ميزات توصيل الأجهزة إلى اردوينو

منصة لمحبي الروبوتات والأتمتة اردوينو يشتهر بتصميمه المعياري وسهولة الاستخدام. أحيانًا أجد إعلانًا يقولون فيه أنه يمكنك تجميع الروبوت الخاص بك دون أن تكون معتادًا على الإلكترونيات. ولكن هذا ليس صحيحا تماما.

إذا كانت بعض المحركات والآليات متصلة بشكل غير صحيح ، يمكنك حرق منافذ arduinka (كما ذكرت بالفعل في المقالة حول كيف لا تحرق اردوينو). وإذا كنت لا تعرف كيفية التعامل مع الأجهزة الرقمية - في أفضل الأحوال ، لن تتمكن ببساطة من إنشاء اتصال.

اشتريت عدة وحدات لاردوينو ، ماذا أفعل بعد ذلك؟

للتعرف على ميزات الاتصال ، الفولتية الخاصة بإمدادات الطاقة ، ومستويات المنطق ، وما إلى ذلك ، فأنت بحاجة إلى التعرف على ورقة البيانات في الوحدة النمطية الخاصة بك.

ورقة البيانات أو ورقة البيانات هي الوثائق التقنية للمنتج. يمكن تحميل هذه الوثائق على أي شريحة أو جهاز استشعار. عادة ما يكونون على موقع الشركة المصنعة. علاوة على ذلك ، هناك موارد خاصة على الشبكة ، حيث يتم جمع مجموعة كاملة من الوثائق التقنية

اقرأ المعلومات من ورقة البيانات بعناية ، ولكن ما الذي يجب أن أبحث عنه؟ أولاً ، تحتوي الشريحة ، بالإضافة إلى الجزء الرئيسي من الاسم ، عادة على جزء متغير أو بادئة - وغالبًا ما تكون عبارة عن حرف واحد أو أكثر.

يشير هذا إلى بعض ميزات الدائرة الصغيرة ، على سبيل المثال ، الطاقة القصوى ، الفولتية الخاصة بالإمداد والمستويات المنطقية (إذا كان الجهاز رقميًا) ، وربما الحالة التي يتم تنفيذها فيه ، إلخ.

إذا لم تجد معلومات التغذية وسجل في ورقة البيانات. المستويات ، اتصل بجماعات اردوينو الناطقة باللغة الروسية ؛ في المنتديات الخاصة بهم ، عادة ما يتم النظر في ميزات جميع الوحدات الشائعة.

يتمتع ArduinoUno بجهد إمداد ومستويات منطقية تبلغ 5 فولت ، إذا كان الجهاز الخارجي يعمل في نطاق 3.3 فولت ، فسيتعين عليك تكوينها ، يمكنك ترتيب الطاقة باستخدام مثبت LDO (الخطي مع انخفاض منخفض ، لتحقيق الاستقرار يحتاج 1.3 فولت من "الجهد الزائد كحد أقصى" الحالية ، في مقابل 2 فولت على مثبتات سلسلة 78xx ، والتي تتيح لك الحصول على 3.3 فولت من 4.5 فولت (ثلاث بطاريات الأصابع).

تشير الوثائق الفنية لأجهزة الاستشعار الرقمية والأجهزة أيضًا إلى أسماء البروتوكولات التي "يتواصلون" مع بعضهم البعض. يمكن أن تكون هذه بروتوكولات فردية ومعيارية ، وهي:

• UART.

• I2C.

• SPI.

اردوينو يعمل معهم. هذا سيسهل عليك العثور على مكتبات جاهزة ونماذج التعليمات البرمجية.

تكييف الإشارة والتضخيم

غالباً ما تطرح أسئلة حول مطابقة الأجهزة والمحركات مع اردوينو بين المبتدئين. سننظر في تلك الشائعة:

1. مطابقة دوائر الجهد.

2. تنسيق قوة دبوس الإخراج والمحرك ، وبعبارة أخرى ، تضخيم الجهد و / أو التيار.

