|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל ארדואינו. הֶכֵּרוּת. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו כנראה מגיע זמן בחייו של כל חובב רדיו מתחיל שהוא כבר לא מסתפק במכשירים האלקטרוניים הפשוטים ביותר. יש רצון לעצב משהו שימושי מעשי. עם זאת, קשה לצפות שמכשירים המבוססים על זוג טרנזיסטורים יפתרו בעיות מורכבות יותר או פחות. מצד שני, מתכנת מתחיל עשוי לרצות שהתוכנות שהוא כותב ישלטו באיזה רובוט אוטונומי או מכשיר דומה אחר. זה דבר אחד כשתוכנית פשוט עובדת עם מידע בזיכרון המחשב, ודבר אחר לגמרי כשרובוט, המציית לתוכנית כתובה, יוצא ל"מסע" ברחבי החדר או מיקרו-בקר מתוכנת הופך לחלק ממכשיר שימושי כלשהו. יחד עם זאת, לא לחובב רדיו מתחיל ולא למתכנת עדיין יש מספיק ידע ומיומנויות כדי לשכפל, הרבה פחות לעצב מחדש, מכשיר מיקרו-בקר. אחרי הכל, במהותו, מיקרו-בקר הוא מחשב מאוד קטן ופשוט, אבל עדיין. יש צורך לדעת בפירוט את הארכיטקטורה של מיקרו-בקר ספציפי וללמוד את שפת ההרכבה הספציפית לו. הדרך הקלה ביותר לפתור בעיה זו היא להשתמש בערכה מוכנה ליצירת רובוטים, כמו אלה שיוצרו על ידי היצרן המפורסם ביותר של כל מיני מערכות בנייה לילדים - לגו. ערכה זו מכילה את כל הרכיבים הדרושים לייצור רובוט: יחידת מיקרו-בקר, מנועים חשמליים, חיישנים. היתרון הבלתי מעורער של ערכה כזו הוא שאפשר לבנות על בסיסה רובוט בצורה פשוטה ומהירה. כל התוכנה הדרושה כלולה בערכה ובעלת ממשק אינטואיטיבי. התיעוד הטכני מיועד לחובבי הטכנולוגיה הצעירים ביותר. עם זאת, לדברי המחבר, עבור סט לא גדול במיוחד של חיישנים ומפעילים, כמו גם סט של חלקי פלסטיק סטנדרטיים, תצטרך לשלם סכום גבוה באופן בלתי סביר. עם זאת, זה לא שולל את העובדה שמערכות בנייה כאלה מתאימים ביותר לקבוצת הגיל הצעירה. למרות העלות הגבוהה של מעצבים מיוחדים, עצם הרעיון של שימוש במספר קטן יחסית של יחידות פונקציונליות סטנדרטיות ליצירת מכשיר מורכב נראה הגיוני למדי. זו בדיוק הדרך שעושים מפתחי לוח Arduino עם המיקרו-בקר מסדרת AVR ולוחות הרחבה רבים עבורו. הגרסה הנפוצה ביותר של לוח זה כיום היא Arduino UNO. ליצירת תוכניות מותאמות אישית, קיימת סביבת פיתוח ייעודית, Arduino IDE, שבה התכנות מתבצע בשפה המבוססת על שפת C++ הנפוצה. היתרון הגדול של Arduino הוא הפתיחות הכמעט מוחלטת שלו. באתר הרשמי של המפתח ניתן להוריד את סביבת הפיתוח בחינם [1,2]. כאשר אתה מפעיל אותו, זה המוצג באיור ייפתח. חלון 1 לתוכו ניתן להזין תוכנית, לתרגם אותה לקוד מכונה, לטעון אותה למיקרו-בקר של לוח Arduino ולהפעיל אותה לביצוע.
