|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Arduino. Podłączanie prostych czujników. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Projektant radioamatorów Wbudowany ADC mikrokontrolera, omówiony w poprzedniej części recenzji, ułatwia podłączenie do płytki Arduino różnych czujników analogowych, które przetwarzają mierzone parametry fizyczne na napięcie elektryczne. Przykładem prostego czujnika analogowego jest zmienny rezystor podłączony do płytki, jak pokazano na rysunku 1. 3. Może być dowolnego typu, na przykład SP33-32-2 (ryc. 10). Wartość rezystora na schemacie jest wskazana w przybliżeniu i może być mniejsza lub większa. Należy jednak pamiętać, że im mniejsza rezystancja rezystora zmiennego, tym więcej prądu pobiera on z zasilacza mikrokontrolera. A kiedy rezystancja źródła sygnału (w tym przypadku rezystora zmiennego) jest większa niż XNUMX kOhm, ADC mikrokontrolera działa z dużymi błędami. Należy pamiętać, że rezystancja rezystora zmiennego jako źródła sygnału zależy od położenia jego suwaka. W skrajnych pozycjach jest równa zeru i maksymalna (równa jednej czwartej nominalnego oporu) w pozycji środkowej.
Wygodne jest użycie rezystora zmiennego, gdy chcesz zmieniać parametr płynnie, a nie krokowo (dyskretnie). Jako przykład rozważ pracę podaną w tabeli. 1 program zmieniający jasność diody LED w zależności od położenia suwaka rezystora zmiennego. Ciąg U = U/4 jest potrzebny w programie do konwersji dziesięciobitowej liczby binarnej zwróconej przez ADC na liczbę ośmiobitową, akceptowaną jako drugi operand przez funkcję analogWrite(). W rozpatrywanym przypadku odbywa się to poprzez podzielenie pierwotnej liczby przez cztery, co jest równoznaczne z odrzuceniem dwóch najmniej znaczących bitów. Tabela 1
Zmienny rezystor o odpowiedniej konstrukcji może służyć jako czujnik kąta obrotu lub przemieszczenia liniowego. Podobnie można do niego podłączyć wiele elementów radiowych: fotorezystory, termistory, fotodiody, fototranzystory. Jednym słowem urządzenia, których opór elektryczny zależy od pewnych czynników środowiskowych. na ryc. 3 przedstawia schemat podłączenia fotorezystora do Arduino. Gdy zmienia się oświetlenie, zmienia się jego rezystancja elektryczna i odpowiednio napięcie na wejściu analogowym płytki Arduino. Fotorezystor FSK-1 wskazany na schemacie można zastąpić dowolnym innym, na przykład SF2-1.
w tabeli. 2 pokazuje program, który zamienia płytkę Arduino z podłączonym do niej fotorezystorem w prosty światłomierz. Podczas pracy okresowo mierzy spadek napięcia na rezystorze połączonym szeregowo z fotorezystorem i przesyła wynik w dowolnych jednostkach przez port szeregowy do komputera. Na ekranie terminala debugowania Arduino zostaną one wyświetlone, jak pokazano na ryc. 4. Jak widać, w pewnym momencie zmierzone napięcie gwałtownie spadło. Stało się tak, gdy jasno oświetlona fotodioda została zasłonięta przez nieprzezroczysty ekran. Tabela 2
Aby uzyskać wartości oświetlenia w luksach (standardowe jednostki układu SI), należy pomnożyć uzyskane wyniki przez współczynnik korekcji, ale trzeba będzie go dobrać eksperymentalnie i indywidualnie dla każdego fotorezystora. Będzie to wymagało przykładowego światłomierza. W podobny sposób podłącza się do Arduino fototranzystor [1] lub fotodiodę (rys. 5). Za pomocą kilku urządzeń światłoczułych można zaprojektować najprostszy system wizyjny dla robota [2]. Możliwe jest również zaimplementowanie wielu klasycznych projektów znanych szerokiemu gronu radioamatorów na nowym poziomie technicznym – cybernetyczny model nocnego motyla [3, s. 134-151] lub model czołgu poruszającego się w kierunku światła [4, s. 331, 332].
Podobnie jak fotorezystor, do Arduino podłączony jest termistor (rys. 6), który zmienia swoją rezystancję elektryczną w zależności od temperatury. Zamiast termistora MMT-4 wskazanego na schemacie, którego główną zaletą jest szczelna obudowa, można użyć prawie każdego innego, na przykład MMT-1 lub importowanego.
