Arduino portatīvais darbagalds 3. daļa: 11 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

Ja esat skatījis 1., 2. un 2. B daļu, tad līdz šim šajā projektā nav bijis daudz Arduino, bet tikai daži dēļu vadi utt. Nav tas, par ko ir runa, un infrastruktūras daļa ir jāizveido pirms atpūtas darbi.

Tas ir elektronikas un Arduino kods. Iepriekšējā 2B instrukcijā ir norādīta informācija par barošanas avotu.

Šajā sadaļā ir pārnēsājamais darbagalds ar šādām funkcijām

TFT skārienekrāns, kas nodrošina displeju, kuru vada Arduino Mega, lai nodrošinātu sekojošo

1. 8 digitālie displeji, izslēgti/ieslēgti/svārstīgi
2. 4 sprieguma displeji
3. 3 strāvas/sprieguma displeji
4. E24 pretestības mērītājs (jo vairs nevaru izlasīt krāsu joslas)

Būs citas lietas, kuras es pievienošu, bet tas bija mans sākotnējais mērķis. Arduino kodā ir norādīts arī sērijveida displejs, I2C displejs, kapacitātes mērītājs, digitālie slēdži un osciloskops, ko es pievienošu laika gaitā. Es arī neesmu izlēmis, vai ir vērts pievienot 3V3 barošanas avotu, mainīgu barošanas avotu vai barošanas sprieguma/strāvas uzraudzību. Līdz šim tas ir veidots, izmantojot Mega, bet es arī meklēju dažu funkciju pārvietošanu, lai atdalītu I2C piekļuves ķēdes, vai nu speciālas mikroshēmas, vai ieprogrammētus Atmel 328, kas vieglāk uzņems citu kontrolieri.

Piegādes

5 x 16 virzienu galvenes ligzdas

5 x 8 virzienu dupont ligzdas, kas faktiski izgatavotas no garām 40 virzienu vienas līnijas kontaktligzdām, kas sagrieztas līdz vajadzīgajam garumam

1 x 3,5 collu TFT skārienekrāns ILI9486

1 x Arduino Mega 2650

Atsevišķas sastāvdaļas

Saskaņā ar tekstu, dažu no tiem vērtība nav absolūti fiksēta, un, ja nokavējat funkciju, tā vispār nebūs vajadzīga:)

Digitālā ieeja

16 x 10K rezistori

Analogā ieeja

1 x TL074 quad jfet opamp, tas bija tas, kas man bija rezerves, viss līdzīgs darīs:)

4 x 68K un 4 x 430k rezistori, ko izmanto kā sprieguma dalītājus.

4 x 1N4001 vai līdzīgi

Pretestības mērītājs

1 x TL072 divkāršs jfet opamp, tas man bija rezervē, viss līdzīgs darīs:)

1M0, 300k, 100k, 30k, 10k, 3k, 1k, 300R (ja šīs vērtības tiek mainītas, Arduino kods ir jāatjaunina)

1. darbība. Elektronikas pārskats

Pelēko konsoli es izgatavoju pirms 30 gadiem, un to joprojām izmanto regulāri, bet laiki ir gājuši uz priekšu. Tas nodrošina dubultus barošanas avotus kreisajā pusē, centrālo audio pastiprinātāju vidū, ar iekšējo skaļruni un oscilatoru kreisajā pusē. Mūsdienās lielākajai daļai manu ķēžu ir nepieciešams tikai barošanas avots, un tikai pozitīvais sliede. Vajadzēja kaut ko citu, kā arī marķējumu, bez kura esmu dzīvojis, labi, ka man tas izdevās.

Projekta kastes elektronikas galvenās prasības bija barot jaunākas shēmas, izmantojot Arduino vai Raspberry PI, tāpēc 5 V bija būtiska, tāpat kā USB ligzdas. Apgaismoti slēdži man norāda, vai strāvas padeve ir ieslēgta vai nē, un testēšanas laikā man regulāri jāveido nelielas palīgķēdes, lai īslaicīgi parādītu statusa rādījumus. Man ir lielgabarīta skaitītāju kaste, kas aizņem daudz vietas uz stenda, un, galvenais, man ir vajadzīgs displejs, kuru es varētu viegli nolasīt, redzei pasliktinoties, kaut ko ar lielām spilgtām rakstzīmēm. Tāpēc man ir nepieciešami digitālie displeji, sprieguma mērītāji, strāvas mērītāji un šajā gadījumā neliela greznība pretestības mērītāja veidā, lai ātri identificētu E24 sērijas rezistorus, viss 15 cm attālumā no projekta maizes dēļa un kompaktā, pārnēsājamā korpusā.

