- Ako postaviť snímač náklonu?
- Testovanie zdravia a korekcia parametrov
- Čo potrebujete na spustenie programu?
Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!
Mnohé smartphony môžu potešiť svojich vlastníkov radom funkcií implementovaných vstavaným akcelerometrom. Čo je elektromechanické zariadenie, ktoré zachytáva všetky zmeny v pracovnom tele v priestore. Princíp činnosti je založený na meraní zrýchlenia zotrvačného pohybu hmoty v akcelerometri. Na jeho základe funguje automatické prepínanie obrazovky, nastavenie obrazu v súlade s pozíciou telefónu, počítadlom krokov, aplikáciou na detekciu prekážok, množstvom aplikácií pre fitness a pod.
Pomocou mikrokontroléra Arduino môžete nezávisle navrhnúť snímač sklonu doma.
Na to budete potrebovať:
- ADXL335 akcelerometer;
- Doska Arduino Uno;
- Displej pre zobrazenie smeru sklonu (v tomto prípade používame verziu LED).
Praktická implementácia snímača sklonu Arduino je znázornená na obrázku nižšie:
Tento príklad opisuje inštaláciu akcelerometra ADXL335 vyrobeného Analog Devices, ktorý sa pripája na zodpovedajúce piny na mikrokontroléri Arduino Uno a signály z mikrokontroléra sa prenášajú na displej. Ak chcete zostaviť takúto schému, je vhodné použiť továrenskú prototypovú dosku, hoci snímač sklonu môže perfektne fungovať na akomkoľvek inom plochom povrchu, ktorý budete používať ako základňu. Hlavnou úlohou je implementovať základný princíp snímača, ktorý je znázornený na nižšie uvedenej blokovej schéme.
Výhodou tohto modelu je inštalácia Arduino Uno, pretože tento mikrokontrolér je najlepšou voľbou pre elektronické zariadenia riadené signálmi z dosky. Jeho programovanie a použitie v schéme je masám k dispozícii vďaka jednoduchej adaptácii na štandardný počítačový softvér a možnosti samočinného ladenia a následnej korekcie ich práce. Preto je táto možnosť ideálna pre profesionálnych dizajnérov a fanúšikov v oblasti robotiky a elektronického modelovania.
Pre implementáciu snímača naklonenia bol Arduino Uno zvolený z dôvodu, je zostavený na základe čipu ATmega328 a obsahuje 14 digitálnych výstupov, 6 analógových, USB konektor na pripojenie k programovacím zariadeniam, konektor ICSP, napájací vstup a je vybavený funkciou resetovania alebo resetovania údajov. Táto doska má tiež 16 MHz kryštálový oscilátor navrhnutý tak, aby udržiaval stabilnú prevádzku celého mikrokontroléra.
Cez impozantný objem jeho prvkov, Arduino Uno má relatívne malú veľkosť a je pomerne ľahko ovládateľný. K tomu je potrebné pripojiť dosku k PC cez USB vstup, aby ste nastavili prevádzkové parametre a napájali ju cez batériu alebo cez adaptér. Programovanie a ďalšia prevádzka sa vykonáva v operačnom prostredí Arduino.
Ako postaviť snímač náklonu?
Pripojenie akcelerometra k mikrokontroléru sa vykonáva podľa nasledujúceho princípu:
- ST pin sa pripája na kolík dosky Arduino A0;
- Výstup posunov pozdĺž osi Z je spojený s čapom dosky Arduino A1;
- Výstup posunov pozdĺž osi Y je spojený s kolíkom dosky Arduino A2;
- Výstup posunov pozdĺž osi X je spojený s kolíkom dosky Arduino A3;
- Kolík GND sa pripája na kolík dosky Arduino A4;
- Kolík VCC sa pripája ku kolíku na doske Arduino A5.
Potom sa z Arduina mikrokontroléra pripojí k displeju, v tejto situácii sa skladá zo skupiny LED. Pre pripojenie z dosky sú odoberané výstupy 8 až 12 a 5V výkonový pin, ktoré sú rozdelené podľa logiky obvodu nasledovne:
- Kolík 5V je spoločný bod pripojenia;
- Ôsma je pripojená k LED signalizácii naklonenia doprava;
- Deviata je pripojená k LED, ktorá indikuje, že senzor je v strede stabilnej polohy (aby to bolo iné, robíme to v červenej farbe, ale to nie je kritické);
- Desiata je pripojená k LED signalizujúcej pohyb snímača späť;
- Jedenásta je pripojená k LED signalizácii naklonenia doľava;
- Dvanásty sa pripája na LED signalizáciu naklonenia senzora dopredu.