יש לציין כי חברת הפיתוח Arduino התפצלה לשתי חברות עצמאיות, Arduino LLC ו- Arduino SRL, אשר ממשיכות לייצר מוצרים באותו מותג, מה שיוצר בלבול. עם זאת, התוכנה מתעדכנת באופן קבוע; ישנן גרסאות עבור Windows, Linux ו- MacOS. בנוסף לתוכנה המסופקת על ידי מפתחי לוח, קיימות סביבות פיתוח רבות אחרות, למשל, [3]. עדיף למקם את התיקיה עם התוכנה בתיקיית השורש של כונן C. יחד עם עורך הטקסט והמהדר של התוכנה, היא מכילה תיקיות משנה עם דוגמאות לתוכנות סטנדרטיות וסט ספריות לפתרון בעיות סטנדרטיות, מה שמקל מאוד על החיים של מתכנת מתחיל. כאשר תחבר לראשונה את לוח הארדואינו למחשב, מערכת ההפעלה תזהה מכשיר חדש ותדרוש ממך להתקין את הדרייבר שלו, שזמין גם בתיקיית התוכנה. לאחר התקנת מנהל ההתקן, עליך להפעיל מחדש את המחשב. כתוצאה מהתקנה מוצלחת, יציאת COM נוספת תוצג במנהל ההתקנים של Windows. שימוש בשפה ברמה גבוהה מפשט את הפיתוח ומצמצם מאוד את הדרישות לכישוריו של המתכנת, אך מצד שני, התוכנית המתקבלת לא תהיה אופטימלית מבחינת שימוש בזיכרון ומהירות ביצוע. תוכנית שנכתבה בשפה נמוכה (שפת אסמבלינג) תתפוס פחות שטח זיכרון באופן משמעותי ותפעל מהר יותר. אבל בפיתוחים חובבים אפשר להזניח את זה. באופן טבעי, במקרים קריטיים, יש להשתמש ב- Arduino בזהירות רבה. עם זאת, ניתן ביסודו להשתמש ב- Arduino במגוון רחב של מכשירים: מהתרמוסטט הפשוט ביותר ועד כלי טיס בלתי מאוישים. לדוגמה, חברת התעופה הרוסית Lin Industry [4], המתכננת רכבי שיגור קלים במיוחד, יצרה יחידת רישום פרמטרי טיסה (איור 2) עבור הרקטה הניסויית שלה המבוססת על ארדואינו (איור 3). ומדענים מהמכון ההודי למחקר וחינוך מדעי (Trivandrum) השתמשו בארדואינו בטלסקופ רדיו חינוכי [5].
תוכנת אתחול מיוחדת מוקלטת מראש במיקרו-בקר המותקן על לוח Arduino. בעזרתו, תוכנת יישום שפותחה במחשב נכתבת בזיכרון התוכנית של המיקרו-בקר. טוען האתחול עצמו תופס חלק מהזיכרון הזה (מאחד עד ארבעה קילובייט, תלוי בגרסה), אך הודות לארגון זה של אינטראקציה עם המחשב, קשה למשתמש להביא את המיקרו-בקר למצב לא פעיל באמצעות פקודות שגויות . לוח Arduino UNO (איור 4) מכיל מיקרו-בקר ATmega328P, בעל 2 KB של זיכרון RAM ו-32 KB של זיכרון תוכנית. תדר השעון של המיקרו-בקר של 16 מגה-הרץ נקבע על ידי מהוד קוורץ. Arduino UNO אינו זקוק למתכנת נפרד; ניתן לחבר את הלוח ישירות למחבר ה-USB של מחשב, עבורו יש לו מחבר USB-BF וממיר ממשק מיקרו-בקר USB לטורי. בגרסאות אחרות של לוחות Arduino, ניתן להשתמש במחבר מיקרו-USB כדי להתחבר למחשב. על לוחות מיושנים ותוצרת בית ניתן למצוא גם יציאת COM רגילה.
