ארדואינו. חיבור חיישנים פשוטים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / מעצב חובב רדיו

הערות למאמר

ה-ADC המובנה של המיקרו-בקר, שנדון בחלק הקודם של הסקירה, מאפשר לחבר בקלות חיישנים אנלוגיים שונים ללוח Arduino, אשר ממירים את הפרמטרים הפיזיים הנמדדים למתח חשמלי.

דוגמה לחיישן אנלוגי פשוט הוא נגד משתנה המחובר ללוח, כפי שמוצג באיור. 1. זה יכול להיות מכל סוג, למשל SP3-33-32 (איור 2). ערך הנגד בתרשים מצוין בקירוב ויכול להיות פחות או יותר. עם זאת, יש לזכור שככל שההתנגדות של הנגד המשתנה נמוכה יותר, כך הוא צורך יותר זרם מאספקת החשמל של המיקרו-בקר. וכאשר התנגדות מקור האות (במקרה זה, נגד משתנה) היא יותר מ-10 קילו אוהם, ה-ADC של המיקרו-בקר פועל עם שגיאות גדולות. שימו לב שההתנגדות של נגד משתנה כמקור אות תלויה במיקום המחוון שלו. הוא אפס במיקומים הקיצונים שלו ומקסימום (שווה לרבע מההתנגדות הנומינלית) במיקום האמצעי.

אורז. 1. דיאגרמת חיבור של נגד משתנה ללוח

אורז. 2. SP3-33-32

נוח להשתמש בנגד משתנה כאשר רוצים לשנות פרמטר בצורה חלקה ולא בשלבים (בדיסקרט). כדוגמה, שקול את העבודה המוצגת בטבלה. תוכנית 1 שמשנה את בהירות הנורית בהתאם למיקום מחוון הנגד המשתנה. יש צורך בשורה U = U/4 בתוכנית על מנת להמיר את המספר הבינארי של עשרת הסיביות המוחזר על ידי ה-ADC למספר שמונה סיביות, המתקבל כאופרנד השני על ידי הפונקציה analogWrite() . במקרה זה, הדבר נעשה על ידי חלוקת המספר המקורי בארבע, דבר השקול לביטול שתי הספרות הבינאריות הפחות משמעותיות.

לוח 1

נגד משתנה בעיצוב המתאים יכול לשמש זווית סיבוב או חיישן תזוזה ליניארית. באופן דומה, אתה יכול לחבר אלמנטים רדיו רבים: photoresistors, thermistors, photodiodes, phototransistors. במילה אחת, מכשירים שההתנגדות החשמלית שלהם תלויה בגורמים סביבתיים מסוימים.

באיור. איור 3 מציג תרשים של חיבור פוטונגד לארדואינו. כאשר התאורה משתנה, ההתנגדות החשמלית שלה משתנה ובהתאם, המתח בכניסה האנלוגית של לוח הארדואינו משתנה. ניתן להחליף את הנגד הפוטו-אפי-1 המצוין בתרשים בכל אחד אחר, למשל SF2-1.

אורז. 3. דיאגרמת חיבור לפוטו-נגד לארדואינו

בשולחן איור 2 מציג תוכנית שהופכת לוח ארדואינו עם התנגדות פוטו המחוברת אליו למד אור פשוט. תוך כדי עבודה, הוא מודד מעת לעת את ירידת המתח על פני נגד המחובר בסדרה עם הפוטו-נגד, ומשדר את התוצאה ביחידות שרירותיות דרך היציאה הטורית למחשב. הם יוצגו על מסך מסוף ניפוי הבאגים של Arduino, כפי שמוצג באיור. 4. כפי שאנו יכולים לראות, ברגע מסוים המתח הנמדד ירד בחדות. זה התרחש כאשר פוטודיודה מוארת הוסתרה על ידי מסך אטום.

לוח 2

אורז. 4. תמונה על המסך של מסוף ניפוי באגים Arduino

כדי לקבל ערכי תאורה בלוקס (יחידות SI סטנדרטיות), עליך להכפיל את התוצאות בגורם תיקון, אך תצטרך לבחור אותו בניסוי, ובפרט עבור כל נגד צילום. בשביל זה תצטרך מד אור סטנדרטי.

הפוטוטרנזיסטור [1] או הפוטודיודה (איור 5) מחוברים לארדואינו בצורה דומה. באמצעות מספר מכשירים רגישים לאור, ניתן לבנות מערכת ראייה פשוטה לרובוט [2]. ניתן ליישם ברמה טכנית חדשה עיצובים קלאסיים רבים המוכרים למגוון רחב של חובבי רדיו - המודל הקיברנטי של עש [3, עמ'. 134-151] או דגם של טנק שנע לכיוון האור [4, עמ'. 331, 332].

