Kawalan Kecerahan, Arduino (dengan Animasi): 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Sejak beberapa tahun kebelakangan ini saya telah membina dua mesin pinball (pinballdesign.com) dan dua kepala robot (grahamasker.com) masing-masing dikendalikan oleh Arduinos. Setelah mempunyai kerjaya sebagai jurutera mekanikal, saya baik dengan reka bentuk mekanisme, namun saya berjuang dengan pengaturcaraan. Saya memutuskan untuk membuat animasi untuk menggambarkan beberapa konsep asas Arduino. Saya fikir ia akan membantu saya dan orang lain untuk memahaminya. Gambar bernilai seribu perkataan dan animasi boleh menjadi seribu gambar!

Jadi, inilah penjelasan animasi mengenai subjek Brightness Control. Animasi di atas menunjukkan skema potensiometer yang disambungkan ke Arduino. Ini menunjukkan bagaimana menyesuaikan kedudukan potensiometer dapat mengubah kecerahan led. Saya akan menerangkan semua elemen proses ini. Bagi sesiapa yang tidak biasa dengan potensiometer dan led, saya akan mulakan dengan itu. Saya kemudian akan menerangkan mengapa led mesti disambungkan ke pin Arduino yang diaktifkan PWM dan bagaimana fungsi MAP digunakan dalam sketsa Arduino untuk menukar input dari potensiometer ke output yang sesuai untuk mengendalikan led.

Sekiranya anda biasa dengan led dan potensiometer, anda boleh melangkau bahagian 1 dan 2.

Langkah 1: MENGENAI LED

Ilustrasi kiri di atas menunjukkan simbol litar untuk dipimpin dan kekutuban kaki yang dipimpin. Arus hanya akan mengalir melalui LED dalam satu arah sehingga kekutuban itu penting. Kaki yang lebih panjang adalah positif. Juga terdapat sisi rata ke bebibir, ini adalah sisi negatif.

Tegangan dan SEMASA

Voltan yang diperlukan oleh LED berkisar antara 2.2v hingga 3.2 volt bergantung pada warnanya. Peringkat semasa mereka biasanya 20mA. Untuk menyekat arus dan mengelakkan LED daripada terlalu panas, perlu menggunakan perintang secara bersiri dengan setiap LED. Saya mengesyorkan kira-kira 300 ohm.

Ilustrasi di sebelah kanan di atas menunjukkan cara memateri perintang ke kaki lekapan dan menebatnya dengan lengan penyusut panas.

Langkah 2: POTENTIOMETER

Dalam istilah Arduino potensiometer adalah sensor. "Sensor" merujuk kepada mana-mana peranti luaran yang ketika disambungkan ke pin input dapat dirasakan oleh Arduino. Kami akan menggunakan potensiometer yang disambungkan ke Arduino, untuk mengawal kecerahan LED. Potensiometer kadang-kadang dipanggil pembahagi voltan, yang saya fikir adalah penerangan yang lebih baik. Rajah di sebelah kiri di atas menunjukkan prinsip pembahagi voltan. Dalam contoh ini, perintang disambungkan ke tanah pada satu hujung dan dipegang, oleh beberapa sumber kuasa hingga 5v di hujung yang lain. Sekiranya gelangsar digerakkan di sepanjang perintang, ia akan berada pada voltan 0v di hujung tangan kiri, 5v di hujung tangan kanan. Dalam kedudukan lain, ia akan berada pada nilai antara 0v dan 5v. Pada separuh jalan, misalnya ia akan berada pada 2.5V. Sekiranya kita membentuk semula susunan seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan atas, maka ini mewakili tindakan potensiometer berputar.

Langkah 3: TAMADUN

Ilustrasi di atas menunjukkan bagaimana kita perlu menghubungkan potensiometer dan membawa ke Arduino.

Ardunio perlu merasakan voltan yang diberikan kepadanya oleh potensiometer. Voltan berubah dengan lancar semasa potensiometer dipusingkan, ini adalah isyarat analog dan oleh itu perlu disambungkan ke pin input analog di Arduino. Voltan pada pin ini akan dibaca oleh Arduino setiap kali program memintanya melalui fungsi "analogRead".

