Arduino. Kết nối cảm biến đơn giản. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Đài thiết kế nghiệp dư

Bình luận bài viết

ADC tích hợp của bộ vi điều khiển, được xem xét trong phần trước của bài đánh giá, giúp dễ dàng kết nối các cảm biến tương tự khác nhau với bo mạch Arduino, giúp chuyển đổi các thông số vật lý đo được thành điện áp.

Một ví dụ về cảm biến tương tự đơn giản là một biến trở được kết nối với bo mạch, như trong Hình 1. 3. Nó có thể thuộc bất kỳ loại nào, ví dụ: SP33-32-2 (Hình 10). Giá trị của điện trở trong sơ đồ được biểu thị gần đúng và có thể ít hơn hoặc nhiều hơn. Tuy nhiên, nên nhớ rằng điện trở của biến trở càng nhỏ thì càng tiêu thụ nhiều dòng điện từ nguồn cấp của vi điều khiển. Và khi điện trở của nguồn tín hiệu (trong trường hợp này là biến trở) lớn hơn XNUMX kOhm, ADC của vi điều khiển hoạt động với sai số lớn. Xin lưu ý rằng điện trở của biến trở làm nguồn tín hiệu phụ thuộc vào vị trí thanh trượt của nó. Nó bằng XNUMX ở các vị trí cực trị và cực đại (bằng một phần tư điện trở danh nghĩa) ở vị trí chính giữa.

Cơm. 1. Sơ đồ kết nối biến trở với bo mạch

Cơm. 2. SP3-33-32

Thật tiện lợi khi sử dụng một biến trở khi bạn muốn thay đổi tham số một cách trơn tru chứ không phải theo từng bước (rời rạc). Ví dụ, hãy xem xét công việc được đưa ra trong Bảng. 1 chương trình thay đổi độ sáng của đèn LED tùy thuộc vào vị trí của thanh trượt biến trở. Chuỗi U = U/4 là cần thiết trong chương trình để chuyển đổi số nhị phân mười bit do ADC trả về thành số tám bit, được hàm analogWrite() chấp nhận làm toán hạng thứ hai. Trong trường hợp đang xem xét, điều này được thực hiện bằng cách chia số ban đầu cho bốn, tương đương với việc loại bỏ hai bit có ý nghĩa nhỏ nhất.

Bảng 1

Một biến trở có thiết kế phù hợp có thể đóng vai trò là cảm biến góc quay hoặc cảm biến dịch chuyển tuyến tính. Tương tự, nhiều phần tử vô tuyến có thể được kết nối với nó: điện trở quang, điện trở nhiệt, điốt quang, bóng bán dẫn quang. Nói một cách dễ hiểu, các thiết bị có điện trở phụ thuộc vào các yếu tố môi trường nhất định.

Trên hình. Hình 3 hiển thị sơ đồ kết nối điện trở quang với Arduino. Khi độ chiếu sáng thay đổi, điện trở của nó thay đổi và theo đó, điện áp ở đầu vào tương tự của bo mạch Arduino. Điện trở quang FSK-1 được chỉ ra trong sơ đồ có thể được thay thế bằng bất kỳ loại nào khác, chẳng hạn như SF2-1.

Cơm. 3. Sơ đồ nối dây cho điện trở quang Arduino

Trong bảng. Hình 2 cho thấy một chương trình biến một bo mạch Arduino có điện trở quang được kết nối với nó thành một thiết bị đo ánh sáng đơn giản. Trong khi làm việc, nó định kỳ đo điện áp rơi trên điện trở mắc nối tiếp với điện trở quang và truyền kết quả theo đơn vị tùy ý qua cổng nối tiếp đến máy tính. Trên màn hình thiết bị đầu cuối gỡ lỗi Arduino, chúng sẽ được hiển thị như trong Hình. 4. Như bạn có thể thấy, tại một thời điểm nhất định, điện áp đo được giảm mạnh. Điều này xảy ra khi một photodiode sáng chói bị che khuất bởi một màn hình mờ đục.

Bảng 2

Cơm. 4. Hình ảnh trên màn hình của thiết bị đầu cuối gỡ lỗi Arduino

Để có được các giá trị chiếu sáng tính bằng lux (đơn vị tiêu chuẩn của hệ SI), bạn cần nhân kết quả thu được với hệ số hiệu chỉnh, nhưng bạn sẽ phải chọn nó theo kinh nghiệm và chọn riêng cho từng điện trở quang. Điều này sẽ yêu cầu một máy đo ánh sáng mẫu mực.