לוח Arduino UNO המחובר למחשב מופעל ממחבר ה-USB. וכדי לעבוד ללא מחשב, צריך לספק לו מתח של 7...12 וולט ממקור חיצוני, שעבורו יש מחבר מיוחד על הלוח. הודות לווסת המתח המובנה, לארדואינו UNO אין דרישות מיוחדות לאיכות מתח האספקה. אז המקור שלו יכול להיות כמעט כל ספק כוח קטן שמתח המוצא שלו נמצא בטווח הנדרש, ואפילו סוללה גלוונית 9V, למשל, Krona (6F22) או שתי סוללות 3336 מחוברות בסדרה (3R12). לתקשורת עם מפעילים חיצוניים, כמו גם שליפת מידע מחיישנים, ישנם 14 קווי קלט/פלט דיגיטליים, הנקראים D0-D13. שישה מהם ניתנים ליציאה על ידי מיקרו-בקר עם פולסים של מחזור עבודה מבוקרי תוכנה (PWM). הם מסומנים על הלוח בסימנים "~". בנוסף, ישנם שישה קווי כניסה אנלוגיים A0-A5. הכניסות האנלוגיות מחוברות לממיר אנלוגי-דיגיטלי של עשרה סיביות המובנה במיקרו-בקר, אך במידת הצורך הן יכולות לשמש גם כקווי קלט/פלט דיגיטליים נוספים D14-D19. יש לציין כי מגרסה לגרסה של הלוח משתנה מספר קווי הקלט והקווים האנלוגיים המסוגלים לפעול במצב PWM. לדוגמה, ללוח Arduino Leonardo ולעותק המקומי שלו Iskra Neo יש 12 קווים אנלוגיים ושבעה קווי PWM. ככלל, כל קווי הקלט/פלט על לוחות מסומנים, כך שהבנתם לא קשה. ללוח Arduino UNO יש ארבעה נוריות: מחוון מתח (ON), נורית המחוברת באופן קבוע לקו D13 (L), ושתי נוריות לציון חילופי מידע עם התקן חיצוני דרך היציאה הטורית (TXi RX), וכן כפתור להבאת המיקרו-בקר למצב ההתחלתי. אחד היתרונות של Arduino הוא מגוון רחב של לוחות נוספים, מה שנקרא "מגנים". הם מאפשרים לחבר מנועים חשמליים ועומסים חזקים אחרים לארדואינו, מספקים עבודה ברשתות מחשבים באמצעות פרוטוקולי Ethernet ו-WiFi, העברת מידע ברשת הסלולרית GSM, עבודה עם סאונד וכו'. הם מספקים עבודה עם מגנים עם הרבה תוכנות מוכנות. ספריות, הן רשמיות והן כאלו שנכתבו על ידי מחברים של צד שלישי. לוח Arduino UNO מתאים היטב לאיתור באגים בתוכניות בשלב הפיתוח והגדרת עיצובים. אבל עבור יישומים מעשיים רבים, היכולות של Arduino UNO מיותרות, וגודלו עשוי להיות גדול מדי להתקנה במוצר מוגמר. לוחות Arduino Nano ו- Arduino Mini מיועדים לשימוש בעיצובים מוגמרים. מבחינת פרמטרים, הם כמעט זהים ל-Arduino UNO, אבל יש להם עיצוב פשוט, ממדים קטנים יותר והם קצת יותר זולים. אם היכולות של Arduino UNO לא מספיקות, ניתן להשתמש בלוח Arduino Mega עם כמות זיכרון גדולה ומספר קווי קלט/פלט. רשימת האפשרויות ללוחות ארדואינו לא מוצתה מכך, אך אפשרויות אחרות פחות מתאימות ללימוד ראשוני. רק השם Arduino עצמו מוגן בזכויות יוצרים, ולכן יצרנים רבים מייצרים גרסאות משלהם תחת השמות Free-duino, Craft Duino, Funduino, Diavolino, וכו'. בין כל המגוון הזה, ישנם עיצובים המשכפלים לחלוטין את המקוריים, גם כן כמו פיתוחים משלהם, התואמים את המקור לפעמים המדובר. עם זאת, ככלל, מכשירים מיצרנים שונים הם סטנדרטיים, כך שאם הלוח מוכרז כעותק של Arduino UNO, אז כל מה שנאמר על Arduino UNO חל גם עליו, אם כי, כמובן, לא ניתן לערוב לכל יצרן. רמת איכות מקובלת על חובב יכולה להינתן לא רק על ידי יצרנים של מכשירים מקוריים, אלא גם על ידי חברות לא ידועות המציעות