V tomto tutoriálu budeme vyvíjet 5V zdroj proměnného napětí od Arduino Uno. K tomu použijeme funkci ADC (Analog to Digital Conversion) a PWM (Pulse Width Modulation).
Některé digitální elektronické moduly, jako je akcelerometr, pracují na napětí 3,3 V a jiné na 2,2 V. Někteří dokonce pracují na nižším napětí. Díky tomu nemůžeme získat regulátor pro každého z nich. Tady tedy uděláme jednoduchý obvod, který bude poskytovat napěťový výstup od 0 do 5 V při rozlišení 0,05 V. S tímto můžeme poskytnout napětí přesně pro ostatní moduly.
Tento obvod může poskytovat proudy až 100 mA, takže můžeme bez problémů používat tuto napájecí jednotku pro většinu senzorových modulů. Tento obvodový výstup lze také použít k nabíjení dobíjecích baterií AA nebo AAA. Když je displej na místě, snadno vidíme kolísání výkonu v systému. Tato jednotka s variabilním napájením obsahuje tlačítkové rozhraní pro programování napětí. Pracovní a obvod je vysvětlen níže.
Hardware: Arduino Uno, napájecí zdroj (5 V), kondenzátor 100 uF (2 kusy), tlačítko (2 kusy), rezistor 1 KΩ (3 kusy), 16 * 2 znaky LCD, tranzistor 2N2222.
Software: Atmel studio 6.2 nebo AURDINO každou noc.
Schéma zapojení a pracovní vysvětlení
Obvod pro variabilní napětí zařízení s použitím Arduino je znázorněno na následujícím schématu.
Napětí na výstupu není zcela lineární; bude to hlučný. K odfiltrování šumu jsou kondenzátory umístěny přes výstupní svorky, jak je znázorněno na obrázku. Dvě tlačítka zde slouží pro zvýšení a snížení napětí. Zobrazovací jednotka zobrazuje napětí na svorkách OUTPUT.
Než půjdeme do práce, musíme se podívat na funkce ADC a PWM Arduino UNO.
Zde vezmeme napětí dodávané na terminálu OUTPUT a přivádíme jej do jednoho z ADC kanálů Arduina. Po převodu vezmeme tuto DIGITÁLNÍ hodnotu a my ji spojíme s napětím a ukážeme výsledek na displeji 16 * 2. Tato hodnota na displeji představuje proměnnou hodnotu napětí.
ARDUINO má šest ADC kanálů, jak ukazuje obrázek. V nich lze jeden nebo všechny použít jako vstupy pro analogové napětí. UNO ADC má 10 bitové rozlišení (tedy celočíselné hodnoty od (0- (2 ^ 10) 1023)). To znamená, že bude mapovat vstupní napětí mezi 0 a 5 volty na celočíselné hodnoty mezi 0 a 1023. Takže pro každou (5/1024 = 4,9 mV) na jednotku.
Zde použijeme A0 UNO.
|
Nejprve mají kanály UNO ADC výchozí referenční hodnotu 5V. To znamená, že můžeme poskytnout maximální vstupní napětí 5V pro převod ADC na jakémkoli vstupním kanálu. Jelikož některé senzory poskytují napětí od 0 do 2,5 V, s referencí 5 V získáme menší přesnost, takže máme instrukci, která nám umožňuje změnit tuto referenční hodnotu. Takže pro změnu referenční hodnoty máme („analogReference ();“) Prozatím to necháme jako.
Ve výchozím nastavení dostaneme maximální rozlišení ADC desky, které je 10 bitů, toto rozlišení lze změnit pomocí instrukce („analogReadResolution (bits);“). Tato změna rozlišení se může v některých případech hodit. Prozatím to necháme tak.
Nyní, pokud jsou výše uvedené podmínky nastaveny na výchozí hodnoty, můžeme načíst hodnotu z ADC kanálu „0“ přímým voláním funkce „analogRead (pin);“, zde „pin“ představuje pin, kde jsme připojili analogový signál, v tomto případě to bude „A0“.
Hodnotu z ADC lze vzít do celého čísla jako „float VOLTAGEVALUE = analogRead (A0); ”, Touto instrukcí se hodnota po ADC uloží do celého čísla„ VOLTAGEVALUE “.
PWM UNO lze dosáhnout na kterémkoli z pinů symbolizovaných jako „~“ na desce plošných spojů. V UNO je šest kanálů PWM. K našemu účelu použijeme PIN3.
|
analogWrite (3, VALUE); |
Z výše uvedené podmínky můžeme přímo získat signál PWM na odpovídajícím kolíku. První parametr v závorkách slouží k výběru počtu pinů signálu PWM. Druhý parametr je pro poměr zápisu.
Hodnotu PWM UNO lze změnit od 0 do 255. S „0“ jako nejnižší na „255“ jako nejvyšší. S poměrem cla 255 dostaneme 5V na PIN3. Pokud je poměr cla uveden jako 125, dostaneme 2,5V na PIN3
Jak již bylo řečeno, k PIN4 a PIN5 UNO jsou připojena dvě tlačítka. Po stisknutí se hodnota cla PWM zvýší. Když stisknete jiné tlačítko, hodnota pracovního poměru PWM se sníží. Měníme tedy poměr výkonu signálu PWM na PIN3.
Tento signál PWM na PIN3 se přivádí na základnu NPN tranzistoru. Tento tranzistor poskytuje na svém emitoru proměnlivé napětí, přičemž působí jako spínací zařízení.
S proměnným pracovním poměrem PWM na základně bude na výstupu emitoru proměnné napětí. Díky tomu máme po ruce zdroj proměnného napětí.
Napěťový výstup je napájen do UNO ADC, aby uživatel mohl vidět napěťový výstup.