Một phototransistor [1] hoặc một photodiode (Hình 5) được kết nối với Arduino theo cách tương tự. Sử dụng một số thiết bị cảm quang, có thể thiết kế hệ thống thị giác đơn giản nhất cho rô-bốt [2]. Cũng có thể thực hiện nhiều thiết kế cổ điển được nhiều người nghiệp dư vô tuyến biết đến ở cấp độ kỹ thuật mới - mô hình điều khiển học của một con bướm đêm [3, tr. 134-151] hay mô hình xe tăng tiến về phía ánh sáng [4, tr. 331, 332].

Cơm. 5. Sơ đồ kết nối photodiode với Arduino

Tương tự như điện trở quang, một điện trở nhiệt được kết nối với Arduino (Hình 6), điện trở này thay đổi điện trở của nó tùy thuộc vào nhiệt độ. Thay vì nhiệt điện trở MMT-4 được chỉ định trên sơ đồ, ưu điểm chính của nó là hộp kín, bạn có thể sử dụng hầu hết mọi loại khác, chẳng hạn như MMT-1 hoặc nhập khẩu.

Cơm. 6. Sơ đồ kết nối nhiệt điện trở với Arduino

Sau khi hiệu chỉnh thích hợp [5, tr. 231-255] một thiết bị như vậy có thể được sử dụng để đo nhiệt độ trong tất cả các loại trạm thời tiết gia đình, bộ điều nhiệt và các cấu trúc tương tự [6].

Được biết, hầu hết tất cả các đèn LED không chỉ có thể đóng vai trò là nguồn sáng mà còn là bộ thu ánh sáng - điốt quang. Thực tế là tinh thể LED ở trong một hộp trong suốt và do đó, đường giao nhau pn của nó có thể tiếp cận với ánh sáng từ các nguồn bên ngoài. Ngoài ra, vỏ của đèn LED thường có dạng thấu kính tập trung bức xạ bên ngoài vào quá trình chuyển đổi này. Ví dụ, dưới ảnh hưởng của nó, điện trở ngược của tiếp giáp pn thay đổi.

Bằng cách kết nối đèn LED với bo mạch Arduino theo sơ đồ trong hình. 7, một và cùng một đèn LED có thể được sử dụng cho cả mục đích đã định và làm cảm biến quang [7]. Chương trình minh họa chế độ này được trình bày trong Bảng. 3. Ý tưởng của cô ấy là đầu tiên, một điện áp ngược được đặt vào điểm nối pn của đèn LED, sạc điện dung của nó. Cực âm của đèn LED sau đó được cách ly bằng cách định cấu hình chân của Arduino mà nó được kết nối làm đầu vào. Sau đó, chương trình đo khoảng thời gian, phụ thuộc vào ánh sáng xung quanh, phóng điện dung của điểm nối pn của đèn LED bằng dòng điện ngược của chính nó xuống mức logic bằng XNUMX.

Cơm. 7. Sơ đồ kết nối đèn LED với bo mạch Arduino

Bảng 3

Trong chương trình trên, biến t được khai báo là unsigned int - số nguyên không dấu. Một biến loại này, không giống như một int thông thường nhận các giá trị từ -32768 đến +32767, không sử dụng bit quan trọng nhất của nó để lưu dấu và có thể nhận các giá trị từ 0 đến 65535.

Chương trình tính toán thời gian xả trong vòng lặp while(digitalRead (K)!=0)t++. Vòng lặp này được thực hiện, mỗi lần tăng t một lần, cho đến khi điều kiện trong ngoặc là đúng, tức là cho đến khi điện áp catốt của đèn LED xuống thấp.

Đôi khi, người ta yêu cầu rô-bốt không chỉ nhận thông tin về sự chiếu sáng của bề mặt mà nó di chuyển mà còn có thể xác định màu sắc của nó. Một cảm biến màu của bề mặt bên dưới được triển khai, chiếu sáng nó luân phiên bằng các đèn LED có màu phát quang khác nhau và so sánh, sử dụng đi-ốt quang, các mức tín hiệu phản xạ từ nó dưới các ánh sáng khác nhau [8]. Sơ đồ kết nối của các phần tử cảm biến màu với bo mạch Arduino được hiển thị trong hình. 8 và chương trình phục vụ nó - trong bảng. 4.

