Spilgtuma kontrole, Arduino (ar animācijām): 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:53

Pēdējo gadu laikā esmu izveidojis divus pinbola automātus (pinballdesign.com) un divas robotu galvas (grahamasker.com), kuras katra kontrolē Arduinos. Man ir bijusi mehāniķa inženiera karjera, un man ir labi ar mehānismu dizainu, tomēr es cīnos ar programmēšanu. Es nolēmu izveidot animācijas, lai ilustrētu dažus Arduino pamatjēdzienus. Es domāju, ka tas palīdzēs man un citiem tos saprast. Attēls ir tūkstoš vārdu vērts, un animācija var būt tūkstoš attēlu!

Tātad šeit ir animēts skaidrojums par spilgtuma kontroli. Iepriekš redzamajā animācijā ir parādīts potenciometra shematisks savienojums ar Arduino. Tas parāda, kā potenciometra pozīcijas pielāgošana var mainīt gaismas diodes spilgtumu. Es izskaidrošu visus šī procesa elementus. Visiem, kas nav pazīstami ar potenciometriem un LED, es sākšu ar tiem. Pēc tam es paskaidrošu, kāpēc LED ir jāpievieno PWM iespējotam Arduino tapam un kā MAP funkcija tiek izmantota Arduino skicē, lai potenciometra ievadi pārveidotu par izeju, kas ir piemērota LED vadīšanai.

Ja esat iepazinies ar gaismas diodēm un potenciometriem, varat izlaist 1. un 2. sadaļu.

1. darbība: PAR LED

Augšējā kreisajā ilustrācijā ir redzams ķēdes simbols un LED kāju polaritāte. Strāva plūst caur LED tikai vienā virzienā, tāpēc polaritāte ir svarīga. Garākā kāja ir pozitīva. Arī atlokam ir plakana puse, šī ir negatīvā puse.

Spriegums un pašreizējā

LED nepieciešamais spriegums svārstās no aptuveni 2,2 līdz 3,2 voltiem atkarībā no tā krāsas. Viņu pašreizējais reitings parasti ir 20 mA. Lai ierobežotu strāvu un novērstu gaismas diodes pārkaršanu, ar katru gaismas diodi ir jāizmanto virkne rezistoru. Es ieteiktu aptuveni 300 omi.

Augšējā labajā pusē esošajā ilustrācijā ir parādīts veids, kā pielodēt rezistoru pie ledus kājas un izolēt to ar termiski saraušanās apvalku.

2. solis: POTENCIOMETRS

Arduino izteiksmē potenciometrs ir sensors. “Sensors” attiecas uz jebkuru ārēju ierīci, kuru Arduino var sajust, pievienojot to ievades tapām. Mēs izmantosim potenciometru, kas savienots ar Arduino, lai kontrolētu gaismas diodes spilgtumu. Potenciometru dažreiz sauc par sprieguma dalītāju, kas, manuprāt, ir labāks apraksts. Diagramma kreisajā pusē norāda sprieguma dalītāja principu. Šajā piemērā rezistors ir savienots ar zemi vienā galā un tiek turēts ar kādu strāvas avotu līdz 5 V otrā galā. Ja slīdnis tiek pārvietots gar rezistoru, tas būs pie sprieguma 0v kreisajā galā, 5v labajā pusē. Jebkurā citā pozīcijā tā vērtība būs no 0 līdz 5 V. Pusceļā, piemēram, tas būs pie 2,5 V. Ja mēs pārveidojam izkārtojumu, kā parādīts iepriekš labajā pusē, tas atspoguļo rotējoša potenciometra darbību.

3. darbība: Ķēde

Iepriekš redzamajā ilustrācijā parādīts, kā mums ir nepieciešams savienot potenciometru un LED ar Arduino.

Ardunio ir jāsaprot spriegums, ko tam baro potenciometrs. Spriegums mainās vienmērīgi, pagriežot potenciometru, tāpēc tas ir analogs signāls, un tāpēc tas ir jāpievieno Arduino analogās ieejas tapai. Spriegumu uz šīs tapas Arduino nolasīs katru reizi, kad programma to pieprasa, izmantojot funkciju “analogRead”.

