Control ng Liwanag, Arduino (na may Mga Animasyon): 7 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Sa huling ilang taon ay nagtayo ako ng dalawang mga machine ng pinball (pinballdesign.com) at dalawang mga ulo ng robot (grahamasker.com) bawat isa ay kinokontrol ng Arduinos. Ang pagkakaroon ng isang karera bilang isang mechanical engineer ayos ako sa disenyo ng mga mekanismo, subalit nakikipagpunyagi ako sa programa. Nagpasya akong lumikha ng mga animasyon upang mailarawan ang ilan sa mga pangunahing konsepto ng Arduino. Akala ko makakatulong ito sa akin at sa iba na maunawaan ang mga ito. Ang isang larawan ay nagkakahalaga ng isang libong mga salita at ang isang animasyon ay maaaring maging isang libong mga larawan!

Kaya narito ang isang animated na paliwanag sa paksa ng Brightness Control. Ang animasyon sa itaas ay nagpapakita ng isang iskema ng isang potensyomiter na konektado sa isang Arduino. Ipinapakita nito kung paano ang pag-aayos ng posisyon ng potensyomiter ay maaaring baguhin ang ningning ng isang led. Ipapaliwanag ko ang lahat ng mga elemento ng prosesong ito. Para sa sinumang hindi pamilyar sa potentiometers at leds, magsisimula ako sa mga iyon. Ipapaliwanag ko kung bakit ang led ay dapat na konektado sa isang PWM na pinapagana ng Arduino pin at kung paano ang pagpapaandar ng MAP ay ginagamit sa loob ng isang Arduino sketch upang i-convert ang input mula sa potensyomiter sa isang output na angkop para sa pagkontrol ng isang led.

Kung pamilyar ka sa mga leds at potentiometers maaari mong laktawan ang seksyon 1 at 2.

Hakbang 1: TUNGKOL sa mga LED

Ang kaliwang ilustrasyon sa itaas ay ipinapakita ang simbolo ng circuit para sa isang humantong at ang polarity ng mga humantong binti. Dadaloy lamang ang kasalukuyang sa pamamagitan ng isang LED sa isang direksyon kaya mahalaga ang polarity. Ang mas mahabang paa ay ang positibo. Gayundin mayroong isang patag na gilid sa flange, ito ang negatibong bahagi.

VOLTAGE at CURRENT

Ang boltahe na kinakailangan ng isang LED ay saklaw mula sa tungkol sa 2.2v hanggang 3.2 volts depende sa kulay nito. Ang kanilang kasalukuyang rating ay karaniwang 20mA. Upang mapigilan ang kasalukuyang at maiwasan ang LED mula sa sobrang pag-init, kinakailangang gumamit ng isang risistor sa serye sa bawat LED. Inirerekumenda ko ang tungkol sa 300 ohms.

Ang ilustrasyon sa kanan sa itaas ay nagpapakita ng isang paraan ng paghihinang ng isang risistor sa isang binti ng isang pinangunahan at insulate ito ng init na pag-urong ng manggas.

Hakbang 2: POTENTIOMETER

Sa mga termino ng Arduino ang isang potensyomiter ay isang sensor. Ang "Sensor" ay tumutukoy sa anumang anumang panlabas na aparato kung saan kapag nakakonekta sa mga input pin ay maaaring madama ng Arduino. Gagamitin namin ang isang potensyomiter na konektado sa Arduino, upang makontrol ang ningning ng isang LED. Ang potensyomiter minsan ay tinatawag na isang voltage divider, na sa palagay ko ay isang mas mahusay na paglalarawan. Ang diagram sa kaliwa sa itaas ay nagpapahiwatig ng punong-guro ng isang divider ng boltahe. Sa halimbawang ito, ang isang risistor ay konektado sa lupa sa isang dulo at hawak, ng ilang mapagkukunan ng kuryente sa 5v sa kabilang dulo. Kung ang isang slider ay inilipat kasama ang risistor ito ay nasa isang boltahe ng 0v sa kaliwang bahagi ng kamay, 5v sa kanang kanang dulo. Sa anumang iba pang posisyon na ito ay magiging sa isang halaga sa pagitan ng 0v at 5v. Sa kalahating paraan, halimbawa magiging sa 2.5V. Kung muling ihuhubog natin ang pag-aayos tulad ng ipinakita sa kanan sa itaas, pagkatapos ay kinakatawan nito ang pagkilos ng isang umiikot na potensyomiter.

Hakbang 3: ANG CIRCUIT

Ipinapakita ng ilustrasyon sa itaas kung paano namin kailangang ikonekta ang potentiometer at humantong sa isang Arduino.

Kailangang maunawaan ng Ardunio ang boltahe na pinakakain dito ng potensyomiter. Ang boltahe ay maayos na nagbabago habang ang potentiometer ay nakabukas, sa gayon ito ay isang signal ng analogue at samakatuwid ay kailangang maiugnay sa isang analogue input pin sa Arduino. Ang boltahe sa pin na ito ay mababasa ng Arduino sa tuwing hinihiling ito ng programa sa pamamagitan ng pagpapaandar na "analogRead".

