Arduino портативті жұмыс үстелі 3 -бөлім: 11 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:23

Егер сіз 1, 2 және 2В бөліктерін көрген болсаңыз, онда осы уақытқа дейін бұл жобада Arduino көп болған жоқ, бірақ бірнеше тақталар сымдары бұл туралы емес, инфрақұрылым бөлігін құрылысқа дейін салу керек. демалыс жұмыс істейді.

Бұл электроника мен Arduino коды. Алдыңғы 2B нұсқаулықта қуат көзі туралы мәліметтер келтірілген.

Бұл бөлім келесі мүмкіндіктері бар портативті жұмыс үстелін жинайды

Төмендегілерді қамтамасыз ету үшін Arduino Mega басқаратын дисплеймен қамтамасыз ететін TFT сенсорлық экраны

1. 8 цифрлық дисплей, өшіру/қосу/тербеліс
2. 4 кернеу дисплейі
3. 3 ток/кернеу дисплейі
4. E24 қарсылық өлшегіші (өйткені мен енді түс жолағын оқи алмаймын)

Мен қосатын басқа нәрселер болады, бірақ бұл менің алғашқы мақсатым болды. Arduino коды сонымен қатар сериялық дисплей, I2C дисплейі, сыйымдылық өлшегіш, цифрлық қосқыштар мен осциллографты көрсетеді, мен оларды уақыт өте келе қосамын. Сондай -ақ, мен 3V3 қуат көзін, айнымалы қуат көзін немесе қуат көзінің кернеуін/ағымын бақылауды қосу керек пе деп шешкен жоқпын. Әзірге бұл Mega көмегімен жасалған, бірақ мен кейбір функцияларды басқа контроллерді оңай орналастыратын арнайы чиптермен немесе Atmel 328 бағдарламаланған I2C қол жетімді тізбектерінен ажыратуға тырысамын.

Жабдықтар

5 x 16 бағытты розеткалар

5 х 8 жолды дюпонды розеткалар, қажетті ұзындыққа дейін кесілген ұзын 40 жолды бірыңғай розеткадан жасалған.

1 x 3,5 «ILI9486 TFT сенсорлық экраны

1 x Arduino Mega 2650

Жеке компоненттер

Мәтінге сәйкес, олардың кейбіреулерінің мәні мүлдем бекітілмеген және егер сіз функцияны жіберіп алмасаңыз, мүлде қажет болмайды:)

Сандық кіріс

16 x 10K резисторлар

Аналогты кіріс

1 x TL074 квадрат jfet опамп, менде резерв ретінде бар еді, соған ұқсас нәрсені жасайды:)

4 x 68K және 4 x 430k резисторлар кернеу бөлгіштер ретінде қолданылады.

4 x 1N4001 немесе ұқсас

Қарсылықты өлшейтін құрал

1 x TL072 қос jfet опампасы, бұл менде қосалқы зат болды, ұқсас нәрсені жасайды:)

1M0, 300k, 100k, 30k, 10k, 3k, 1k, 300R (егер бұл мәндер өзгертілсе, Arduino кодын жаңарту қажет)

1 -қадам: Электроникаға шолу

Сұр консольді мен 30 жыл бұрын жасағанмын және әлі де үнемі қолданылуда, бірақ уақыт өзгерді. Ол сол жақта қос қуат көзін, ортасында орталық дыбыс күшейткішті, ішкі динамикті және сол жақта осцилляторды қамтамасыз етеді. Бұл күндері менің тізбектерімнің көпшілігіне тек қуат көзі қажет, тек оң рельс. Басқа нәрсе қажет болды, сонымен қатар мен онсыз өмір сүрген таңбалау керек болды.

Жобалық электроникаға қойылатын негізгі талаптар Arduino немесе Raspberry PI көмегімен жаңа тізбектерді қуаттандыру болды, сондықтан USB розеткалары сияқты 5В да маңызды болды. Жарықтандырылған қосқыштар маған қуат қосулы ма, жоқ па екенін айтады, ал тестілеу кезінде мен уақытша күйді көрсету үшін үнемі кіші қосалқы схемаларды құруға тура келеді. Менде үлкен орындықтарды пайдаланатын көлемді есептегіштер бар, ең бастысы, маған көру қабілеті нашарлаған кезде оңай оқылатын дисплей қажет, үлкен таңбалары бар нәрсе. Маған цифрлық дисплейлер, кернеу өлшегіштері, ток есептегіштері қажет, және бұл жағдайда E24 сериялы резисторларды тез анықтау үшін қарсылық өлшегіш түріндегі кішкене сән -салтанат қажет, барлығы жобаның тақтасынан 15 см қашықтықта және ықшам, портативті корпуста.

Алдыңғы мақалада сипатталған негізгі PSU қақпақ жабылған кезде екеуін қосуға мүмкіндік беретін 40 жолақты таспалы кабель арқылы қақпаққа қуат береді. Бұл панельдік электроникаға арналған 5В және 12В қосылатын қоректендірулерді қамтамасыз етеді.

Барлық қуат және сигнал кірістері 8 жолды дюпонды розеткаға параллель 2x8way PCB колонкасының розеткаларымен қамтамасыз етілген. Мүмкін, бұл шамадан тыс жұмыс, тақталардың көпшілігінде рельстер бар, бірақ бұл оңай болды.

Қуат розеткаларында электрмен жабдықтаудың негізгі 0В релесі барлық жабдықтарға ортақ және қол жетімді болады. Жоғарыда базалық блок қосылатын 5В қуат көзі бар, ал жоғарыда +12В және -12В екі жеткізілім бар, олар қазіргі уақытта бекітілген, бірақ менде оны айнымалы етіп жеткізу және 3.3-20 В қамтамасыз ету үшін қорғанысты бұзу туралы ойым бар. айнымалы ұсыныс.

2 -қадам: Электроника

Мен тақтаның орналасуының экрандық іздерін, матрицалық тақтаға салынған кездегі схеманы, PDF форматын және Fritzing файлдарының түпнұсқасын орналастырдым. Бұл өте күрделі электроника емес және шектеулі резисторларды, буферлік күшейткіштерді және Arduino тақтасы үшін желдеткіш қосылымдарды орнатуға арналған. Бірақ көптеген байланыстарды біршама анық көрсететін бірнеше суреттер бар. Сымдардың көпшілігі қайта қосуға жеңіл әрі сенімді болу үшін көп жолақты корпусқа қайта жиналған алдын ала қысылған дюпон таспалы кабельдің стандартты ұзындығынан жасалған.

Arduino Mega 2650 бағдарламалау үшін қол жетімді USB ұясы бар қақпаққа орнатылған. Ол барлық шығыс пен кірісті көрсету үшін пайдаланылатын TFT сенсорлық экранын басқарады.

8 цифрлық кіріс 2 жолақты 8 жолды ПХД тақырыбы арқылы қол жетімді болады және егер бұл функция таңдалса, олардың күйі экранда көрсетіледі. Бұл қарапайым қосу/өшіру дисплейі, қызыл өшіру, жасыл қосу. Мен болашақ өзгеріс ретінде тербелісті қосуға болады.

4 кернеу кірісі ПХД тақырыбы мен кернеуді бөлгіш арқылы экранда көрсетіледі. Алдыңғы панельдегі әрбір кіріс кернеуі ортақ жерге сілтеме жасай отырып, 7 кернеу бөлгішке бөлінеді, содан кейін теріс кернеудегі апатты болдырмау үшін TL074 түзеткішінде төрт оп-ампердің бірімен буферленеді.. Полярлық көрсеткішті бір кезеңде қосу жақсы болар еді, бірақ бұл жолы емес. Әр оп-амптың шығысы Arduino ADC кірістерінің біріне түседі.

Басқа PCB тақырыбы сериялық және I2C қосылымдарын көрсетеді. Бұл сериялық дисплей консолі мен I2C сәйкестендірудің негізгі функциясын енгізуге мүмкіндік беру үшін жасалды.

Кернеу/цифрлық кірістер қажет емес болып көрінуі мүмкін, сондықтан олар цифрлық коммутациялық шығуды қамтамасыз ету үшін қайта конфигурациялануы мүмкін.

Arduino қарсылық өлшегіштің функционалдығын қамтамасыз ету үшін кернеу бөлгіште қарсылық массивіне қуат береді. Бұның шығысы Arduino оқымай тұрып қарсылық есептелмес бұрын оп-ампермен (жарты TL072) буферленген. Мұның мақсаты - қарсылықты дәл өлшеу емес, бірақ E24 сериясының мәндерін тез анықтау, бірақ кейбір калибрлеумен оны негізгі есептегіш ретінде қолдануға болады. Бұл - алдыңғы панельде орнатылған екі серіппеде 9М9 -дан төмен қарсылық бар екенін анықтау, содан кейін бөлгіш массивіндегі әрбір резисторға 5В -ты 2,5 В -қа жақын мән өлшенгенше немесе соңғы резистор таңдалғанша таңдай отырып. содан кейін E24 мәнін ең жақын анықтау үшін есептеу мен салыстыру жүргізіледі. 5V Arduino 3-10 цифрлық шығуларынан алынады, олар қателерді азайту үшін әр өлшеу арасындағы жоғары импеданс кірісі ретінде қайта конфигурацияланған. Ардуино D3-10 түйреуіштері болашақта қосымша ретінде PWM мүмкіндігін қолдана отырып, сыйымдылық өлшегіш болуы мүмкін, бұл тек бағдарламалық қамтамасыз етуді өзгерту болуы мүмкін.

INA3221 модификацияланған тақтасы I2C интерфейсі арқылы алдыңғы панельден кіретін қосымша кернеу мен ток өлшеуін қамтамасыз етеді. Болашақта функцияларды қайта тағайындау оңай болуы үшін бәрі өтпелі кабельдер арқылы сыммен қосылады.

3 -қадам: INA3221 кернеу/ток кірісі

Бұл қораптағы кернеуді/токты өлшеуді қамтамасыз ету үшін жылдам түзетуге арналған, бірақ мен сатып алған тақтада ол аккумулятордың зарядталуын бақылауға арналған, сондықтан үш тәуелсіз өлшеуді қамтамасыз ету үшін өзгертуге тура келді. Егер сіз бұл жобаны құрған кезде INA3221 тақтасын деректер кестесіне сәйкес енгізетін болсаңыз, бұл қажет емес.

Суретке қарап, өлшеу резисторларын ажырату үшін ПХД іздерін үш рет кесу керек. Осы үш резисторға арналған жастықшаларды ПХД -ның қалған бөлігінен ажырату үшін оларды кесу керек. Содан кейін резисторлар қосымша сымдарды көпір ретінде дәнекерлеу арқылы жастықшаларға қосылады. Мен мұны құжаттаймын, себебі бұл жалпы тақта және жалғыз болуы мүмкін.

Алдыңғы панельден тақтаға қосылу өлшеу резисторлары арқылы секіргіштер арқылы жүзеге асырылады.

Тақтаның қуаты Arduino 5V түйреуіштерінен алынады, I2C қосылыстары электронды ПХД -ге түседі.

4 -қадам: Дисплей экраны

Бұл eBay -де сатып алу болды және көптеген көздерден қол жетімді және ILI9486 қуатты дисплейі. Мен бұл Дэвид Прентистің MCUFRIEND кітапханаларымен жақсы жұмыс істейтінін білдім, бірақ оны қолданар алдында калибрлеу қажет, ол үшін Дэвид ұсынған кітапханалық мысалдардың біреуі экраны қосулы тұрғанда іске қосылып, экрандағы нұсқауларды орындап, жазып алу қажет. көрсетілген параметрлер, егер басқаша болса, Arduino_Workstation_v01 код файлына енгізіледі.

Бұл жоба үшін сенсорлық экран қажет, ол арнайы қосқыштарсыз және болашақта мәзірлер мен функцияларды қайта қосусыз қосуға мүмкіндік береді.

5 -қадам: оны біріктіру

Arduino Mega қақпақтың LHS -де орналасқан, оның USB және қуат порттары корпустың сыртынан қол жетімді. RHS -те Arduino жанындағы матрицалық тақтаға электроника орнатылған, оның үстіне қақпақтың артындағы INA3221 тақтасы орнатылған.

Сондай -ақ, Arduino үстіндегі LHS қақпағының артында барлық негіздер қосылған жалпы жерге қосу тақтасы бар.

Мүмкіндігінше көп сымдар көпжолды қосқыштарға біріктірілді. Бұл тізбектерді біріктіруді әлдеқайда жеңіл әрі сенімді етеді, ал көп жолақты корпустағы коннекторлардың өзара қолдауы босатылуға төзімділікті жақсартады. Осы консолидациялардың тізімі келесіде.

Барлық қосқыштар логикалық түрде қосылды, менің саусақтарыммен байланыс орнатуға үлкен мүмкіндік береді, алдыңғы панельдің қосылымдарын соңына дейін қалдырады, соңғы дисплей қосылымдары монтаждау саңылауынан өтіп, соңғы аяқталады. Экран 3D басып шығарылған жақтауымен орнына бекітілді.

6 -қадам: шоғырландырылған көшбасшылар

1. Arduino ADC порттарына кернеу мен қарсылық кірістері, 20 см ұзындықтағы жекелеген еркек қосқыштары бар, Arduino колонкаларындағы саңылауды орналастыру үшін саңылауы бар алты жақты корпусқа біріктірілген.
2. Алдыңғы панельдегі кернеу түйреуіштерін схемаға қосу үшін төрт жолды корпусынан екі жолды екі корпусқа дейін 10 см кабель.
3. 2х4 жолды ерлердің үстіңгі тақтасынан 8 жолды әйелдің басына дейін 8 жолдық 10 см кабель
4. Сериялық және I2C қосқышын алдыңғы панельге қосу үшін 4 жолды әйелдер корпусынан 4 жолды әйел корпусына дейінгі 10 см кабель
5. INA3221 -ді алдыңғы панельге қосу үшін 4 жолақты корпусынан төрт жалғыз коннекторға дейінгі 4 -жолақты 10 см кабель
6. Төрт бағытты әйелдер корпусын төрт бағытты ерлер корпусына жалғау үшін 4 жолды 20 см кабель, Arduino-дан тізбекті желдеткішке сериялық және I2C алу үшін.
7. Алдыңғы панельден электронды тақтаға цифрлық кірістерді алу үшін 8 жолды әйел корпусынан 8 жолды әйел корпусына дейінгі 10 см кабель.
8. 8 жолды 10 см кабель 8 жолды әйел корпусын бір 3 жақты ерлер корпусына және қарсылық бөлгішті схемаға қосу үшін 5 жолды ерлер корпусына қабылдайды. Екі корпус Arduino тақтасындағы тақырыптардағы стандартты емес саңылауды орналастыру үшін қолданылады.
9. INA3221 қуат көзіне арналған екі жалғыз еркек қосқышқа екі жақты әйел корпусын алу үшін 20 см 2 жолды кабель.
10. Үшінші INA3221 монитор қосылымын алдыңғы панельге қосу үшін екі жақты аналық корпусқа екі жақты аналық корпусты алып жүруге арналған 2 жолды 10 см кабель.
11. INA3221 желдеткішін I2C желдеткіш қосылымдарына қосу үшін екі жақты аналық корпусты екі жақты аналық корпусқа апаратын екі жақты 10 см кабель.

7 -қадам: Arduino коды

Бұл жоба Arduino Mega 2650 -ге негізделген, себебі мен қарапайым форматтағы тапсырмаларға арналған көптеген енгізу -шығару порттарын алғым келді. TFT сенсорлық экранына арналған кітапханалар Arduino Uno -ны қолдамайды және Mega қолдау үшін өңделуі керек. Кітапханаларды өңдеуді TFT кодының бастапқы авторы қолдайды, қарапайым және келесі қадамда сипатталған.

Сенсорлық экранды қолдану жобаның осы бөлігінің негізі болып табылады, бірақ біреу қолданатын дисплей мен қолданатыннан өзгеше болуы мүмкін, сондықтан код тек аппараттық құралдардың функцияларын бөлек тәртіпте орналастырады, сондықтан барлық қажетті модификацияларды анықтауға болады.

Кодтың жұмыс нұсқасы осында қамтылған және жаңартылады, бірақ соңғы жаңартулар github -да болады.

Кодтың негізгі функциясы дисплейдің айналасында айналады, дисплейдегі әрбір элементте элементтің түрін сақтайтын бір массивтегі жазуы бар, ол экранда түсі мен кіріс көзі сияқты қосымша параметрлерді көрсетеді. Түсініктемелері бар осы массивтің скриншоты жоғарыда көрсетілген. Сондай -ақ, оның экранда көрсетілетінін немесе көрсетілмейтінін бақылауға арналған өріс бар. Бұл массивті өңдеу арқылы жаңа мүмкіндіктерді қосуға немесе мүмкіндіктерді жоюға болады. Кодтың «циклдық» процедурасы осы массив бойынша үздіксіз өтеді, әр жарамды элементті ретімен өңдейді, содан кейін қайталайды. Қазіргі уақытта 6 түрлі элемент бар.

Мәзір элементтері - бұл ақпаратты көрсетпейді, бірақ қол тигізген кезде элемент параметрлерінде анықталған байланысты бағдарламаны орындайды

Сандық элементтер - байланысты цифрлық кіріс түйреуішінің күйіне байланысты экранда қызыл немесе жасыл түсті қорап түрінде көрсетіледі. Мысал консолі 8 цифрлық түйреуішке арналған, бірақ оны қалағаныңызша көбейтуге немесе азайтуға болады.

Аналогты элементтер - байланысқан аналогтық түйреуіште өлшенген шамамен кернеуді көрсетеді. Төртеуі бастапқыда көрсетілген.

Нақтылық элементтері - вольт/ток өлшегіштің сыртқы дәлдік модулінің кірісін көрсетеді. Олардың үшеуі ғана бар, бірақ екінші немесе үшінші модульді қосуға болады.

Қарсылық элементі - бұл қарсылық өлшегіштен кірісті көрсететін бір элемент.

Сенсорлық - бұл экранға тигенін анықтау үшін орындалатын жалғыз әдіс, содан кейін тиіп кеткен нәрсеге сүйене отырып шешім қабылдайды. егер мәзір элементі болса, бұл келесіде нені көрсетеді?

Экранның үш күй режимі бар, қалыпты, үлкен және толық экран және барлық элементтер күйге байланысты жұмысын өзгертеді. Үш режимді мәзірден элементті және байланысты мәзір опциясын түрту арқылы таңдауға болады.

Қалыпты режим - 8 цифрлық кірісті, төрт аналогты кернеуді, үш дәлдікті, кедергі элементін және төрт мәзір элементін көрсетеді. Мәзірден Қалыпты параметрі дисплейді осы режимге қояды.

Үлкен режим - экрандағы кез келген элементтерді түрту арқылы таңдалады, содан кейін Үлкен. Таңдалған кезде бұл элемент түрі таңдалған жалғыз түр болып табылады және сол түрдегі элементтер бүкіл экранды толтыру үшін қайта реттеледі.

Толық экран режимі - экрандағы кез келген элементтерді, содан кейін Толық экранды түрту арқылы таңдалады. Таңдалған кезде бұл элемент көрсетілетін жалғыз элемент болып табылады және сол элементтің максималды көрінуін қамтамасыз ететін бүкіл экранды толтыру үшін қайта реттеледі.

Қосымша функционалдылықты қосу үшін келесі тәртіптерді қосу қажет

сол элементтің ақпаратын алу үшін шақырылатын «сурет салу» процедурасы, сәйкес экранды жаңарту процедурасына қоңырау шалыңыз және қайтарылған сенсорлық ақпаратты тіркеңіз.

«Логика» процедурасы, ол ұтыс ойынынан алынған ақпаратты қабылдайды және экранға ақпаратты орналастыру және экранның аумағы үшін дұрыс сенсорлық ақпаратты қайтару үшін тиісті экран драйверінің процедураларын қолданады.

Arduino қондырғысының бөлігі деп аталатын «орнату» процедурасы

Басқа процедуралар қосылуы мүмкін, бірақ элемент коды арасында өзара тәуелділік болмауы керек, егер элемент қосылмаған болса, онда оның коды орындалмауы керек және қарапайым көпфункционалды құрылым өзінің тұтастығын сақтайды.

8 -қадам: Arduino кітапханаларын өңдеу

Мен қолданған дисплей Arduino Uno -мен және ол үшін жазылған базалық кітапханалармен өте жақсы жұмыс істейді, бірақ Arduino Mega -ге тікелей ауысқанда баяу орындалады. Дисплейді дұрыс басқару үшін деректер түйреуіштерінің басқа жиынтығын қолдану керек және бұл өзгерісті кітапханаларда орнату қажет. Бұл қарапайым өзгеріс және автордың ойы. Суреттер енгізілген өзгерістерді көрсетеді.

Екі файл MCUFRIEND_kbv / қызметтік қалтасында mcufriend_shield.h және mcufriend_special.h ретінде сақталады. Қажетті өзгерістер бірінші жолдың оқылуын қамтамасыз ету үшін алдымен «қалқан» тақырып файлына енгізіледі

#USE_SPECIAL анықтаңыз

«арнайы» тақырып файлының жүктелуін қамтамасыз ету.

Жолды қамтамасыз ету үшін 'арнайы' тақырып файлын да жаңарту қажет

#USE_MEGA_8BIT_PROTOSHIELD анықтаңыз

түсіндірілмеген.

Бұл екі өзгеріс бұл дисплейдің дисплей коды Uno бойынша әдепкі 3-10 орнына Arduino Mega 20-29 түйреуіштері арқылы жұмыс істейтінін білдіреді.

9 -қадам: скриншоттар

Мен скриншоттарды осында қойдым, сондықтан консоль не істеу керектігін түсіну оңай. Келесі бөлім кодты Arduino -ға жүктеуге қатысты.

Бірінші экранда мәзірлері бар «қалыпты» экран, LHS кернеуін өлшеу, RHS кернеуі мен ток өлшеуі және төменгі жағындағы цифрлық түйін күйі, қызыл «жалған/төмен», жасыл «шын/жоғары» үшін '. Соңында орталықта қарсылықты өлшеу орналасқан.

Екінші экранда Үлкен режимде қосылған сандық кірістер көрсетіледі, әр кіріс анық көрсетіледі.

Үшінші экран Үлкен режимдегі кернеудің кірістерін көрсетеді.

10 -қадам: Arduino кодын жүктеу

Код қосылады, бірақ бұрын айтылғандай, github -қа белгілі бір уақытта қосылады және мұнда қосылады. Негізгі бастапқы файл файлы - Arduino_Workbench_v01.ino, ал басқа процедуралар әр түрлі мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді.

Егер кітапханалар жақсы өзгертілген болса және Arduino Mega2650 Arduino IDE мақсатты платформасы ретінде орнатылған болса, онда код бірінші рет құрастырылуы керек.

Жүктеу қажет кітапханалар Ardaino кітапхана менеджерінен қол жетімді болуы керек Adafruit GFX және сенсорлы экран кітапханалары, MCUFRIEND_kbv көшірмесі github -дан жүктеледі және INA3221 үшін, SwitchDocLabs кітапханасы SDL_Arduino_INA3221 жүктеледі, сонымен қатар github -дан жүктеледі. Google іздеу.

11 -қадам: Соңғы әсерлер

Идея - оны жобалық жұмыстарға пайдалану, сондықтан алынбалы панельде Arduino тақталарына бекітетін болттар мен нан тақтасы жасалды, олардың барлығы қақпақпен жабысқақ, оларды ажыратылатын етіп жасау үшін және әр түрлі тақталар болуы мүмкін. қорапты бір уақытта жұмыс істейтін әр түрлі жобалар үшін қайта пайдалануға болады.

Менің ойымша, бұл басқаша, жақсы немесе екеуін де жасауға болатын бірнеше идеялардың көзі болады. Мен айтқан қосымша мүмкіндіктерді қосамын және оларды қосамын, бірақ егер бұл көмектесе алатын болса, онда өзіңіз қалаған нәрсені алыңыз және ләззат алыңыз. Егер көзге көрінетін мәселелер болса, маған хабарлаңыз.

Дәл қазір мен оны қолданамын, менде бірнеше жобалар бар!