أمثلة على استخدام درع بيانات اردوينو. بأيديهم: "اردوينو" - مصمم إلكتروني. لماذا هناك حاجة لدروع اردوينو؟

يعد وميض LED وما شابه أمرًا رائعًا ، بالطبع ، لكنني أردت أن أفعل شيئًا أكثر أو أقل قيمة يمكن تطبيقه في الحياة اليومية. ربما يكون أبسط شيء هو تشغيل وإيقاف تشغيل المستهلكين الحاليين الأقوياء - المصابيح الكهربائية ، لقد مراوح ومضخات ومسجلات شرائط وما إلى ذلك. لهذا ، سوف يساعدنا Relay-Shield. هناك حلول جاهزة ، الكثير من المخططات على الإنترنت. لكن القيام بذلك بنفسك أكثر متعة.

هنا. الآن يمكنك البدء في لحام المكونات. بادئ ذي بدء ، وصلات العبور والعناصر الصغيرة (المقاومات ، وتركيب الصمام الثنائي ، والترانزستورات).

الشيء الأكثر إزعاجًا هو إغلاق دبابيس الموصل .... لكن بطريقة ما تمكنت من ذلك :) لذا يمكنك ذلك أيضًا. الشيء الرئيسي هو أنه لن يكون هناك "مخاط" و "قصير" و "غير ملحوم" :)
هذه بعض الصور للمنتج النهائي. دعنا نقول فقط ، ليس خيار عرض ، ولكن لا يزال ...
بالمناسبة ، يمكن رؤية الثنائيات SMD من الأسفل ، وتقف موازية لملفات الترحيل. تم إصلاح المحول بسلكين.

وتحميل رسم الاختبار:

/*
درع التتابع المنزلي التجريبي (Ghost D. 2012)
استخدام الدبابيس الرقمية # 7 و # 8
*/

الإعداد باطل()(
//
pinMode (7 ، الإخراج) ؛
pinMode (8 ، الإخراج) ؛
}

حلقة فارغة() (
digitalWrite (7 ، عالية) ؛ // قم بتشغيل التتابع الأول
تأخير (2000) ؛ // ننتظر
digitalWrite (8 ، عالية) ؛ // قم بتشغيل التتابع الثاني
تأخير (2000) ؛
digitalWrite (8 ، منخفض) ؛ // قم بإيقاف تشغيل التتابع الثاني
تأخير (2000) ؛
digitalWrite (7 ، منخفض) ؛ // قم بإيقاف تشغيل التتابع الأول
تأخير (2000) ؛ //
}

مرحلات نقرات الدرع الجديدة. هاهو!!!

ملاحظة. في روايتي ، أثناء الاختبار ، يسخن المحول بقوة كبيرة. إما أنه تمت الإشارة إلى المعلومات بشكل غير صحيح على PSU (من حيث التقطتها) (مثل 300 مللي أمبير) ، أو كان هناك نوع من المشاكل في ذلك ...

الدرع هو لوحة إضافية. أقترح تقسيم الدروع إلى حجم كامل ووحدات مستقلة. اللوحات ذات الحجم الكامل تتبع شكل لوحة Arduino ، سواء كانت UNO أو Nano أو MEGA. الوحدات الفردية عبارة عن لوحات حرة الشكل مصممة لأداء مجموعة محددة من الوظائف. يمكن أن يكون كلاهما عالميًا ولأداء مهام مركزة بشكل ضيق.

يمكنك العثور على عدد كبير جدًا من الدروع في المتاجر ، وبتأهيل معين ، يمكنك أنت بنفسك إنتاج لوحة دوائر مطبوعة تكرر اردوينو في شكل وموقع المسامير وتجميع واحدة فريدة خاصة بك. تظهر الصورة مع مجموعة من الدروع.

لنبدأ بالدرع ، الذي لا يحمل أي وظائف خاصة ، ولكن تم إنشاؤه لسهولة تركيب مشاريعك. لذا ، فإن أول مراجعة في مراجعتنا ستسهل تثبيت المشاريع باستخدام لوحة Arduino Nano ، على الرغم من أن الحجم الصغير لـ "NANO" لا فائدة منه في هذه الحالة.

يوجد على اللوحة موصل لتوصيل قابس من وحدة إمداد الطاقة ، ومثبت الجهد ، وكذلك الكتل الطرفية. تم التوقيع عليها وتتوافق مع استنتاجات نانكا. بالإضافة إلى ذلك ، هناك زر "إعادة تعيين" و "الطاقة" LED.

الدرع الثاني للوحة Uno. يحتوي على لوح تجارب غير ملحوم لتجميع المشروع والاستنتاجات التي تكرر تلك الموجودة على اردوينو نفسه - حل مناسب.

يحتاج أي مستشعر تناظري إلى طاقة واتصال سلبي ، عندما يكون هناك الكثير منهم - هناك الكثير من وصلات العبور بحيث يكون من الصعب للغاية اكتشاف الدائرة. لذلك ، ابتكر المصممون دروعًا لمثل هذه الحلول. يتم عرض جميع المدخلات والمخرجات فيها ، ويتم تكرار جهات اتصال الإمداد ووضعها جنبًا إلى جنب.

فيما يلي مثال على مثل هذه اللوحة لإصدار Arduino Mega.

سلكي ولاسلكي

باستخدام هذه اللوحات ، يمكنك إدارة وحدة التحكم الدقيقة عبر شبكة عبر كبل Ethernet ، على سبيل المثال ، أو لاسلكيًا عبر اتصال GSM عن طريق إدخال بطاقة SIM.