Ang Arduino ay mayroon lamang mga digital output pin. Gayunpaman ang mga pin na may tilde (~) sa tabi nila ay gayahin ang isang analogue output na angkop upang makontrol ang ningning ng isang Led. Ang prosesong ito ay tinatawag na Pulse Width Modulation (PWM) at ipinaliwanag sa pamamagitan ng susunod na animasyon, Hakbang 4.

Hakbang 4: PWM

PWM, Pulso Width Modulation

Tulad ng naunang nabanggit, ang mga pin na may tilda, "~" sa tabi nila ay mga PWM na pin. Dahil ang mga pin ay digital maaari lamang silang maging sa 0v o 5v, subalit sa PWM maaari silang magamit upang madilim ang isang LED o makontrol ang bilis ng isang motor. Ginagawa nila ito sa pamamagitan ng pagbibigay ng 5v sa isang LED ngunit pulsain ito sa pagitan ng 0v at 5v sa 500 Hz (500 beses bawat segundo) at pag-uunat o pagliit ng tagal ng bawat 0v at 5v na elemento ng pulso. Tulad ng nakikita ng LED na mas mahabang 5v na pulso kaysa sa isang 0v na pulso pagkatapos ito ay magiging mas maliwanag. Sa aming programa, ginagamit namin ang function na analogueWrite () upang mag-output ng isang "square square" na PWM. Mayroon itong 256 na palugit, Zero na nagbibigay ng isang 0% na cycle ng tungkulin at 255 na nagbibigay sa 100% na "cycle ng tungkulin" ibig sabihin ay patuloy na 5 volts. Sa gayon 127 ay magbibigay ng 50% cycle ng tungkulin, kalahati ng oras sa 0v at kalahati ng oras sa 5v. Ipinapakita ng animasyon sa itaas kung paano habang ang cycle ng tungkulin na ito ay umaabot hanggang sa 100% pagkatapos ang humantong ay nagiging mas maliwanag.

Hakbang 5: ANG PROGRAM (ARDUINO SKETCH)

Ang mga hakbang sa itaas ng video sa pamamagitan ng isang programa (sketch) na maaaring magamit upang makontrol ang ningning ng isang humantong sa pamamagitan ng paggamit ng potensyomiter. Ang circuit ay pareho ng ipinakita sa hakbang 3.

Kung nakita mo ang video na ito upang mabilis (o mabagal) upang basahin nang kumportable pagkatapos ay maaari mong ayusin ang bilis nito Sa kanang kamay na dulo ng mas mababang control bar ay isang simbolo na hugis tulad ng isang gear wheel (ilang beses na may pulang label na 'HD' dito.) Kung na-click ay maglalabas ito ng isang menu na may kasamang "bilis ng pag-playback".

Siyempre, magiging mas mabuti kung maaari mong i-click ang isang pindutan upang hakbangin ang bawat linya ng programa sa iyong sariling bilis, subalit sa kasamaang palad hindi posible na ibigay ang interactive na pamamaraan dito. Kung mas gugustuhin mong gamitin ang pamamaraang iyon sa paksang ito at maraming iba pang mga paksang Arduino pagkatapos mayroong libreng bersyon ng preview ng isang interactive / animated ebook na magagamit sa animatedarduino.com

Mayroong isang tampok sa programa na sa palagay ko ay nangangailangan ng karagdagang paliwanag: sa line14 ginamit ang "map" na function. Mayroong paliwanag sa layunin nito sa susunod, sa hakbang 6

Hakbang 6: MAPA

Mayroon kaming potensyomiter na konektado sa isang analogue pin. Ang boltahe ng potensyomiter ay nag-iiba sa pagitan ng 0v at 5v. Ang saklaw na ito ay nakarehistro sa processor sa 1024 na mga pagtaas. Kapag ginamit ang halaga ng input upang lumikha ng isang output sa pamamagitan ng isang PWM na pinaganang digital pin ang saklaw na ito ay dapat na ma-map sa saklaw ng output ng isang digital pin. Mayroon itong 255 na palugit. Ang pagpapaandar ng mapa ay ginagamit para sa hangaring ito at nagbibigay ng isang output na proporsyonal sa input.

Inilalarawan ito ng video sa itaas.

Hakbang 7: Animated Arduino

Ang mga imahe sa Instructable na ito ay nakuha mula sa aking ebook na Animated Arduino na magagamit sa www.animatedarduino.com kung saan hangarin kong magbigay ng isang mas mahusay na pag-unawa sa ilan sa mga konsepto na nakasalubong habang natututo na iprograma ang Arduino.

Mayroong isang libreng kopya ng preview ng ebook na magagamit sa website na nagbibigay-daan sa iyo upang maranasan ang interactive na likas na katangian ng libro. Ito ay isang karaniwang isang koleksyon ng mga halimbawang pahina at sa gayon ay tinanggal ang maraming paliwanag. May kasamang mga halimbawang pahina na nagbibigay-daan sa iyo upang mag-click sa mga pindutan na hahakbang sa iyo sa bawat linya ng isang pro-gramo at tingnan ang mga nauugnay na komento. Ang iba pang mga pahina ay may mga animasyon na video at nilalamang audio na maaari mong kontrolin. Ang isang pahina ng nilalaman ay isinama sa pagkakasunud-sunod na maaari mong makita kung ano ang naglalaman ng kumpletong edisyon.