Arduino Portable Workbench 3 -бөлүк: 11 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

Эгерде сиз 1, 2 жана 2В бөлүктөрүн көргөн болсоңуз, анда азырынча бул долбоордо көп Arduino болгон эмес, бирок бир нече тактай зымдары ж. эс алуу иштейт.

Бул электроника жана Arduino коду. Мурунку 2B көрсөтмөсүндө электр менен камсыздоонун чоо -жайы жазылган.

Бул бөлүмдө төмөнкү өзгөчөлүктөрү бар портативдүү жумушчу стол турат

TFT сенсордук экраны төмөнкүлөрдү камсыз кылуу үчүн Arduino Mega менен шартталган

1. 8 санариптик дисплей, өчүрүү/күйүү/термелүү
2. 4 чыңалуу дисплейи
3. 3 ток/чыңалуу дисплейи
4. E24 каршылык көрсөткүчү (анткени мен мындан ары түстүү тилкелерди окуй албайм)

Мен кошо турган башка нерселер болот, бирок бул менин алгачкы максатым болчу. Arduino коду ошондой эле сериялык дисплейди, I2C дисплейди, сыйымдуулук өлчөгүчтү, санарип өчүргүчтөрдү жана осциллографту тизмектейт, мен аларды убакыттын өтүшү менен кошом. Ошондой эле мен 3V3 электр менен жабдуусун, өзгөрүлмө электр менен камсыздоону же электр менен камсыздоо чыңалуусун/токтун мониторингин кошуу керекпи же жокпу, так чече элекмин. Азырынча бул Mega аркылуу курулган, бирок мен кээ бир функцияларды I2C жеткиликтүү микросхемаларга бөлүү үчүн атайын чиптерди же программаланган Atmel 328ди башка контроллерди оңой жайгаштырууну карап жатам.

Жабдуулар

5 х 16 тараптуу башкы розеткалар

5 х 8 тараптуу дюпондук розеткалар, чындыгында, талап кылынган узундукка чейин кесилген, 40 жолдуу бирдиктүү розеткадан жасалган.

1 x 3,5 ILI9486 TFT сенсордук экраны

1 x Arduino Mega 2650

Жеке компоненттер

Текстке ылайык, булардын айрымдарынын мааниси такыр аныкталган эмес жана эгер сиз функцияны өткөрүп жиберсеңиз, анда анын кереги жок болот:)

Санарип киргизүү

16 x 10K каршылыгы

Аналогдук киргизүү

1 x TL074 quad jfet opamp, бул менде запастык нерсе болчу, ушуга окшош нерсе кылат:)

4 x 68K жана 4 x 430k каршылыгы чыңалуу бөлүүчү катары колдонулат.

4 x 1N4001 же окшош

Каршылык көрсөткүчү

1 x TL072 кош jfet opamp, бул менде запастык нерсе болчу, ушуга окшош нерсе кылат:)

1M0, 300k, 100k, 30k, 10k, 3k, 1k, 300R (эгер бул маанилер өзгөртүлсө, Arduino кодун жаңыртуу керек)

1 -кадам: Электроникага жалпы сереп

Боз консолун мен 30 жыл мурун жасаганмын жана дагы эле үзгүлтүксүз колдонулууда, бирок убакыттар жылып кетти. Ал сол жактагы кош кубаттуулукту, ортодо борбордук аудио күчөткүчтү, ички динамикти жана сол жакта осцилляторду камсыз кылат. Бул күндөрдө менин схемаларымдын көбү электр менен камсыздоого гана муктаж, бул оң темир жолго гана. Башка нерсе керек болчу, ошондой эле мен жашабаган этикетка, мен аны аткардым.

Проект кутусунун электроникасына негизги талаптар Arduino же Raspberry PIдин жардамы менен жаңы схемаларды иштетүү болчу, ошондуктан USB розеткалары сыяктуу 5V да абдан маанилүү болчу. Жарыктандырылган өчүргүчтөр мага күйгүзүү же күйгүзбөө керектигин айтышат жана тестирлөө учурунда мен статустун убактылуу көрсөтүлүшү үчүн дайыма кичинекей көмөкчү схемаларды курууга туура келет. Менде чоң отургучтар бар, эң башкысы, мага көрүүсү начарлаган сайын оңой окуй турган дисплей керек, чоң тамгалары бар нерсе. Андыктан мага санариптик дисплейлер, чыңалуу өлчөгүчтөрү, учурдагы эсептегичтер жана бул учурда E24 сериясындагы резисторлорду тез арада аныктоо үчүн каршылык өлчөгүч түрүндөгү кичинекей люкс керек, булардын бардыгы долбоордун нандын 15см чегинде жана компакт, портативдүү корпуста.

