arduino
PWM - широтно-импульсная модуляция

Управление двигателем постоянного тока через последовательный порт с использованием PWM

В этом примере мы стремимся выполнить одну из наиболее распространенных задач: у меня есть небольшой двигатель постоянного тока, который я могу использовать, как я могу использовать Arduino для управления им? Легко, с PWM и последовательной связью, используя функцию analogWrite() и Serial библиотеку.

Основы

Широкополосная широтно-импульсная модуляция или ШИМ - это метод имитации аналоговых сигналов с использованием цифрового выхода. Как это работает? Использование последовательности импульсов, отношение D (рабочий цикл) между временем на высоком уровне (цифровое 1, обычно 5 В) и время на низком уровне (цифровое 0, 0 В) в каждый период может быть изменено для создания среднего напряжения между этими двумя уровнями:

Используя analogWrite(pin,value) Arduino analogWrite(pin,value) мы можем изменить value рабочего цикла pin . Обратите внимание, что pin должен быть помещен в выходной режим, а value должно быть между 0 (0 В) и 255 (5 В). Любое значение между ними будет имитировать пропорциональный промежуточный аналоговый выход.

Однако назначение аналоговых сигналов обычно связано с управлением механическими системами, которые требуют большего напряжения и тока, чем только плата Arduino. В этом примере мы узнаем, как усилить возможности PWM Arduino.

Для этого используется диод MOSFET. По сути, этот диод действует как коммутатор. Он позволяет или прерывает электрический поток между его истоком и дренажными терминалами. Но вместо механического переключателя он имеет третий терминал, называемый gate . Очень маленький ток (<1 мА) будет «открывать» этот затвор и пропускать ток. Это очень удобно, потому что мы можем отправить PWM-выход Arduino на этот затвор, тем самым создавая еще один импульсный импульс PWM с тем же рабочим циклом через MOSFET, который позволяет напряжениям и токам разрушать Arduino.

Билль материалов: что вам нужно для создания этого примера

• MOSFET диод: например, популярный BUZ11
• Защитный диод для двигателя: Schottky SB320
• Резистор: все 10K ~ 1M Ом
• Двигатель: типичный небольшой двигатель (типичный может быть 12 В)
• Источник питания, совместимый с выбранным вами двигателем
• Макет
• Красочные кабели!
• Ардуино, но ты это уже знал.

Сборка

Соедините все вместе! Поверните рельсы макета и поместите в него диод MOSFET. Подключите двигатель между положительным рельсом и сливным отверстием MOSFET. Подключите защитный диод таким же образом: между сливом MOSFET и положительным рельсом. Подключите источник MOSFET к общей наземной шине. Наконец, подключите штырь PWM (мы используем вывод 10 в этом примере) к затвору MOSFET, а также к общей земле через резистор (нам нужен очень низкий ток!).

Вот пример того, как выглядит эта сборка. Если вы предпочитаете схему здесь один «s.

Код

Теперь мы можем подключить Arduino к компьютеру, загрузить код и управлять двигателем, отправив значения через последовательную связь. Напомним, что эти значения должны быть целыми числами от 0 до 255. Фактический код этого примера очень прост. Объяснение дается в каждой строке.

int in = 0;                   // Variable to store the desired value
byte pinOut = 10;             // PWM output pin

void setup() {                // This executes once
  Serial.begin(9600);             // Initialize serial port
  pinMode(pinOut, OUTPUT);        // Prepare output pin
}

void loop() {                 // This loops continuously
  if(Serial.available()){         // Check if there's data
    in = Serial.read();           // Read said data into the variable "in"
    analogWrite(pinOut, in);      // Pass the value of "in" to the pin
  }
}

И это все! Теперь вы можете использовать возможности PWM Arduino для управления приложениями, для которых требуются аналоговые сигналы, даже когда требования к мощности превышают пределы платы.

ШИМ с TLC5940

TLC5940 - удобный элемент, который должен иметь, когда вы заканчиваете порты PWM на Arduino. Он имеет 16 каналов, каждый из которых индивидуально управляется с 12 бит разрешения (0-4095). Существующую библиотеку можно найти по адресу http://playground.arduino.cc/Learning/TLC5940 . Он полезен для управления несколькими сервоприводами или светодиодами RGB. Просто имейте в виду, что светодиоды должны быть обычным анодом для работы. Кроме того, чипы являются гибкими, что позволяет еще больше портов PWM.

Пример:

// Include the library
#include <Tlc5940.h>

void setup() {
    // Initialize
    Tlc.init();
    Tlc.clear(); 
}

unsigned int level = 0;
void loop() {
    // Set all 16 outputs to same value
    for (int i = 0; i < 16; i++) {
        Tlc.set(i, level);
    }
    level = (level + 1) % 4096;
    // Tell the library to send the values to the chip
    Tlc.update();
    delay(10);
}