Cihazları Arduino'ya bağlayan özellikler

Robotik ve otomasyon severler için platform Arduino modüler tasarımı ve kullanım kolaylığı ile ünlüdür. Bazen, robotunuzu pratik olarak elektroniklere aşina olmadan monte edebileceğinizi söyledikleri bir reklamla karşılaşıyorum. Ancak bu tamamen doğru değil.

Bazı aktüatörler ve mekanizmalar yanlış bağlanırsa, arduinka portlarını yakabilirsiniz (hakkında makalede daha önce açıkladığım gibi) nasıl Arduino yakmak için). Ve dijital cihazları nasıl kullanacağınızı bilmiyorsanız - en iyi ihtimalle bir bağlantı kuramazsınız.

Arduino için birkaç modül aldım, sonra ne yapmalı?

Bağlantının özellikleri, güç kaynağı voltajları, mantık seviyeleri vb. Hakkında bilgi edinmek için modülünüzdeki veri sayfasını tanımanız gerekir.

Veri sayfası veya veri sayfası, ürünün teknik belgeleridir. Bu tür belgeler herhangi bir çipe veya sensöre indirilebilir. Genellikle üreticinin web sitesinde bulunurlar. Ayrıca, ağda, bir dizi teknik dokümantasyonun toplandığı özel kaynaklar vardır.

Veri sayfasındaki bilgileri dikkatlice okuyun, ama ne aramalıyım? İlk olarak, bir çip, adın ana kısmına ek olarak, genellikle değişken bir parçaya veya ön eke sahiptir - çoğu zaman bir veya daha fazla harftir.

Bu, belirli bir mikro devrenin bazı özelliklerini, örneğin maksimum güç, besleme voltajları ve mantık seviyelerini (cihaz dijitalse), muhtemelen çalıştığı durumu vb. Gösterir.

Veri sayfasında beslenme bilgisi ve bir günlük bulamadıysanız. seviyelerinde, Rusça konuşan arduino topluluğuna başvurun, forumlarında genellikle tüm ortak modüllerin özellikleri dikkate alınır.

ArduinoUno'nun besleme voltajı ve 5 V mantık seviyesi vardır, harici cihaz 3,3 V aralığında çalışıyorsa, bunları oluşturmanız gerekir, LDO sabitleyici kullanarak (düşük bir düşüşle lineer, en az 1,3 volt “maksimum aşırı voltaja ihtiyaç duyar. akım, 78xx serisinin stabilizatörlerinde 2 volta karşı, 4,5 volttan (üç parmak pil) 3.3 volt almanızı sağlar.

Dijital sensörler ve cihazların teknik belgeleri, birbirleriyle "iletişim kurdukları" protokollerin adlarını da gösterir. Bunlar bireysel protokoller ve standart olabilir, aynı:

• UART;

• I2C;

• SPI.

Arduino onlarla birlikte çalışıyor. Bu, hazır kütüphaneleri ve kod örneklerini bulmanızı kolaylaştıracaktır.

Sinyal koşullandırma ve amplifikasyon

Yeni başlayanlar arasında arduino ile eşleşen cihazlar ve aktüatörlerle ilgili sorular oldukça sık ortaya çıkıyor. Yaygın olanları ele alacağız:

1. Eşleşen voltaj devreleri.

2. Çıkış pimi ve aktüatörün gücünün, diğer bir deyişle voltaj ve / veya akımın amplifikasyonunun koordinasyonu.

Seviye Eşleme

Modülümdeki mantık seviyeleri 3.3 Volt ve arduino 5 Volt ise ne yapmalıyım? Bir mantık seviyesi dönüştürücü kullanmak oldukça basittir. Ayrık elemanlardan monte edilebilir veya tahtadan hazır bir modül satın alabilirsiniz, örneğin bu:

Böyle bir dönüştürücü çift yönlüdür, yani. yüksek seviyeyi düşürür ve yanıtı azaltır. LV (1,2,3,4) - düşük seviyeli sinyalleri bağlamak için platformlar, HV (1,2,3,4) - yüksek seviyeler, numarasız HV ve LV - bunlar dönüştürülmüş sinyal kaynaklarında olduğu gibi 5 ve 3,3 Volt voltajlardır. GND - toprak veya negatif tel. Belirli bir durumda 4 bağımsız kanal vardır.

Büyük voltaj farklarıyla devre eşleşmesi

Örneğin 220 V gibi yüksek voltajlı devrelerden bir sinyal başlatacaksanız, bir optokuplör kullanmanız gerekir.Bu, mikrodenetleyici girişlerinin yüksek voltaj patlamalarına karşı galvanik izolasyon ve koruma sağlayacaktır. Bu tür devreler hem bir mikroişlemciden bir ağa hem de bir sinyal almak ve çıkış sinyalleri için kullanılır. triyakları kontrol etmek zincirlerde.

