Od razvoja prvega silicijevega čipa leta 1961 je tehnologija močno napredovala. Na siliciju temelječi čipi, danes vpeti med množico komponent na plošči, so omogočili uresničitev številnih aplikacij z mikrokrmilniki. Te mikrokrmilniške plošče se uporabljajo za pošiljanje in prejemanje digitalnih/analognih signalov s tipal in drugih vezij. Te signale obdelujejo »možgani« mikrokrmilniške plošče (CPU – centralna procesna enota), da sprožijo dogodke, bodisi za krmiljenje linearnega aktuatorja bodisi za preprosto utripanje nekaterih LED-diod.
Progressive Automations ima na zalogi različne mikrokrmilniške plošče, razširitvene shielde in senzorje za skoraj vsak projekt, ki si ga lahko zamislite. Da bi sprejeli premišljeno odločitev, katera možnost je najboljša za vašo uporabo, je pomembno poznati razpoložljive možnosti in na kaj biti pozoren pri nakupu mikrokrmilnika.
Vrste mikrokrmilnikov
Najbolj priljubljena mikrokrmilniška plošča je serija Arduino. Na voljo je v različnih konfiguracijah, ki se razlikujejo po številu razpoložljivih vhodno-izhodnih pinov in po hitrosti obdelave CPU. Te plošče se programirajo v programskem jeziku C. Na srečo programiranje mikrokrmilnika iz družine Arduino ni zahtevno, saj je na spletu na voljo veliko virov; če pa potrebujete nekaj vaje, pri Progressive Automations ponujamo Arduino Starter Kit, ki vključuje več kot 200 elektronskih komponent in delov za začetek.
Arduino Uno Rev3 in Arduino Leonardo plošči sta odlični za začetnike in za manjše projekte, ki zahtevajo le nekaj vhodno-izhodnih pinov. Arduino Uno ima 14 digitalnih in 6 analognih pinov, medtem ko ima Leonardo 20 digitalnih in 12 analognih pinov. V primerjavi z Uno ima Leonardo vgrajeno komunikacijo USB 2.0, ki omogoča komunikacijo z računalnikom prek USB. Če je v vašem projektu prostor omejen, ima Arduino Micro enako funkcionalnost kot Arduino Leonardo, vendar v manjšem paketu.
Arduino Mega in Arduino Due se uporabljata za večje projekte, ki zahtevajo številne vhodno-izhodne pine. V smislu procesne moči pa je Arduino Due več kot petkrat hitrejši, s taktom CPU 84 MHz, v primerjavi s 16 MHz pri drugih modelih Arduino. Oba modela imata 54 digitalnih vhodno-izhodnih pinov.
Projekti z mikrokrmilniki
Poglejmo, katere aplikacije lahko zgradimo z mikrokrmilnikom. Integracija mikrokrmilnika omogoča široko paleto projektov za izvajanje različnih funkcij. Na primer, programabilen mikrokrmilnik lahko krmili linearni aktuator, da ob določenih časih odpre/zapre končni efektor (tj. prijemalo) na robotski roki. Poleg tega je mogoče na skrajne dele končnega efektorja namestiti tudi senzorje za povratno zvezo, ki v mikrokrmilniku sprožijo spremembo signala. To omogoča, da se končni efektor aktivira le, ko je to potrebno ali ko zazna predmet za prijem.
Še ena uporaba mikrokrmilnika je nadzor dostopa. Na primer, linearni aktuatorji se včasih uporabijo na loputi vetrne turbine, da tehnikom omogočijo dostop v notranjost gondole turbine. Mikrokrmilnik je mogoče povezati z RFID/NFC čitalnikom in linearnim aktuatorjem, ki zaklepa/odklepa loputo. Ko pooblaščeni tehnik prisloni svojo kartico k čitalniku, mikrokrmilnik preveri, ali ima pravico vstopa, in če jo ima, linearni aktuator odpre loputo.
Robot s Stewartovo platformo je projekt, ki uporablja Arduino mikrokrmilnik za krmiljenje šestih linearnih aktuatorjev, ki stabilizirajo platformo. Izbran je bil zaradi svoje visoke hitrosti obdelave, potrebne za izračun kompleksne inverzne kinematike, potrebne za stabilizacijo platforme. Primerov uporabe je neskončno, ko v projekt vključite mikrokrmilnik. Vso potrebno obdelavo lahko opravi mikrokrmilnik in tako vaš projekt digitalizira ter avtomatizira po vaših željah.
Kako izbrati mikrokrmilnik za projekt
Zdaj, ko smo opredelili različne razpoložljive mikrokrmilnike in možne projekte, kako izbrati mikrokrmilnik za vašo specifično uporabo? Najboljši mikrokrmilnik je odvisen od projekta/uporabe. Spodaj smo zbrali seznam dejavnikov, ki jih je dobro imeti v mislih pri izbiri mikrokrmilnika.