Негизги PSU, мурунку макалада сүрөттөлгөн, капкак жабылганда экөөнү туташтырууга мүмкүндүк берген 40 тараптуу лента кабелин колдонуп, капкакка күч берет. Бул панелдик электроника үчүн 5V жана 12V которулган жана нанды камсыз кылуу үчүн камсыз кылат.

Бардык күч жана сигнал кирүүлөрү 8 тараптуу дюпон розеткасы менен параллелдүү 2x8way PCB header розеткалары менен камсыздалат. Бул, кыязы, өтө эле көп, көпчүлүк рабочкалары электр рельсине ээ, бирок оңой эле.

Электр розеткаларында электр менен камсыздоонун негизги 0V релеси бардык жабдуулар үчүн жалпы болуп саналат жана жеткиликтүү болот. Мунун үстүндө базалык блок күйгүзүлгөн 5В электр энергиясы бар, мунун үстүндө эки камсыздалган +12V жана -12V камсыздалат, алар учурда өзгөрүлүп турат жана 3.3-20В менен камсыз кылуу үчүн жабдууну бузуу идеясы бар. өзгөрмө камсыздоо.

2 -кадам: Электроника

Мен панель макетинин экрандын басып чыгарууларын, матрицалык тактага курулганда схеманын кандай экенин, PDF түрүндөгү схеманы жана түпнуска Fritzing файлдарын жайгаштырдым. Бул өзгөчө татаал электроника эмес жана чектөөчү резисторлорду, буфердик күчөткүчтөрдү жана Arduino тактасы үчүн туташууларды күйгүзүү үчүн бар. Бирок көптөгөн байланыштарды бир аз даана көрсөтүү үчүн бир нече сүрөттөр бар. Зымдардын көбү стандарттык узундуктагы дюпонт лента кабелдеринен курулуп, аларды кайра туташтырууну оңой жана ишенимдүү кылуу үчүн көп жолдуу корпустарга кайра бириктирилген.

Arduino Mega 2650 программалоо үчүн жеткиликтүү USB розеткасы менен капкакка орнотулган. Бул TFT сенсордук экранын бардык чыгууларды жана кирүүлөрдү көрсөтүү үчүн колдонот.

8 санариптик кирүү 2 х 8 тараптуу PCB аталышы аркылуу жеткиликтүү болот жана эгерде бул функция тандалса, алардын абалы экранда көрсөтүлөт. Бул жөнөкөй өчүрүү/өчүрүү дисплейи, кызыл өчүрүү, жашыл күйүү. Мен келечектеги өзгөрүү катары термелүүнү кошо алам.

4 чыңалуу киргизүүлөрү ПКБнын башы жана чыңалуу экраны аркылуу экранда көрсөтүлөт. Жалпы жерге таянуу менен алдыңкы панелдеги ар бир кирүү чыңалуусу 7 чыңалуу бөлүштүргүчкө бөлүнөт жана терс чыңалуудагы кырсыктарды болтурбоо үчүн, TL074төгү төрт оп-ампердин бири тарабынан буферленет.. Кайсы бир этапта полярдык көрсөткүчтү кошуу жакшы болмок, бирок бул жолу эмес. Ар бир оп-амптан чыгаруу Ардуинонун ADC кириштеринин бирине туура келет.

ПКБнын дагы бир аталышы сериялык жана I2C байланыштарын көрсөтөт. Бул сериялык дисплей консолун жана I2C идентификациялоочу негизги функцияны ишке ашыруу үчүн жасалды.

Чыңалуу/санариптик кирүүлөрдүн баары эле кереги жок болуп калышы мүмкүн, андыктан алар санариптик которуштурууну чыгаруу үчүн кайра конфигурацияланышы мүмкүн.