Galvenais PSU, kas aprakstīts iepriekšējā rakstā, nodrošina vāka barošanu, izmantojot 40 virzienu lentes kabeli, kas ļauj savienot abus, kamēr vāks ir aizvērts. Tas nodrošina pārslēgtu 5v un 12V barošanu paneļa elektronikai un maizes dēļa piegādei.

Visas strāvas un signāla ieejas nodrošina 2x8 ceļu PCB galvenes ligzdas paralēli 8 virzienu dupont ligzdai. Tas, iespējams, ir pārspīlēts, lielākajai daļai maizes dēļu ir sliedes, taču to bija viegli izdarīt.

Strāvas kontaktligzdās barošanas avota galvenā 0V sliede ir kopīga visiem avotiem un ir pieejama. Virs šī ir 5V barošanas avots, ieslēgts bāzes bloks, un virs tā ir divi piegādāti +12V un -12V barošanas avoti, kas pašlaik ir fiksēti, lai gan man ir ideja uzlauzt barošanu, lai tā būtu mainīga, un nodrošināt 3,3-20V mainīgs piedāvājums.

2. solis: elektronika

Esmu ievietojis maizes dēļa izkārtojuma ekrāna izdrukas, kā izskatās ķēde, ja tā ir uzbūvēta uz matricas tāfeles, shematiska kā PDF un oriģinālie Fritzing faili. Šī nav īpaši sarežģīta elektronika, un tā ir paredzēta, lai uzstādītu ierobežojošos rezistorus, bufera pastiprinātājus un ventilatora savienojumus Arduino plāksnei. Bet ir vairāki attēli, lai daudz skaidrāk parādītu daudzos savienojumus. Lielāko daļu elektroinstalācijas veidoja standarta garuma iepriekš saspiests dupontlentu kabelis, kas samontēts daudzceļu korpusos, lai padarītu tos vieglāk atkārtoti pievienojamus un uzticamākus.

Arduino Mega 2650 ir uzstādīts vāciņā ar programmēšanai pieejamo USB ligzdu. Tas vada TFT skārienekrānu, ko izmanto visu izeju un ieeju parādīšanai.

8 digitālās ieejas ir pieejamas, izmantojot 2 x 8 virzienu PCB galveni, un to statuss tiek parādīts ekrānā, ja ir izvēlēta šī funkcija. Šis ir vienkāršs ieslēgšanas/izslēgšanas displejs, ieslēgts sarkans, ieslēgts zaļš. Es varu pievienot svārstības kā izmaiņas nākotnē.

Izmantojot PCB galveni, ir pieejamas arī 4 sprieguma ieejas un ekrānā redzamais sprieguma dalītājs. Katrs ieejas spriegums priekšējā panelī, atsaucoties uz kopējo zemi, tiek nodots dalījumam ar 7 sprieguma dalītāju un pēc tam tiek buferēts ar vienu no četriem op-amp amp TL074, kas konfigurēts kā taisngrieža pastiprinātājs, lai izvairītos no negadījumiem ar negatīvu spriegumu. Būtu jauki kādā posmā pievienot polaritātes norādi, bet ne šoreiz. Izeja no katra op-amp ir uz vienu no Arduino ADC ieejām.

Vēl viena PCB galvene atklāj gan sērijas, gan I2C savienojumus. Tas tika darīts, lai varētu ieviest sērijveida displeja konsoli un pamata I2C identifikācijas funkciju.

Sprieguma/digitālās ieejas var izrādīties nebūtiskas, tāpēc tās var pārkonfigurēt, lai nodrošinātu digitālās komutācijas izejas.

