כולל התקני חיבור לארדואינו

פלטפורמה לחובבי רובוטיקה ואוטומציה ארדואינו מפורסם בעיצוב המודולרי וקלות השימוש בו. לפעמים אני נתקלת בפרסומת שבה אומרים שאתה יכול להרכיב את הרובוט שלך בלי להתמצא בפועל במוצרי אלקטרוניקה. אבל זה לא לגמרי נכון.

אם מפעילים ומנגנונים מסוימים מחוברים בצורה לא נכונה, אתה יכול לשרוף יציאות arduinka (כפי שכבר ציינתי במאמר על איך לא לשרוף את ארדואינו) ואם אינך יודע כיצד להתמודד עם מכשירים דיגיטליים - במקרה הטוב פשוט לא תוכל ליצור חיבור.

קניתי מספר מודולים לארדואינו, מה לעשות הלאה?

כדי ללמוד על התכונות של החיבור, מתחי אספקת החשמל, רמות ההיגיון וכו ', עליך להכיר את גיליון הנתונים במודול שלך.

גליון הנתונים או גליון הנתונים הם התיעוד הטכני של המוצר. ניתן להוריד תיעוד כזה לכל שבב או חיישן. בדרך כלל הם באתר היצרן. יתר על כן, ישנם משאבים מיוחדים ברשת, עליהם נאסף מסה שלמה של תיעוד טכני

קרא את המידע מגליון הנתונים בעיון, אך מה עלי לחפש? ראשית, לשבב, בנוסף לחלק העיקרי של השם, בדרך כלל יש חלק או קידומת משתנה - לרוב מדובר באות אחת או יותר.

זה מצביע על כמה תכונות של מעגל מיקרו מסוים, למשל, כוח מרבי, מתחי אספקה ​​ורמות לוגיות (אם המכשיר הוא דיגיטלי), אולי במקרה בו הוא מבוצע וכו '.

אם לא מצאת מידע על תזונה ויומן בגליון הנתונים. רמות, צור קשר עם קהילות הארדואינו דוברות הרוסית; בפורומים שלהן נחשבים בדרך כלל התכונות של כל המודולים הנפוצים.

ל- ArduinoUno יש מתח אספקה ​​ורמות לוגיקה של 5 וולט. אם המכשיר החיצוני פועל בטווח 3.3 וולט, תצטרך ליצור אותם, אתה יכול לסדר כוח באמצעות מייצב LDO (ליניארי עם ירידה נמוכה, כדי לייצב אותו צריך לפחות 1.3 וולט של מתח עודף "מקסימום זרם, כנגד 2 וולט במייצבים של סדרת 78xx, המאפשרת לך 3.3 וולט מ -4.5 וולט (שלוש סוללות אצבע).

התיעוד הטכני עבור חיישנים ומכשירים דיגיטליים מציין גם את שמות הפרוטוקולים שעל פיהם הם "מתקשרים" זה עם זה. אלה יכולים להיות פרוטוקולים פרטניים וסטנדרטיים, זהים:

• UART

• I2C;

• SPI

ארדואינו עובד איתם. זה יקל עליכם למצוא ספריות מוכנות ודוגמאות קוד.

מיזוג אותות והגברה

שאלות על התאמת מכשירים ומפעילים עם ארדואינו מתעוררות לעיתים קרובות בקרב מתחילים. נשקול נפוצים:

1. מעגלי מתח תואמים.

2. תיאום העוצמה של סיכת הפלט והמפעיל, במילים אחרות, הגברה של מתח ו / או זרם.

התאמה ברמה

מה עלי לעשות אם רמות ההיגיון במודול שלי הן 3.3 וולט, ובארדינו 5 וולט? זה די פשוט להשתמש בממיר רמת לוגיקה. ניתן להרכיב אותו מאלמנטים נפרדים, או שתוכל לרכוש מודול מוכן על הלוח, למשל זה:

ממיר כזה הוא דו כיווני, כלומר זה מוריד את הרמה הגבוהה ומגביר את התגובה לנמוך. LV (1,2,3,4) - פלטפורמות לחיבור אותות ברמה נמוכה, HV (1,2,3,4) - רמות גבוהות, HV ו- LV ללא מספרים - מדובר במתחים של 5 ו- 3.3 וולט, כמו במקורות לאותות המומרים GND - חוט קרקע או שלילי. במקרה מסוים ישנם 4 ערוצים עצמאיים.

התאמת מעגלים עם הפרשי מתח גדולים

אם אתה מתכוון להפעיל אות, למשל ממעגלים במתח גבוה, למשל 220 וולט, אתה צריך להשתמש במצבר אופטי.זה יספק בידוד גלווני והגנה מפני התפרצויות מתח גבוה של כניסות המיקרו-בקר. מעגלים כאלו משמשים הן לקליטת אות והן ליציאת אותות ממיקרו-רשת לרשת, כמו גם לשלוט בטריאקים בשרשראות.