مطابقة المستوى

ماذا علي أن أفعل إذا كانت مستويات المنطق في الوحدة النمطية الخاصة بي هي 3.3 فولت ، وعلى arduino 5 Volts؟ انها بسيطة جدا لاستخدام محول مستوى المنطق. يمكن تجميعها من عناصر منفصلة ، أو يمكنك شراء وحدة نمطية جاهزة على السبورة ، على سبيل المثال هذا:

هذا المحول ثنائي الاتجاه ، أي أنه يقلل من مستوى عال ويزيد من استجابة منخفضة. LV (1،2،3،4) - منصات لتوصيل إشارات منخفضة المستوى ، HV (1،2،3،4) - مستويات عالية ، HV و LV بدون أرقام - هذه هي الفولتية من 5 و 3.3 فولت ، كما هو الحال مع مصادر الإشارات المحولة GND - الأرض أو سلك سلبي. في حالة معينة ، هناك 4 قنوات مستقلة.

دائرة مطابقة مع اختلافات الجهد كبيرة

إذا كنت تنوي بدء تشغيل إشارة ، على سبيل المثال من دوائر عالية الجهد ، على سبيل المثال 220 فولت ، فأنت بحاجة إلى استخدام optocoupler.هذا سيوفر عزل وحماية كلفاني ضد رشقات الجهد العالي لمدخلات المتحكم الدقيق. يتم استخدام هذه الدوائر لتلقي إشارة وإشارات خرج من متحكم إلى شبكة ، وكذلك للسيطرة triacs في السلاسل.

احتمال ظهور احتمالية عالية على لوحة اردوينو في هذه الحالة ضئيل للغاية ، ويضمن ذلك عدم وجود اتصال كهربائي ، ويتم الاتصال عبر قناة بصرية ، أي مع مساعدة من الضوء. يمكنك معرفة المزيد حول هذا الموضوع من خلال دراسة الأجهزة الضوئية والصورة الإلكترونية.

في حالة حدوث قفزة كبيرة ، فإن جهاز optocoupler سيحترق ، وتكون الصورة PC8171 ، لكنك لن تفرط في تحميل منافذ المتحكم الدقيق.

ربط المستهلكين قوية

نظرًا لأن المتحكم الدقيق يمكنه التحكم في تشغيل الأجهزة فقط ، لا يمكنك توصيل مستهلك قوي بمنفذه. أمثلة على هؤلاء المستهلكين:

• تتابع.

• لولبية.

• المحركات الكهربائية

• الماكينات.

1. اتصال المؤازرة

تتمثل المهمة الرئيسية لمحرك سيرفو في ضبط موضع الدوار المتصل بالمشغلات ، للتحكم فيه وتغييره باستخدام جهود صغيرة. هذا هو ، بمساعدة مقياس الجهد ، إذا تم تصميم محرك سيرفو للدوران خلال نصف ثورة (180 درجة) أو مع المشفر ، إذا كانت هناك حاجة لدوران دائري (360 درجة) ، فيمكنك التحكم في موضع عمود التشغيل (محرك كهربائي في حالتنا) من القوة التعسفية.

يستخدم العديد من عشاق الروبوتات اردوينو كأساس لروبوتاتهم. هنا الماكينات قد وجدت فائدة كبيرة. يتم استخدامها كمحرك للآليات الدوارة للكاميرات وأجهزة الاستشعار والأيدي الميكانيكية. يستخدم مصممو الراديو لقيادة عجلات الدوران في طرازات السيارات. تستخدم الصناعة محركات كبيرة في آلات CNC وغيرها من الأتمتة.

في الخدمات الصغيرة للهواة ، يتم دمج لوحة بها مستشعر موضع والإلكترونيات في العلبة. عادة ما تأتي ثلاثة أسلاك منها:

• الأحمر - قوة زائد ، إذا كان محرك أقراص قوي متصل بشكل أفضل بمصدر خارجي ، وليس بلوحة Arduino ؛

• أسود أو بني - ناقص ، بالإضافة إلى الاتصال ؛

• الأصفر أو البرتقالي - إشارة التحكم - يتم تغذيته من دبوس رقمي من متحكم (خارج الرقمية).