Bu durumda arduino kartında yüksek bir potansiyelin ortaya çıkma olasılığı son derece küçüktür, bu elektriksel temasın olmamasıyla sağlanır ve iletişim optik bir kanaldan yapılır, yani. ışık yardımı ile. Foto ve optoelektronik cihazları inceleyerek bu konuda daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Büyük bir sıçrama olursa, optokuplör yanar, resim PC8171'dir, ancak mikrodenetleyicinin portlarını aşırı yüklemezsiniz.

Güçlü Tüketicileri Bağlama

Mikrodenetleyici yalnızca cihazların çalışmasını kontrol edebildiğinden, bağlantı noktasına güçlü bir tüketici bağlayamazsınız. Bu tür tüketicilere örnekler:

• röle;

• solenoidler;

• Elektrik motorları;

• Servolar.

1. Servo bağlantısı

Servo sürücünün ana görevi, aktüatörlere bağlı rotorun pozisyonunu ayarlamak, küçük çabalarla kontrol etmek ve değiştirmek. Yani, bir potansiyometre yardımıyla, servo sürücü yarım devir (180 derece) içinde veya enkoder ile dönecek şekilde tasarlanmışsa, dairesel dönüş (360 derece) gerekiyorsa, servo şaftın konumunu (bizim durumumuzda elektrik motoru) keyfi güç kontrol edebilirsiniz.

Birçok robot meraklısı robotlarının temeli olarak arduino kullanıyor. Burada servolar çok işe yaradı. Kameralar, sensörler ve mekanik eller için döner mekanizmaların tahriki olarak kullanılırlar. Radyo modelcileri araba modellerinde döner tekerlekleri sürmek için kullanır. Sektör CNC makinelerinde ve diğer otomasyonlarda büyük sürücüler kullanıyor.

Amatör küçük servislerde, pozisyon sensörü ve elektronik bir kart kasaya entegre edilmiştir. Genellikle üç tel çıkar:

• Kırmızı - artı güç, güçlü bir sürücü Arduino kartına değil, harici bir kaynağa daha iyi bağlanırsa;

• Siyah veya kahverengi - eksi, bağlantı yanı sıra artı;

• Sarı veya turuncu - kontrol sinyali - mikrodenetleyicinin dijital piminden (dijital çıkış) beslenir.

Sunucuyu yönetmek için özel bir kütüphane sağlanmıştır, ona erişim kodun başında "#include servo.h" komutu ile bildirilmiştir.

Motor bağlantısı

Mekanizmaları sürmek ve dönüş hızlarını ayarlamak için, DPT'yi (kalıcı mıknatıslardan uyarmalı bir fırça DC motoru) kullanmak en kolay yoldur. Muhtemelen bu motorları radyo kontrollü araçlarda gördünüz. Kolayca ters çevrilirler (doğru yönde döndürmek için açılırlar), sadece polariteyi değiştirmeniz gerekir. Bunları doğrudan pimlere bağlamaya çalışmayın!

Bir transistör kullanmanız daha iyi. Uyacak herhangi bir bipolar, en azından doğrudan (pnp), en azından ters (npn) iletkenlik. Alan da çalışıyor, ancak belirli bir tanesini seçerken, deklanşörün mantıksal düzeylerle çalıştığından emin misiniz?

Aksi takdirde, tamamen açılmaz veya kapı kapasitansını şarj ederken mikrodenetleyicinin dijital çıkışını yakarsınız - bir sürücü kullanırlar, en basit yol sinyali iki kutuplu bir transistörden pompalamaktır. Aşağıda aracılığıyla kontrol devresi alan etkili transistör.

G ve S arasında direnç yoksa, deklanşör (G) yere çekilmeyecek ve kendiliğinden parazitlerden “yürüyebilir”.

Bir alan etkili transistörün mikrodenetleyiciden doğrudan kontrol için uygun olup olmadığı nasıl belirlenir, aşağıya bakın. Veri sayfasında Vgs parametresini bulun, örneğin IRL540 için tüm ölçümler ve grafikler Vgs = 5v'ye bağlıdır, hatta kapı ile kaynak arasındaki bu voltaj için açık kanal direnci gibi bir parametre bile gösterilir.

Fırça DPT'ye ek olarak, soğutucu bilgisayardan aynı şekilde bağlanabilir, ancak sargısı, kurulu doğrudan kutusunda bulunan yerleşik dönüştürücü tarafından kontrol edilen fırçasız bir motor olsa da.

Bu iki tip motorun devirlerini, besleme voltajını değiştirerek ayarlamak kolaydır. Bu, transistör tabanı dijital (dijital çıkış) değil, değeri "analogWrite ()" fonksiyonu tarafından belirlenen bir pim (~ pwm) ile bağlıysa yapılabilir.

