ארדואינו. פעולות של קלט-פלט אנלוגי, עבודה עם צליל. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

הערות למאמר

למרות שפעולות קלט-פלט דיגיטליות מאפשרות פתרון מגוון רחב של בעיות, נוכחות של ממיר אנלוגי-דיגיטלי (ADC) מובנה במיקרו-בקר של לוח Arduino ויכולת להוציא אותות אנלוגיים באמצעות אפנון רוחב פולס ( PWM) מבטיחים עבודה עם חיישנים אנלוגיים וכל מיני מפעילים, תוך השפעה על האובייקט ביחס לאות הבקרה.

באופן קפדני, במצב פלט, כל קווי יציאת Arduino יכולים לשדר רק אותות נפרדים שיש להם רק שני מצבים. אבל המיקרו-בקר מסוגל לשנות את המצבים האלה מהר מאוד, וליצור פולסים מלבניים. אם פולסים אלו יופעלו על כל מכשיר בעל תכונות אינרציאליות, אז הוא יתחיל להתנהג כאילו המתח המסופק לו קבוע, שווה לערך הממוצע של הפולס, ומשתנה בצורה חלקה, ולא בקפיצות בין גבוה לנמוך רמות לוגיות.

במצב PWM, היציאה מייצרת אות דופק בתדירות קבועה ומחזור עבודה משתנה (זהו היחס בין תקופת החזרה על הדופק למשך הזמן שלהם). לעתים קרובות, במקום מחזור עבודה, הם פועלים עם הערך ההפוך שלו - מחזור העבודה, אותו ניתן לשנות מ-0 (ללא פולסים) ל-100% (פולסים עוקבים, מתמזגים, ללא הפסקות). לכן, למרות שבכל רגע נתון מתח המוצא מתאים לרמה לוגית גבוהה או נמוכה, ערכו הממוצע הוא פרופורציונלי למחזור העבודה. אם תחבר מולטימטר רגיל לפלט זה, הוא יציג את הערך הזה (כמובן, אם תדר הדופק גבוה מספיק).

ב-Arduino UNO, יציאות D3, D5, D6, D9, D10 ו-D11 יכולות לפעול במצב PWM. הם בדרך כלל מסומנים על הלוח עם סימני "~" או הקיצורים "PWM". יש לציין שללוחות Arduino של שינויים אחרים עשויים להיות פלטים כאלה פחות או יותר.

במקרה הפשוט ביותר, ניתן להשתמש ב-PWM כדי לשלוט בבהירות של LED. מכשיר זה הוא כמעט ללא אינרציה, אך לראייה האנושית יש אינרציה מספקת כך שרצף של הבזקי LED מהירים נתפס כזוהר מתמשך עם בהירות בהתאם לגורם המילוי.

יציאות בדידות המסוגלות לייצר PWM מוגדרות לשימוש במצב זה כברירת מחדל, כך שאין צורך לקרוא לפונקציה pinMode() כדי להפעיל אותן במצב זה. כדי להגדיר את מחזור העבודה של אות PWM, יש פונקציה סטנדרטית analogWrite(N, M), כאשר N הוא מספר הפין, M הוא מספר פרופורציונלי למחזור העבודה הנדרש. זה צריך להיות בטווח שבין 0 ל-255, כאשר 0 מתאים לאפס מחזור עבודה (רמה נמוכה קבועה במוצא), 255 עד 100% מחזור עבודה (רמה גבוהה קבועה במוצא). דיאגרמות תזמון של מתח המוצא בערכים מסוימים של M ובהתאם, מחזור העבודה הקצר מוצגים באיור. 1.

אורז. 1. דיאגרמות תזמון מתח מוצא

לדוגמה, שקול את זה המופיע בטבלה. תוכנית 1 שמגדילה בהדרגה את בהירות הנורית המחוברת ליציאה דיגיטלית D9, ולאחר מכן מקטינה אותה בהדרגה. הוא מבוסס על הדוגמה הסטנדרטית 3. AnalogFading שמגיעה עם ה- Arduino IDE. הספירה של ערכי מחזור העבודה של הדופק מיושמת כאן באמצעות אופרטורי לולאת for שכבר דנו ב-[1].

טבלה 1.

כדי לקבל אותות אנלוגיים ממכשירים חיצוניים ב- Arduino, מיועדות כניסות A0-A5, אשר כברירת מחדל מוגדרות למצב הנדרש לכך, כך שאין צורך באתחול נוסף. ה-ADC המובנה ב-Arduino UNO מייצר קודים בינאריים של 10 סיביות וממיר את מתח הכניסה, שנמצא בטווח שבין 0 ל-+5 וולט, למספר שלם מ-0 ל-1023 (210-1).

כדי לקרוא את תוצאת ההמרה, השתמש בפונקציה analogRead(N), כאשר N הוא המספר של הקלט האנלוגי.