يتم توفير مكتبة خاصة لإدارة الخادم ، ويتم الإعلان عن الوصول إليها في بداية الكود باستخدام الأمر "#include servo.h".

اتصال المحرك

لتشغيل الآليات وضبط سرعة الدوران ، من الأسهل استخدام DPT (محرك DC للفرشاة مع الإثارة من المغناطيس الدائم). ربما رأيت مثل هذه المحركات في السيارات التي تسيطر عليها الراديو. يتم عكسها بسهولة (قيد التشغيل للتدوير في الاتجاه الصحيح) تحتاج فقط إلى تغيير القطبية. لا تحاول توصيلها بالدبابيس مباشرة!

أفضل استخدام الترانزستور. سوف يصلح أي القطبين، على الأقل (pnp) ، على الأقل (npn) الموصلية. يعمل الحقل أيضًا ، ولكن عند اختيار واحد معين ، تأكد من أن مصراع الكاميرا يعمل بمستويات منطقية؟

خلاف ذلك ، لن يتم فتحه بالكامل ، أو ستحرق الإخراج الرقمي لجهاز التحكم الدقيق أثناء شحن سعة البوابة - يستخدم السائق ، إن أبسط طريقة هي ضخ الإشارة عبر ترانزستور ثنائي القطب. أدناه هو دائرة التحكم من خلال مجال تأثير الترانزستور.

إذا لم يكن هناك مقاوم بين G و S ، فلن يتم سحب المصراع (G) إلى الأرض وقد "يسير" تلقائيًا من التداخل.

كيفية تحديد أن ترانزستور تأثير المجال مناسب للتحكم المباشر من متحكم ، انظر أدناه. في ورقة البيانات ، ابحث عن معلمة Vgs ، على سبيل المثال ، بالنسبة إلى IRL540 ، ترتبط جميع القياسات والرسوم البيانية بـ Vgs = 5v ، حتى المعلمة مثل مقاومة القناة المفتوحة تشير إلى هذا الجهد بين البوابة والمصدر.

بالإضافة إلى الفرشاة DPT ، يمكن توصيل المبرد من الكمبيوتر بنفس الطريقة ، على الرغم من وجود محرك بدون فرش ، يتم التحكم في لفائفه بواسطة محول مدمج ، توجد اللوحة مباشرة في صندوقه.

من السهل ضبط دورات هذين النوعين من المحركات من خلال تغيير جهد التيار الكهربائي. يمكن القيام بذلك إذا كانت قاعدة الترانزستور متصلة ليس في الرقمية (الإخراج الرقمي) ، ولكن مع دبوس (~ pwm) ، يتم تحديد القيمة بواسطة الدالة "analogWrite ()".

المرحلات والملفات اللولبية

لدوائر التبديل حيث لا يكون التنظيم ضروريًا ويكون التبديل المتكرر مناسبًا لاستخدام مرحل. عن طريق اختيار الصحيح ، يمكنك تبديل أي التيارات والفولتية مع الحد الأدنى من الخسائر في الموصلية وتسخين خطوط الطاقة.

للقيام بذلك ، استخدم الجهد المطلوب في ملف الترحيل. في دائرة الترحيل ، تم تصميم ملفها للتحكم في 5 فولت ، ويمكن لجهات اتصال الطاقة تبديل كل من الزوجين وشبكة 220 فولت.

الملف اللولبي لفائف أو المحركات الكهرومغناطيسية.

الأمثلة على ذلك:

• محرك أقفال أبواب السيارة.

• صمامات الملف اللولبي

• المغناطيس الكهربائي في الإنتاج المعدني ؛

• محطة توليد الكهرباء من بندقية غوسية وأكثر من ذلك.

في أي حال ، فإن دائرة نموذجية لتوصيل ملفات DC إلى متحكم أو منطق تبدو كما يلي:

ترانزستور لتضخيم التحكم الحالي ، يتم توصيل الصمام الثنائي في الاتجاه المعاكس لحماية مخرجات المتحكم من رشقات التحريض الذاتي emf.

