Жарықтықты басқару, Arduino (анимациямен): 7 қадам

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

Соңғы бірнеше жылда мен екі пинбол ойнау машинасын (pinballdesign.com) және екі робот бастарын (grahamasker.com) құрдым, олардың әрқайсысы Arduinos басқарады. Инженер -механик мамандығы бойынша мен механизмдердің дизайнын жақсы білемін, бірақ мен бағдарламалаумен күресемін. Мен Arduino -ның кейбір негізгі түсініктерін көрсету үшін анимация жасауды шештім. Бұл маған және басқаларға оларды түсінуге көмектеседі деп ойладым. Сурет мың сөзге тұрарлық, ал анимация мың сурет болуы мүмкін!

Міне, жарықтықты бақылау тақырыбындағы анимациялық түсініктеме. Жоғарыдағы анимация Arduino -ға қосылған потенциометрдің схемасын көрсетеді. Бұл потенциометрдің орнын реттеу светодиодтың жарықтығын қалай өзгертетінін көрсетеді. Мен бұл процестің барлық элементтерін түсіндіремін. Потенциометрлер мен жарықдиодты білмейтіндер үшін мен солардан бастаймын. Мен светодиодтың PWM қосылған Arduino түйреуішіне не үшін қосылу керектігін және картаны потенциометрден шығуды светодиодты басқаруға жарамды шығысқа түрлендіру үшін Arduino эскизінде қалай қолданылатынын түсіндіремін.

Егер сіз светодиодтар мен потенциометрлермен таныс болсаңыз, онда 1 және 2 бөлімдерді өткізіп жіберуге болады.

1 -қадам: Светодиодтар туралы

Жоғарыдағы сол жақ суретте светодиодтың схемасы мен жетекші аяқтардың полярлығы көрсетілген. Ток тек бір бағытта светодиод арқылы өтеді, сондықтан полярлық маңызды. Ұзын аяқ оң. Сонымен қатар фланецтің тегіс жағы бар, бұл теріс жағы.

Кернеу мен ток

Жарық диодты кернеу оның түсіне байланысты шамамен 2,2 в -тан 3,2 вольтке дейін өзгереді. Олардың ағымдағы рейтингі әдетте 20 мА құрайды. Тоқты шектеу және жарық диодтың қызып кетуіне жол бермеу үшін әр светодиоды бар сериялы резисторды қолдану қажет. Мен шамамен 300 Ом ұсынамын.

Жоғарыдағы оң жақтағы суретте резисторды сымның табанына дәнекерлеудің және оны жылудың қысқышымен оқшаулаудың әдісі көрсетілген.

2 -қадам: Потенциометр

Ардуино тілінде потенциометр - бұл сенсор. «Сенсор» кез келген сыртқы құрылғыны білдіреді, ол кіріс түйреуіштеріне қосылған кезде Arduino арқылы сезіледі. Біз жарықдиодты жарықтылықты басқару үшін Arduino -ға қосылған потенциометрді қолданамыз. Потенциометрді кейде кернеу бөлгіш деп атайды, менің ойымша, бұл жақсы сипаттама. Жоғарыдағы диаграмма кернеу бөлгіштің принципін көрсетеді. Бұл мысалда резистор бір ұшымен жерге қосылады, ал екінші жағынан 5В қуат көзімен ұсталады. Егер жүгірткі резистор бойымен қозғалса, ол сол жақта 0в кернеуде, оң жақта 5в болады. Кез келген басқа позицияда ол 0в пен 5в аралығында болады. Жарты жолда, мысалы, ол 2,5 В болады. Егер біз орналасуды жоғарыдағы оң жақта көрсетілгендей өзгертетін болсақ, онда бұл айналатын потенциометрдің әрекетін білдіреді.

3 -қадам: ЦИРКУИТ

Жоғарыдағы суретте потенциометр мен светодиодты Arduino -ға қалай қосу керектігі көрсетілген.

Ардунио оған потенциометр арқылы берілетін кернеуді сезінуі керек. Потенциометр айналған кезде кернеу біртіндеп өзгереді, бұл аналогтық сигнал болып табылады, сондықтан Arduino -дегі аналогтық кіріс істігіне қосылу қажет. Бұл түйіндегі кернеуді Arduino бағдарлама «analogRead» функциясы арқылы сұраған сайын оқиды.

Arduino тек қана цифрлық шығыс түйреуіштері бар. Бірақ олардың жанында тильда (~) бар түйреуіштер жарық диодты жарықтылықты басқаруға жарамды аналогты шығуды модельдейді. Бұл процесс импульстік ен модуляциясы (PWM) деп аталады және келесі анимация 4 -қадам арқылы түсіндіріледі.