Zahteve napajanja
Vsi omenjeni Arduino mikrokrmilniki imajo delovno napetost 6-20 V. Napetost lahko prihaja iz baterijskega napajanja ali AC-DC napajalnika. Vendar pa lahko napetost, nižja od 7 V, povzroči nestabilno delovanje mikrokrmilnika, če enosmerni vir ni 100 % stabilen. Poleg tega bo napajalna napetost več kot 20 V povzročila okvaro regulatorjev napetosti in prekomerno odvajanje toplote.
Vsak model ima specifikacije toka za napajanje in za vhodno-izhodne pine. Če imajo vhodno-izhodni pini največji tok 200 mA, poskrbite, da naprava, ki jo priključujete na te pine, te vrednosti ne bo presegla. Če imate na primer linearni aktuator, ki pri polni obremenitvi vleče 1 A, veste, da bo to preseglo dovoljeni tok vhodno-izhodnega pina na Arduinu. Zato je najbolje uporabiti krmilno ploščo in linearni aktuator napajati z ločenim napajalnikom z višjim nazivnim tokom.
Hitrost obdelave
Hitrost obdelave večine Arduino mikrokrmilnikov je 16 MHz. Če potrebujete hitrost, Arduino Due deluje pri 84 MHz – kar pomeni, da lahko izvede 84 milijonov ukazov na sekundo. Ta hitrost je nujna, ko je treba izvesti več vhodov/izhodov z minimalnim zamikom (npr. obdelava izračunov, serijska komunikacija ter branje in zapisovanje pinov).
Kot praktičen primer: mikrokrmilnik, povezan z linearnim aktuatorjem in stikalom, je sprogramiran tako, da ustavi izteg linearnega aktuatorja, ko ta zadene stikalo. Če je hitrost linearnega aktuatorja prevelika, zmožnosti obdelave Arduina pa prepočasne, bo linearni aktuator treščil v stikalo in povzročil škodo. Rešitev je upočasniti linearni aktuator ali izbrati mikrokrmilnik z višjo hitrostjo obdelave.
Pini
Glede na kompleksnost vašega projekta boste morda potrebovali mikrokrmilnik z le nekaj pini ali pa mikrokrmilnik z veliko pini. V nekaterih primerih je za podporo množici elektronike, ki jo nameravate priključiti, potrebnih več mikrokrmilnikov.
Možno je tudi verižiti serijska komunikacijska vrata več Arduino plošč, da ustvarite omrežje krmilnikov, ki med seboj komunicirajo. Programi mikrokrmilnikov za takšno uporabo so bolj zapleteni, a ponazarjajo prilagodljivost te tehnologije. Kot splošno vodilo izberite Arduino s številom pinov, ki jih vaš projekt potrebuje, in dodajte še en ali dva pina – za vsak primer.
Shieldi ali dodatna vezja
Če nameravate kupiti razširitveno ploščo za vhode/izhode ali kak drug Arduino shield, se prepričajte, da je izbrani model združljiv z modelom Arduino, ki ga uporabljate. Večina shieldov, ki jih dobavlja Progressive Automations, je združljiva z Arduino Uno, na primer MegaMoto GT H-bridge, ki je zasnovan za sočasno poganjanje več linearnih aktuatorjev. Ker večina linearnih aktuatorjev vleče tok, ki bi presegel največji dovoljeni tok vhodno-izhodnega pina Arduina, se krmilna plošča MegaMoto uporablja kot stikalo, ki za vklop/izklop aktuatorja, spreminjanje napetosti ali spremembo smeri potrebuje le digitalni signal.
Morda boste želeli omogočiti upravljanje linearnega aktuatorja v vašem projektu prek omrežja. Izbrati boste morali brezžični mikrokrmilnik, kar lahko dosežete z nakupom modula WIFI ali Bluetooth, ki je združljiv z izbranim Arduinom. Ti moduli omogočajo brezžično daljinsko upravljanje vašega projekta.
Digitalna prihodnost
Izbira mikrokrmilnika za vaš projekt ni nujno zapletena. Upoštevajte prej obravnavane točke in hitro boste na poti k avtomatizaciji projekta, bodisi gre za krmiljenje enega linearnega aktuatorja ali celotnega sklopa linearnih aktuatorjev. Mikrokrmilnik lahko na številne načine koristi vašemu projektu ter ga približa digitalno avtomatizirani prihodnosti!
Za več informacij o mikrokrmilnikih ali katerem od naših izdelkov kontaktirajte nas in eden od naših strokovnjakov vas bo kontaktiral!