De wereld van elektronica kan leuk en spannend zijn, maar vaak ook behoorlijk intimiderend wanneer u naar een bedradingsschema kijkt en geen idee hebt waar u moet beginnen. Bovendien kan het begrijpen van de code die op een microcontroller wordt gezet verwarrend zijn als u hier nieuw in bent. Gelukkig zijn wij er om u de informatie te geven die u nodig heeft om aan uw leerreis te beginnen!
In dit artikel duiken we in wat een microcontroller is door de voordelen en functies te bekijken. Vervolgens geven we u een eenvoudig project over hoe u een lineaire actuator vanaf een microcontroller aanstuurt, te beginnen met laten uitschuiven/inschuiven. Of u nu nieuw bent met microcontrollers of een ervaren hobbyist die zijn kennis wil opfrissen, dit is het artikel voor u. Dit artikel is er één van veel meer die nog komen, waarin we microcontrollershields, sensormodules en motordrivers van dichterbij bekijken. Maar laten we bij de basis beginnen!
Wat is een microcontroller: voordelen en functies?
Kijk naar links en dan naar rechts. U zult waarschijnlijk verschillende dingen in huis of op kantoor zien die een geïntegreerde schakeling (IC) bevatten – deze kleine, op silicium gebaseerde chips zijn het brein van uw elektronische apparaten. Microcontrollerborden hebben één of meer van deze IC’s aan boord, samen met allerlei randapparatuur.
Microcontrollers zijn kleine, veelzijdige en betaalbare apparaten die niet alleen door ervaren elektrotechnici, maar ook door hobbyisten, studenten en professionals uit andere disciplines succesvol kunnen worden toegepast en geprogrammeerd.
Een microcontroller heeft doorgaans de volgende elementen:
- Central Processing Unit (CPU): Voert rekenkundige bewerkingen uit, beheert de gegevensstroom en genereert stuursignalen op basis van een set instructies (d.w.z. code).
- Niet-vluchtig geheugen: Slaat het programma van de microcontroller op dat de CPU precies vertelt wat te doen.
- Vluchtig geheugen (d.w.z. RAM): Wordt gebruikt voor tijdelijke gegevensopslag. Deze gegevens gaan verloren wanneer de microcontroller zonder voeding komt te staan.
-
Randapparatuur: Hardwaremodules die een microcontroller helpen communiceren met het externe systeem.
- Dataconverters (AC-DC, DC-AC en referentiespanningsgeneratoren).
- Klokgeneratie.
- Tijdmeting.
- Ingangen en uitgangen.
- Seriële communicatie.
Een microcontroller is zeer kostenefficiënt, omdat hij tegen lagere kosten kan worden geproduceerd dan zijn elektromechanische voorgangers. Bovendien maken ontwikkelboards, zoals de Arduino, snelle programmering mogelijk en zijn ze ideaal voor systeempretotypes. Omdat het grootste deel van de schakeling uit geïntegreerde schakelingen bestaat, is het energieverbruik van een microcontroller veel lager dan wanneer u losse componenten van een relaisgestuurde logische schakeling zou gebruiken. Tot slot, omdat een typische microcontroller programmeerbaar is, kunt u hem indien nodig hergebruiken in een ander project.
Hoe gebruikt u een microcontroller met een lineaire actuator voor uitschuiven/inschuiven
Het is tijd om een lineaire actuator van Progressive Automations met een microcontroller te testen en te laten uitschuiven/inschuiven! We nemen u mee door de bedrading en laten zien hoe de code werkt, zodat u de besturing van de lineaire actuator naar wens kunt aanpassen.
Wat u nodig hebt
Dit heeft u nodig om te beginnen met het koppelen van een microcontroller aan een lineaire actuator. Alle componenten zijn te koop op de website van Progressive Automations:
- 12VDC-voeding
- Arduino Mega
- LCD met knoppen
- 2‑kanaals relais
- Actuator (12VDC met max. 10A stroomopname)
- USB‑kabel type A/B en jumperdraden
Bedrading en code uploaden
Gelukkig is er dankzij de shields niet veel bedrading nodig. Deze eenvoudige bedrading maakt dit project het beste beginnersproject om te leren werken met een microcontroller. Zodra u de benodigde componenten heeft, volgt u stap voor stap de onderstaande draadverbindingen. Gebruik de Arduino‑pinoutafbeelding als referentie.