Arduino каршылык көрсөткүчүнүн иштешин камсыз кылуу үчүн чыңалуу бөлүштүргүчтөгү каршылык массивине күч берет. Мунун чыгышы Arduino тарабынан окулганга чейин оп-амп (жарым TL072) тарабынан буферленген жана каршылык эсептелет. Мунун максаты каршылыктын так өлчөөсү эмес, бирок E24 сериясындагы баалуулуктарды тез аныктоо, бирок кээ бир калибрлөө менен аны негизги метр катары колдонууга болот. Бул операция алдыңкы панелге орнотулган эки булакта 9M9дан азыраак каршылык болгондо аныктоо, андан кийин бөлгүч массивиндеги ар бир резисторго 5Vды 2.5Vга жакын баалуулук ченелгенге чейин же акыркы резистор тандалганга чейин тандоо эсептөө жана салыштыруу E24 баасын эң жакын аныктоо үчүн жүргүзүлөт. 5V Arduinoдогу 3-10 санариптик чыгуулардан алынат, алар каталарды азайтуу үчүн ар бир өлчөөнүн ортосунда жогорку импеданс кириши катары конфигурацияланган. Arduino казыктары D3-10 атайылап эле колдонулган, анткени бул программалык камсыздоону өзгөртүү болушу мүмкүн болгон PWM жөндөмдүүлүгүн колдонгон сыйымдуулук өлчөгүч болушу мүмкүн.

Өзгөртүлгөн INA3221 тактасы I2C интерфейси аркылуу кошумча чыңалуу менен токтун өлчөөлөрүн алдыңкы панелден киргизет. Келечекте функцияларды кайра дайындоо оңой болушу үчүн баары секиргич кабелдерди колдонуу менен өткөрүлөт.

3 -кадам: INA3221 Voltage/учурдагы киргизүү

Бул кутуда чыңалууну/токту өлчөөнү камсыз кылуу үчүн тез оңдоо максатында иштелип чыккан, бирок мен сатып алган тактада ал батарейканын заряддалышын көзөмөлдөөгө арналган экен, ошондуктан үч көз карандысыз өлчөө үчүн өзгөртүү керек болчу. Эгерде бул долбоорду курууда сиз маалымат чипине ылайык бул чипти ишке ашыруучу INA3221 тактасын булактан алсаңыз, анда бул кереги жок.

Сүрөттү карасак, өлчөөчү резисторлорду ажыратуу үчүн ПХБ издеринде үч жолу кесүү керек. Бул үч резистордун төшөмөлөрү аларды ПХБнын калган бөлүгүнөн ажыратуу үчүн кесилиши керек. Андан кийин резисторлор кошумча зымдарды көпүрө катары ширетүү менен аянтчаларга кошулат. Мен муну документтештирип жатам, анткени бул жалпы такта жана бир гана жеткиликтүү болушу мүмкүн.

Тактайга алдыңкы панелден туташуулар өлчөөчү резисторлор аркылуу секиргичтер аркылуу жүргүзүлөт.

Тактага күч Arduino 5V казыктарынан алынат, I2C туташуулары электроникалык ПХБга өтөт.

4 -кадам: Дисплей экраны

Бул eBay сатып алуусу жана көптөгөн булактардан алынган жана ILI9486 менен иштөөчү дисплей. Мен бул Дэвид Прентистин MCUFRIEND китепканалары менен эң жакшы иштегенин байкадым, бирок аны колдонуудан мурун калибрлөө керек, ал үчүн Дэвид тарабынан берилген китепкананын мисалдарынын бири экраны туташып, экрандын көрсөтмөлөрүн аткарып, жазып коюңуз. көрсөтүлгөн параметрлер, башкача болсо Arduino_Workstation_v01 код файлына киргизилет.

Бул долбоор үчүн сенсордук экран абдан маанилүү, ал атайын өчүргүчтөрү жок жана тегерегинде көп учурда кайра туташуусуз менюларды жана функцияларды кошуу мүмкүнчүлүгүнө ээ.

5 -кадам: Аны бирге туташтыруу

Arduino Mega капкактын LHSинде жайгашкан, анын USB жана күч порттору корпустун сыртынан жеткиликтүү. Ардуинонун жанындагы RHSте матрицалык тактага орнотулган электроника бар жана анын үстүндө капкактын артындагы INA3221 тактасы орнотулган.

Ошондой эле Arduino үстүндөгү LHSтин капкагынын артында бардык негиздер туташкан жалпы жерге туташтыруу тактасы бар.

Мүмкүн болушунча көп жолдор бириктирилип, көп жолдуу туташтыргычтарга бириктирилди. Бул чынжырларды бириктирүүнү бир топ оңой жана ишенимдүү кылат, жана көп жолдуу корпуста бириктиргичтердин өз ара колдоосу бошоп кетүүгө жакшырган каршылыкты камсыз кылат. Бул консолидациялардын тизмеси төмөндө.

Бардык туташтыргычтар логикалык түрдө кошулгандыктан, манжаларым менен туташууга мүмкүнчүлүк түзүп, алдыңкы панелдин байланыштарын аягына чейин калтырып, акыркы дисплей туташуулары монтаждоочу тешиктен өтүп, акыркы жолу бүтүшү керек. Экран 3D принтер менен жабдылган.