Keď zmeníte polohu akcelerometra v priestore, posunie sa zotrvačná hmotnosť. Výsledkom tohto pohybu bude zotrvačná hmota vedúca k uzavretiu kontaktov a poskytnutiu vhodného signálu z jedného zo záverov. Potom bude tento signál spracovaný mikroradičom Arduino a prevedený na napäťové napätie na špecifickú LED alebo skupinu LED. Na tomto princípe je snímač sklonu založený na Arduine.
Okrem vyššie uvedeného spôsobu montáže snímača na doštičku na prikladanie je možné ho rovnako dobre implementovať na doske plošných spojov. Príklad takejto dosky je znázornený na obrázku nižšie.
Overenie správnosti spojenia sa vykonáva v kontrolných bodoch, znázornených na obr. 3. Napätie v nich by malo zodpovedať údajom z tabuľky.
Tabuľka: Úrovne napätia na testovacích bodoch
| Bod na obrázku | Bodové napätie, V |
| T0 | 0 |
| T1 | 5 |
| T2 | Nižšie ako v t3 |
| T3 | Vyššie ako T2 |
Testovanie zdravia a korekcia parametrov
Po elektrickom pripojení prvkov snímača naklonenia sa program stiahne do zariadenia cez počítač, pre ktorý potrebujete:
- Pripojte mikrokontrolér k počítaču cez USB adaptér;
- Stiahnite si program (test.ino) z počítača do Arduino UNO;
- Potom na počítači otvorte softvérové prostredie Arduino, ktoré zobrazuje zdrojový kód z príslušných pinov akcelerometra;
- Obnovte údaje a zaznamenajte číselné zmeny na všetkých troch osiach (X, Y, Z), ktoré nastanú, keď je snímač naklonený doľava, doprava.
Ak nie ste spokojní s polohou, v ktorej sa LED dióda rozsvieti, môžete ju opraviť. Ak chcete zmeniť uhol sklonu, pri ktorom senzor signalizuje zmenu polohy, budete potrebovať:
- Zostať v softvérovom prostredí Arduino, začnite nakláňať senzor doľava, keď uhol sklonu dosiahne bod, kde by sa mala rozsvietiť LED, skontrolujte sami - bude to hodnota kódu „A_max“, limit vypnutia LED, keď sa senzor pohybuje dozadu;
- Ak chcete nastaviť uhol sklonu doprava, opakujte tú istú operáciu, nakloňte ju do požadovaného uhla, označte si digitálnu hodnotu pre seba - bude to hodnota kódu „A_min“, rovnaká hodnota prestane horieť pri návrate do neutrálnej polohy snímača;
- Tieto hodnoty je potrebné zmeniť v tele programu tiltdetection.ino, pre ktorý sa spustí IDE Arduino, predtým zaznamenané údaje sa zadajú do riadkov „A_max“ a „A_min“ (Obrázok 5);
Obr. 5. Screenshot z programu Arduino Uno - Potom uložte vykonané zmeny a znovu vložte opravený program na mikrokontrolér.
Teraz bude zariadenie pracovať s viac nakloneným uhlom pre vás. Tu je príklad nastavenia uhla pohybu snímača vľavo a vpravo. Ale ak si želáte, môžete urobiť rovnaké manipulácie, aby ste zmenili uhol sklonu tam a späť, keď prechádzate LED diódami a zhasnú.
Čo potrebujete na spustenie programu?
Keďže mikrokontrolér je naprogramovaný na platforme Arduino IDE, ktorá bola špeciálne vyvinutá, nemusíte mať žiadne ďalšie programovacie jazyky a špeciálne zručnosti na prácu s nimi, stačí pripojiť Arduino k počítaču. Za zmienku tiež stojí, že čip ATmega328 v zariadení Arduino Uno pôvodne obsahuje predinštalovaný mechanizmus načítania. To vám umožňuje naprogramovať zariadenie bez programátorov hardvéru a interakciu softvérového prostredia s počítačom a čipu sa uskutočňuje prostredníctvom protokolu STK500.
Ak chcete pracovať so softvérom mikrokontroléra, musíte prejsť do menu „Nástroje“, potom vybrať „Karty“ a nainštalovať Arduino Uno (ak používate iný model, nainštalujte ho). Potom, cez IDE Arduino, naprogramujte dosku na logiku snímača náklonu a môžete začať používať hotové zariadenie. Je tiež možné programovať Arduino cez protokol ICSP, ale táto metóda je vhodnejšia pre skúsených programátorov a nie pre začiatočníkov, preto je oveľa jednoduchšie používať štandardnú metódu.
Zdrojový kód programu:
Snímač sklonu Arduino (3, 4 KB, stiahnuté: 30)