Cơm. 8. Sơ đồ kết nối các phần tử của cảm biến màu với bo mạch Arduino

Bảng 4

Quy trình đo các tín hiệu mà điốt quang nhận được dưới sự chiếu sáng khác nhau của bề mặt được lặp lại nhiều lần và kết quả thu được được tích lũy để loại bỏ các lỗi ngẫu nhiên. Sau đó, chương trình sẽ chọn giá trị lớn nhất trong các giá trị tích lũy. Điều này cho phép bạn đánh giá sơ bộ màu sắc của bề mặt. Để xác định màu sắc chính xác hơn, cần phải phức tạp hóa quá trình xử lý kết quả, không chỉ tính đến kết quả lớn nhất mà còn cả tỷ lệ của nó với các kết quả nhỏ hơn. Cũng cần tính đến độ sáng thực của đèn LED có các màu phát quang khác nhau, cũng như các đặc tính quang phổ của điốt quang được áp dụng.

Một ví dụ về thiết kế cảm biến màu bao gồm bốn đèn LED và một đi-ốt quang được hiển thị trong Hình. 9. Các trục quang học của đèn LED và điốt quang phải hội tụ tại một điểm trên bề mặt đang nghiên cứu và bản thân các thiết bị phải được đặt càng gần càng tốt để giảm thiểu tác động của ánh sáng bên ngoài.

Cơm. 9. Một ví dụ về thiết kế cảm biến màu gồm bốn đèn LED và điốt quang

Cảm biến được lắp ráp yêu cầu hiệu chuẩn riêng cẩn thận trên các bề mặt có màu khác nhau. Nó được rút gọn thành một lựa chọn các hệ số mà theo đó các kết quả đo thu được trong điều kiện chiếu sáng khác nhau sẽ được nhân lên trước khi so sánh. Một robot được trang bị cảm biến như vậy có thể được dạy để thực hiện các thuật toán chuyển động thú vị. Ví dụ: anh ta sẽ có thể di chuyển xung quanh trường làm việc có một màu mà không vi phạm ranh giới của các vùng "cấm" được sơn bằng một màu khác.

Bạn có thể tìm thấy các chương trình được thảo luận trong bài viết tại ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/10/asensors.zip.

Văn chương

1. Kholostov K. Khu vườn trên bậu cửa sổ. - Tả, 2014, số 11, tr. 12-14.
2. Kholostov K. Đừng ngạc nhiên: robot rất đơn giản. - Tả, 2012, số 11, tr. 12-14.
3. Otryashenkov Yu. M. Nhà điều khiển học trẻ tuổi. - M.: Văn học thiếu nhi, 1978.
4. Borisov V. G. Đài phát thanh nghiệp dư trẻ tuổi. - M.: Phát thanh và truyền thông, 1992.
5. Revich Y. Điện tử giải trí. - St.Petersburg: BHV-Petersburg, 2007.
6. Kholostov K. Chúng tôi điều chỉnh nhiệt độ. - Tả, 2013, số 8, tr. 12-14; Số 9, tr. 12-14.
7. Lập trình Arduino/CraftDuino thực tế - Cảm biến LED. - URL: robocraft.ru/blog/arduino/70.html.
8. Cảm biến màu tự chế. - URL: robocraft.ru/blog/sensor/395.html.

Tác giả: D. Lekomtsev

Xem các bài viết khác razdela Đài thiết kế nghiệp dư.

Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này.

<< Quay lại

Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:

Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang 05.05.2024

Thế giới khoa học và công nghệ hiện đại đang phát triển nhanh chóng, hàng ngày các phương pháp và công nghệ mới xuất hiện mở ra những triển vọng mới cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Một trong những đổi mới như vậy là sự phát triển của các nhà khoa học Đức về một phương pháp mới để điều khiển tín hiệu quang học, phương pháp này có thể dẫn đến tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực quang tử học. Nghiên cứu gần đây đã cho phép các nhà khoa học Đức tạo ra một tấm sóng có thể điều chỉnh được bên trong ống dẫn sóng silica nung chảy. Phương pháp này dựa trên việc sử dụng lớp tinh thể lỏng, cho phép người ta thay đổi hiệu quả sự phân cực của ánh sáng truyền qua ống dẫn sóng. Bước đột phá công nghệ này mở ra triển vọng mới cho việc phát triển các thiết bị quang tử nhỏ gọn và hiệu quả có khả năng xử lý khối lượng dữ liệu lớn. Việc điều khiển phân cực quang điện được cung cấp bởi phương pháp mới có thể cung cấp cơ sở cho một loại thiết bị quang tử tích hợp mới. Điều này mở ra những cơ hội lớn cho ... >>

