Kurs Arduino - cz.2 Obwody

Kurs Arduino - cz.2 Obwody

Kurs Arduino - Wykorzystanie płytki stykowej

Płytki stykowe sprawdzają się doskonale przy budowaniu obwodów, szczególnie na etapie ich projektowania, ponieważ pozwalają łatwo przemieszczać elementy oraz dokładać nowe.

Typowy układ płytki stykowej pokazany jest na rysunku 2.2. Płytka składa się z dużej liczby gniazd. W środkowej części płytki gniazda połączone są ze sobą w poszczególnych kolumnach, z przerwą w połowie płytki. Natomiast u góry i u dołu płytki połączone są w poziome linie. Górne i dolne linie służą doprowadzeniu zasilania do budowanego obwodu. Połączenia pomiędzy poszczególnymi elementami wykonuje się przy pomocy zwor różnej długości. Nadszedł czas, aby zacząć zapełniać płytkę oraz dodać pierwszą grupę rezystorów i diod świecących.

Schemat obwodu

Na potrzeby pierwszej części projektu umieścisz na płytce stykowej pięć diod świecących. Rysunek 2.3 pokazuje diagram (albo fachowo schemat) obwodu, który zamierzasz zbudować. Nie przejmuj się, jeśli w tej chwili go nie rozumiesz. Wkrótce nauczysz się,
jak czytać schematy obwodów i przenosić je na rozmieszczenie elementów na płytce. Na schemacie złącza cyfrowe Arduino D8 do D12 podłączone są do diod świecących, odpowiednio LED1 do LED5. Każda dioda połączona jest z rezystorem ograniczającym
prąd (odpowiednio R1 do R5). Katoda każdej z diod (zwyczajowo krótsze wyprowadzenie) podłączona jest do masy Arduino. Zasilanie do obwodu pobierane jest z połączenia USB z Twoim komputerem.

Kurs Arduino

Rysunek 2.2. Układ płytki stykowej: gniazda na górze i na dole płytki połączone są w poziome linie; pozostałe gniazda połączone są w linie pionowe z przerwą w połowie płytki

Kurs Arduino

Rysunek 2.3. Schemat obrazujący podłączenie 5 diod świecących do Arduino

Gdy już oswoisz się ze schematem i zorientujesz się, jak diody, rezystory i samo Arduino są razem połączone, możesz przejść do umieszczania elementów na płytce stykowej.

 

Kurs Arduino - Diody świecące

Na rysunku 2.3 diody LED1 do LED5 podłączone są do cyfrowych wyprowadzeń 8 do 12 na płytce Arduino, które na schemacie oznaczone są odpowiednio D8 do D12. Każda dioda podłączona jest do osobnego złącza. Szeregowo z każdą z diod połączony jest rezystor ograniczający. Jego zadaniem jest ograniczanie prądu płynącego przez diodę świecącą tak, aby uchronić ją od przepalenia.

Obliczanie wartości rezystora Wartość rezystora obliczamy, korzystając z następującego wzoru:

(Napięcie zasilania–napięcie przewodzenia diody)/prąd w amperach = wartość rezystora w omach

Przyjmij założenie, że większość diod świecących może przyjąć prąd o maksymalnym natężeniu 20 mA (miliamperów), nie ulegając uszkodzeniu. Napięcie przewodzenia dla diod czerwonych, żółtych i pomarańczowych wynosi około 1,5 V, dla zielonych około 2 V,
natomiast dla niebieskich i białych około 3 V. 

Ty zasilanie będziesz pobierać ze złącza USB, które pracuje przy napięciu 5 V. Jeśli używasz czerwonej diody o napięciu przewodzenia 1,5 V i prądzie 20 mA, wymaganą wartość rezystora zabezpieczającego możesz obliczyć następująco:

(5 V–1,5 V)/0,02 A = 175 Ω

Najbliższą dostępną wartością rezystora jest 180 Ω, zatem aby prawidłowo zabezpieczyć diodę przed spaleniem, powinieneś używać rezystora o wartości 180 Ω lub większej. My używaliśmy rezystorów o wartości 270 Ω, ponieważ mieliśmy ich mnóstwo pod ręką,
a po ich zastosowaniu diody wciąż świeciły się wystarczająco jasno.

Połączenia

Najpierw upewnij się, że Arduino nie jest jeszcze podłączone do komputera. Nie chciałbyś, aby zasilanie było włączone, gdy Ty podłączasz elementy. 

Rysunek 2.4 obrazuje połączenie pierwszej diody z rezystorem i podłączenie jej zworą do złącza 12 Arduino. Zauważ, że rezystor przechodzi ponad przerwą w połowie płytki. Upewnij się, że dłuższe wyprowadzenie diody świecącej (anoda) połączone jest z rezystorem, krótsze natomiast (katoda) podłączone jest do masy na górnej szynie zasilającej. Teraz w taki sam sposób podłącz pozostałe 4 diody świecące, tak jak to pokazano na rysunku 2.5.

Rysunek 2.6 pokazuje gotowy obwód. Zwróć uwagę na długą zworę łączącą masę Arduino z szyną zasilającą na płytce stykowej. W tym projekcie możesz wykorzystać do zasilania obwodu port USB, ponieważ diody świecące nie wymagają zbyt wiele prądu.
Skoro ukończyłeś już budowę obwodu, możesz teraz zająć się napisaniem odpowiedniego szkicu, aby zmusić diody do migotania.