אורז. 5. דיאגרמת חיבור של הפוטודיודה לארדואינו

בדומה לפוטו-נגד, תרמיסטור מחובר לארדואינו (איור 6), שמשנה את ההתנגדות החשמלית שלו בהתאם לטמפרטורה. במקום התרמיסטור MMT-4 המצוין בתרשים, היתרון העיקרי שלו הוא הדיור האטום שלו, אתה יכול להשתמש כמעט בכל אחד אחר, למשל, MMT-1 או מיובא.

אורז. 6. דיאגרמת חיבור של התרמיסטור לארדואינו

לאחר כיול מתאים [5, עמ'. 231-255] ניתן להשתמש במכשיר דומה למדידת טמפרטורה בכל מיני תחנות מזג אוויר ביתיות, תרמוסטטים ומבנים דומים [6].

זה ידוע כי כמעט כל נוריות הלד יכולים לשמש לא רק כמקורות אור, אלא גם כמקלטי אור - פוטודיודות. העובדה היא שקריסטל ה-LED נמצא במארז שקוף ולכן צומת ה-pn שלו נגיש לאור ממקורות חיצוניים. בנוסף, בית ה-LED מעוצב בדרך כלל כמו עדשה, הממקדת קרינה חיצונית בצומת זה. בהשפעתו, למשל, ההתנגדות ההפוכה של צומת pn משתנה.

על ידי חיבור ה-LED ללוח Arduino בהתאם למעגל המוצג באיור. 7, אתה יכול להשתמש באותה LED הן למטרה המיועדת והן בתור חיישן פוטו [7]. תוכנית הממחישה מצב זה ניתנת בטבלה. 3. הרעיון שלו הוא שתחילה מופעל מתח הפוך על צומת ה-pn של ה-LED, ומטעין את הקיבול שלו. לאחר מכן מבודדים את קתודה ה-LED על ידי הגדרת פין ה-Arduino אליו הוא מחובר ככניסה. לאחר מכן, התוכנית מודדת את משך הפריקה של הקיבול של צומת pn של ה-LED על ידי זרם הפוך משלה לרמה של אפס לוגי, בהתאם לתאורה החיצונית.

אורז. 7. דיאגרמת חיבור של ה-LED ללוח Arduino

לוח 3

בתוכנית לעיל, המשתנה t מתואר כ-int unsigned - מספר שלם ללא סימן. משתנה מסוג זה, בניגוד ל-int רגיל, שלוקח ערכים מ-32768 עד +32767, אינו משתמש בספרה הבינארית המשמעותית ביותר שלו לאחסון הסימן ויכול לקחת ערכים מ-0 עד 65535.

התוכנית מחשבת את זמן הפריקה בלולאת while(digitalRead (K)!=0)t++. לולאה זו מבוצעת, בכל פעם שמגדילים את הערך של t באחד, עד שהמצב בסוגריים מתקיים, כלומר עד שהמתח בקתודה של הנורית יורד לרמה לוגית נמוכה.

לפעמים נדרש שהרובוט לא רק יקבל מידע על הארת המשטח עליו הוא נע, אלא גם יוכל לקבוע את צבעו. חיישן צבע עבור המשטח הבסיסי מיושם על ידי הארה לסירוגין עם נוריות של צבעי הארה שונים ושימוש בפוטודיודה כדי להשוות את רמות האותות המוחזרים ממנו בתאורה שונה [8]. תרשים החיבור של רכיבי חיישן הצבע עם לוח Arduino מוצג באיור. 8, והתוכנית המשרתת אותו נמצאת בטבלה. 4.

אורז. 8. דיאגרמת חיבור של רכיבי חיישן הצבע עם לוח Arduino

לוח 4

ההליך למדידת אותות המתקבלים על ידי פוטודיודה תחת תאורה שונה של פני השטח חוזר על עצמו פעמים רבות, והתוצאות המתקבלות מצטברות כדי לחסל שגיאות אקראיות. לאחר מכן, התוכנית בוחרת את הגדול ביותר מבין הערכים המצטברים. זה מאפשר לך לשפוט באופן גס את צבע המשטח. כדי לקבוע בצורה מדויקת יותר את הצבע, יש צורך לסבך את עיבוד התוצאות, תוך התחשבות לא רק בגדולים שבהם, אלא גם ביחסיו עם הקטנים יותר. כמו כן, יש צורך לקחת בחשבון את הבהירות האמיתית של נוריות LED בצבעים שונים, כמו גם את המאפיינים הספקטרליים של הפוטודיודה המשמשת.

