Svet elektronike je lahko zabaven in vznemirljiv, a pogosto deluje precej zastrašujoče, ko gledate vezalno shemo in ne veste, kje začeti. Poleg tega je razumevanje kode, ki teče na mikrokrmilniku, lahko zmedeno, če ste na tem področju novi. Na srečo smo tu, da vam damo informacije, ki jih potrebujete za začetek učne poti!
V tem članku bomo pojasnili, kaj je mikrokrmilnik, ter predstavili njegove prednosti in funkcije. Nato vam pokažemo preprost projekt, kako upravljati linearni aktuator z mikrokrmilnikom – začeli bomo z iztegom/uvlekom. Ne glede na to, ali ste pri mikrokrmilnikih začetnik ali izkušen hobi navdušenec, ki potrebuje osvežitev znanja, je to pravi članek za vas. Ta članek je eden izmed mnogih, ki sledijo, v katerih si bomo podrobneje ogledali razširitvene plošče (shields), senzorske module in gonilnike motorjev. Začnimo z osnovami!
Kaj je mikrokrmilnik: prednosti in funkcije?
Poglejte levo, nato desno. Verjetno boste opazili kar nekaj stvari v vašem domu ali pisarni, ki imajo v sebi integrirano vezje (IC) – ti majhni silicijevi čipi so možgani vaših elektronskih naprav. Plošče z mikrokrmilniki imajo enega ali več takih IC-jev ter kup perifernih modulov.
Mikrokrmilniki so majhne, vsestranske in cenovno dostopne naprave, ki jih lahko uspešno uporabljajo in programirajo ne le izkušeni elektroinženirji, temveč tudi hobisti, študenti in strokovnjaki z drugih področij.
Mikrokrmilnik običajno vključuje naslednje elemente:
- Centralna procesna enota (CPU): Izvaja aritmetične operacije, upravlja pretok podatkov in na podlagi niza navodil (tj. kode) generira krmilne signale.
- Nehlapni pomnilnik: Hrani program mikrokrmilnika, ki CPU-ju natančno pove, kaj naj počne.
- Hlapni pomnilnik (npr. RAM): Uporablja se za začasno shranjevanje podatkov. Ti podatki se izgubijo, ko mikrokrmilnik izgubi napajanje.
-
Periferije: Strojni moduli, ki mikrokrmilniku omogočajo interakcijo z zunanjim sistemom.
- Pretvorniki (AC-DC, DC-AC in generatorji referenčne napetosti).
- Generiranje takta.
- Časovno merjenje
- Vhodi in izhodi
- Serijska komunikacija.
Mikrokrmilnik je zelo stroškovno učinkovit, saj ga je mogoče proizvesti ceneje kot njegove elektromehanske predhodnike. Poleg tega razvojne plošče, kot je Arduino, omogočajo hitro programiranje in so idealne za prototipe. Ker je večina vezja izdelana iz integriranih vezij, je poraba energije pri uporabi mikrokrmilnika veliko manjša, kot če bi uporabljali posamezne komponente relejskega logičnega vezja. Nazadnje, ker je tipičen mikrokrmilnik programabilen, ga lahko po potrebi ponovno uporabite v drugem projektu.
Kako uporabiti mikrokrmilnik z linearnim aktuatorjem za izteg/uvlek
Čas je, da linearni aktuator Progressive Automations preizkusimo z mikrokrmilnikom in ga iztegnemo/uvlečemo! Popeljali vas bomo skozi ožičenje in skozi delovanje kode, da boste lahko po želji prilagodili krmiljenje linearnega aktuatorja.
Kaj potrebujete
Tukaj je seznam, kaj potrebujete za začetek povezovanja mikrokrmilnika z linearnim aktuatorjem. Vse komponente lahko kupite na spletni strani Progressive Automations:
- Napajalnik 12 V DC
- Arduino Mega
- LCD z gumbi
- 2-kanalni rele
- Aktuator (12 V DC z maks. tokovnim odjemom 10 A)
- USB kabel tipa A/B, povezovalne žičke (jumper)
Ožičenje in nalaganje kode
Na srečo zaradi razširitvenih plošč ni veliko ožičenja. Ta preprosta povezava ta projekt naredi odličen za začetnike, da se naučijo uporabljati mikrokrmilnik. Ko imate potrebne komponente, sledite spodnjim povezavam ožičenja korak za korakom. Kot referenco uporabite sliko razporeditve pinov Arduina.