Arduino darbina sprieguma dalītāja pretestības masīvu, lai nodrošinātu pretestības mērītāja funkcionalitāti. Tā izvadi buferē op-amp (puse TL072), pirms Arduino to nolasa un aprēķina pretestību. Tā mērķis nav precīzs pretestības mērījums, bet gan ātra E24 sērijas vērtību noteikšana, lai gan ar zināmu kalibrēšanu to varētu izmantot kā pamata skaitītāju. Tā darbība ir noteikt, kad pretestība, kas ir mazāka par 9M9, ir uz divām atsperēm, kas uzstādītas uz priekšējā paneļa, un pēc tam selektīvi pārslēgt 5 V uz katru rezistoru sadalītāja blokā, līdz tiek izmērīta vērtība, kas ir vistuvāk 2,5 V, vai tiek izvēlēts pēdējais rezistors, pēc tam tiek veikts aprēķins un salīdzinājums, lai noteiktu tuvāko E24 vērtību. 5V tiek iegūti no Arduino digitālajām izejām 3-10, kas tiek pārkonfigurētas kā augstas pretestības ieejas starp katru mērījumu, lai samazinātu kļūdas. Arduino tapas D3-10 tika apzināti izmantotas kā turpmāks papildinājums, iespējams, kapacitātes mērītājs, izmantojot šo izeju PWM iespējas, kas potenciāli varētu būt tikai programmatūras maiņa.

Modificēta INA3221 plate nodrošina papildu sprieguma un strāvas mērījumus, izmantojot I2C saskarni ar ieejām no priekšējā paneļa. Viss tiek vadīts, izmantojot džemperkabeļus, lai nākotnē funkciju pārcelšana būtu vienkārša.

3. darbība: INA3221 sprieguma/strāvas ievade

Tas bija paredzēts kā ātrs risinājums, lai nodrošinātu sprieguma/strāvas mērījumus kastē, bet izrādījās, ka, kā tas tika ieviests uz tāfeles, kuru es nopirku, tas bija paredzēts, lai uzraudzītu akumulatora uzlādi, tāpēc tas bija jāmaina, lai nodrošinātu trīs neatkarīgus mērījumus. Ja, veidojot šo projektu, jūs varat iegūt INA3221 plati, kas īsteno šo mikroshēmu saskaņā ar datu lapu, tad tas nav nepieciešams.

Aplūkojot attēlu, PCB pēdās ir jāveic trīs griezumi, lai atdalītu mērīšanas rezistorus. Arī šo trīs rezistoru spilventiņi ir jāsamazina, lai tos atdalītu no pārējās PCB. Pēc tam rezistori tiek savienoti ar spilventiņiem, lodējot papildu vadus kā tiltus. Es to dokumentēju, jo šī ir parasta dēlis un, iespējams, ir vienīgā pieejamā.

Savienojumi ar plāksni no priekšējā paneļa tiek veikti, izmantojot džemperu vadus pāri mērīšanas rezistoriem.

Plātnes jauda tiek ņemta no Arduino 5V tapām, tāpat kā zeme, un I2C savienojumi tiek novirzīti uz elektronikas PCB.

4. darbība: displeja ekrāns

Šis bija eBay pirkums un pieejams no daudziem avotiem, un tas ir ar ILI9486 darbināms displejs. Es atklāju, ka tas vislabāk darbojās ar David Prentice MCUFRIEND bibliotēkām, taču pirms lietošanas tas ir jākalibrē, un tas tikai prasīja, lai viens no Dāvida sniegtajiem bibliotēkas piemēriem tiktu palaists ar pieslēgtu ekrānu, izpildiet ekrānā redzamos norādījumus un pierakstiet parādītos parametrus, ievietojot Arduino_Workstation_v01 koda failā, ja tas ir atšķirīgs.

Šim projektam skārienekrāns ir būtisks, tas griežas ap to, ka tam nav īpašu slēdžu un iespēja vienkārši pievienot izvēlnes un funkcijas nākotnē bez daudzām pārinstalācijām.

5. darbība: savienojiet to kopā

Arduino Mega atrodas uz vāka LHS, un tā USB un barošanas porti ir pieejami no korpusa ārpuses. RHS blakus Arduino ir elektronika, kas uzstādīta uz matricas tāfeles, un virs tā ir uzstādīta INA3221 plāksne vāka aizmugurē.

Arī LHS vāka aizmugurē virs Arduino ir kopēja zemes savienojuma plāksne, kurai ir pievienoti visi pamati.