Arduino ir tikai digitālās izejas tapas. Tomēr tie tapas ar tildi (~) blakus simulē analogo izvadi, kas ir piemērots, lai kontrolētu LED spilgtumu. Šo procesu sauc par impulsa platuma modulāciju (PWM), un tas ir izskaidrots, izmantojot nākamo animāciju, 4. darbību.

4. solis: PWM

PWM, impulsa platuma modulācija

Kā jau minēts iepriekš, tapas ar tildu, “~” blakus, ir PWM tapas. Tā kā tapas ir digitālas, tās var būt tikai pie 0 vai 5 voltu, tomēr ar PWM tās var izmantot, lai aptumšotu gaismas diodi vai kontrolētu motora ātrumu. Viņi to dara, piegādājot LED 5V, bet pulsējot to starp 0v un 5v pie 500 Hz (500 reizes sekundē) un izstiepjot vai samazinot katra impulsa 0v un 5v elementa ilgumu. Tā kā gaismas diode redz garāku 5 V impulsu nekā 0 V impulss, tas kļūst gaišāks. Mūsu programmā mēs izmantojam funkciju analogueWrite (), lai izvadītu PWM “kvadrātveida vilni”. Tam ir 256 soļi, nulle nodrošina 0% darba ciklu un 255 - 100% “darba ciklu”, ti, nepārtrauktus 5 voltus. Tādējādi 127 nodrošina 50% darba ciklu, pusi laika pie 0v un pusi laika pie 5v. Iepriekš redzamā animācija parāda, kā, nospiežot šo darba ciklu uz 100%, gaismas diode kļūst gaišāka.

5. darbība: PROGRAMMA (ARDUINO SKETCH)

Iepriekš minētais video iziet caur programmu (skici), ko var izmantot, lai kontrolētu gaismas diodes spilgtumu, izmantojot potenciometru. Ķēde ir tāda pati kā parādīts 3. solī.

Ja uzskatāt, ka šis video ir ātri (vai lēni) ērti lasāms, varat pielāgot tā ātrumu Apakšējās vadības joslas labajā pusē ir simbols, kas veidots kā zobrats (dažkārt ar sarkanu “HD” etiķeti).) Noklikšķinot uz tā, tiks parādīta izvēlne, kurā iekļauts "atskaņošanas ātrums".

Protams, būtu labāk, ja jūs varētu noklikšķināt uz pogas, lai savā ātrumā izietu cauri katrai programmas rindai, tomēr diemžēl šeit nav iespējams nodrošināt šo interaktīvo metodi. Ja vēlaties izmantot šo metodi par šo tēmu un daudzām citām Arduino tēmām, vietnē animatedarduino.com ir pieejama interaktīvas/animētas e -grāmatas bezmaksas priekšskatījuma versija.

Programmā ir viena iezīme, kas, manuprāt, ir jāpaskaidro sīkāk: 14. rindā tiek izmantota funkcija "karte". Tālāk, 6. darbībā, ir paskaidrots tā mērķis

6. darbība: KARTE

Potenciometrs ir savienots ar analogo tapu. Potenciometra spriegums svārstās no 0 līdz 5 V. Šis diapazons ir reģistrēts procesorā ar 1024 soli. Ja vērtības ievadi izmanto, lai izveidotu izvadi, izmantojot PWM iespējotu digitālo tapu, šis diapazons ir jāatbilst digitālās tapas izejas diapazonam. Tam ir 255 soļi. Šim nolūkam tiek izmantota kartes funkcija, un tā nodrošina izvadi, kas ir proporcionāls ievadam.

Iepriekš redzamais video to ilustrē.

7. darbība: animēts Arduino

Attēli šajā pamācībā ir ņemti no manas e -grāmatas Animated Arduino, kas ir pieejama vietnē www.animatedarduino.com, kuras mērķis ir labāk izprast dažus jēdzienus, kas radušies, mācoties programmēt Arduino.

Vietnē ir pieejama bezmaksas e -grāmatas priekšskatījuma kopija, kas ļauj izjust grāmatas interaktīvo raksturu. Būtībā tā ir paraugu lapu kolekcija, un tāpēc daudz paskaidrojumu nav. Tas ietver lapu paraugus, kas ļauj noklikšķināt uz pogām, kas ved caur katru programmas rindu, un skatīt saistītos komentārus. Citās lapās ir video animācijas un audio saturs, ko varat kontrolēt. Satura lapa ir iekļauta, lai jūs varētu redzēt visu izdevuma saturu.