تسمى هذه اللوحة w5100 - تحتوي على وحدة Ethernet ووحدة قارئ بطاقة SD. هذا يعني أنه يمكنك تخزين البيانات ، مثل سجل قياسات المستشعر على بطاقة الذاكرة ، والتحكم في النظام عبر واجهة الويب. لتوصيل اردوينو به ، استخدم المكتبات:

مكتبة إيثرنت

انتبه ظاهريًا ، فهو يكرر مفهوم Arduino UNO R3 ، بالإضافة إلى أنه يتناسب مع Mega.

إذا كان W5100 يبدو كبيرًا جدًا بالنسبة لك ، فسيشغل ENC28J60 مساحة أقل. لسوء الحظ ، لم يعد يحتوي على وحدة SD.

الجانب السلبي هو أنه لا يمكن تركيبه على لوح ، ولكنه مصنوع كوحدة منفصلة.

يعد W5500 خيارًا آخر لدرع Ethernet. في جوهرها ، هذه نسخة معدلة من W5100 ، محسّنة من حيث السرعة وكفاءة الطاقة.

يرجى ملاحظة أنه في الدروع كاملة الحجم ، يتم تكرار جميع المسامير بواسطة كتلة طرفية. لسوء الحظ ، تستخدم الدروع المنافذ. يستخدم هذا الشخص المعين MOSI و MISO و SCK و pin 10 لإشارة CS (تحديد وجهة الاتصال).

إذا كنت بحاجة إلى اتصال لاسلكي ، فاختيارك هو دروع Wi-fi ، وإذا كان لديك اتصال بالإنترنت وجهاز توجيه ، وإذا لم يكن لديك هذا ، فإن وحدات GSM أو GPRS Shields.

في الصورة الدرع الرسمي. يحتوي على فتحة لبطاقة ذاكرة Micro SD ، ويتصل بالمتحكم الدقيق عبر بروتوكولات SPI ؛ يمكنك تحديث برامجه عبر Mini-USB. يدعم معيار 802.11b / g.

يمكنك رؤية درع GPRS من Amperka أعلاه. يمكنك استبدال الهوائي بآخر أقوى. أقرب إلى العارض هو فتحة لبطاقة SIM ، وفتحة أخرى لبطارية CR1225. البطارية الموجودة على اللوحة مطلوبة لساعة الوقت الحقيقي الساخنة ، وهذه إضافة مهمة لإمكانيات درع GPRS. يمكنك إرسال الرسائل القصيرة منه وإليه.

مع هذه اللوحة ، يمكنك التحكم وإعطاء الأوامر (أو إلى أي مشروع آخر من تنفيذك) من أي مسافة. من المهم أن تكون في منطقة استقبال خلوية.

كيف تخزن البيانات على Arduino؟

في المشاريع ، لا يتم وضع جميع المعلومات في ذاكرة وحدة التحكم الدقيقة. تحتاج أحيانًا إلى تخزين قدر من المعلومات. لقد قيل بالفعل أول ما يتبادر إلى الذهن - هذا هو تسجيل المعلومات من أجهزة الاستشعار من أجل مزيد من الدراسة لكيفية تغير البيئة على مدار ساعات وأيام وسنوات. من الأمثلة الرائعة على ذلك محطة طقس منزلية. إنه مفيد ليس فقط لعلماء البحث ، ولكن أيضًا لهواة التعليم العام والتنمية.

إنه ليس درعًا ، ولكنه وحدة. إنها صغيرة وسهلة التكرار ، بالمناسبة ، ها هو مخططها.

يوجد أيضًا درع تخزين بيانات بالحجم الكامل. إنه يعمل مع بطاقات ذاكرة SD ، وهناك وحدة ساعة في الوقت الحقيقي على متن الطائرة ، وهي مدعومة ببطارية 3V CR1220 ، وهي مكافأة رائعة.

نحن نتحكم في حمولة قوية من متحكم

أول ما يتبادر إلى الذهن هو التتابع. بمساعدتهم ، يمكنك تبديل دائرتي التيار المستمر ، وسوف يتعاملون مع شبكة كهربائية منزلية بجهد 220 فولت بضجة كبيرة.

على وجه التحديد ، يمكن للوحدة الموضحة أدناه تبديل حمل 1 كيلو واط 220 فولت (أو 5 أمبير) لكل قناة ، لزيادة الطاقة ، يمكنك إما موازاة عدة قنوات ، أو تشغيل هذا التتابع. في هذه الحالة ، ستلعب المرحلات من الدرع دور المضخمات الوسيطة.

بالطبع ، يمكنك تبديل المرحل كما وصفته في المقالة من خلال ترانزستور وتحتاج إلى تحديد مرحل للتيار ، ولكن استخدام لوحة جاهزة سيكون أكثر موثوقية وأكثر ملاءمة ويبدو أفضل.

التتابع له عيب واحد - عدد محدود من العمليات - وهذا نتيجة لإرهاق جهات الاتصال. يحدث هذا بسبب حدوث قوس ، عندما يتم فتح حمولة قوية (خاصة ذات طبيعة استقرائية - هذا محرك ، إلخ). يمكنك عمل مثل هذا الدرع على النحو التالي:

وإليك ما يبدو مُجمَّعًا:

لذلك ، يمكن استخدام الثايرستور والتيرستورات لتشغيل حمل التيار المتردد. تتمثل إحدى المشكلات في أنه لا يمكن توصيلها مباشرة بـ arduino ، إذا تعطل تقاطع pn لقطب التحكم ، يمكن أن يكون 220 فولت على لوحة التحكم الدقيق ويحرقها. المخرج من هذا الموقف هو استخدام مُحدد ضوئي.

نظرًا لأن هذه المهمة غالبًا ما تواجه المخترعين ، فقد تم تطوير حل جاهز - درع ثلاثي ، واسمه الكامل هو ICStation 8 Channel EL Escudo Dos Shield لـ Arduino. كان القصد منه في الأصل التحكم في وهج "النيون المرن".