Pēc iespējas vairāk vadu tika apvienoti daudzceļu savienotājos. Tas padara ķēžu savienošanu kopā daudz vienkāršāku un uzticamāku, un savienotāju savstarpējs atbalsts daudzceļu korpusā nodrošina uzlabotu pretestību atvienošanai. Tālāk ir sniegts šo konsolidāciju saraksts.

Visi savienotāji tika pievienoti loģiskā veidā, nodrošinot vislielāko piekļuvi savienojumu veikšanai ar maniem neveiklajiem pirkstiem, atstājot priekšējā paneļa savienojumus līdz beigām, un pēdējie displeja savienojumi tika izlaisti caur montāžas atveri, kas jāpabeidz pēdējais. Ekrāns tika fiksēts vietā ar 3D drukātu rāmi.

6. darbība. Konsolidētie potenciālie pirkumi

1. Sprieguma un pretestības ievade Arduino ADC portos, pieci vadi 20 cm ar atsevišķiem vīriešu savienotājiem vienā galā, kas apvienoti sešu virzienu korpusā ar atstarpi, lai pielāgotos spraugai Arduino galvenēs.
2. 4 virzienu 10 cm kabelis no četrvirzienu korpusa līdz diviem 2 virzienu korpusiem, lai savienotu sprieguma tapas uz priekšējā paneļa ar shēmas plati.
3. 8 virzienu 10 cm kabelis no 2x4 virzienu vīrieša galvenes līdz 8 virzienu sieviešu galvenei
4. 4 virzienu 10 cm kabelis no 4 virzienu sieviešu korpusa līdz 4 virzienu sieviešu korpusam, lai savienotu seriālo un I2C ar priekšējo paneli
5. 4 virzienu 10 cm kabelis no četrvirzienu korpusa līdz četriem atsevišķiem savienotājiem, lai savienotu INA3221 ar priekšējo paneli
6. 4 virzienu 20 cm kabelis, lai savienotu četrvirzienu sieviešu korpusu ar četrvirzienu vīriešu korpusu, lai sērijveida un I2C pārnestu no Arduino uz shēmas plates ventilatoru.
7. 8 virzienu 10 cm kabelis no 8 virzienu sieviešu korpusa līdz 8 virzienu sieviešu korpusam, lai pārņemtu digitālās ieejas no priekšējā paneļa uz shēmas plati.
8. 8 virzienu 10 cm kabelis 8 virzienu sieviešu korpusa savienošanai ar vienu 3 virzienu vīriešu korpusu un viens 5 virzienu vīriešu korpuss, lai savienotu pretestības dalītāju ar shēmas plati. Abi korpusi tiek izmantoti, lai pielāgotu nestandarta spraugu Arduino tāfeles galvenēs.
9. Divvirzienu 20 cm kabelis, lai savienotu divvirzienu sieviešu korpusu ar diviem atsevišķiem vīriešu savienotājiem INA3221 barošanas avotam.
10. Divvirzienu 10 cm kabelis, lai savienotu divvirzienu sieviešu korpusu ar diviem atsevišķiem sieviešu korpusiem, lai savienotu trešo INA3221 monitora savienojumu ar priekšējo paneli.
11. Divvirzienu 10 cm kabelis, lai savienotu divvirzienu sieviešu korpusu un divvirzienu sieviešu korpusu, lai savienotu INA3221 ar I2C fanout savienojumiem.

7. darbība: Arduino kods

Šis projekts ir balstīts uz Arduino Mega 2650 tā vienkāršā iemesla dēļ, ka es gribēju daudzus I/O portus, kas paredzēti uzdevumiem vienkāršā formātā. TFT skārienekrāna bibliotēkas pēc noklusējuma atbalsta Arduino Uno, un tās ir jārediģē, lai atbalstītu Mega. Bibliotēku rediģēšanu atbalsta sākotnējais TFT koda autors, tā ir vienkārša un aprakstīta nākamajā darbībā.

Skārienekrāna displeja izmantošana ir šīs projekta daļas pamatā, taču, tā kā displejs, ko kāds izmanto, var atšķirties no tā, ko izmantoju, kods atsevišķām kārtībām ievieto tikai aparatūrai raksturīgas funkcijas, lai varētu identificēt visas nepieciešamās izmaiņas.