Bàn phím Primium Seneca 05.05.2024

Bàn phím là một phần không thể thiếu trong công việc máy tính hàng ngày của chúng ta. Tuy nhiên, một trong những vấn đề chính mà người dùng gặp phải là tiếng ồn, đặc biệt là ở các dòng máy cao cấp. Nhưng với bàn phím Seneca mới của Norbauer & Co, điều đó có thể thay đổi. Seneca không chỉ là một bàn phím, nó là kết quả của 5 năm phát triển để tạo ra một thiết bị lý tưởng. Mọi khía cạnh của bàn phím này, từ đặc tính âm thanh đến đặc tính cơ học, đều được xem xét và cân bằng cẩn thận. Một trong những tính năng chính của Seneca là bộ ổn định im lặng, giúp giải quyết vấn đề tiếng ồn thường gặp ở nhiều bàn phím. Ngoài ra, bàn phím còn hỗ trợ nhiều độ rộng phím khác nhau, thuận tiện cho mọi người dùng. Mặc dù Seneca vẫn chưa có sẵn để mua nhưng nó được lên kế hoạch phát hành vào cuối mùa hè. Seneca của Norbauer & Co đại diện cho các tiêu chuẩn mới trong thiết kế bàn phím. Cô ấy ... >>

Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới 04.05.2024

Khám phá không gian và những bí ẩn của nó là nhiệm vụ thu hút sự chú ý của các nhà thiên văn học từ khắp nơi trên thế giới. Trong bầu không khí trong lành của vùng núi cao, cách xa ô nhiễm ánh sáng thành phố, các ngôi sao và hành tinh tiết lộ bí mật của chúng một cách rõ ràng hơn. Một trang mới đang mở ra trong lịch sử thiên văn học với việc khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới - Đài thiên văn Atacama của Đại học Tokyo. Đài quan sát Atacama nằm ở độ cao 5640 mét so với mực nước biển mở ra cơ hội mới cho các nhà thiên văn học trong việc nghiên cứu không gian. Địa điểm này đã trở thành vị trí cao nhất cho kính viễn vọng trên mặt đất, cung cấp cho các nhà nghiên cứu một công cụ độc đáo để nghiên cứu sóng hồng ngoại trong Vũ trụ. Mặc dù vị trí ở độ cao mang lại bầu trời trong xanh hơn và ít bị nhiễu từ khí quyển hơn, việc xây dựng đài quan sát trên núi cao đặt ra những khó khăn và thách thức to lớn. Tuy nhiên, bất chấp những khó khăn, đài quan sát mới mở ra triển vọng nghiên cứu rộng lớn cho các nhà thiên văn học. ... >>