يحتوي على 8 قنوات متصلة بها أنابيب التيار المتردد والحمل.

دروع للمحركات

قيادة محرك كهربائي ليست دائمًا عملية سهلة. في بعض الحالات ، قد لا يكون لديك دبابيس كافية لإكمال المهمة ، أو أن خوارزمية التحكم معقدة للغاية. باستخدام هذه اللوحات ، ستتغلب على مشروع الروبوت الخاص بك بشكل أسرع.

يمكن لـ Motor-SHIELD لـ arduino التحكم في محركات DC (4 قطع) أو محركين متدرجين.

إنه مبني على أساس اثنين من L293. هذه الدائرة الصغيرة عبارة عن مجموعة من جسرين H ، وهذا يسمح لك بالتحكم بإمكانية عكس محركي DC ، أو محرك ثنائي القطب بخطوة واحدة. مخططات التوصيل على التوالي:

وفي الزاوية العلوية اليسرى من اللوحة ، توجد وسادتان للمضاعفات (إشارة زائد وناقص وإشارة تحكم). تحدد الدائرة الحمراء المكان الذي تم فيه تثبيت العبور. إذا كان الأمر كذلك ، فسيتم تشغيل هذه اللوحة بواسطة لوحة قاعدة اردوينو ، وإذا لم يكن الأمر كذلك ، من مصدر خارجي 5 فولت.

باستخدام هذه الوحدة من الشركة المصنعة المحلية ، يمكنك التحكم في اثنين من محركات التيار المستمر ، كما أنها تحتوي على وصلة ربط تربط خطوط الطاقة الخاصة بالمتحكم الدقيق أو تفصلها - للحصول على الطاقة من مصدر منفصل.

يمكنك التحكم في المحركات المصممة لجهد كهربائي يتراوح من 5 إلى 24 فولت. بدلاً من محركي DC ، يمكنك استخدام محرك متدرج أحادي الطور أو موازاة القنوات وتوصيل محرك DC قوي واحد بتيار يصل إلى 4A ، وهذا ليس قليلاً - 48 واط بجهد إمداد 24 فولت.

لتوصيل أجهزة ، تحتاج إلى ثلاثة أسلاك - زائد وناقص وإشارة ، ولكن ماذا لو كان لديك الكثير من الماكينات؟ سوف يتحول لوحك إلى فوضى من لاعبي القفز. لتجنب هذا ، هناك درع Multiservo.

وهنا أيضًا توجد إمكانية فصل دارات الطاقة كما كان الحال في الإصدار السابق. في المجموع ، يمكن توصيل 18 خدمة (مرقمة من 0 إلى 17 على اللوحة).

لكل مكان خصائصه الخاصة ، ودروعه للقيام بمهام غير عادية ...

Atmega328 ، قلب مجلس إدارتنا ، لديه ADC. المشكلة الرئيسية هي أنه على لوحة اردوينو أونو نرى فقط 6 مدخلات تناظرية. ماذا لو كان لدينا المزيد من أجهزة الاستشعار التناظرية؟

يمكنك الجمع بين اثنين من اردوينو في شبكة واحدة. استخدم واحدًا باعتباره العنصر الرئيسي ، والثاني كمساعد واحد للتغييرات ، ومن الأول أرسل إشارات القياس إلى الخادم أو اعرضها على الشاشة ... لكن هذا صعب: تحتاج إلى إضاعة الذاكرة في سطور إضافية من رمز البرنامج لتنفيذ مثل هذا النظام.

ماذا لو ضربنا كل مدخل في 16؟ في المجموع ، يمكننا الحصول على ما يصل إلى 16 * 6 = 96 مدخلًا تناظريًا. هذا حقيقي مع معدد الإرسال. إنه ببساطة يقوم بتبديل 16 قناة تناظرية بدورها إلى مخرج تناظري واحد ، والذي تقوم بتوصيله بنفس المدخلات لأي متحكم عالمي.

عن طريق متحكم Atmega ، من الصعب جدًا تحرير وظيفة التعرف على الصوت ، لكن لا داعي لليأس من Arduinists ، فهناك حل خاص - EasyVR Shield 3.0.

هذا حل جاهز ولكنه مكلف ، في وقت كتابة هذا التقرير يكلف حوالي 100 دولار في روسيا. أولاً ، سيقوم الدرع بتدوين الأمر الخاص بك ، ثم مقارنته بما هو مكتوب في الذاكرة ، وتحديد الرقم - سيتم تنفيذه.

يمكنك ترتيب "حوار مع الكمبيوتر" ، يمكنه إعادة إنتاج ما تم تسجيله فيه. بدون مكبرات صوت إضافية ، يوصى بـ "الاتصال" بهذه اللوحة من مسافة لا تزيد عن 60 سم.

عرض الصورة

لوحة مفاتيح LCD لوحة تحكم حقيقية. يحتوي على شاشة LCD1602 (16 حرفًا في سطرين) ومجموعة من الأزرار. بسببها ، يتم تضمين الكثير من المنافذ ، على سبيل المثال A0 و D4 إلى D7 للوحة المفاتيح ، والمنفذ D10 هو عنصر تحكم في سطوع الإضاءة الخلفية PWM. D8 و D9 - إعادة التعيين والتمكين.

في الواقع ، هناك العديد من الشاشات المتوافقة مع اردوينو. أو بالأحرى ، تلك التي تمت كتابة معظم المعلومات عنها ويمكنك بسهولة تشغيلها على نظامك. تحظى الشاشة من NOKIA 5110 بشعبية كبيرة في دوائر DIY ، فهناك شاشات OLED و TFT تعمل عبر I2C. لكنهم ليسوا في نسخة "الدرع".

مصدر طاقة مستقل

إنه درع غير عادي في هذه المجموعة يؤدي مهمة مشتركة. درع الطاقة - هذا مع جميع وسائل الحماية اللازمة وموصل الشحن. لا يبدو الأمر كثيرًا ، لكنه سيعطي مشروعك نظرة نهائية ، ولن تضطر دوائر الطاقة إلى وضعها بجوار اللوحات الرئيسية.

خاتمة

سيؤدي استخدام الدروع لجميع مهام المشروع إلى تجنب وصلات العبور والوصلات غير الضرورية ، وسيؤدي ذلك إلى تقليل عدد الأخطاء والعبور غير الضرورية. بعد التجميع ، سوف تتلقى شطيرة من الألواح الجاهزة متعددة الطوابق. يشار إلى هذا الأسلوب أحيانًا باسم "التصميم المعياري". من بين أمور أخرى ، سيسهل ذلك صيانة المعدات وإصلاحها وتعديلها.

يمارس المتحمسون تصميم الوحدات الفريدة وتوصيلها وتجميعها. هذا هو أحد أسباب الشعبية الكبيرة لـ Arduino ليس فقط كمنصة لـ DIY والتخطيطات والنماذج الأولية ، ولكن أيضًا كمنصة للحلول الجاهزة.

والبرمجة. إنه مصمم ليحل محل الأجهزة التناظرية الضخمة أو الدوائر الدقيقة وهو مثالي كهدية لجميع هواة الراديو.

اردوينو: مُنشئ عالي التقنية

"Arduino" عبارة عن لوحة متحكم بها العديد من المسامير ومعالجها الخاص. اللوحة هي الأساس الذي يمكنك من خلاله توصيل عدد كبير إلى حد ما من ما يسمى بالدروع (من الدرع الإنجليزي - الدرع) ، مما يوسع من وظائف اللوحة. يتم استخدامه في أنظمة أتمتة العمليات ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا بسهولة في الروبوتات. هناك الكثير من مجالات النشاط للوحة Arduino. لكنها اكتسبت شعبية بين هواة الراديو على وجه التحديد باعتبارها مصممة غير مكلفة ، ولكنها بسيطة ومتعددة الوظائف للغاية.

يمكنك جعل Arduino يعمل كما ينبغي بمساعدة البرمجة. هذه العملية سهلة ، ويمكن حتى للمبتدئين التعامل معها. وإذا كان المستخدم لديه مهارات لغة C ++ ، فإن برمجة اللوحة ستنتهي ببساطة وبسرعة شديدة.

الميزة الرئيسية للوحة هي القدرة على توصيل عدد غير محدود من الأجهزة الطرفية بها ، وبالتالي تحقيق أقصى قدر من التشغيل الآلي للعمل. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان هناك شيء لا يعمل للمبتدئين ، فلا يهم. يوجد عدد كبير من المجتمعات على الشبكة بها الكثير من المعلومات والإرشادات الخاصة بالبرمجة والاتصال. هواة الراديو اختيار رائع.

تجدر الإشارة إلى أن المنشئ يعمل على البرمجيات الحرة (على سبيل المثال ، توزيع Linux خاص) ، لذلك لن تضطر إلى دفع المزيد مقابل نظام التشغيل والبرامج.

العمل مع الدروع الواقية (الدروع)

كما ذكر أعلاه ، تم تحسين وظائف الجهاز بمساعدة اللوحات الخاصة - الدروع. هذه لوحات جاهزة لإدارة عملية معينة. ترتبط الدروع باستخدام موصلات - دبابيس. نطاق العمليات التي يمكن التحكم فيها باستخدام الدروع كبير جدًا: من نقل البيانات عبر الإيثرنت إلى التحكم في المحركات الكهربائية. يمكنك تجميع نظام التحكم في العملية باستخدام الدروع بيديك. "Arduino" يوزع فقط دور جهاز خارجي أو آخر موصوف في البرنامج ، وتعمل لوحات التوسيع نفسها بشكل مباشر.

هناك أوقات تحتاج فيها إلى كتابة بعض البيانات على الذاكرة (على سبيل المثال ، نقاط GPS). لا يستطيع Arduino نفسه القيام بذلك ، لأنه لا يحتوي على محرك ذاكرة. هذا هو المكان الذي يكون فيه الدرع مفيدًا ، مما يضيف القدرة على استخدام بطاقات micro-SD حتى 64 جيجابايت.

ومن الغريب أنه يمكنك إنشاء دروع بنفسك. على سبيل المثال ، درع LCD بسيط. خذ شاشة من آلة حاسبة أو بيجر قديم وأرفقها بدبابيس اللوحة. بالطبع ، لا يزال يتعين عليك كتابة برنامج بحيث يعرض Arduino الصورة على الشاشة. وهذا كل شيء ، الدرع محلي الصنع جاهز.

برمجة "اردوينو"

تتم كتابة برامج Arduino باللغة السلكية. تشبه هذه اللغة لغة C ++ من نواحٍ عديدة. ومع ذلك ، حتى لو لم تكن لديك مهارات البرمجة ، فلا يزال من الصعب التعامل مع Wired. في المنتديات المخصصة لـ "Arduino" ، تسمى البرامج الخاصة بها "اسكتشات". حتى لو كنت كسولًا جدًا أو غير قادر على برمجة نفسك ، يمكنك العثور على عدد كبير من الرسومات الجاهزة.

يتطلب كل رسم مجموعة المكتبات الخاصة به. يمكن أيضًا البحث عنها في منتديات Arduino. للمبتدئين ، يوجد دليل مرجعي جيد جدًا يحتوي على إرشادات خطوة بخطوة لكتابة الرسومات التخطيطية لعملية معينة.

صنع دروع لاردوينو بيديك

شراء دروع لاردوينو ليس ضروريًا على الإطلاق. لنفترض أنه ليس لديك مبلغ إضافي قدره 30 دولارًا ، ولكن هناك الكثير من التفاصيل غير الضرورية ورغبة كبيرة في أتمتة شيء ما. لا مشكلة. الشيء الرئيسي هو أن لديك بالفعل لوحة رئيسية مع نظام تشغيل وامض والقدرة على كتابة الرسومات.

من الأجزاء المرتجلة ، يمكن الحصول على دائرة اردوينو. بيديك ، يبقى فقط لحام المكونات. على الرغم من أنه إذا كان من المفترض أن يكون الهيكل ثابتًا ، فلا يلزم لحام أي شيء. ما عليك سوى توصيل المكونات بالأسلاك. وتجدر الإشارة إلى أن درع Arduino محلي الصنع بسعر التكلفة سيصبح أرخص بعدة مرات من درع المصنع. على سبيل المثال ، ستكلف مجموعة Arduino لأتمتة تشغيل المحركات الكهربائية 80-90 دولارًا. ولكن إذا قمت بالتجميع بنفسك ، فيمكنك تقليل التكلفة إلى 30 دولارًا.

هناك أيضًا العديد من الأطقم الأخرى التي تم إنشاؤها لمناطق معينة ، وهي تشمل ، بالإضافة إلى اللوحة الرئيسية ، جميع الأجزاء الضرورية. على سبيل المثال ، مجموعة أدوات لإنشاء منزل ذكي أو أنظمة المراقبة بالفيديو أو التحكم في المناخ أو أنظمة الاستريو.

بطبيعة الحال ، لا يمكنك صنع كل الدروع بنفسك. في بعض الحالات ، لا يمكنك العثور على التفاصيل الصحيحة. على سبيل المثال ، يجب شراء درع بامتداد لبطاقة الذاكرة.

ما الذي يمكنك استخدام Arduino لأجله؟

هناك الكثير من التطبيقات لهذا الجهاز ، سننظر فقط في بعض أمثلة الاستخدام.

على سبيل المثال ، لديك سيارة. وتحتاج إلى عرض معلومات حول السرعة على شاشة LCD الخاصة بالراديو. كيف تصنع عداد السرعة من اردوينو؟ بسيط جدا. نشتري الرسوم. على سبيل المثال ، Arduino Mega 2560، Ublox NEO 6m GPS module. بعد ذلك ، نبحث في الشبكة عن رسومات جاهزة للتحكم ، ونصف كل هذا في Arduino ، ونعلقها ببعضها البعض ، وتكون قد انتهيت.

يمكنك بسهولة إنشاء نظام تحكم كامل بيديك. اردوينو يجعل هذا ممكنا. الشيء الرئيسي هو تخزين الرسومات والتفاصيل اللازمة.

استخدام "اردوينو" في الروبوتات

يستخدم الأردوينو على نطاق واسع في مجال الروبوتات. نظرًا لحقيقة أن عددًا كبيرًا من الماكينات والمحركات وأجهزة الاستشعار متصلة باللوحة ، يمكنك الحصول على روبوت كامل من صنعك بنفسك. يتيح لك "Arduino" أيضًا برمجته بالطريقة التي تريدها. إذا كنت مهتمًا بالزحف ، والقيادة ، والقفز على قطع من الحديد ، فإن "Arduino" يناسبك بالتأكيد.

بالإضافة إلى ذلك ، إذا قمت بتوصيل الجهاز مع بعض المستشعرات بكوادروكوبتر ، يمكنك الحصول على روبوت مراقب جيد. وهذا بالفعل تطور مفيد للغاية.

في مجال الروبوتات ، يمكن للمرء أن يظهر خيالًا رائعًا ، وبمساعدة "Arduino" - لوضعه موضع التنفيذ. حتى أن بعض الحرفيين يصنعون نماذج أولية من فوتثرما باستخدام هذا المُنشئ فقط.

بدلا من الاستنتاج

تعتبر لوحات تحكم Arduino مثالية لأتمتة أي عملية نظرًا لمرونتها في التخصيص. بالإضافة إلى ذلك ، لن يواجه أي شخص مشاكل في برمجة اللوحة بفضل الدليل المرجعي الغني حول هذا الموضوع. إذا حدث شيء ما في عملية العمل ، فلن يكون من الصعب إصلاحه بنفسك. يسمح "Arduino" للشخص بإظهار خيال لا حدود له. باستخدام هذه اللوحة ، يمكنك إنشاء أي شيء تقريبًا ، من نظام التحكم في التدفئة تحت الأرضية عبر الهاتف الذكي إلى الروبوت.

من خلال الانخراط في علم الروبوتات ، سيتعين علينا عاجلاً أم آجلاً التفكير في تجميع لوحة للتحكم في المحركات. إذا كنت بحاجة إلى سرعة ثابتة للمحركات ، دون فقد الطاقة ، فمن الأفضل تجميع مرحل درع. في حالة احتياجك إلى ضبط سلس لسرعة دوران المحركات وكنت على استعداد للحد من الحد الأقصى لتيار المحرك المستهلك إلى 600 مللي أمبير ، فإننا نقرأ هذه المقالة ونجمع لوحة التحكم على شريحة L293D المعروفة. يجتمع درع المحرك L293D.

بالنظر إلى ورقة البيانات الخاصة بآخر مكروهة ، يمكنك أن تفهم أنها تتضمن 4 عناصر منطقية وليس. من الممكن استبدال 74HC00 بنظائرها السوفيتية K155LAZ K155LA8. يمكن فهم مبدأ تشغيله من خلال النظر إلى الشكل أدناه (اعتمادًا على الإشارات المطبقة على المدخلات a & b ، نحصل على القيمة عند الإخراج c). يوضح الشكل أيضًا "جدول الحقيقة" لهذا العنصر.

الهدف من استخدام شريحة 74HC00 في أجهزتنا هو القدرة على تبديل واحد وصفر على دبابيس Output1 و Output2 في شريحة L292D ، وبالتالي عكس اتجاه دوران المحرك ، باستخدام خرج تحكم واحد فقط لهذا الغرض.

قمنا بتعيين اتجاه دوران المحركات ، ولكن بدون توفير الطاقة لـ Enable1 pin ، لن يدور المحرك. من خلال تطبيق إشارة PWM على هذا الدبوس ، سنتحكم في سرعة دوران المحرك. يمكنك قراءة المزيد حول مبدأ تشغيل L293D.

التحكم في المحرك الأول (دبوس 4 - اضبط اتجاه الدوران ، يتيح الدبوس 3 (PWM ATmega 168.328) الدوران والتحكم في السرعة)

التحكم في المحرك الثاني (دبوس 7 - اضبط اتجاه الدوران ، يتيح الدبوس 5 (PWM ATmega 168.328) الدوران والتحكم في السرعة)

في ختام ما سبق ، أرفق مخططًا تخطيطيًا (قابل للنقر).

للتحكم في سرعة المحركات ، يتم تحديد دبابيس PWM المتبقية (3 ، 5) ، والتي ، مع ذلك ، متوفرة فقط على ATmega168 ، 328.

في رأيي ، عند استخدام Mega8 ، من الأفضل أن تفقد القدرة على التحكم في سرعة الحركة ، ولكن سيكون لديك 3 مخرجات مجانية متاحة (PWM على ATMEGA8 (9 ، 10 ، 11)) للتحكم في الماكينات ، والثامن يمكن استبداله بالرقم 328 في أي وقت ، بعد تلقي هذا الوصول إلى التحكم في السرعة.

عملية مؤازرة

تحتوي اللوحة على أربعة موصلات لتوصيل الماكينات (6 ، 9 ، 10 ، 11).

تحتوي لوحة Arduino بالفعل على منظم جهد من سلسلة 7800 ، وهو 7805 ، والذي يجب أن يوفر جهدًا ثابتًا حتى تعمل وحدة التحكم. من أجل تجنب انخفاض الجهد في دائرة طاقة وحدة التحكم أثناء البداية الحادة للمضاعفات القوية ، فقد تقرر تشغيل جزء مؤازر الطاقة من مثبت منفصل.

KR142EN5A هو مثبت خطي ، مما يعني أن كل الطاقة المحولة يتم تحويلها إلى حرارة وعندما يتم توصيل الحمل ، يبدأ المثبت في التسخين بنسبة مباشرة مع كمية التيار المستهلك. في ضوء ذلك ، يوصى بوضع المثبت على المبرد.

عند استخدام الماكينات منخفضة الطاقة من النوع ، أوصي باستخدام موازن بخمسة فولت يحمل علامة 7805 ويعرف أيضًا باسم KR142EN5A. سيكون خمسة فولت لتشغيل الماكينات من هذا الحجم كافياً مع الرأس.

يحتوي الأرشيف على مجلدين وقائمة بالأجزاء

. المجلد MSV1DIY1يتضمن قالب ثنائي الفينيل متعدد الكلور متوافق فقط مع Arduino DIY (USB ، COM) ، مع وجود إخراج VTG INPUT إضافي ، والجهد الذي يؤخذ حتى قبل الصمام الثنائي الواقي. مع هذا التوافق ، من الممكن تشغيل كل من Arduino من الدرع وجزء الطاقة من الدرع من Arduino ، والمثبت لتشغيل الماكينات من Arduino.

. المجلد MSV1DIY2يتضمن لوحة قالب متوافقة مع Arduino الأصلي.

افتح الصورة => طباعة => صفحة كاملة

الفرق هو أن اتصال الطاقة المحتمل موجود على دبوس Vin في Arduino. الجهد عند هذا الخرج يساوي المدخل مطروحًا منه فقد الجهد على الصمام الثنائي الواقي (على سبيل المثال ، نوفر 8 فولت لموصل طاقة Arduino ، نحصل على 7.4 فولت تقريبًا عند خرج Vin ، وبالتالي ، لتشغيل الطاقة جزء من تتابع الدرع) ، وكذلك الحد الأقصى للتيار عبر الصمام الثنائي يقتصر على 1000 مللي أمبير. لا يُسمح دائمًا بفقدان 0.7 فولت من أجل لا شيء. المخرج من هذا الموقف بسيط: لا يتم توفير الطاقة للدرع من Arduino ، ولكن Arduino من الدرع ، وبالتالي تجاوز الصمام الثنائي الواقي.

يمكن أيضًا استخدام هذا الخيار مع إصدارات محلية الصنع من Arduino بنفس الطريقة.

لتسهيل فك مكونات smd على الجانب الخلفي من اللوحة ، حيث لا توجد علامات ، سأقدم صورة.

MSV1DIY1

MSV1DIY2

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لمنصة Arduino في شعبيتها. يتم دعم النظام الأساسي الشهير بشكل نشط من قبل الشركات المصنعة للأجهزة الإلكترونية ، حيث يتم إطلاق إصدارات خاصة من اللوحات المختلفة التي تعمل على توسيع الوظائف الأساسية لوحدة التحكم. تعمل هذه اللوحات ، التي تسمى منطقيًا لوحات التوسيع (اسم آخر: اردوينو ، درع) ، على أداء مجموعة متنوعة من المهام ويمكن أن تبسط إلى حد كبير حياة الأردوينو. في هذه المقالة ، سوف نتعرف على ماهية لوحة توسيع Arduino وكيف يمكن استخدامها للعمل مع مجموعة متنوعة من أجهزة Arduino: المحركات (دروع محرك المحرك) ، وشاشات LCD (دروع LCD) ، وبطاقات SD (مسجل البيانات) ، وأجهزة الاستشعار (درع المستشعر) وغيرها الكثير.

دعونا أولاً نفهم المصطلحات. لوحة توسيع Arduino عبارة عن جهاز كامل مصمم لأداء وظائف معينة ومتصل بوحدة التحكم الرئيسية باستخدام موصلات قياسية. الاسم الشائع الآخر للوحة التوسعة هو درع Arduino باللغة الإنجليزية أو الدرع ببساطة. يتم تثبيت جميع المكونات الإلكترونية الضرورية على لوحة التوسيع ، ويتم التفاعل مع وحدة التحكم الدقيقة والعناصر الأخرى باللوحة الرئيسية من خلال دبابيس اردوينو القياسية. في أغلب الأحيان ، يتم تشغيل الدرع أيضًا من لوحة اردوينو الرئيسية ، على الرغم من أنه في كثير من الحالات يمكن تشغيله من مصادر أخرى. في أي درع ، هناك عدد قليل من المسامير المجانية التي يمكنك استخدامها وفقًا لتقديرك من خلال توصيل أي مكونات أخرى بها.

تتم ترجمة الكلمة الإنجليزية Shield على شكل درع وشاشة وشاشة. في سياقنا ، يجب أن يُفهم على أنه شيء يغطي لوحة التحكم ، مما يؤدي إلى إنشاء طبقة إضافية من الجهاز ، وهي شاشة تخفي وراءها عناصر مختلفة.

لماذا هناك حاجة لدروع اردوينو؟

كل شيء بسيط للغاية: 1) حتى نوفر الوقت ، و 2) يمكن لشخص ما جني الأموال منه. لماذا تضيع الوقت في تصميم ووضع ولحام وتصحيح شيء يمكنك أخذه مجمّعًا بالفعل والبدء في استخدامه على الفور؟ نظرًا لتصميمها وتجميعها جيدًا على أجهزة عالية الجودة ، عادةً ما تكون لوحات التوسعة أكثر موثوقية وتشغل مساحة أقل في الجهاز النهائي. هذا لا يعني أنك بحاجة إلى التخلي تمامًا عن التجميع الذاتي ولا تحتاج إلى فهم مبدأ تشغيل عناصر معينة. بعد كل شيء ، يحاول المهندس الحقيقي دائمًا فهم كيفية عمل ما يستخدمه. لكننا سنكون قادرين على صنع أجهزة أكثر تعقيدًا إذا لم نعيد اختراع العجلة في كل مرة ، ولكن ركزنا انتباهنا على ما حله القليل من الناس قبلنا.

بطبيعة الحال ، عليك أن تدفع مقابل الفرص. دائمًا تقريبًا ، ستكون تكلفة الدرع النهائي أعلى من سعر المكونات الفردية ، يمكنك دائمًا جعل خيار مماثل أرخص. ولكن الأمر متروك لك هنا لتقرر مدى أهمية الوقت أو المال الذي يتم إنفاقه بالنسبة لك. مع الأخذ في الاعتبار كل المساعدة الممكنة من الصناعة الصينية ، فإن تكلفة اللوحات تتناقص باستمرار ، لذلك غالبًا ما يتم الاختيار لصالح استخدام الأجهزة الجاهزة.

أشهر الأمثلة على الدروع هي لوحات التوسعة للعمل مع المستشعرات والمحركات وشاشات LCD وبطاقات SD والشبكات ودروع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والدروع المزودة بمرحلات مدمجة للاتصال بالحمل.

ربط دروع اردوينو

لتوصيل الدرع ، تحتاج فقط إلى "وضعه" بعناية على اللوحة الرئيسية. عادة ، يتم إدخال دبابيس الدرع من نوع المشط (ذكر) بسهولة في موصلات لوحة Arduino. في بعض الحالات ، يُطلب تعديل المسامير بعناية إذا لم تكن اللوحة نفسها ملحومة بدقة. الشيء الرئيسي هنا هو التصرف بحذر وعدم استخدام القوة المفرطة.

كقاعدة عامة ، تم تصميم الدرع لإصدار محدد جدًا من وحدة التحكم ، على الرغم من أن العديد من دروع Arduino Uno ، على سبيل المثال ، تعمل بشكل جيد مع لوحات Arduino Mega. تم إجراء pinout على mega بطريقة تتزامن أول 14 جهة اتصال رقمية وجهات الاتصال الموجودة على الجانب الآخر من اللوحة مع موقع جهات الاتصال على UNO ، وبالتالي يصبح الدرع من arduino بسهولة.

برمجة Arduino Shield

لا تختلف برمجة دائرة بلوحة توسيع عن البرمجة المعتادة لاردوينو ، لأنه من وجهة نظر وحدة التحكم ، قمنا ببساطة بتوصيل أجهزتنا بمساميرها المعتادة. في الرسم ، تحتاج إلى تحديد تلك المسامير المتصلة في الدرع بالمسامير المقابلة على اللوحة. كقاعدة عامة ، تشير الشركة المصنعة إلى مراسلات المسامير الموجودة على الدرع نفسه أو في دليل توصيل منفصل. إذا قمت بتنزيل الرسومات التي أوصت بها الشركة المصنعة للوحة ، فلن تحتاج حتى إلى القيام بذلك.

تتم أيضًا قراءة إشارات الدرع أو كتابتها بالطريقة المعتادة: باستخدام الوظائف والأوامر الأخرى المألوفة لأي اردويني. في بعض الحالات ، تكون الاصطدامات ممكنة عندما تكون معتادًا على مخطط الاتصال هذا ، وقد اختارت الشركة المصنعة واحدة أخرى (على سبيل المثال ، قمت بسحب الزر على الأرض ، وعلى الدرع - للطاقة). هنا تحتاج فقط إلى توخي الحذر.