Po odpowiedniej kalibracji [5, s. 231-255] takie urządzenie może służyć do pomiaru temperatury we wszelkiego rodzaju domowych stacjach pogodowych, termostatach i podobnych konstrukcjach [6]. Wiadomo, że prawie wszystkie diody LED mogą służyć nie tylko jako źródła światła, ale także jako odbiorniki światła - fotodiody. Faktem jest, że kryształ LED znajduje się w przezroczystej obudowie, a zatem jego złącze pn jest dostępne dla światła ze źródeł zewnętrznych. Ponadto obudowa diody LED ma z reguły kształt soczewki, która skupia promieniowanie zewnętrzne na tym przejściu. Pod jego wpływem zmienia się np. rezystancja wsteczna złącza pn. Podłączając diodę LED do płytki Arduino zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 7, jedna i ta sama dioda LED może być wykorzystana zarówno zgodnie z jej przeznaczeniem, jak i jako fotosensor [7]. Program ilustrujący ten tryb przedstawiono w tabeli. 3. Jej pomysł polega na tym, że najpierw do złącza pn diody LED przykłada się napięcie wsteczne, ładując jej pojemność. Katoda diody LED jest następnie izolowana przez skonfigurowanie pinu Arduino, do którego jest podłączona jako wejście. Następnie program mierzy czas, w zależności od światła otoczenia, rozładowania pojemności złącza pn diody LED własnym prądem wstecznym do poziomu logicznego zera.
Tabela 3
W powyższym programie zmienna t jest zadeklarowana jako unsigned int - liczba całkowita bez znaku. Zmienna tego typu w przeciwieństwie do zwykłej int, która przyjmuje wartości od -32768 do +32767, nie wykorzystuje swojego najbardziej znaczącego bitu do przechowywania znaku i może przyjmować wartości od 0 do 65535. Program oblicza czas rozładowania w pętli while(digitalRead (K)!=0)t++. Ta pętla jest wykonywana, za każdym razem zwiększając t o jeden, aż spełni się warunek w nawiasach, tj. dopóki napięcie katody LED nie spadnie do niskiego poziomu. Czasami wymagane jest, aby robot nie tylko otrzymywał informacje o oświetleniu powierzchni, po której się porusza, ale także potrafił określić jego kolor. Realizuje się czujnik koloru podłoża, oświetlając go naprzemiennie diodami LED o różnych kolorach luminescencji i porównując za pomocą fotodiody poziomy sygnałów odbitych od niej przy różnym oświetleniu [8]. Schemat połączenia elementów czujnika koloru z płytką Arduino pokazano na rys. 8, a obsługujący go program - w tabeli. 4.
Tabela 4
Procedura pomiaru sygnałów odbieranych przez fotodiodę przy różnym oświetleniu powierzchni jest powtarzana wielokrotnie, a uzyskane wyniki są sumowane w celu wyeliminowania błędów przypadkowych. Następnie program wybiera największą ze skumulowanych wartości. Pozwala to z grubsza ocenić kolor powierzchni. Aby dokładniej określić kolor, konieczne jest skomplikowanie przetwarzania wyników, biorąc pod uwagę nie tylko największy z nich, ale także jego stosunek do mniejszych. Konieczne jest również uwzględnienie rzeczywistej jasności diod LED o różnych barwach luminescencji, a także charakterystyki widmowej zastosowanej fotodiody. Przykład konstrukcji czujnika koloru składającego się z czterech diod LED i fotodiody pokazano na rys. 9. Osie optyczne diod LED i fotodiody powinny zbiegać się w jednym punkcie na badanej powierzchni, a same urządzenia powinny znajdować się jak najbliżej niego, aby zminimalizować efekt oświetlenia zewnętrznego.
Zmontowany czujnik wymaga starannej indywidualnej kalibracji na powierzchniach o różnych kolorach. Sprowadza się to do wyboru współczynników, przez które przed porównaniem należy pomnożyć wyniki pomiarów uzyskane przy różnym oświetleniu. Robota wyposażonego w taki czujnik można nauczyć wykonywania ciekawych algorytmów ruchu. Na przykład będzie mógł poruszać się po polu pracy jednego koloru bez naruszania granic „zakazanych” stref pomalowanych innym kolorem. Programy omówione w artykule można znaleźć na ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/10/asensors.zip. literatura
Autor: D. Lekomtsev
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Najdłużej żyjący kręgowiec zidentyfikowany ▪ Plamy słoneczne wpływają na klimat ▪ Jowisz nie krąży wokół Słońca ▪ Globalne ocieplenie powoduje blaknięcie koralowców ▪ Rozmowa telefoniczna pobudza korę mózgową
▪ sekcja witryny Warsztat domowy. Wybór artykułów ▪ artykuł Zasady organizacji i zadania służby medycyny katastrof. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Dlaczego w nazwach produktów IKEA nie ma liczb? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Robotnik-spawacz betonu asfaltowego. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Odgromowa ochrona budynków. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Dekoder prostego systemu telesterowania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony