Control de brillantor, Arduino (amb animacions): 7 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

Durant els darrers anys he construït dues màquines de pinball (pinballdesign.com) i dos caps de robot (grahamasker.com) controlats cadascun per Arduinos. Havent tingut una carrera com a enginyer mecànic, estic bé amb el disseny dels mecanismes, tot i que em costa la programació. Vaig decidir crear animacions per il·lustrar alguns dels conceptes bàsics de l'Arduino. Vaig pensar que m’ajudaria a entendre’ls a mi i als altres. Una imatge val més que mil paraules i una animació pot ser mil fotos.

Així doncs, aquí teniu una explicació animada sobre el tema del control de la brillantor. L'animació anterior mostra un esquema d'un potenciòmetre connectat a un Arduino. Mostra com ajustar la posició del potenciòmetre pot alterar la brillantor d’un led. Vaig a explicar tots els elements d’aquest procés. Per a qualsevol persona que no estigui familiaritzada amb els potenciòmetres i els leds, començaré per aquests. A continuació, explicaré per què s’ha de connectar el led a un pin Arduino habilitat per PWM i com s’utilitza la funció MAP dins d’un esbós Arduino per convertir l’entrada del potenciòmetre a una sortida adequada per controlar un led.

Si coneixeu els leds i els potenciòmetres, podeu ometre les seccions 1 i 2.

Pas 1: SOBRE els LED

La il·lustració esquerra superior mostra el símbol del circuit d'un led i la polaritat de les potes del led. El corrent només fluirà a través d’un LED en una direcció, de manera que la polaritat és important. La cama més llarga és el positiu. També hi ha un costat pla a la brida, aquest és el costat negatiu.

TENSIÓ i ACTUALITAT

El voltatge requerit per un LED oscil·la entre 2,2v i 3,2 volts, segons el seu color. La seva classificació actual sol ser de 20 mA. Per tal de restringir el corrent i evitar que el LED es sobreescalfi, és necessari utilitzar una resistència en sèrie amb cada LED. Recomano uns 300 ohms.

La il·lustració de la dreta superior mostra una manera de soldar una resistència a una pota d'un led i aïllar-la amb un mànec termoencongible.

Pas 2: POTENCIOMETRE

En termes Arduino, un potenciòmetre és un sensor. "Sensor" fa referència a qualsevol dispositiu extern que, quan està connectat a pins d'entrada, pot ser detectat per l'Arduino. Utilitzarem un potenciòmetre connectat a l’Arduino per controlar la brillantor d’un LED. De vegades, un potenciòmetre s’anomena divisor de tensió, cosa que crec que és una millor descripció. El diagrama de l’esquerra superior indica el principal d’un divisor de tensió. En aquest exemple, una resistència està connectada a terra en un extrem i subjectada per una font d'alimentació a 5v a l'altre extrem. Si es mou un control lliscant al llarg de la resistència, tindrà un voltatge de 0v a l’extrem esquerre, 5v a l’extrem dret. En qualsevol altra posició, tindrà un valor entre 0v i 5v. A mig camí, per exemple, serà a 2,5V. Si remodelem l’arranjament tal com es mostra a la part superior dreta, representa l’acció d’un potenciòmetre giratori.

Pas 3: EL CIRCUIT

La il·lustració anterior mostra com hem de connectar el potenciòmetre i el led a un Arduino.

L’Ardunio necessita percebre la tensió que li alimenta el potenciòmetre. El voltatge s’altera suaument a mesura que es gira el potenciòmetre, per tant és un senyal analògic i, per tant, s’ha de connectar a un pin d’entrada analògic de l’Arduino. El voltatge d’aquest pin serà llegit per l’Arduino cada vegada que el programa ho sol·liciti mitjançant la funció “analogRead”.

