En aquest tutorial desenvoluparem una font de voltatge variable de 5V des d’Arduino Uno. Per a això utilitzarem les funcions ADC (conversió analògica a digital) i PWM (modulació d’amplada de pols).
Alguns mòduls electrònics digitals, com l’acceleròmetre, funcionen en tensió 3,3V i alguns funcionen en 2,2V. Alguns fins i tot funcionen amb tensions més baixes. Amb això no podem aconseguir un regulador per a cadascun d’ells. Així doncs, aquí farem un circuit senzill que proporcionarà una sortida de tensió de 0-5 volts a una resolució de 0,05V. Així, amb això podem proporcionar tensions amb precisió per als altres mòduls.
Aquest circuit pot proporcionar corrents de fins a 100 mA, de manera que podem utilitzar aquesta unitat de potència per a la majoria dels mòduls del sensor sense cap problema. Aquesta sortida de circuit també es pot utilitzar per carregar bateries recarregables AA o AAA. Amb la pantalla al seu lloc, podem veure fàcilment les fluctuacions de potència del sistema. Aquesta font d'alimentació variable conté una interfície de botó per a la programació de tensió. A continuació s’explica el funcionament i el circuit.
Maquinari: Arduino Uno, font d'alimentació (5v), condensador 100uF (2 peces), botó (2 peces), resistència d'1 KΩ (3 peces), LCD de 16 * 2 caràcters, transistor 2N2222.
Programari: Atmel studio 6.2 o AURDINO cada nit.
Diagrama de circuits i explicació de treball
El circuit de la unitat de tensió variable que utilitza arduino es mostra al diagrama següent.
El voltatge a través de la sortida no és completament lineal; serà sorollós. Per filtrar els condensadors de soroll es col·loquen entre els terminals de sortida tal com es mostra a la figura. Els dos botons aquí són per augmentar i disminuir la tensió. El visualitzador mostra la tensió als terminals OUTPUT.
Abans de treballar, hem d’examinar les funcions ADC i PWM d’Arduino UNO.
Aquí agafarem el voltatge subministrat al terminal OUTPUT i l’introduirem en un dels canals ADC d’Arduino. Després de la conversió, prendrem aquest valor DIGITAL i el relacionarem amb el voltatge i mostrarem el resultat a la pantalla de 16 * 2. Aquest valor a la pantalla representa el valor de la tensió variable.
ARDUINO té sis canals ADC, com es mostra a la figura. En aquelles, qualsevol o totes es poden utilitzar com a entrades de tensió analògica. El UNO ADC té una resolució de 10 bits (per tant, els valors enters de (0- (2 ^ 10) 1023)). Això vol dir que maparà les tensions d'entrada entre 0 i 5 volts en valors enters entre 0 i 1023. Així doncs, per a cada (5/1024 = 4,9 mV) per unitat.
Aquí utilitzarem A0 de l’ONU.
|
En primer lloc, els canals UNO ADC tenen un valor de referència per defecte de 5V. Això significa que podem donar un voltatge màxim d'entrada de 5V per a la conversió ADC en qualsevol canal d'entrada. Com que alguns sensors proporcionen tensions de 0-2,5 V, amb una referència de 5 V obtenim una precisió menor, de manera que tenim una instrucció que ens permet canviar aquest valor de referència. Per tant, per canviar el valor de referència que tenim ("analogReference ();"), ara per ara ho deixem com.
Per defecte obtenim la resolució ADC màxima de la placa que és de 10 bits, aquesta resolució es pot canviar mitjançant la instrucció ("analogReadResolution (bits);"). Aquest canvi de resolució pot ser útil en alguns casos. De moment ho deixem així.
Ara bé, si les condicions anteriors s’estableixen per defecte, podem llegir el valor de l’ADC del canal '0' trucant directament a la funció “analogRead (pin);”, aquí “pin” representa el pin on hem connectat el senyal analògic, en aquest cas seria "A0".
El valor de l'ADC es pot prendre en un enter com a "float VOLTAGEVALUE = analogRead (A0); ”, Mitjançant aquesta instrucció, el valor després de l’ADC s’emmagatzema a l’enter“ VOLTAGEVALUE ”.
El PWM de UNO es pot aconseguir en qualsevol dels pins simbolitzats com a "~" a la placa PCB. Hi ha sis canals PWM a l’ONU. Utilitzarem el PIN3 per al nostre propòsit.
|
analogWrite (3, VALOR); |
Des de la condició anterior podem obtenir directament el senyal PWM al pin corresponent. El primer paràmetre entre claudàtors és per triar el número de pin del senyal PWM. El segon paràmetre és per a la relació d'escriptura.
El valor PWM de UNO es pot canviar de 0 a 255. Amb "0" com a mínim a "255" com a màxim. Amb 255 com a ràtio de treball, obtindrem 5V al PIN3. Si la relació d’impostos és de 125, obtindrem 2,5 V a PIN3
Com s'ha dit anteriorment, hi ha dos botons connectats a PIN4 i PIN5 d'ONU. En prémer el valor de la relació de treball de PWM augmentarà. Quan es prem un altre botó, el valor de la relació de treball de PWM disminueix. Per tant, estem variant la relació de treball del senyal PWM a PIN3.
Aquest senyal PWM al PIN3 s’alimenta a la base del transistor NPN. Aquest transistor proporciona una tensió variable al seu emissor, mentre actua com a dispositiu de commutació.
Amb la relació de treball variable PWM a la base, hi haurà tensió variable a la sortida de l'emissor. Amb això tenim a mà una font de tensió variable.
La sortida de tensió s’alimenta a UNO ADC, perquè l’usuari pugui veure la sortida de tensió.