Tin tức ngẫu nhiên từ Kho lưu trữ Các học giả thích tiêu đề ngắn 05.09.2015 Trích dẫn cao được coi là dấu hiệu thành công của một công trình khoa học: càng nhiều nhà nghiên cứu khác tham khảo bài báo thì kết quả của nó càng thú vị và đầy hứa hẹn. Nhưng trong một ấn phẩm, không chỉ nội dung mới quan trọng mà còn cả hình thức: không ai có thể đọc được một văn bản viết rất tệ - đơn giản là họ không thể, ngay cả khi một khám phá có tầm quan trọng đáng kinh ngạc được mô tả ở đó. Những thông số chính thức, phong cách nào ảnh hưởng đến mức độ phổ biến của nghiên cứu? Ví dụ, độ dài tiêu đề. Adrian Letchford và các đồng nghiệp tại Đại học Warwick đã so sánh các trích dẫn của 140 bài báo được xuất bản từ năm 000 đến năm 2007 với độ dài tiêu đề của họ. Đây không phải là công trình đầu tiên của loại hình này, nhưng cho đến nay kết quả ở đây có phần trái ngược nhau. Một số tranh cãi có thể đã nổ ra vì các tạp chí khoa học khác nhau sử dụng các tiêu chuẩn khác nhau. Ví dụ: Khoa học yêu cầu tác giả giới hạn tiêu đề của một bài báo ở 2013 ký tự, trong khi các tạp chí thuộc nhóm PLoS (Thư viện Khoa học Công cộng) cho phép tối đa 90 ký tự - tuy nhiên, về tỷ lệ trích dẫn, các bài báo trong Khoa học, trung bình, vượt xa các bài báo trong PLoS. Có nghĩa là, để nghiên cứu mối quan hệ giữa mức độ phổ biến của một tác phẩm và tiêu đề của nó, người ta phải so sánh các ấn phẩm được xuất bản trong cùng một tạp chí hoặc nhóm xuất bản. Lần này, các nhà nghiên cứu đã làm điều đó, với một kết quả có thể đoán trước được: trích dẫn cao hơn đối với các bài báo có tiêu đề ngắn. Tuy nhiên, vẫn có những trường hợp ngoại lệ: các bài báo trong The Lancet và The Lancet Oncology không tìm thấy mối liên hệ giữa độ dài tiêu đề và mức độ phổ biến, và trong Tạp chí Vật lý Năng lượng Cao, các ấn phẩm có tiêu đề ngắn có xu hướng thu được ít trích dẫn tự. (Nhân tiện, The Lancet đã tìm thấy hai bài báo nằm trong năm tiêu đề ngắn nhất: một trong số đó được gọi đơn giản là "Cận thị", tức là "Cận thị", và thứ hai - "Sởi", tức là "Bệnh sởi" .) Thông tin đầy đủ về kết quả nghiên cứu có thể được đọc tại Khoa học Mở của Hiệp hội Hoàng gia. Nhân viên tại một số ấn phẩm - Karl Ziemelis, biên tập viên khoa học của phòng vật lý tại Nature và Meghan Byrne, biên tập viên cấp cao tại PLoS One - nói rằng điều này là đúng: một tiêu đề ngắn thu hút nhiều sự chú ý hơn, vì vậy nó làm tăng khả năng bài báo dưới đó sẽ được đọc đến cuối. Số liệu thống kê khổng lồ từ 140 nghìn ấn phẩm được phân tích ủng hộ tác phẩm mới, tuy nhiên, tất nhiên, không ai nói rằng tiêu đề ngắn là chìa khóa thành công duy nhất. Thay vào đó, đây chỉ là một trong những yếu tố, đặc biệt là vì, ví dụ, hồ sơ khoa học của bài báo và tên của người đứng đầu phòng thí nghiệm không được tính đến ở đây. Có thể các nhà vật lý và bác sĩ có thái độ khác nhau đối với độ dài của các tiêu đề, và một bài báo được xuất bản bởi các nhân viên của một người đoạt giải Nobel, theo định nghĩa, sẽ thu hút sự chú ý ngày càng tăng. Tuy nhiên, kết quả thu được không nên bị bác bỏ. Rốt cuộc, các nhà khoa học yêu thích sự tĩnh lặng hoàn toàn không phải vì sự lười biếng của tâm trí, họ đơn giản, giống như không ai khác, hiểu được giá trị của câu nói nổi tiếng của Shakespeare "... sự ngắn gọn là linh hồn của tâm trí ...", mà tương tự như Chekhov nổi tiếng không kém "sự ngắn gọn là em gái của tài năng."

Tin tức thú vị khác:

▪ Động vật có xương sống sống lâu nhất được xác định

▪ Các vết đen ảnh hưởng đến khí hậu

▪ Sao Mộc không quay quanh mặt trời

▪ Sự nóng lên toàn cầu đang gây ra hiện tượng tẩy trắng san hô

▪ Cuộc trò chuyện qua điện thoại kích thích vỏ não

Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới

Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí:

▪ phần của trang web Hội thảo tại nhà. Lựa chọn bài viết

▪ bài viết Nguyên tắc tổ chức và nhiệm vụ của cơ quan y tế thảm họa. Những điều cơ bản của cuộc sống an toàn

▪ bài viết Tại sao không có số trong tên sản phẩm của IKEA? đáp án chi tiết

▪ bài viết Công nhân-thợ hàn bê tông nhựa. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động

▪ bài viết Chống sét công trình. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

▪ bài viết Bộ giải mã của một hệ thống điều khiển từ xa đơn giản. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện

Để lại bình luận của bạn về bài viết này:

Tất cả các ngôn ngữ của trang này

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web

www.diagram.com.ua
2000-2024