Röleler ve Solenoidler

Regülasyonun gerekli olmadığı ve sık sık anahtarlamanın bir röle kullanımına uygun olduğu anahtarlama devreleri için. Doğru olanı seçerek, güç hatlarının iletkenliği ve ısınmasında minimum kayıplarla akım ve gerilimleri değiştirebilirsiniz.

Bunu yapmak için röle bobinine gereken voltajı uygulayın. Röle devresinde, bobini 5 volt kontrol etmek için tasarlanmıştır, güç kontakları hem bir çift volt hem de ağ 220 V'yi değiştirebilir.

Solenoidler bobinlerdir veya elektromanyetik aktüatörler.

örnekler:

• Sürücü kabin kapılarını kilitler;

• Solenoid valfler;

• Metalurjik üretimde elektromıknatıs;

• Gauss silahının santrali ve daha fazlası.

Her durumda, DC bobinlerini bir mikro denetleyiciye veya mantığa bağlamak için tipik bir devre şöyle görünür:

Kontrol akımını yükseltmek için bir transistör olan diyot, mikrodenetleyicinin çıkışını kendi kendine indüksiyon EMF patlamalarından korumak için zıt yönde bağlanır.

Giriş Aygıtları ve Sensörler

Sisteminizi düğmeler, dirençler, kodlayıcılar ile kontrol edebilirsiniz. Düğmesini kullanarak arduino yüksek (yüksek / 5V) veya düşük (düşük / 0V) seviyesinin dijital girişine bir sinyal gönderebilirsiniz.

Bunu yapmak için iki dahil etme seçeneği vardır. Sabitlemeden normalde açık bir düğmeye ihtiyacınız vardır; Bazı amaçlar için, bir geçiş anahtarına veya sabitlemeli bir düğmeye ihtiyacınız vardır - duruma bağlı olarak kendiniz seçin. Bir birim göndermek için düğmenin ilk kontağını güç kaynağına, ikincisini direncin bağlantı noktasına ve mikrodenetleyicinin girişine bağlamanız gerekir.

Direnç üzerindeki düğmeye basıldığında, besleme voltajı düşer, yani yüksek bir seviye. Düğmeye basılmadığında, devrede akım yoktur, direnç üzerindeki potansiyel düşüktür, girişe "Düşük / 0V" sinyali uygulanır. Bu duruma "pim yere çekilir ve direnç" aşağı çekilir "denir.

Düğmeye tıkladığınızda mikro denetleyicinin 1 yerine 0 almasını istiyorsanız, normalde kapalı düğmeyi aynı şekilde bağlayın veya normalde açıkken nasıl yapılacağını okuyun.

Mikrodenetleyiciye sıfır sinyalli bir komut vermek için devre biraz değişir. Bir direnç ayağı besleme voltajına, ikincisi normalde açık düğmenin bağlantı noktasına ve arduino'nun dijital girişine bağlanır.

Düğme bırakıldığında üzerindeki tüm voltaj kalır, giriş yüksek seviyeye ulaşır. Bu duruma "pin artıya kadar çekilir" denir ve direnç "yukarı çekilir". Düğmeye bastığınızda, zemine girişi kapatıyorsunuz (kapatıyorsunuz).

Potansiyometre ve rezistif analogdan voltaj bölücü ve sinyal girişi

 

Termistörler, fotodirençler, vb. Gibi değişken dirençleri bağlamak için bir voltaj bölücü kullanılır. Dirençlerden birinin sabit olması ve ikinci değişken olması nedeniyle - ortadaki voltaj değişimini gözlemleyebilirsiniz, yukarıdaki resimde Ur olarak belirtilmiştir.

Böylece, dirençli tipte çeşitli analog sensörleri ve dış kuvvetlerin etkisi altında iletkenliklerini değiştiren sensörleri bağlamak mümkündür. Potansiyometrelerin yanı sıra.

Aşağıdaki resimde bu tür öğelerin bağlanması için bir örnek görüyorsunuz. Potansiyometre ek bir direnç olmadan bağlanabilir, daha sonra aşırı konumda tam voltaj olacaktır, ancak minimum konumda stabilizasyon veya akım sınırlaması sağlamak gerekir - aksi takdirde kısa devre.

bulgular

Herhangi bir modülü ve mikrodenetleyiciye hatasız bir şekilde bağlanmak için elektrik mühendisliğinin temellerini, Ohm yasasını, elektromanyetizma hakkında genel bilgileri ve yarı iletken cihazların çalışma temellerini bilmeniz gerekir. Aslında, bu karmaşık kelimeleri dinlemekten çok daha kolay olduğundan emin olabilirsiniz. Projelerinizde bu makaledeki diyagramları kullanın!