- LCD gestapeld op Arduino‑pin 26
- Relais IN1 naar Arduino‑pin 30
- Relais IN2 naar Arduino 5V
- Relais VCC naar Arduino GND
- Relais GND naar Relais NO2
- 12VDC naar Relais NC2
- 12VDC naar Relais NC1
- Relais NC2 naar Relais NO1
- Relais NO2 naar Actuator positief
- Relais COM1 naar Actuator negatief
- Relais COM2
Uitleg van de code
Bekijk de volledige code voor dit project hier.
De code die door het Arduino‑microcontrollerbord wordt begrepen, is in C. Er zijn meerdere libraries geschreven met code die het toevoegen van diverse randapparaten vereenvoudigt, in dit geval het LCD (#include <LiquidCrystal.h>).
Het eerste deel van de code is het instellen van de pinnen. Deze pinnummers komen overeen met de relaisverbindingen op de Arduino‑pinnen. Als u besluit een ander Arduino‑microcontrollerbord te gebruiken, zorg er dan voor dat u deze nummers aanpast aan de pinnen waarop u de relais aansluit.
De setuplus wijst de relaisspinnen toe als OUTPUTS en zet de pinnen op LOW. Daarnaast krijgt het LCD enkele commando’s om tekst weer te geven en de cursorpijlen in te stellen. In de hoofdlus controleert de code voortdurend of een van de knoppen op het LCD‑bord is ingedrukt. In dit geval zijn de knoppen verbonden met de A0‑pin van de Arduino. Wanneer een knop wordt ingedrukt, is de waarde die door de Arduino wordt gelezen ofwel dicht bij 100 of dicht bij 255, afhankelijk van welke knoppen zijn ingedrukt. Deze waarden zijn niet altijd exact, zeker als u extra schakelingen op de Arduino hebt aangesloten die het signaal kunnen verstoren. Daarom is er een drempelwaarde opgenomen die kan worden aangepast als de knoppen te gevoelig zijn voor interferentie.
Als u de Arduino via USB met uw computer hebt verbonden, kunt u de seriële monitor in de Arduino IDE gebruiken om het uitgangssignaal van de A0‑pin te bekijken. Voeg eenvoudig de onderstaande coderegel toe aan de hoofdlus:
Serial.println(A0);
Met de ingelezen waarde wordt logica toegepast om te bepalen of de omhoog‑ of omlaagknop is ingedrukt. Als de omhoogknop is ingedrukt, wordt het ene relais op HIGH en het andere op LOW gezet. Als de omlaagknop is ingedrukt, wordt de logica omgedraaid. Het activeren en deactiveren van de relais zorgt ervoor dat de actuator uitschuift/inschuift.
Nu u weet hoe de code werkt, kunt u ermee experimenteren door extra logica toe te voegen, zoals het inschakelen van een LED wanneer de actuator uitschuift en het uitschakelen wanneer de actuator inschuift. Dit is vrij eenvoudig te doen en vereist dat u het pinnummer instelt, de pin als OUTPUT toewijst en vervolgens die pin op HIGH zet (digitalWrite‑commando) binnen de if‑ of else if‑instructie.
Conclusie
Werken met een Arduino‑microcontroller voor onder andere een actuator kan erg leuk en lonend zijn. Leren programmeren op een eenvoudige microcontroller voor een actuator, vooral in de taal C, is een geweldige manier om uw kennis op te bouwen en uw programmeervaardigheden mogelijk om te zetten in een carrière. Begin bij de basis en werk toe naar complexere projecten.
In de komende artikelen verkennen we diverse shields die met de Arduino gebruikt kunnen worden en laten we iets complexere stukjes code zien. Daarnaast onderzoeken we het gebruik van sensoren om delen van uw code te sturen voor het bedienen van een lineaire actuator. Als u nog vragen heeft over microcontrollers of het aansluiten van een lineaire actuator op een microcontroller, aarzel dan niet om contact met ons op te nemen!