ניתן לחבר מגוון חיישנים לכניסות האנלוגיות של Arduino, שמתח המוצא שלהן פרופורציונלי לערך הנמדד (נגדים משתנים, תרמיסטורים, פוטו-נגדים וכו'). עם זאת, יש לזכור שניתן לספק רק מתח מ-0 עד +5 V לכניסה האנלוגית. אם מתח המוצא של החיישן נמצא בטווח שונה או בעל קוטביות שלילית, יש למקם את האות תחילה בתוך הגדר שצוין הַפסָקָה. הקלט האנלוגי נשאלת בקצב של פחות מ-10 קילו-הרץ [2], אשר עשוי שלא להספיק לניתוח כמה אותות המשתנים במהירות.

הנוכחות של כניסות אנלוגיות מאפשרת להפוך את ארדואינו למד מתח דיגיטלי פשוט שמודד מתח DC מ-0 ל-+5 וולט ומעביר את תוצאת המדידה למחשב. כדי לעשות זאת, פשוט טען את התוכנית המפורטת בטבלה לתוך Arduino. 2.

לוח 2

שימו לב שבתוכנה מציינים כקבועים מתח ה-ADC הייחוס Uref (במיליוולט) ומקדם ההמרה של קוד המוצא של ה-ADC למתח Ku. ערך המקדם מחושב על ידי חלוקת מתח הייחוס הנתון ב-1023. המקדם הוא בדרך כלל חלקי, ולכן קבוע Ki הוא מסוג צף (מספר נקודה צפה). לקבוע Uref יש אותו סוג כדי לחשב נכון את המקדם. מכיוון שהצד הימני של הנוסחה מכיל רק קבועים, המקדם אינו מחושב על ידי המיקרו-בקר בעת ביצוע התוכנית, אלא על ידי המהדר עצמו בשלב התרגום שלה.

כל זה מאפשר לך להגביר את הדיוק של מד המתח על ידי מדידת מולטימטר את הערך המדויק של מתח הייחוס בפין Uref של לוח Arduino וכתיבתו לתוכנית, הקצאת אותו לקבוע Uref. תוכל לקרוא על דרכים אחרות לשיפור הדיוק של המרה אנלוגית לדיגיטלית ב-[3, 4].

כאשר התוכנית המדוברת פועלת, נורית ה-TX על הלוח מהבהבת, ומסמנת את העברת המידע דרך היציאה הטורית. נורית ה-RX לא דולקת מכיוון שהמחשב לא שולח שום דבר בחזרה. מסוף Arduino IDE המובנה מציג את המידע שהתקבל (איור 2) - תוצאות מדידת המתח של סוללה גלוונית 3332.

אורז. 2. חלון תוכנית

Arduino יכול לספק לא רק אור, אלא גם אותות קול. לשם כך, עליך לחבר פולט צליל piezo, למשל ZP-1, לאחת היציאות שלו (איור 3).

אורז. 3. חיבור פולט קול piezo

כדי לעבוד עם צליל, ניתנת פונקציה מיוחדת: טון (N, F, T), כאשר N הוא מספר הסיכה שעליו יופקו פולסים מלבניים; F - תדר קול, הרץ; T - משך צליל, MS. הפרמטר האחרון הוא אופציונלי. בהיעדרו, הצליל יהיה רציף. כדי לכבות אותו, הפונקציה noTone(N) מסופקת.

כמובן, בקושי ניתן לכנות את פולט הצליל ה-piezoceramic התקן השמעה באיכות גבוהה, ולאות שנוצר על ידי המיקרו-בקר יש צורה מלבנית, עם זאת, השימוש בפונקציות אלה מאפשר לך לנגן מנגינות פשוטות. דוגמה מובאת בטבלה. 3. זוהי תוכנית ששונתה מעט לדוגמה 02.Digital oneMelody, הכלולה ב-IDE של Arduino. מכיוון שלא נוח להגדיר באופן ידני את התדירות של כל תו של מנגינה, הקובץ pitchs.h מצורף לתוכנית בכותרת שלו באמצעות ההנחיה #include. פעולה זו מקבילה להכללת הטקסט המלא של קובץ זה בתוכנית. במקרה זה, הוא מכיל רשימה של שמות התווים שניתן לנגן והתדרים שלהם.

לוח 3

יש לחבר את פולט הקול לפלט D8.

עבור תוכנית, מנגינה היא רצף של קבועים מאותו סוג (ערכי תדר), המשולבים בצורה נוחה למערך - רשימה ממוספרת של אלמנטים מאותו סוג. בעת הכרזה על מערך, עליך לרשום את כל הרכיבים שלו או לציין את מספרם הכולל. שימו לב שהמספור של רכיבי המערך מתחיל תמיד מאפס.

