Az első szilíciumchip 1961-es kifejlesztése óta a technológia jelentős fejlődésen ment keresztül. A szilíciumalapú chipek, amelyek ma már egy panelen lévő alkatrészek közé vannak beágyazva, számos mikrovezérlős alkalmazás megvalósítását tették lehetővé. Ezeket a mikrovezérlő paneleket digitális/analóg jelek küldésére és fogadására használják érzékelőktől és más áramköröktől. Ezeket a jeleket a mikrovezérlő panel (CPU - központi feldolgozó egység) agya dolgozza fel események kiváltására, legyen szó akár egy lineáris aktuátor vezérléséről, akár egyszerűen néhány LED villogtatásáról.
A Progressive Automations különféle mikrovezérlő paneleket, bővítőpajzsokat és érzékelőket kínál, hogy bármilyen álmai projekthez illeszkedjen. Ahhoz, hogy megalapozott döntést hozhasson arról, hogy melyik a legmegfelelőbb az alkalmazásához, fontos, hogy legyen elképzelése a rendelkezésre álló lehetőségekről, és arról, hogy mire kell figyelni mikrovezérlő vásárlásakor.
Mikrokontrollerek típusai
A legnépszerűbb mikrovezérlő panel a Arduino sorozatKülönböző konfigurációkban kaphatók, a rendelkezésre álló bemeneti/kimeneti lábak számától és a CPU feldolgozási sebességétől függően. Ezek a kártyák C programozási nyelven vannak programozva. Szerencsére nem nehéz programozni egy Arduino termékcsaládba tartozó mikrovezérlőt, mivel rengeteg online forrás áll rendelkezésre, de ha némi gyakorlatra van szüksége, a Progressive Automations kínál egy Arduino Starter Kitet, amely több mint 200 elektromos alkatrészt és segédletet tartalmaz a kezdéshez.
A Arduino Uno Rev3 és Arduino Leonardo A kártyák nagyszerűek kezdőknek és kisebb projektekhez, amelyekhez csak néhány bemeneti/kimeneti láb szükséges. Az Arduino Uno 14 digitális és 6 analóg lábbal rendelkezik, míg a Leonardo 20 digitális és 12 analóg lábbal. Az Uno-val összehasonlítva a Leonardo beépített USB 2.0 kommunikációval rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy USB-n keresztül kommunikáljon a számítógéppel. Ha a hely szűkös a projektedben, akkor az Arduino Micro ugyanazokkal a funkciókkal rendelkezik, mint az Arduino Leonardo, de kisebb méretben.
A Arduino Mega és Arduino Due nagyobb projektekhez használják, amelyek számos bemeneti/kimeneti lábat igényelnek. Bár a feldolgozási teljesítmény tekintetében az Arduino Due több mint ötször gyorsabb, 84 MHz-es CPU-sebességgel, szemben a többi Arduino modell 16 MHz-es sebességével. Mindkét modell 54 digitális bemeneti/kimeneti lábbal rendelkezik.
Mikrokontroller projektek
Beszéljük meg, milyen alkalmazásokat építhetünk mikrovezérlő segítségével. Számos projekt valósítható meg egy mikrovezérlő integrálásával, különféle funkciók ellátása érdekében. Például egy programozható mikrovezérlő vezérelhet egy lineáris aktuátort, amely meghatározott időpontokban nyitja/zárja egy robotkaron lévő effektort (azaz megfogót). Ezenkívül visszacsatolási érzékelők is használhatók az effektor végein, hogy jelváltozást váltsanak ki a mikrovezérlőben. Ez lehetővé teszi, hogy az effektor csak szükség esetén, vagy amikor egy megragadandó tárgyat érzékel, aktiválódjon.
A mikrovezérlők egy másik alkalmazási területe a hozzáférés-vezérlés. Például lineáris aktuátorokat használnak néha egy szélturbina nyílásán, hogy a technikusok hozzáférhessenek a turbina gondolájához. Egy mikrovezérlő csatlakoztatható egy RFID/NFC olvasóhoz és a lineáris aktuátorhoz, amely zárja/nyitja a nyílást. Amikor egy jogosult technikus a kártyáját az olvasóhoz érinti, a mikrovezérlő ellenőrzi, hogy rendelkezik-e a belépési jogosultsággal, és ha igen, a lineáris aktuátor kinyitja a nyílást.
A Stewart Platform Robot egy olyan projekt, amely egy Arduino mikrovezérlőt használ hat lineáris aktuátor vezérlésére, amelyek egy platformot stabilizálnak. A kiválasztás oka a nagy feldolgozási sebessége, amelyre a platform stabilizálásához szükséges komplex inverz kinematika kiszámításához volt szükség. A felhasználási esetek végtelenek egy mikrovezérlő projektben való megvalósítása során. Bármely szükséges feldolgozást egy mikrovezérlő elvégezhet, ezáltal digitalizálhatja és automatizálhatja a projektet az Ön belátása szerint.
Hogyan válasszunk mikrokontrollert egy projekthez?
Most, hogy meghatároztuk a rendelkezésre álló különböző mikrovezérlőket és a lehetséges projekteket, hogyan válasszon mikrovezérlőt az adott alkalmazáshoz? A legjobb mikrovezérlő a projekttől/alkalmazástól függ. Az alábbiakban összeállítottunk egy listát azokról a tényezőkről, amelyeket érdemes szem előtt tartani mikrovezérlő kiválasztásakor.