Szkic błyskający pięcioma diodami

Po ukończeniu montażu części elektrycznej możesz przystąpić do pisania programu. Uruchom środowisko programistyczne Arduino i zacznij tworzyć nowy szkic. W oknie edytora kodu starannie wprowadź poniższy kod.

Kurs Arduino

Rysunek 2.4. Łączenie pierwszej diody świecącej z rezystorem ograniczającym i podłączanie jej do złącza nr 12 Arduino

Kurs Arduino

Rysunek 2.5. Pięć rezystorów podłączonych do złącz 8 do 12 na płytce Arduino

Rysunek 2.6. Gotowy obwód zasilany napięciem z portu USB

 

Listing 2.1. Pięć diod świecących, błyskające jedna po drugiej

int ledArray[] = { 8, 9, 10, 11, 12 }; // tablica led
int count = 0;
int timer = 75;
void setup() {
    for (count = 0; count < 5; count++) { // pętla led
        pinMode(ledArray[count], OUTPUT);
    }
}
void loop() {
    for (count = 0; count < 5; count++) {
        digitalWrite(ledArray[count], HIGH); // digitalWrite wpisuje wartość LOW bądź HIGH
        delay(timer);
        digitalWrite(ledArray[count], LOW); // digitalWrite wpisuje wartość LOW bądź HIGH
        delay(timer);
    }
}


Na początku szkicu zadeklarowane są zmienne przez niego używane. Tablica ledArray przechowuje numery złącz cyfrowych, których będziesz używać. 

Mógłbyś przypisać te numery bezpośrednio:

int ledPin1 = 8;
int ledPin2 = 9;
int ledPin3 = 10;
int ledPin4 = 11;
int ledPin5 = 12;

Jeśli jednak masz zbiór numerów wielu złącz, które traktujesz jednakowo, użycie tablicy będzie bardziej efektywne.
W trakcie procedury setup używasz pętli for, aby każdemu ze złącz od nr 8 do 12 przypisać rolę wyjścia.

W głównej pętli szkicu używasz następnej pętli for, aby przy pomocy funkcji digitalWrite ustawić kolejno stan każdego wyjścia połączonego z diodą LED na HIGH, co spowoduje jej zaświecenie. Numery kolejnych wyjść w wywołaniu funkcji digital
Write pobierane są z tablicy ledArray na podstawie indeksu określonego zmienną count. Następnie, po upływie 75 ms, wyjście ustawiane jest za pomocą digitalWrite ponownie w stan LOW, co powoduje zgaszenie skojarzonej z nim diody.

Pętla wykonuje się dalej, włączając i po chwili gasząc każdą z diod, z krótkim opóźnieniem przed przejściem do kolejnej diody. Czas świecenia diody i zarazem czas przerwy pomiędzy zgaszeniem jednej diody a zaświeceniem kolejnej można zmieniać, modyfikując
wartość zmiennej timer. 

UWAGA: Funkcja digitalWrite ustawia na danym wyjściu stan HIGH (wysoki) bądź LOW (niski). Gdy ustawiony jest stan HIGH, napięcie na wyjściu bliskie jest wartości 5 V, co wystarcza, aby zaświecić diodę LED. Stan LOW oznacza napięcie bliskie 0 V, co powoduje zgaszenie diody.

Teraz, gdy zbudowałeś już obwód i napisałeś swój kod, ruszajmy dalej i przetestujmy je.

 

Kurs Arduino - Załadowanie i test

Podłącz Arduino do komputera przewodem USB, a następnie zweryfikuj poprawność kompilacji szkicu. Jeśli pojawiły się jakieś komunikaty o błędach, sprawdź, czy wpisałeś wszystko dokładnie tak, jak to pokazano na listingu 2.1. Zwróć szczególną uwagę na
otwierające i zamykające nawiasy okrągłe i klamrowe oraz na średniki. Gdy już szkic kompiluje się poprawnie, załaduj go do Arduino. Jeśli tym razem pojawią się jakieś błędy, upewnij się, że masz poprawnie ustawiony typ Arduino i numer portu szeregowego.

Po krótkiej chwili od załadowania programu do Arduino diody powinny zacząć kolejno błyskać. Jeśli diody nie błyskają, mimo iż wcześniej nie było błędów i szkic został poprawnie załadowany do Arduino, odłącz przewód USB i dokładnie sprawdź wszystkie
połączenia. Upewnij się, że diody włożone są odpowiednio — z katodami podłączonymi do masy. Następnie spróbuj ponownie podłączyć przewód USB. 

UWAGA: Nie powinno być potrzeby ponownego załadowania programu do Arduino. Powinien on zostać zachowany w wewnętrznej pamięci procesora. Skoro Twoje diody już błyskają, czas nieco skomplikować sprawy.

 

Arduino w akcji Autorzy: Martin Evans, Joshua Noble, Jordan Hochenbaum Wydawnictwo: Helion

Podobne artykuły

Podziel się ze znajomymi tym artykułem - udostępnij na FB lub wyślij e-maila korzystając z poniższych opcji:

wszystkie oferty