בדוגמה הנבדקת, נעשה שימוש בשני מערכים: int melody[] מכיל את שמות תווי המנגינה, int note Durations[] - משך הזמן שלהם באלפיות שניות. כדי להתייחס לרכיב מערך, ציין את שמו במספר סידורי מוקף בסוגריים מרובעים. כדי להיות מסוגל לשנות בקלות את מספר התווים במנגינה, הוא מחושב באמצעות פונקציות sizeof(V), אשר מחזירות את מספר הבתים שתפוסים על ידי הארגומנט שלה (משתנה או מערך שלהם) בזיכרון המיקרו-בקר. במקרה זה, מערך המנגינות תופס 16 בתים, ואורך רכיבי ה-int שלו הוא שני בתים. לכן, המשתנה Note מקבל את הערך 8 וזה כמה פעמים יחזור גוף לולאת ה-for, אחד אחד מנגן את התווים.

אם תוסיף יותר מתו אחד למערך המנגינה[], ערך התו ישתנה בהתאם. אתה רק צריך לזכור להוסיף את מערך noteDurations[] עם משך הזמן של הערות אלה.

מכיוון שהמנגינה מבוצעת פעם אחת בלבד, כל הפעולות הדרושות ממוקמות בתוך הפונקציה setup() .

כדי לבצע מחדש, עליך לאפס את המיקרו-בקר למצבו המקורי על ידי לחיצה על כפתור ה-RESET הממוקם בלוח Arduino

ניתן להוריד את התוכניות עבור Arduino הנדונות במאמר מ-ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/09/aninout.zip.

ספרות

1. לקומצב ד ארדואינו. פעולות קלט/פלט דיגיטלי. - רדיו, 2016, מס' 8, עמ'. 51-54.
2. מדידות אנלוגיות עם Arduino. - כתובת אתר: robotosha.ru/arduino/analog-measurements-arduino.html.
3. הפניה לשפת Arduino. קלט/פלט אנלוגי - analogReference(). - כתובת אתר: arduino.cc/en/Reference/AnalogReference.
4. הפונקציה analogReference(). - כתובת אתר: arduino.ru/Reference/AnalogReference.

מחבר: D. Lekomtsev

ראה מאמרים אחרים סעיף מעצב חובב רדיו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון אנזימים מבוקר רדיו 02.12.2018 חלבוני האנזים מבצעים את כל העבודה הביוכימית בתאים שלנו, אבל האנזימים עצמם יכולים לעבוד רק בתנאים מוגדרים בהחלט. לכן, קשה מאוד להאיץ, "לשפר" את התגובה האנזימטית. לדוגמה, אנו מניחים שאם הטמפרטורה עולה, התגובה תעבור מהר יותר, אך האנזים אינו מאפשר זאת. כמו כל חלבון, לאנזים יש מבנה מרחבי מסוים שתפקודו תלוי בו. המבנה התלת מימדי מוחזק יחד על ידי קשרים פיסיקוכימיים בתוך מולקולת החלבון, אותם ניתן לשבור אם הטמפרטורה עולה מעל האופטימום. מדענים מאוניברסיטת ITMO מצאו דרך להגביר את היעילות של אנזימים מבלי להרוס אותם. נחקרו ננו-חלקיקים עם אנזימים בתוכם: חלבונים סגורים במסגרת נקבוביות נוקשה של ננו-חלקיקים מגנטיים. ניתן לחמם חלקיקים באמצעות פליטת רדיו - כאשר הם מחוממים, הם מעבירים חלק מהאנרגיה לאנזים, שמתחיל לעבוד מהר יותר מכך, בעוד שהמסגרת הנוקשה מגבילה את הניידות של חלקים שונים של מולקולת החלבון, ומונעת ממנה לאבד את פעולתה. טופס. בניסויים באנזים carbonic anhydrase, הרגיש לטמפרטורה בתנאים רגילים, הוגבר קצב התגובה בפקטור של 4, תוך שמירה על יעילות האנזים. פליטת רדיו חודרת בקלות לתוך רקמות חיות ואינה מזיקה לגוף. כלומר, בעזרתו ניתן לשלוט בפעילות האנזימים בגוף ולהתאים את חילוף החומרים של התאים. מחברי העבודה מתכננים בעתיד הקרוב לבדוק את גישתם עם ננו-חלקיקים על אנזימים אחרים ולנסות להשתמש בהם כדי להשפיע על הפעילות החיונית של חיידקים או תאים - למשל, כדי לגרום להם להתחלק מהר יותר או לאט יותר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ ערכת זיכרון DDR4-3200 128 GB

▪ ייצור חדשני של ננו-שבבים תלת מימדיים

▪ הליכה עוזרת למוח

▪ מקלדת חיצונית למכשירים ניידים

▪ שיניים לאכילת בשר

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר הגנת ברקים. בחירת מאמרים

▪ מאמר Dubina stoerosovaya. ביטוי עממי

▪ מאמר כמה גדולים חלזונות? תשובה מפורטת

▪ מאמר עריכת כלי החיתוך. סדנה ביתית

▪ מאמר עיצוב valcoder. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מטען 5...10000 mAh. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר

www.diagram.com.ua
2000-2024