كقاعدة عامة ، تأتي لوحة التوسيع هذه في مجموعات اردوينو ، وبالتالي يلتقي معها الأشخاص في أغلب الأحيان. الدرع بسيط للغاية - مهمته الرئيسية هي توفير خيارات أكثر ملاءمة للاتصال بلوحة Arduino. يتم ذلك من خلال موصلات طاقة وأرضية إضافية ، يتم إحضارها إلى اللوحة لكل من المسامير التناظرية والرقمية. أيضًا على اللوحة ، يمكنك العثور على موصلات لتوصيل مصدر طاقة خارجي (تحتاج إلى تثبيت وصلات عبور للتبديل) ، ومصباح LED وزر إعادة التشغيل. يمكن العثور على خيارات الدرع وأمثلة الاستخدام في الرسوم التوضيحية.

هناك عدة إصدارات من لوحة توسيع المستشعر. كل منهم يختلف في عدد ونوع الموصلات. أكثر الإصدارات شيوعًا اليوم هي Sensor Shield v4 و v5.

درع اردوينو هذا مهم جدًا في مشاريع الروبوتات. يتيح لك توصيل المحركات العادية والمؤازرة بلوحة Arduino في وقت واحد. تتمثل المهمة الرئيسية للدرع في توفير التحكم في الأجهزة التي تستهلك تيارًا مرتفعًا بما يكفي للوحة اردوينو العادية. الميزات الإضافية للوحة هي وظيفة التحكم في قوة المحرك (باستخدام PWM) وتغيير اتجاه الدوران. هناك أنواع عديدة من ألواح حماية المحرك. المشترك بينهم جميعًا هو وجود ترانزستور قوي في الدائرة يتم من خلاله توصيل حمولة خارجية ، وعناصر المشتت الحراري (عادةً المبرد) ، ودوائر لتوصيل الطاقة الخارجية ، وموصلات لتوصيل المحركات ، ودبابيس للاتصال بأردوينو.

تنظيم العمل مع الشبكة من أهم المهام في المشاريع الحديثة. للاتصال بشبكة محلية عبر إيثرنت ، توجد لوحة توسعة مقابلة.

لوحات التوسع للنماذج الأولية

هذه اللوحات بسيطة للغاية - تحتوي على وسادات تلامس للعناصر المتصاعدة ، ويتم عرض زر إعادة الضبط ومن الممكن توصيل الطاقة الخارجية. الغرض من هذه الدروع هو زيادة ضغط الجهاز ، عندما تكون جميع المكونات الضرورية موجودة مباشرة فوق اللوحة الرئيسية.

درع اردوينو LCD ودرع TFT

يستخدم هذا النوع من الدرع للعمل مع شاشات LCD في اردوينو. كما تعلم ، فإن توصيل حتى أبسط شاشة نصية مكونة من سطرين بعيد كل البعد عن أن يكون مهمة تافهة: تحتاج إلى توصيل 6 جهات اتصال للشاشة بشكل صحيح في وقت واحد ، دون احتساب مصدر الطاقة. من الأسهل بكثير إدخال وحدة جاهزة في لوحة اردوينو وتحميل الرسم التخطيطي المقابل. في شاشة LCD Keypad Shield الشهيرة ، يتم توصيل من 4 إلى 8 أزرار على الفور باللوحة ، مما يتيح لك تنظيم واجهة خارجية لمستخدم الجهاز على الفور. يساعد أيضًا TFT Shield

درع مسجل بيانات اردوينو

هناك مهمة أخرى يصعب تنفيذها بمفردك في منتجاتك وهي تخزين البيانات الواردة من أجهزة الاستشعار مع مرجع زمني. يسمح الدرع الجاهز ليس فقط بحفظ البيانات واستقبال الوقت من الساعة المدمجة ، ولكن أيضًا لتوصيل المستشعرات بطريقة مناسبة عن طريق اللحام أو على لوحة الدائرة.

ملخص موجز

في هذه المقالة ، نظرنا فقط في جزء صغير من النطاق الهائل للأجهزة المختلفة التي تعمل على توسيع وظائف اردوينو. تسمح لك لوحات التوسيع بالتركيز على أهم شيء - منطق برنامجك. قدم منشئو الدروع التثبيت الصحيح والموثوق ، وإمدادات الطاقة اللازمة. كل ما تبقى بالنسبة لك هو العثور على اللوحة التي تحتاجها باستخدام درع الكلمات الإنجليزية العزيزة ، وتوصيلها بـ arduino وتحميل الرسم التخطيطي. عادةً ما تتكون أي برمجة للدرع من تنفيذ إجراءات بسيطة لإعادة تسمية المتغيرات الداخلية لبرنامج منتهي بالفعل. نتيجة لذلك ، نحصل على سهولة في الاستخدام والاتصال ، فضلاً عن سرعة تجميع الأجهزة أو النماذج الأولية الجاهزة.

الجانب السلبي لاستخدام بطاقات التوسيع هو تكلفتها واحتمال فقدان الكفاءة بسبب تنوع الدروع التي تكمن في طبيعتها. بالنسبة لتطبيقك المحدد أو جهازك النهائي ، قد لا تكون هناك حاجة إلى جميع ميزات الدرع. في هذه الحالة ، يجب عليك استخدام الدرع فقط في مرحلة النماذج الأولية والاختبار ، وعند إنشاء الإصدار النهائي لجهازك ، فكر في استبداله بتصميم بالمخطط ونوع التخطيط الخاصين بك. الأمر متروك لك ، فلديك كل الاحتمالات للاختيار الصحيح.