Sedan utvecklingen av det första kiselchipet 1961 har tekniken utvecklats avsevärt. Kiselbaserade chip, som nu är inbäddade bland en rad komponenter på ett kort, har möjliggjort många mikrokontrollertillämpningar. Dessa mikrokontrollerkort används för att skicka och ta emot digitala/analoga signaler från sensorer och andra kretsar. Dessa signaler bearbetas i mikrokontrollerkortets (CPU - centralprocessor) hjärna för att utlösa händelser, vare sig det är för att styra ett linjärt ställdon eller helt enkelt för att blinka med vissa lysdioder.
Progressive Automations lagerför ett brett utbud av mikrokontrollerkort, expansionsskydd och sensorer för att tillgodose alla projekt du kan drömma om. För att fatta ett välgrundat beslut om vilket som är bäst för din applikation är det viktigt att ha en uppfattning om de tillgängliga alternativen och vad man ska tänka på när man köper en mikrokontroller.
Typer av mikrokontroller
Det mest populära mikrokontrollerkortet är Arduino-serienDe finns i en mängd olika konfigurationer beroende på antalet tillgängliga ingångs-/utgångspinnar och processorns processorhastighet. Dessa kort är programmerade i programmeringsspråket C. Som tur är är det inte svårt att programmera en mikrokontroller i Arduino-serien eftersom det finns gott om resurser online, men om du behöver lite övning erbjuder Progressive Automations ett Arduino Starter Kit, som innehåller över 200 elektriska komponenter och delar för att komma igång.
De Arduino Uno Rev3 och Arduino Leonardo Korten är utmärkta för både nybörjare och mindre projekt som bara kräver ett fåtal ingångs-/utgångspinnar. Arduino Uno har 14 digitala pinnar och 6 analoga pinnar medan Leonardo har 20 digitala pinnar och 12 analoga pinnar. Jämfört med Uno har Leonardo inbyggd USB 2.0-kommunikation, vilket gör att den kan kommunicera med en dator via USB. Om utrymmet är begränsat i ditt projekt har Arduino Micro samma funktionalitet som Arduino Leonardo, men i ett mindre format.
De Arduino Mega och Arduino Due används för större projekt som kräver många ingångs-/utgångspinnar. Även om Arduino Due, vad gäller processorkraft, är över fem gånger snabbare med en CPU-hastighet på 84 MHz, jämfört med 16 MHz för de andra Arduino-modellerna. Båda modellerna har 54 digitala ingångs-/utgångspinnar.
Mikrokontrollerprojekt
Låt oss diskutera vilka applikationer vi kan bygga med hjälp av en mikrokontroller. Det finns en mängd olika projekt som är möjliga med integrationen av en mikrokontroller för att utföra olika funktioner. Till exempel kan en programmerbar mikrokontroller styra ett linjärt ställdon för att öppna/stänga en ändeffektor (dvs. gripdon) på en robotarm vid specifika tidpunkter. Dessutom kan återkopplingssensorer också användas på ändeffektorns extremiteter för att utlösa en signalförändring i mikrokontrollern. Detta gör att ändeffektorn endast aktiveras vid behov eller när den känner av ett föremål att gripa tag i.
En annan tillämpning av en mikrokontroller är inom åtkomstkontroll. Till exempel används linjära ställdon ibland på en vindturbinslucka för att ge tekniker tillgång till turbinens nacelle. En mikrokontroller kan anslutas till en RFID/NFC-läsare och det linjära ställdonet som låser/låser upp luckan. När en auktoriserad tekniker rör sitt kort vid läsaren kontrollerar mikrokontrollern att hen har behörighet att komma in, och i så fall öppnar det linjära ställdonet luckan.
De Stewart-plattformsroboten är ett projekt som använder en Arduino-mikrokontroller för att styra sex linjära ställdon som stabiliserar en plattform. Den valdes på grund av dess höga bearbetningshastighet, vilket krävdes för att beräkna den komplexa inversa kinematiken som behövdes för att stabilisera plattformen. Användningsfallen är oändliga när man implementerar en mikrokontroller i ett projekt. All bearbetning som krävs kan utföras av en mikrokontroller, vilket digitaliserar och automatiserar ditt projekt hur du vill.
Hur man väljer en mikrokontroller för ett projekt
Nu när vi har fastställt de olika mikrokontroller som finns tillgängliga och de projekt som är möjliga, hur väljer man en mikrokontroller för just din applikation? Den bästa mikrokontrollern beror på projektet/applikationen. Nedan har vi sammanställt en lista med faktorer att tänka på när man väljer en mikrokontroller.