Šeit ir iekļauta koda darba versija, kas tiks atjaunināta, bet jaunākie atjauninājumi būs pieejami vietnē github.

Koda galvenā funkcija griežas ap displeju, un katram displeja elementam ir ieraksts vienā masīvā, kurā ir elementa tips, kur ekrānā tas tiek parādīts, krāsa un papildu parametri, piemēram, ievades avots. Šī masīva ekrānuzņēmums ar komentāriem ir parādīts iepriekš. Tajā ir arī lauks, lai kontrolētu, vai tas ir jāparāda ekrānā vai nē. Rediģējot šo masīvu, var pievienot jaunas funkcijas vai noņemt tās. Koda “cilpas” rutīna nepārtraukti iet cauri šim masīvam, secīgi apstrādājot katru piemēroto elementu un pēc tam atkārtojot. Pašlaik ir 6 dažādi elementi.

Izvēlnes elementi - tie neparāda informāciju, bet, pieskaroties, izpilda saistītu apakšprogrammu, kas identificēta elementa parametros

Digitālie elementi - tiek parādīts kā lodziņš ekrānā sarkanā vai zaļā krāsā atkarībā no saistītās digitālās ievades tapas statusa. Konsoles piemērs ir savienots ar 8 ciparu tapām, taču to var palielināt vai samazināt pēc vēlēšanās.

Analogie elementi - parāda aptuveno spriegumu, ko mēra ar saistīto analogo tapu. Sākotnēji ir norādīti četri.

Precizitātes elementi - displeja ievade no ārējā precizitātes sprieguma/strāvas mērītāja moduļa. To ir tikai trīs, bet varētu pievienot otru vai trešo moduli.

Pretestības elements - tas ir viens elements, kas parāda pretestības mērītāja ievadi.

Pieskāriens - šī ir vienīgā procedūra, kas vienmēr tiek veikta, lai noteiktu, vai ekrāns ir pieskāries, un pēc tam pieņem lēmumu, pamatojoties uz pieskārienu. ti, ja tas ir izvēlnes vienums, ko tas nozīmē parādīt tālāk.

Ekrānam ir trīs statusa režīmi - parasts, liels un pilnekrāna režīms, un visi elementi maina savu darbību atkarībā no statusa. Trīs režīmi ir atlasāmi izvēlnē, pieskaroties elementam un ar to saistītai izvēlnes opcijai.

Normālais režīms - parāda 8 digitālās ieejas, četras analogās sprieguma ieejas, trīs precizitātes elementus, pretestības elementu un četrus izvēlnes elementus. Izvēlnē izvēloties Normal, displejs tiek ieslēgts šajā režīmā.

Liels režīms - tiek izvēlēts, pieskaroties jebkuram ekrāna elementam, kam seko Lielais. Ja šis elements ir atlasīts, tas ir vienīgais izvēlētais veids, un šī tipa elementi tiek pārkārtoti, lai aizpildītu visu ekrānu.

Pilnekrāna režīms - tiek izvēlēts, pieskaroties jebkuram ekrāna elementam, kam seko pilnekrāna režīms. Kad tas ir atlasīts, šis elements ir vienīgais parādītais elements un tiek pārkārtots tā, lai tas aizpildītu visu ekrānu, nodrošinot maksimālu šī vienuma redzamību.

Lai pievienotu papildu funkcionalitāti, ir jāpievieno šādas rutīnas

“zīmēšanas” rutīna, kas tiek izsaukta, lai iegūtu informāciju par šo elementu, izsauktu atbilstošo ekrāna atjaunināšanas rutīnu un reģistrētu atgriezto skārieninformāciju

“loģiskā” rutīna, kas pieņem informāciju no zīmēšanas rutīnas un izmanto atbilstošās ekrāna draivera darbības, lai ievietotu informāciju ekrānā un atgrieztu pareizo skārieninformāciju ekrāna apgabalā

“iestatīšanas” rutīna, ko sauc par Arduino iestatīšanas daļu

Var iekļaut citas rutīnas, taču starp elementa kodu nevajadzētu būt savstarpējai atkarībai. Ja elements nav iespējots, tā kodu nevajadzētu izpildīt, un vienkāršā daudzfunkcionālā struktūra saglabā integritāti.

