V tomto tutoriáli vyvinieme 5V zdroj variabilného napätia od Arduino Uno. K tomu použijeme funkciu ADC (analógovo-digitálnu konverziu) a PWM (pulznú šírkovú moduláciu).
Niektoré digitálne elektronické moduly, ako napríklad akcelerometer, pracujú na napätí 3,3 V a iné na 2,2 V. Niektoré fungujú dokonca aj pri nižšom napätí. S týmto nemôžeme dostať regulátor pre každého z nich. Takže tu urobíme jednoduchý obvod, ktorý bude poskytovať výstup napätia od 0-5 voltov s rozlíšením 0,05V. Takže s týmto môžeme poskytnúť napätie presne pre ostatné moduly.
Tento obvod môže poskytovať prúdy až 100 mA, takže môžeme bez problémov používať túto napájaciu jednotku pre väčšinu modulov snímačov. Tento výstup obvodu možno použiť aj na nabíjanie nabíjateľných batérií AA alebo AAA. Keď je displej na mieste, ľahko vidíme kolísanie napájania v systéme. Táto jednotka s variabilným napájaním obsahuje tlačidlové rozhranie na programovanie napätia. Fungovanie a zapojenie je vysvetlené nižšie.
Hardvér: Arduino Uno, napájací zdroj (5 V), kondenzátor 100 UF (2 kusy), tlačidlo (2 kusy), rezistor 1 KΩ (3 kusy), 16 * 2 znaky LCD, tranzistor 2N2222.
Softvér: Atmel studio 6.2 alebo AURDINO každú noc.
Schéma zapojenia a pracovné vysvetlenie
Obvod pre variabilné napätie zariadenia s použitím Arduino je znázornené na nasledujúcej schéme.
Napätie na výstupe nie je úplne lineárne; bude to hlučný. Na odfiltrovanie šumu sú kondenzátory umiestnené na výstupných svorkách, ako je to znázornené na obrázku. Dve tlačidlá slúžia na zvýšenie a zníženie napätia. Zobrazovacia jednotka zobrazuje napätie na svorkách OUTPUT.
Predtým, ako ideme do práce, musíme sa pozrieť na ADC a PWM funkcie Arduino UNO.
Tu vezmeme napätie poskytnuté na výstupnom termináli a privedieme ho do jedného z ADC kanálov Arduina. Po prepočte vezmeme túto DIGITÁLNU hodnotu a spojíme ju s napätím a ukážeme výsledok na displeji 16 * 2. Táto hodnota na displeji predstavuje premenlivú hodnotu napätia.
ARDUINO má šesť ADC kanálov, ako je znázornené na obrázku. V nich môže byť jeden alebo všetky použité ako vstupy pre analógové napätie. UNO ADC má 10 bitové rozlíšenie (teda celočíselné hodnoty od (0- (2 ^ 10) 1023)). To znamená, že bude mapovať vstupné napätie medzi 0 a 5 voltami na celočíselné hodnoty medzi 0 a 1023. Takže pre každú (5/1024 = 4,9 mV) na jednotku.
Tu použijeme A0 z UNO.
|
Najskôr majú kanály UNO ADC predvolenú referenčnú hodnotu 5 V. To znamená, že môžeme poskytnúť maximálne vstupné napätie 5 V pre prevod ADC na ktoromkoľvek vstupnom kanáli. Pretože niektoré snímače poskytujú napätie od 0 do 2,5 V, pri referenčnej hodnote 5 V dostaneme menšiu presnosť, takže máme inštrukciu, ktorá nám umožňuje zmeniť túto referenčnú hodnotu. Takže pre zmenu referenčnej hodnoty, ktorú máme („analogReference ();“), teraz ju necháme ako.
Ako predvolené nastavenie dostaneme maximálne rozlíšenie ADC na doske, ktoré je 10 bitov, toto rozlíšenie je možné zmeniť pomocou inštrukcie („analogReadResolution (bits);“). Táto zmena rozlíšenia sa môže v niektorých prípadoch hodiť. Zatiaľ to necháme tak.
Teraz, ak sú vyššie uvedené podmienky nastavené na predvolené, môžeme načítať hodnotu z ADC kanálu „0“ priamym volaním funkcie „analogRead (pin);“, tu „pin“ predstavuje pin, kam sme pripojili analógový signál, v tomto prípade to bude „A0“.
Hodnotu z ADC možno vziať do celého čísla ako „float VOLTAGEVALUE = analogRead (A0); ”, Touto inštrukciou sa hodnota po ADC uloží do celého čísla“ VOLTAGEVALUE ”.
PWM UNO je možné dosiahnuť na ktoromkoľvek z pinov symbolizovaných ako „~“ na doske plošných spojov. V UNO je šesť kanálov PWM. Pre náš účel použijeme PIN3.
|
analogWrite (3, VALUE); |
Z vyššie uvedenej podmienky môžeme priamo získať signál PWM na zodpovedajúcom kolíku. Prvý parameter v zátvorkách slúži na voľbu počtu pinov signálu PWM. Druhý parameter je pre pomer písania.
Hodnotu PWM pre UNO je možné zmeniť od 0 do 255. S „0“ ako najnižšou hodnotou na „255“ ako najvyššou hodnotou. S pomerom cla 255 dostaneme 5V na PIN3. Ak je ukazovateľ cla uvedený ako 125, dostaneme na PIN3 2,5 V
Ako už bolo povedané, sú tu dve tlačidlá spojené s PIN4 a PIN5 UNO. Po stlačení sa zvýši hodnota cla PWM. Po stlačení iného tlačidla sa hodnota prevádzkového pomeru PWM zníži. Takže meníme pracovný pomer signálu PWM na PIN3.
Tento signál PWM na PIN3 sa privádza na základňu NPN tranzistora. Tento tranzistor poskytuje na svojom emitori premenlivé napätie, pričom funguje ako spínacie zariadenie.
S variabilným pracovným pomerom PWM na základni bude na výstupe emitora premenlivé napätie. Vďaka tomu máme po ruke variabilný zdroj napätia.
Napäťový výstup sa privádza do UNO ADC, aby používateľ mohol vidieť napäťový výstup.