ההסתברות להופעת פוטנציאל גבוה בלוח הארדואינו במקרה זה היא קטנה ביותר, זה מובטח על ידי היעדר קשר חשמלי, והתקשורת היא באמצעות ערוץ אופטי, כלומר בעזרת האור. תוכלו ללמוד עוד על כך על ידי לימוד מכשירים פוטואלקטריים ואופטואלקטריים.

אם מתרחשת קפיצה גדולה, מצמד האופטי יישרף, התמונה היא PC8171, אך לא תעמיס על יציאותיו של בקר המיקרו יתר.

חיבור צרכנים עוצמתיים

מכיוון שבקר המיקרו יכול לשלוט רק על פעולת המכשירים, אינכם יכולים לחבר צרכן רב עוצמה ליציאתו. דוגמאות לצרכנים כאלה:

• ממסר

• סולנואידים;

• מנועים חשמליים;

• סרווס.

1. חיבור סרוו

המשימה העיקרית של כונן הסרוו היא לקבוע את מיקום הרוטור המחובר למפעילים, לשלוט ולשנות אותו תוך מאמץ קטן. כלומר, אתם בעזרת פוטנציומטר, אם כונן הסרוו מתוכנן לסובב תוך חצי מהפכה (180 מעלות) או בעזרת המקודד, אם יש צורך בסיבוב מעגלי (360 מעלות), תוכלו לשלוט על מיקום מוט הסרוו (מנוע חשמלי במקרה שלנו) של כוח שרירותי.

חובבי רובוטיקה רבים משתמשים בארדואינו כבסיס לרובוטים שלהם. כאן סרווס מצאו שימוש רב. הם משמשים ככונן של מנגנוני סיבוב למצלמות, חיישנים וידיים מכניות. דוגמניות רדיו משתמשים בכדי להניע גלגלים מסתובבים בדגמי מכוניות. התעשייה משתמשת בכוננים גדולים במכונות CNC ובאוטומציה אחרת.

בשירותים קטנים של חובבים משולב במקרה לוח עם חיישן מיקום ואלקטרוניקה. בדרך כלל יוצאים מהם שלושה חוטים:

• אדום - פלוס כוח, אם כונן עוצמתי מחובר טוב יותר למקור חיצוני, ולא ללוח Arduino;

• שחור או חום - מינוס, החיבור כמו גם פלוס;

• צהוב או כתום - אות השליטה - הוא מוזין מהסיכה הדיגיטלית של המיקרו-בקר (דיגיטלי יוצא).

ספרייה מיוחדת ניתנת לניהול השרת, הגישה אליו מוצהרת בתחילת הקוד עם הפקודה "#include servo.h".

חיבור מוטורי

בכדי להניע מנגנונים ולהתאים את מהירות הסיבוב שלהם, הכי קל להשתמש ב- DPT (מנוע DC מברשת עם עירור מגנטים קבועים). בטח ראית מנועים כאלה במכוניות בשליטה רדיו. הם הופכים בקלות (מופעלים כדי להסתובב בכיוון הנכון) אתה רק צריך לשנות את הקוטביות. אל תנסו לחבר אותם ישירות לפינים.

עדיף להשתמש בטרנזיסטור. יתאים כל דו קוטבי, לפחות ישירות (pnp), לפחות מוליכות הפוכה (npn). גם שדה עובד, אך בבחירת שדה ספציפי, וודא שהתריס שלו עובד ברמות לוגיות?

אחרת הוא לא ייפתח לגמרי, או שתשרוף את הפלט הדיגיטלי של המיקרו-בקר בזמן טעינת קיבול השער - הם משתמשים בנהג, הדרך הפשוטה ביותר היא להזרים את האות דרך טרנזיסטור דו-קוטבי. להלן מעגל הבקרה דרך טרנזיסטור אפקט שדה.

אם אין נגד בין G ל- S, התריס (G) לא יימשך לקרקע ועשוי "ללכת" באופן ספונטני מהפרעות.

כיצד לקבוע כי טרנזיסטור אפקט שדה מתאים לשליטה ישירה ממיקרו-בקר, ראה להלן. בגיליון הנתונים, מצא את פרמטר Vgs, למשל עבור IRL540 כל המדידות והגרפים קשורים ל- Vgs = 5v, אפילו פרמטר כמו התנגדות הערוץ הפתוח מצוין עבור מתח זה בין השער למקור.

בנוסף למברשת DPT, ניתן לחבר את הקירור מהמחשב באותה צורה, למרות שישנו מנוע ללא מברשות, אשר הסיבובים שלו נשלטים על ידי הממיר המובנה שהלוח שלו ממוקם ישירות במקרה שלו.

קל לכוונון את הסיבובים של שני סוגי מנועים אלה על ידי שינוי מתח האספקה. ניתן לעשות זאת אם בסיס הטרנזיסטור מחובר לא בדיגיטלי (פלט דיגיטלי), אלא בעזרת סיכה (~ pwm), שערכו נקבע על ידי הפונקציה "analogWrite ()".