8. darbība: rediģējiet Arduino bibliotēkas

Manis izmantotais displejs ļoti labi darbojas ar Arduino Uno un tam uzrakstītajām bāzes bibliotēkām, taču darbojas lēni, kad tas tiek tieši pārsūtīts uz Arduino Mega. Lai pareizi vadītu displeju, ir jāizmanto cita datu tapas, un šīs lietošanas izmaiņas ir jāiestata bibliotēkās. Šīs ir vienkāršas izmaiņas, un to bija iecerējis autors. Attēli izceļ veiktās izmaiņas.

Abi faili tiek saglabāti MCUFRIEND_kbv / utilītas mapē kā mcufriend_shield.h un mcufriend_special.h. Nepieciešamās izmaiņas vispirms tiek veiktas “vairoga” galvenes failā, lai nodrošinātu pirmās rindas lasīšanu

#define USE_SPECIAL

lai nodrošinātu, ka tiek ielādēts “īpašais” galvenes fails.

Lai nodrošinātu rindas atbilstību, ir jāatjaunina arī “īpašā” galvenes fails

#define USE_MEGA_8BIT_PROTOSHIELD

ir nekomentēts.

Šīs divas izmaiņas nozīmē, ka šī displeja displeja kods darbosies, izmantojot Arduino Mega tapas 20-29, nevis Uno noklusējuma 3-10.

9. darbība: ekrānuzņēmumi

Es šeit ievietoju ekrānuzņēmumus, lai būtu viegli redzēt, kas konsolei būtu jādara. Nākamā sadaļa attiecas uz koda ielādi Arduino.

Pirmajā ekrānā tiek parādīts “parastais” ekrāns ar izvēlnēm augšpusē, sprieguma mērījumi LHS, sprieguma un strāvas mērījumi RHS un digitālās tapas statuss apakšā, sarkans - “nepatiess/zems”, zaļš - “patiess/augsts” . Visbeidzot centrā ir pretestības mērījums.

Otrajā ekrānā redzamas digitālās ieejas, kas iespējotas lielajā režīmā, un katra ieeja ir skaidri redzama.

Trešais ekrāns parāda sprieguma ieejas lielajā režīmā.

10. darbība: ielādējiet Arduino kodu

Kods ir pievienots, taču, kā minēts iepriekš, kādu laiku tiks ievietots vietnē github un šeit tiks pievienota atrašanās vieta. Galvenais avota koda fails ir Arduino_Workbench_v01.ino, un citas darbības ir nodrošināt dažādas funkcijas.

Ja bibliotēkas ir modificētas labi un Arduino Mega2650 ir iestatīts kā mērķa platforma Arduino IDE, tad kods jāapkopo pirmo reizi.

Bibliotēkas, kas būs jāielādē, ir Adafruit GFX un skārienekrāna bibliotēkas, kurām vajadzētu būt pieejamām no Arduino bibliotēkas pārvaldnieka, MCUFRIEND_kbv kopija, kas lejupielādējama no github, un INA3221 - SwitchDocLabs bibliotēka SDL_Arduino_INA3221, kas arī lejupielādējama no github, abas ātri parādās google meklēšana.

11. solis: pēdējie pieskārieni

Ideja ir to izmantot projektu darbiem, tāpēc ir izgatavots noņemams panelis, kas sastāv no stiprinājuma skrūvēm Arduino dēļiem un maizes dēļa, kas viss ir piestiprināts pie vāka ar velcro, lai padarītu tos noņemamus un lai varētu izgatavot dažādus dēļus, kas satur projektus un ka lodziņu var atkārtoti izmantot dažādiem projektiem, kas darbojas vienlaikus.

Es ceru, ka tas būs avots dažām idejām, lai padarītu kaut ko atšķirīgu, labāku vai abus. Es pievienošu papildu funkcijas, kuras es minēju, un pievienoju tās, bet, ja tas jums palīdzēs, lūdzu, ņemiet to, ko vēlaties, un izbaudiet. Ja rodas kādas acīmredzamas problēmas, lūdzu, informējiet mani.

Šobrīd es to sākšu izmantot un izmantot, man ir daži projekti, pie kuriem strādāt!