בארדואינו. לכן, עדיף להשתמש בלוח דרייבר ולהפעיל את המפעיל הליניארי באמצעות ספק כוח נפרד עם דירוג זרם גבוה יותר.
מהירות עיבוד
מהירות העיבוד של רוב המיקרו-בקרים של ארדואינו היא 16 מגה-הרץ. אם מהירות היא מה שאתם צריכים, אז ה-Arduino Due מגיע ל-84 מגה-הרץ - כלומר הוא יכול לבצע 84 מיליון הוראות בשנייה. מהירות זו נחוצה כאשר יש צורך לבצע מספר קלט/פלט עם השהייה מינימלית (למשל, עיבוד חישובים, תקשורת טורית, וקריאה וכתיבה של פינים).
כדוגמה מעשית, מיקרו-בקר המחובר למפעיל ליניארי ולמתג מתוכנת לעצור את התרחבות המפעיל הליניארי כאשר הוא פוגע במתג. אם מהירות המפעיל הליניארי מהירה מדי ויכולות העיבוד של הארדואינו איטיות מדי, אז המפעיל הליניארי יתנגש במתג ויגרום נזק. פתרון אפשרי יהיה להאט את המפעיל הליניארי או להשיג מיקרו-בקר עם מהירות עיבוד גבוהה יותר.
סיכות
בהתאם למורכבות הפרויקט שלכם, ייתכן שתצטרכו מיקרו-בקר עם מספר פינים בלבד, או מיקרו-בקר עם פינים רבים. במקרים מסוימים, ייתכן שיהיה צורך במספר מיקרו-בקרים כדי לאפשר את מערך האלקטרוניקה שאתם מתכוונים לחבר אליו.
ניתן גם לחבר בשרשרת (daisy chain) את יציאות התקשורת הטוריות של מספר לוחות ארדואינו כדי ליצור רשת של בקרים המקיימים אינטראקציה זה עם זה. תוכניות מיקרו-בקרים עבור יישום כזה הן מורכבות יותר, אך הן ממחישות את הגמישות של טכנולוגיה זו. כמדריך כללי, בחרו ארדואינו עם מספר הפינים שהפרויקט שלכם יזדקק להם בתוספת פין או שניים נוספים, לכל מקרה.
מגנים או מעגלים נוספים
אם אתם מתכוונים לרכוש לוח הרחבה קלט/פלט או מגן ארדואינו אחר, ודאו שהדגם שתבחרו תואם לדגם הארדואינו בו אתם משתמשים. רוב המגנים המסופקים על ידי Progressive Automations תואמים לארדואינו אונו, כגון גשר ה-H של MegaMoto GT, שנועד להפעיל מספר מפעילים ליניאריים בו זמנית. מכיוון שרוב המפעילים הלינאריים צורכים זרם שעולה על הזרם המרבי של פין קלט/פלט של ארדואינו, לוח הדרייבר של MegaMoto משמש כמתג, הדורש רק אות דיגיטלי כדי להפעיל/לכבות את המפעיל, לשנות את המתח או לשנות כיוונים.
ייתכן שתגלו שתרצו לאפשר שליטה על מפעיל ליניארי בתוך הפרויקט שלכם דרך הרשת. תצטרכו לבחור מיקרו-בקר אלחוטי, וניתן לעשות זאת על ידי רכישת מודול WIFI או Bluetooth התואם לארדואינו שבחרתם. מודולים אלה יאפשרו שליטה מרחוק אלחוטית בפרויקט שלכם.
העתיד הדיגיטלי
בחירת מיקרו-בקר לפרויקט שלכם לא צריכה להיות מסובכת. רק זכרו את הנקודות שנדונו קודם לכן ותהיו בדרך הנכונה לאוטומציה של הפרויקט שלכם, בין אם מדובר בשליטה על מפעיל ליניארי יחיד או על מגוון מפעילים ליניאריים. מיקרו-בקר יכול להועיל לפרויקט שלכם במגוון דרכים על ידי התקדמות לעבר עתיד אוטומטי דיגיטלית!
למידע נוסף על מיקרו-בקרים או כל אחד מהמוצרים שלנו, צרו קשר ואחד מהמהנדסים המומחים שלנו ייצור איתך קשר!