أجهزة الإدخال وأجهزة الاستشعار

يمكنك التحكم في نظامك باستخدام الأزرار والمقاومات وأجهزة التشفير. باستخدام الزر ، يمكنك إرسال إشارة إلى الإدخال الرقمي لمستوى اردوينو العالي (عالي / 5 فولت) أو منخفض (منخفض / 0 فولت).

للقيام بذلك ، هناك خياران للتضمين. تحتاج إلى زر مفتوح بشكل طبيعي دون إصلاح ؛ وبالنسبة لبعض الأغراض ، تحتاج إلى مفتاح تبديل أو زر مع تحديد - اختر لنفسك ، تبعًا للموقف. لإرسال وحدة ، تحتاج إلى توصيل أول اتصال للزر بمصدر الطاقة ، والثاني بنقطة اتصال المقاوم ومدخل المتحكم الدقيق.

عندما يتم الضغط على الزر على المقاومة ، ينخفض ​​الجهد الكهربائي ، أي مستوى عالٍ. عندما لا يتم الضغط على الزر ، لا يوجد تيار في الدائرة ، والإمكانات على المقاوم منخفضة ، يتم تطبيق إشارة "Low / 0V" على المدخلات. يسمى هذا الشرط "يتم سحب الدبوس على الأرض ، والمقاوم هو" المنسدلة ".

إذا كنت ترغب في أن يحصل المتحكم الدقيق على 0 بدلاً من 1 عند النقر فوق الزر ، فقم بتوصيل الزر المغلق عادة بنفس الطريقة أو اقرأ عن كيفية القيام بذلك مع فتح عادي.

لإعطاء أمر متحكم بإشارة صفرية ، تتغير الدائرة قليلاً. يتم توصيل ساق مقاوم بجهد الإمداد ، والثاني بنقطة الاتصال الخاصة بالزر المفتوح بشكل عادي والمدخلات الرقمية لاردوينو.

عند تحرير الزر ، تظل جميع الفولتية فيه ، يحصل الإدخال على مستوى عالٍ. وتسمى هذه الحالة "يتم سحب دبوس يصل إلى زائد" ، والمقاوم هو "سحب المتابعة". عندما تضغط على الزر ، فأنت تنقل (تغلق) مدخل الأرض.

مقسم الجهد وإدخال إشارة من الجهد والتناظرية المقاوم

 

يتم استخدام مقسم الجهد لتوصيل المقاومة المتغيرة ، مثل الثرمستورات ، مقاومات الضوء ، إلخ. نظرًا لحقيقة أن إحدى المقاومات ثابتة ، والمتغير الثاني - يمكنك ملاحظة تغير الجهد عند نقطة المنتصف ، في الصورة أعلاه يشار إليه باسم Ur.

وبالتالي ، من الممكن توصيل أجهزة استشعار تمثيلية مختلفة من نوع مقاوم وأجهزة استشعار ، والتي تعمل ، تحت تأثير القوى الخارجية ، على تغيير الموصلية الخاصة بها. وكذلك الجهد.

في الصورة أدناه ، ترى مثالًا على توصيل هذه العناصر. يمكن توصيل مقياس الجهد دون وجود مقاوم إضافي ، ثم في الموضع الأقصى سيكون هناك جهد كامل ، ولكن في الحد الأدنى للموضع ، من الضروري ضمان الاستقرار أو الحد الحالي - وإلا فإنه سوف ماس كهربائى.

النتائج

من أجل توصيل أي وحدة نمطية بالإضافة إلى متحكم دون أخطاء ، تحتاج إلى معرفة أساسيات الهندسة الكهربائية ، وقانون أوم ، والمعلومات العامة حول الكهرومغناطيسية ، وكذلك أساسيات تشغيل أجهزة أشباه الموصلات. في الواقع ، يمكنك التأكد من أن هذا أسهل بكثير من الاستماع إلى هذه الكلمات المعقدة. استخدم الرسوم البيانية من هذه المقالة في مشاريعك!