L'Arduino només té pins de sortida digitals. Tanmateix, els pins amb una tilde (~) al costat simulen una sortida analògica que és adequada per controlar la brillantor d'un Led. Aquest procés s’anomena Modulació de l’amplada del pols (PWM) i s’explica mitjançant la següent animació, el pas 4.

Pas 4: PWM

PWM, modulació de l'amplada de pols

Com es va esmentar anteriorment, els pins amb una tilda, "~" al seu costat, són pins PWM. Com que els pins són digitals, només poden estar a 0v o 5v, però amb PWM es poden utilitzar per atenuar un LED o controlar la velocitat d’un motor. Ho fan subministrant 5v a un LED però pulsant-lo entre 0v i 5v a 500 Hz (500 vegades per segon) i estirant o reduint la durada de cada element de 0v i 5v del pols. A mesura que el LED veu un pols de 5v més llarg que un de 0v, es torna més brillant. Al nostre programa, fem servir la funció analogueWrite () per generar una “ona quadrada” PWM. Té 256 increments, Zero dóna un cicle de treball del 0% i 255 dóna un "cicle de treball" del 100%, és a dir, continu de 5 volts. Així, 127 donaria un cicle de treball del 50%, la meitat del temps a 0v i la meitat del temps a 5v. L'animació anterior mostra com a mesura que aquest cicle de treball s'estira cap al 100%, el led es torna més brillant.

Pas 5: EL PROGRAMA (ARDUINO SKETCH)

El vídeo anterior passa per un programa (esbós) que es pot utilitzar per controlar la brillantor d’un led mitjançant un potenciòmetre. El circuit és el mateix que es mostra al pas 3.

Si trobeu que aquest vídeo és ràpid (o lent) per llegir-lo còmodament, podeu ajustar-ne la velocitat. A l'extrem dret de la barra de control inferior hi ha un símbol amb forma de roda dentada (algunes vegades amb una etiqueta vermella "HD" a sobre).) Si es fa clic, apareixerà un menú que inclou "velocitat de reproducció".

Per descomptat, seria millor que poguéssiu fer clic en un botó per recórrer cada línia del programa a la vostra pròpia velocitat, però, malauradament, no és possible proporcionar aquest mètode interactiu aquí. Si preferiu utilitzar aquest mètode sobre aquest tema i molts altres temes d’Arduino, hi ha una versió gratuïta de previsualització d’un llibre electrònic interactiu / animat disponible a animatedarduino.com

Hi ha una característica al programa que crec que necessita més explicació: a la línia 14 s’utilitza la funció "mapa". A continuació, hi ha una explicació sobre el seu propòsit, al pas 6

Pas 6: MAPA

Tenim el potenciòmetre connectat a un pin analògic. El voltatge del potenciòmetre varia entre 0v i 5v. Aquest rang es registra al processador en increments de 1024. Quan s’utilitza l’entrada de valor per crear una sortida mitjançant un pin digital habilitat per PWM, aquest interval s’ha de mapar al rang de sortida d’un pin digital. Això té 255 increments. La funció de mapa s'utilitza amb aquest propòsit i proporciona una sortida proporcional a l'entrada.

El vídeo anterior ho il·lustra.

Pas 7: Arduino animat

Les imatges d’aquest Instructable s’han extret del meu llibre electrònic Animated Arduino, disponible a www.animatedarduino.com, en el qual pretenc proporcionar una millor comprensió d’alguns dels conceptes trobats mentre aprenia a programar l’Arduino.

Hi ha una còpia gratuïta de la vista prèvia del llibre electrònic disponible al lloc web que us permet experimentar la naturalesa interactiva del llibre. Es tracta bàsicament d’una col·lecció de pàgines de mostra i, per tant, omet moltes explicacions. Inclou pàgines de mostra que us permeten fer clic a botons que us porten per cada línia d'un programa i visualitzar els comentaris relacionats. Altres pàgines tenen animacions de vídeo i contingut d'àudio que podeu controlar. S'inclou una pàgina de contingut per tal de veure què conté l'edició completa.