4 -қадам: PWM

PWM, импульстік ені модуляциясы

Бұрын айтылғандай, «~» жанында тілдасы бар түйреуіштер - PWM түйреуіштері. Түйреуіштер цифрлық болғандықтан олар тек 0v немесе 5v шамасында болуы мүмкін, алайда PWM көмегімен оларды жарық диодты өшіру немесе қозғалтқыштың жылдамдығын басқару үшін пайдалануға болады. Олар мұны светодиодқа 5В беру арқылы жасайды, бірақ оны 0 Гц пен 5 В аралығында 500 Гц -те (секундына 500 рет) импульстеу және импульстің әрбір 0В және 5В элементінің ұзақтығын созу немесе азайту арқылы жасайды. Жарық диодты 5В импульсті 0В импульстен ұзағырақ көргенде, ол жарқырай түседі. Біздің бағдарламада біз PWM «шаршы толқын» шығару үшін analogueWrite () функциясын қолданамыз. Оның 256 қадамы бар, нөлдік 0% жұмыс циклын береді және 255 100% «жұмыс циклын» береді, яғни үздіксіз 5 вольт. Осылайша 127 50% жұмыс циклын береді, жартысы 0в кезінде және жартысы 5в кезінде. Жоғарыдағы анимацияда бұл цикл 100% -ға созылғанда, светодиод қалай жарқырайтыны көрсетілген.

5 -қадам: БАҒДАРЛАМА (ARDUINO SKETCH)

Жоғарыдағы бейне потенциометр көмегімен жарық диодты жарықтандыруды басқаруға болатын бағдарлама (эскиз) арқылы өтеді. Схема 3 -қадамда көрсетілгендей.

Егер сіз бұл бейнені ыңғайлы оқу үшін жылдам (немесе баяу) деп тапсаңыз, оның жылдамдығын реттей аласыз. Басқару жолағының төменгі оң жақ шетінде редуктор тәрізді символ бар (кейде «HD» қызыл белгісі бар).) Егер басылса, онда «ойнату жылдамдығы» бар мәзір пайда болады.

Әрине, егер сіз батырманы бассаңыз, бағдарламаның әр жолын өз жылдамдығыңызбен өтсеңіз жақсы болар еді, бірақ, өкінішке орай, бұл интерактивті әдісті мұнда беру мүмкін емес. Егер сіз осы әдісті осы тақырыпта және басқа да көптеген Arduino тақырыптарында қолданғыңыз келсе, animatedarduino.com сайтында интерактивті/анимациялық электронды кітаптың ақысыз алдын ала қарау нұсқасы бар.

Бағдарламада бір түсініктеме қажет деп ойлаймын: 14 -жолда «карта» функциясы қолданылады. Келесі, 6 -қадамда оның мақсаты туралы түсініктеме бар

6 -қадам: КАРТА

Бізде аналогтық түйреуішке қосылған потенциометр бар. Потенциометрдің кернеуі 0 в пен 5 в аралығында өзгереді. Бұл диапазон процессорға 1024 қадаммен тіркеледі. Мән енгізу PWM қосылған сандық түйреуіш арқылы шығыс жасау үшін пайдаланылған кезде, бұл диапазонды цифрлық түйреуіштің шығыс диапазонымен салыстыру қажет. Бұл 255 қадамға ие. Карта функциясы осы мақсатта қолданылады және кіріске пропорционалды шығуды қамтамасыз етеді.

Жоғарыдағы бейне осыны көрсетеді.

7 -қадам: анимациялық Ардуино

Бұл нұсқаулықтағы суреттер менің www.animatedarduino.com сайтында орналасқан Animated Arduino электронды кітабымнан алынды, онда мен Arduino бағдарламалауды үйрену кезінде кездесетін кейбір түсініктерді жақсы түсінуге тырысамын.

Кітаптың интерактивті сипатын сезінуге мүмкіндік беретін веб -сайтта электронды кітаптың ақысыз алдын ала қарау көшірмесі бар. Бұл негізінен үлгілер беттерінің жинағы, сондықтан көптеген түсініктемелер жоқ. Ол сізге бағдарламаның әр жолында өтуге және байланысты түсініктемелерді қарауға мүмкіндік беретін түймелерді басуға мүмкіндік беретін үлгі беттерді қамтиды. Басқа беттерде сіз басқара алатын бейне анимациялар мен аудио мазмұн бар. Толық басылымда не бар екенін көру үшін мазмұн беті енгізілген.