Arduino hanya mempunyai pin output digital. Walau bagaimanapun, pin dengan tilde (~) di sebelahnya mensimulasikan output analog yang sesuai untuk mengawal kecerahan LED. Proses ini dipanggil Pulse Width Modulation (PWM) dan dijelaskan melalui animasi seterusnya, Langkah 4.

Langkah 4: PWM

PWM, Modulasi Lebar Nadi

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pin dengan tilda, "~" di sebelahnya adalah pin PWM. Kerana pin adalah digital, mereka hanya dapat pada 0v atau 5v, namun dengan PWM mereka dapat digunakan untuk meredupkan LED atau mengawal kelajuan motor. Mereka melakukannya dengan membekalkan 5v ke LED tetapi berdenyut antara 0v dan 5v pada 500 Hz (500 kali sesaat) dan meregangkan atau mengecilkan tempoh setiap elemen 0v dan 5v denyut. Oleh kerana LED melihat nadi 5v lebih lama daripada nadi 0v maka ia menjadi lebih cerah. Dalam program kami, kami menggunakan fungsi analog analogWrite () untuk menghasilkan "gelombang persegi" PWM. Ia memiliki kenaikan 256, Zero memberikan 0% cycle cycle dan 255 memberikan 100% “duty cycle” iaitu 5 volt berterusan. Dengan demikian 127 akan memberikan kitaran tugas 50%, separuh masa pada 0v dan separuh masa pada 5v. Animasi di atas menunjukkan bagaimana ketika kitaran tugas ini dilanjutkan ke arah 100% maka LED menjadi lebih cerah.

Langkah 5: PROGRAM (ARDUINO SKETCH)

Video di atas melangkah melalui program (lakaran) yang dapat digunakan untuk mengawal kecerahan dipimpin dengan menggunakan potensiometer. Litarnya sama seperti yang ditunjukkan pada langkah 3.

Sekiranya anda mendapati video ini pantas (atau lambat) untuk membaca dengan selesa maka anda dapat menyesuaikan kelajuannya Di hujung kanan bar kawalan bawah adalah simbol yang berbentuk seperti roda gigi (kadang-kadang terdapat label 'HD' berwarna merah di atasnya Jika diklik, ia akan memunculkan menu yang merangkumi "playback speed".

Sudah tentu, lebih baik jika anda dapat mengklik butang untuk melangkah setiap baris program dengan kelajuan anda sendiri, namun sayangnya tidak dapat menyediakan kaedah interaktif di sini. Sekiranya anda lebih suka menggunakan kaedah tersebut mengenai topik ini dan banyak topik Arduino yang lain, maka terdapat versi pratonton percuma dari ebook interaktif / animasi yang terdapat di animatedarduino.com

Terdapat satu ciri dalam program ini yang menurut saya memerlukan penjelasan lebih lanjut: di talian14 fungsi "peta" digunakan. Terdapat penjelasan mengenai tujuannya seterusnya, pada langkah 6

Langkah 6: PETA

Kami mempunyai potensiometer yang disambungkan ke pin analog. Voltan potensiometer berbeza antara 0v dan 5v. Julat ini didaftarkan dalam prosesor dengan kenaikan 1024. Apabila input nilai digunakan untuk membuat output melalui pin digital yang diaktifkan oleh PWM, julat ini harus dipetakan ke julat output dari pin digital. Ini mempunyai kenaikan 255. Fungsi peta digunakan untuk tujuan ini dan memberikan output yang sebanding dengan input.

Video di atas menggambarkan perkara ini.

Langkah 7: Arduino animasi

Gambar dalam Instructable ini telah diambil dari ebook Animated Arduino saya yang terdapat di www.animatedarduino.com di mana saya bertujuan untuk memberikan pemahaman yang lebih baik mengenai beberapa konsep yang dihadapi semasa belajar memprogram Arduino.

Terdapat salinan pratonton ebook percuma yang terdapat di laman web yang membolehkan anda mengalami sifat interaktif buku ini. Ini pada dasarnya adalah kumpulan contoh halaman dan dengan demikian menghilangkan banyak penjelasan. Ini merangkumi contoh halaman yang membolehkan anda mengklik butang yang menuntun anda ke setiap baris pro-gram dan melihat komen yang berkaitan. Halaman lain mempunyai animasi video dan kandungan audio yang dapat anda kendalikan. Halaman kandungan disertakan agar anda dapat melihat isi edisi lengkap.