Energiaigény
Az összes tárgyalt Arduino mikrovezérlő 6-20 V üzemi feszültséggel rendelkezik. A feszültség akkumulátorról vagy AC-DC tápegységről származhat. Azonban a 7 V-nál kisebb feszültség a mikrovezérlő instabillá válását okozhatja, ha az DC tápellátás nem 100%-ban egyenletes. Ezenkívül a 20 V-nál nagyobb feszültség a feszültségszabályozók meghibásodását és túlzott hőelvezetést okoz.
Minden modellhez tartozik egy áramerősség-specifikáció a tápegységre és a bemeneti/kimeneti lábakra vonatkozóan. Ha a bemeneti/kimeneti lábak maximális áramfelvétele 200 mA, akkor győződjön meg arról, hogy az ezekhez a lábakhoz csatlakoztatott eszközök nem haladják meg ezt az értéket. Például van egy lineáris aktuátora, amely teljes terhelésnél 1 A-t vesz fel, amiről tudja, hogy meghaladja az Arduino bemeneti/kimeneti lábának áramfelvételét. Ezért a legjobb, ha egy meghajtópanelt használ, és a lineáris aktuátort egy különálló, nagyobb áramerősségű tápegységről táplálja.
Feldolgozási sebesség
A legtöbb Arduino mikrovezérlő feldolgozási sebessége 16 MHz. Ha a sebességre van szükséged, akkor az Arduino Due 84 MHz-es órajelen működik – ami azt jelenti, hogy másodpercenként 84 millió utasítást képes végrehajtani. Ez a sebesség akkor szükséges, ha több bemenetet/kimenetet kell minimális késleltetéssel végrehajtani (azaz számítások feldolgozása, soros kommunikáció, valamint lábak olvasása és írása).
Gyakorlati példaként egy lineáris aktuátorhoz és egy kapcsolóhoz csatlakoztatott mikrovezérlő úgy van programozva, hogy megállítsa a lineáris aktuátor kinyúlását, amikor az eléri a kapcsolót. Ha a lineáris aktuátor sebessége túl gyors, az Arduino feldolgozási képessége pedig túl lassú, akkor a lineáris aktuátor nekiütközik a kapcsolónak és kárt okoz. Megoldást jelenthet a lineáris aktuátor lelassítása vagy egy nagyobb feldolgozási sebességű mikrovezérlő beszerzése.
Csípők
A projekt összetettségétől függően szükséged lehet egy néhány lábbal rendelkező mikrovezérlőre, vagy egy sok lábbal rendelkezőre. Bizonyos esetekben több mikrovezérlőre is szükség lehet a csatlakoztatni kívánt elektronikai elemek tömbjének befogadásához.
Több Arduino kártya soros kommunikációs portjait is össze lehet kötni, így olyan vezérlők hálózatát lehet létrehozni, amelyek egymással kölcsönhatásban állnak. Az ilyen alkalmazásokhoz tartozó mikrokontroller programok bonyolultabbak, de jól illusztrálják a technológia rugalmasságát. Általános útmutatóként válasszon egy olyan Arduinót, amely a projekthez szükséges számú lábbal rendelkezik, plusz egy vagy két plusz lábbal, a biztonság kedvéért.
Árnyékolások vagy kiegészítő áramkörök
Ha bemeneti/kimeneti bővítőkártyát vagy más Arduino árnyékolást tervezel vásárolni, akkor győződj meg arról, hogy a választott modell kompatibilis a használt Arduino modellel. A Progressive Automations által szállított árnyékolások többsége kompatibilis az Arduino Uno-val, például a MegaMoto GT H-híd, amelyet több lineáris aktuátor egyidejű működtetésére terveztek. Mivel a legtöbb lineáris aktuátor olyan áramot vesz fel, amely meghaladná az Arduino bemeneti/kimeneti láb maximális áramát, a MegaMoto meghajtókártyát kapcsolóként használják, amelyhez csak egy digitális jelre van szükség az aktuátor be-/kikapcsolásához, a feszültség változtatásához vagy az irány megváltoztatásához.
Előfordulhat, hogy szeretnéd a projekteden belül egy lineáris aktuátort hálózaton keresztül vezérelni. Ehhez vezeték nélküli mikrovezérlőt kell választanod, amit egy, a kiválasztott Arduino-val kompatibilis WIFI vagy Bluetooth modul megvásárlásával tehetsz meg. Ezek a modulok lehetővé teszik a projekted vezeték nélküli távvezérlését.
A digitális jövő
A mikrokontroller kiválasztása a projektedhez nem kell, hogy bonyolult legyen. Csak tartsd szem előtt a korábban tárgyalt pontokat, és máris jó úton haladsz a projekted automatizálása felé, legyen szó akár egyetlen lineáris aktuátor, akár több lineáris aktuátor vezérléséről. Egy mikrokontroller számos módon előnyös lehet a projekted számára a digitálisan automatizált jövő felé haladva!
Ha további információra van szüksége a mikrovezérlőkről vagy bármely termékünkről, lépjen kapcsolatba velünk és szakértő mérnökeink egyike felveszi Önnel a kapcsolatot!