- LCD na Arduinu, Pin 26
- Rele IN1 na Arduino, Pin 30
- Rele IN2 na Arduino 5V
- Rele VCC na Arduino GND
- Rele GND na Rele NO2
- 12VDC na Rele NC2
- 12VDC na Rele NC1
- Rele NC2 na Rele NO1
- Rele NO2 na pozitivni priključek aktuatorja
- Rele COM1 na negativni priključek aktuatorja
- Rele COM2
Razlaga kode
Celotno kodo projekta si oglejte tukaj.
Koda, ki jo razume mikrokrmilniška plošča Arduino, je v jeziku C. Na voljo je več knjižnic, ki vsebujejo kodo za poenostavitev dodajanja različnih perifernih modulov, v tem primeru LCD-ja (#include <LiquidCrystal.h>).
Prvi del kode je nastavitev pinov. Te številke pinov ustrezajo povezavam relejev na pine Arduina. Če se odločite uporabiti drugo Arduino mikrokrmilniško ploščo, poskrbite, da te številke spremenite tako, da se bodo ujemale s pini, na katere ste povezali releje.
Funkcija setup dodeli pine relejev kot OUTPUT in pine nastavi na LOW. Poleg tega LCD-ju pošljemo nekaj ukazov za prikaz besedila in nastavitev puščic kurzorja. V glavni zanki koda nenehno preverja, ali je bil pritisnjen kateri od gumbov na LCD-plošči. V tem primeru so gumbi povezani na Arduinov pin A0. Ko je gumb pritisnjen, bo vrednost, ki jo prebere Arduino, bodisi blizu 100 bodisi blizu 255, odvisno od tega, kateri gumbi so bili pritisnjeni. Te vrednosti niso vedno povsem točne, zlasti če imate na Arduinu dodatno vezje, ki lahko moti signal. Zato je vključen prag, ki ga lahko prilagodite, če so gumbi preobčutljivi na motnje.
Če imate Arduino prek USB povezan z računalnikom, lahko v Arduino IDE uporabite serijski monitor in si ogledate izhodni signal pina A0. Preprosto dodajte spodnjo vrstico kode v glavno zanko:
Serial.println(A0);
Na podlagi prebranega signala logika določi, ali je bil pritisnjen gumb za gor ali za dol. Če je bil pritisnjen gumb za gor, bo en rele nastavljen na HIGH, drugi pa na LOW. Če je bil pritisnjen gumb za dol, se logika obrne. Aktivacija in deaktivacija relejev povzroči, da se aktuator iztegne/uvleče.
Zdaj, ko razumete, kako koda deluje, se lahko poigrate in dodate dodatno logiko, na primer prižgete LED, ko se aktuator iztegne, in jo ugasnete, ko se aktuator uvleče. To je precej enostavno in zahteva, da določite številko pina, pin nastavite kot OUTPUT in nato v if ali else if stavku ta pin nastavite na HIGH (ukaz digitalWrite).
Zaključek
Delo z Arduino mikrokrmilnikom in aktuatorjem je lahko zelo zabavno in nagrajujoče. Učenje programiranja na preprostem mikrokrmilniku za aktuator, še posebej v jeziku C, je odličen način, da gradite znanje in morda svoje veščine programiranja spremenite v kariero. Začnite z osnovami in postopoma napredujte k zahtevnejšim projektom.
V prihodnjih člankih bomo raziskali različne ščite (shields), ki jih lahko uporabljate z Arduinom, in vam pokazali nekoliko bolj zapletene dele kode. Poleg tega bomo preučili uporabo senzorjev za krmiljenje delov vaše kode, s katerimi boste upravljali linearni aktuator. Če imate dodatna vprašanja o mikrokrmilnikih ali povezovanju linearnega aktuatorja z mikrokrmilnikom, nas prosimo kontaktirajte!