דוגמה לעיצוב חיישן צבע המורכב מארבע נוריות LED ופוטודיודה מוצגת באיור. 9. הצירים האופטיים של הנוריות והפוטודיודה חייבים להתכנס בנקודה אחת על פני השטח הנבדקים, והמכשירים עצמם ממוקמים קרוב ככל האפשר אליו על מנת למזער את השפעת תאורה חיצונית.

אורז. 9. דוגמה לעיצוב חיישן צבע המורכב מארבעה נוריות ופוטודיודה

החיישן המורכב דורש כיול פרטני קפדני על משטחים בצבעים שונים. זה מסתכם במבחר מקדמים שבאמצעותם יש להכפיל את תוצאות המדידה המתקבלות בתנאי תאורה שונים לפני ההשוואה. ניתן ללמד רובוט המצויד בחיישן כזה לבצע אלגוריתמי תנועה מעניינים. לדוגמה, הוא יוכל לנוע בשדה העבודה של צבע אחד מבלי להפר את הגבולות של אזורים "אסורים" הצבועים בצבע אחר.

ניתן למצוא את התוכניות הנדונות במאמר בכתובת ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/10/asensors.zip.

ספרות

1. חולוסטוב ק גינת ירק על אדן החלון. - Lefty, 2014, מס' 11, עמ'. 12-14.
2. Kholostov K. אל תתפלאו: רובוט הוא פשוט. - Lefty, 2012, מס' 11, עמ'. 12-14.
3. אוטריאשנקוב יו. מ. סייברנטיקאי צעיר. - מ.: ספרות ילדים, 1978.
4. בוריסוב V. G. צעיר חובב רדיו. - מ.: רדיו ותקשורת, 1992.
5. Revich Yu. אלקטרוניקה משעשעת. - סנט פטרסבורג: BHV-Petersburg, 2007.
6. Kholostov K. ויסות הטמפרטורה. - Lefty, 2013, מס' 8, עמ'. 12-14; מס' 9, עמ'. 12-14.
7. תכנות מעשי של Arduino/CraftDuino - חיישן LED. - כתובת אתר: robocraft.ru/blog/arduino/70.html.
8. חיישן צבע תוצרת בית. - כתובת אתר: robocraft.ru/blog/sensor/395.html.

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 מד אנרגיה לאופניים 25.05.2018 באמצעות מד מתח, הוא מודד את המאמץ שמפעיל רוכב האופניים. הבקר המובנה מחשב אנרגיה על סמך קריאות אלו. KickStarter משלים את גיוס התרומות עבור מד אנרגיה לרכיבה. המכשיר המיניאטורי והקל משקל מותקן בין הארכובה והדוושה. באמצעות מד מתח, הוא מודד את המאמץ שמפעיל רוכב האופניים. הבקר המובנה מחשב אנרגיה על סמך קריאות אלו. לדברי מחברי הפרויקט, האנרגיה המיושמת היא אינדיקטור מדויק ותפעולי יותר מאשר, למשל, מעקב אחר קצב הלב, כדי לשפר את יעילות האימון וחלוקת המאמץ. טווח מדידה - 0-2600 W, מהירות דיווש מותרת - 10-200 סל"ד, משקל רוכב אופניים - 110 ק"ג. קצב דגימה גבוה (עד 2000 לשנייה) ופיצוי טמפרטורה מאפשרים לקבל שגיאה של לא יותר מ-1%. במידות של 64,9 x 31,0 x 29,0 מ"מ, משקל המכשיר פחות מ-30 גרם ותואם לתושבות סטנדרטיות. ממשקים אלחוטיים ANT+ ו-Bluetooth Smart משמשים להעברת קריאות לסמארטפון או למחשב אופניים. מקור הכוח הוא אלמנט CR2032, שמספיק ל-200-300 שעות פעולה. דרגת הגנה של הדלפק - IP67. מחיר דלפק אחד למשתתפי גיוס תרומות הוא 149 יורו.

עוד חדשות מעניינות:

▪ פוליאתילן ירוק

▪ טעינת טרה 360 אולטרה-מהירות לרכבים חשמליים

▪ לוויינים זעירים לעקוב אחר סערות עולמיות

▪ מכונית אוויר נקי

▪ הקלטה מגנטית רב-שכבתית המבוססת על סקירמיונים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר Consumer Electronics. בחירת מאמרים

▪ מאמר דון קישוט. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע אנשים מצננים לעתים קרובות יותר בעונה הקרה? תשובה מפורטת

▪ מאמר מבוא והבטחת תפקוד מערכת ניהול הגנת העבודה

▪ מאמר Ionizer ION-1. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר מטפחת קסם. פוקוס סוד

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