עיצובים דומים במחיר נמוך בהרבה. לוח Arduino אינו מסובך במיוחד והוא נגיש למדי לייצור עצמי; תיעוד לכך ניתן למצוא באתר הרשמי של היצרן [6]. תיאור של לוח תוצרת בית, חלק ממשפחת ארדואינו, פורסם גם במגזין רדיו [7]. בזכות היתרונות הללו, Arduino הפך למעשה למעין סטנדרט בקרב חובבי אלקטרוניקה. השימוש בלוקים פונקציונליים שלמים ובספריות תוכניות מפשט מאוד, ולכן מאיץ את הפיתוח. למעשה, מגני ארדואינו הם "קופסאות שחורות". חשוב כיצד יחידה מסוימת מגיבה לאותות והשפעות מסוימות, אך המבנה הפנימי שלה אינו מהותי. קיימים פרסומים מודפסים ברוסית המתארים את ארדואינו, אבל, למען האמת, הם לא נמצאים על המדף של כל חנות ספרים או ספריה. כדוגמה ניתן להביא את הספר [8], ובין כתבי העת ניתן לציין סדרת מאמרים בכתב העת "לבשה" (תוספת לכתב העת "טכנאי צעיר"). שם, החל מ מס' 6 לשנת 2012, מתפרסמים מאמרים חודשיים המוקדשים לשימוש ב- Arduino [9]. עם זאת, באינטרנט ניתן למצוא משאבים רבים, הן המוקדשים לחלוטין לארדואינו [10-12], והן אתרים בעלי התמקדות מדעית וטכנית רחבה יותר, שיש להם סעיפים מתאימים [13-16]. לסיכום, אתה יכול לראות שכדי להקל על העבודה עם Arduino, אתה יכול ליצור כמה מכשירים פשוטים. לדוגמה, זה לא מאוד נוח לחבר את הקצוות המופשטים של החוטים לשקעי מחברים. למטרה זו, ישנם אלה המוצגים באיור. 5 חוטי חיבור מיוחדים עם טיפים, המגיעים גם בפינים וגם בשקעים. קל ליצור חוטים דומים בעצמך באמצעות אנשי קשר ממחברים. וכדי לחבר במהירות התקנים חיצוניים, עדיף להשתמש בחוטי חיבור דומים לאלה המוצגים באיור. 6, שבקצה אחד שלו מולחם מחבר תנין, ומצד שני - מגע פינים.
לעתים קרובות יש צורך לחבר מספר חוטים לפין אחד של הלוח, למשל, כדי לספק חשמל למספר חיישנים. כאן ניתן להשתמש בשקעי PBS או דומים שכל הלידים שלהם צריכים להיות מחוברים יחד ולהלחים לחוט חיבור שבקצהו הנגדי יש מגע פינים. להרכבה מהירה של מכשירים פשוטים ללא שימוש במלחם, לוחות לחם מיוחדים מתאימים היטב. המראה של אחד מהם מוצג באיור. 7, והתרשים הוא באיור. 8.
המוליכים הנוקשים של החלקים מוכנסים לשקעי הקפיץ של לוחות כאלה, והחיבורים החסרים ביניהם נעשים עם מגשרים חוטים או החוטים שתוארו לעיל. אז היתרון העיקרי של Arduino, מצד אחד, הוא הנוכחות של יכולות מפותחות וגמישות על מנת להפוך לבסיס של עיצובים מורכבים למדי, מצד שני, כמות הידע הראשוני הנדרש כדי להתחיל למעשה מעבר לקורסים בבית הספר בפיזיקה ובמדעי המחשב. ספרות
מחבר: D. Lekomtsev
עור מלאכותי לחיקוי מגע
15.04.2024 פסולת חתולים של Petgugu Global
15.04.2024 האטרקטיביות של גברים אכפתיים
14.04.2024
▪ בום מיקרוהיבריד צפוי עד 2017 ▪ מכונית רקטה S-Dream של הונדה קובעת שיא מהירות ▪ יצר זיכרון מהיר במיוחד ויעיל במיוחד
▪ קטע של האתר רדיו - למתחילים. בחירת מאמרים ▪ מאמר כיצד נוכחות של רוחות רפאים משפיעה על המחיר של בית אנגלי? תשובה מפורטת ▪ מאמר הפחתת החימום של חלקי מסננים במעגלי הספק של המעבד. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר
www.diagram.com.ua |
ראה מאמרים אחרים סעיף 
חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:
כל השפות של דף זה