ממסרים וסולנואידים

למעגלי מיתוג בהם אין צורך בויסות ומיתוג תכוף נוח לשימוש בממסר. על ידי בחירה נכונה, אתה יכול לעבור כל זרמים ומתחים עם מינימום הפסדים במוליכות וחימום של קווי חשמל.

לשם כך, החל את המתח הנדרש לסליל הממסר. במעגל הממסר, סלילו נועד לשלוט על 5 וולט, אנשי קשר חשמליים יכולים להחליף גם זוג וולטים וגם רשת 220 וולט.

סולנואידים הם סלילים או מפעילים אלקטרומגנטיים.

דוגמאות:

• הכונן נועל את דלתות הרכב;

• שסתומי סולנואיד;

• אלקטרומגנט בייצור מתכות;

• תחנת הכוח של הרובה הגאוסית ועוד.

בכל מקרה, מעגל טיפוסי לחיבור סלילי DC למיקרו-בקר או לוגיקה נראה כך:

טרנזיסטור להגברה של זרם השליטה, הדיודה מחוברת בכיוון ההפוך כדי להגן על תפוקת המיקרו מפני התפרצויות EMF להשראה עצמית.

התקני קלט וחיישנים

אתה יכול לשלוט במערכת שלך באמצעות לחצנים, נגדים, מקודדים. באמצעות הכפתור תוכלו לשלוח אות לכניסה הדיגיטלית של רמת הארדואינו גבוהה (גבוהה / 5 וולט) או נמוכה (נמוכה / 0 וולט).

לשם כך, ישנן שתי אפשרויות להכללה. אתה צריך כפתור פתוח בדרך כלל ללא תיקון; למטרות מסוימות אתה צריך מתג למתג או כפתור עם תיקון - בחר בעצמך, תלוי במצב. כדי להגיש יחידה, עליך לחבר את המגע הראשון של הכפתור למקור הכוח, והשני לנקודת החיבור של הנגד וכניסה של המיקרו-בקר.

כאשר לוחצים על הכפתור על ההתנגדות, מתח האספקה ​​יורד, כלומר רמה גבוהה. כאשר לא נלחץ על הכפתור, אין זרם במעגל, הפוטנציאל בנגד נמוך, האות "נמוך / 0V" מוחל על הכניסה. מצב זה נקרא "הסיכה נמשכת לקרקע, והנגד" נפתח ".

אם אתה רוצה שהמבקר יקבל 0 במקום 1 כשאתה לוחץ על הכפתור, חבר את הכפתור הסגור בדרך כלל באותה דרך או קרא כיצד לעשות זאת עם כפתור פתוח בדרך כלל.

כדי לתת למיקרו-בקר פקודה עם אות אפס, המעגל משתנה מעט. רגל נגדית אחת מחוברת למתח האספקה, השנייה לנקודת החיבור של הכפתור הפתוח בדרך כלל והכניסה הדיגיטלית של הארדואינו.

כאשר משחרר את הכפתור כל המתח שנשאר עליו, הכניסה מקבלת רמה גבוהה. מצב זה נקרא "סיכה נמשכת עד פלוס", והנגד הוא "משיכה למעלה". כשאתה לוחץ על הכפתור אתה מכוון (סוגר) את הכניסה לקרקע.

מחיצת מתח וכניסה לאות מפוטנציומטר ואנלוגי התנגדות

 

מחלק המתח משמש לחיבור התנגדות משתנה, כגון תרמיסטורים, פוטורסיסטורים וכו '. בשל העובדה שאחד הנגדים הוא קבוע, והמשתנה השני - ניתן לצפות בשינוי המתח בנקודת האמצע שלהם, בתמונה למעלה זה מצוין כ- Ur.

כך ניתן לחבר בין חיישנים אנלוגיים שונים מהסוג ההתנגדי לבין חיישנים אשר תחת השפעת כוחות חיצוניים משנים את המוליכות שלהם. כמו כן פוטנציומטרים.

בתמונה למטה אתה רואה דוגמה לחיבור אלמנטים כאלה. ניתן לחבר את הפוטנציומטר ללא התנגדות נוספת, ואז במצב הקיצוני יהיה מתח מלא, אך במצב המינימלי יש צורך להבטיח ייצוב או הגבלת זרם - אחרת הוא קצר חשמלי.

מסקנות

על מנת לחבר כל מודול ותוספת למיקרו-בקר ללא טעויות, עליכם לדעת את היסודות של הנדסת חשמל, חוק אוהם, מידע כללי על אלקטרומגנטיות, וכן את היסודות להפעלת מכשירי מוליכים למחצה. למעשה, תוכלו לוודא שהכל יותר קל לעשות זאת מאשר להקשיב למילים המורכבות הללו. השתמש בתרשימים ממאמר זה בפרויקטים שלך!