Strömförsörjningskrav
Alla Arduino-mikrokontroller som diskuteras har en driftspänning på 6–20 V. Spänningen kan komma från ett batteri eller en AC-till-DC-strömförsörjning. En spänning under 7 V kan dock göra att mikrokontrollern blir instabil om DC-matningen inte är 100 % jämn. Dessutom kommer en spänning på mer än 20 V att orsaka att spänningsregulatorerna går sönder och orsakar överdriven värmeavledning.
Varje modell levereras med strömspecifikationer för strömförsörjningen och ingångs-/utgångspinnarna. Om ingångs-/utgångspinnarna har en maximal strömförbrukning på 200 mA, se då till att det du ansluter till dessa pinnar inte överstiger detta värde. Du har till exempel ett linjärt ställdon som drar 1 A vid full belastning, vilket du vet kommer att överstiga strömförbrukningen för ingångs-/utgångspinnen på Arduino. Därför är det bäst att använda ett drivkort och att driva det linjära ställdonet med en separat strömförsörjning med högre strömklassning.
Bearbetningshastighet
Processeringshastigheten för de flesta Arduino-mikrokontroller är 16 MHz. Om hastighet är vad du behöver, klockar Arduino Due in på 84 MHz – vilket betyder att den kan utföra 84 miljoner instruktioner per sekund. Denna hastighet är nödvändig när flera in-/utgångar behöver utföras med minimal fördröjning (dvs. bearbetning av beräkningar, seriell kommunikation och läsning och skrivning av pinnar).
Som ett praktiskt exempel är en mikrokontroller ansluten till ett linjärt ställdon och en brytare programmerad att stoppa utskjutningen av det linjära ställdonet när det träffar brytaren. Om det linjära ställdonets hastighet är för hög och Arduinos bearbetningskapacitet är för långsam, kommer det linjära ställdonet att krascha in i brytaren och orsaka skada. En lösning skulle vara att sakta ner det linjära ställdonet eller att skaffa en mikrokontroller med högre bearbetningshastighet.
Nålar
Beroende på projektets komplexitet kan du behöva en mikrokontroller med bara ett fåtal stift, eller en med många stift. I vissa fall kan flera mikrokontroller behövas för att möjliggöra den mängd elektronik du tänker ansluta till den.
Det är också möjligt att seriekoppla de seriella kommunikationsportarna på flera Arduino-kort för att skapa ett nätverk av styrenheter som interagerar med varandra. Mikrokontrollerprogram för en sådan applikation är mer komplexa, men det illustrerar flexibiliteten hos denna teknik. Som en allmän vägledning, välj en Arduino med det antal stift som ditt projekt behöver plus en eller två extra stift, för säkerhets skull.
Sköldar eller ytterligare kretsar
Om du planerar att köpa ett expansionskort för ingång/utgång eller någon annan Arduino-sköld, se till att modellen du väljer är kompatibel med den Arduino-modell du använder. De flesta sköldar som levereras av Progressive Automations är kompatibla med Arduino Uno, till exempel MegaMoto GT H-bryggan, som är utformad för att driva flera linjära ställdon samtidigt. Eftersom de flesta linjära ställdon drar ström som skulle överstiga den maximala strömmen för ett Arduino-ingångs-/utgångsstift, används MegaMoto-drivkortet som en brytare, som bara kräver en digital signal för att slå på/av ställdonet, variera spänningen eller ändra riktning.
Du kanske vill möjliggöra styrning av ett linjärt ställdon inom ditt projekt via nätverket. Du behöver välja en trådlös mikrokontroller, vilket kan göras genom att köpa en WIFI- eller Bluetooth-modul som är kompatibel med din valda Arduino. Dessa moduler möjliggör trådlös fjärrstyrning av ditt projekt.
Den digitala framtiden
Att välja mikrokontroller för ditt projekt behöver inte vara komplicerat. Tänk bara på de tidigare diskuterade punkterna så är du på god väg att automatisera ditt projekt, oavsett om det gäller att styra ett enda linjärt ställdon eller en mängd linjära ställdon. En mikrokontroller kan gynna ditt projekt på en mängd olika sätt genom att utvecklas mot en digitalt automatiserad framtid!
För mer information om mikrokontroller eller någon av våra produkter, kontakta oss och en av våra expertingenjörer kommer att kontakta dig!