6 -кадам: Консолидацияланган лидерлер

1. Arduino ADC портторуна чыңалуу жана каршылык кириштери, 20 см бийиктиктеги жеке эркек коннекторлору бар, бир жагы алты тараптуу үйгө бириктирилип, Arduino башындагы боштукту жайгаштыруу үчүн.
2. Алдыңкы панелдеги чыңалуу төөнөгүчтөрүн электр тактасына туташтыруу үчүн 4 тараптуу 10 см кабель төрт тараптуу корпустан эки 2 тараптуу корпуска.
3. 2x4 жолдогу эркек баштыктан 8 тараптуу аял башына чейин 8 жолу 10см кабель
4. 4 тараптуу аял корпусунан 4 тараптуу 10см кабель 4 тараптуу аял корпусуна Serial менен I2Cди алдыңкы панелге туташтыруу үчүн
5. INA3221ди алдыңкы панелге туташтыруу үчүн 4 тараптуу корпустун 4 жолу 10см кабели төрт жалгыз туташтыргычка чейин
6. 4 тараптуу 20см кабель төрт тараптуу аялдык турак жайды төрт тараптуу эркек турак жайга туташтыруу үчүн Arduinoдон Serial жана I2Cди алып, такта күйөрманына чыгарат.
7. Алдыңкы панелден санариптик кирүүлөрдү алуу үчүн 8 тараптуу аял корпусунан 8 тараптуу 10 см кабель.
8. 8 тараптуу 10 см кабель 8 тараптуу аялдык турак жайды бир 3 тараптуу эркек турак жайга жана бир 5 тараптуу эркек турак жайга каршылык бөлүштүргүчтү тактага туташтыруу үчүн. Бул эки корпус Arduino тактасындагы баштардагы стандарттык эмес боштукту жайгаштыруу үчүн колдонулат.
9. INA3221 электр менен камсыздоо үчүн 2 жолу 20см кабель эки тараптуу аял корпусун эки жалгыз эркек коннекторуна алып баруу.
10. Үчүнчү INA3221 монитор туташуусун алдыңкы панелге туташтыруу үчүн 2 жолдуу 10см кабель эки аялдык корпусту эки жалгыз аял корпусуна алып барышы керек.
11. INA3221ди I2C желдеткич туташууларга туташтыруу үчүн 2 тараптуу аял корпусун 2 тараптуу аял корпусуна алып баруучу 2 тараптуу 10см кабель.

7 -кадам: Arduino коду

Бул долбоор Arduino Mega 2650 тегерегинде негизделген, анткени мен жөнөкөй форматтагы тапшырмаларга арналган көптөгөн I/O портторун кааладым. TFT сенсордук экраны үчүн китепканалар демейки түрдө Arduino Uno колдоого алынат жана Mega колдоо үчүн түзөтүлүшү керек. Китепканаларды түзөтүү TFT кодунун түпкү автору тарабынан колдоого алынган, жөнөкөй жана кийинки кадамда сүрөттөлгөн.

Сенсордук экранды колдонуу долбоордун бул бөлүгүнүн негизи болуп саналат, бирок кимдир бирөө колдонуп жаткан дисплей мен колдонгондон айырмаланышы мүмкүн, код жабдууларга тиешелүү функцияларды өзүнчө тартипке гана коет, андыктан зарыл болгон бардык өзгөртүүлөрдү аныктоого болот.

Коддун жумушчу версиясы бул жерде камтылган жана жаңыртылат, бирок эң акыркы жаңыртуулар githubда болот.

Коддун негизги функциясы дисплейдин тегерегинде айланат, дисплейдеги ар бир элементтин элементтеринин түрүн камтыган бир массивдеги жазуусу бар, экранда ал түстү, ошондой эле киргизүү булагы сыяктуу кошумча параметрлерди көрсөтөт. Комментарийлер менен бул массивдин скриншоту жогоруда көрсөтүлгөн. Ошондой эле ал экранда көрсөтүлөбү же жокпу көзөмөлдөө үчүн талааны камтыйт. Бул массивди түзөтүү менен, жаңы мүмкүнчүлүктөрдү кошууга же алып салууга болот. Коддун "цикл" тартиби бул массивде үзгүлтүксүз иштейт, ар бир ылайыктуу элементти ырааттуу иштетип, андан кийин кайталанат. Учурда 6 түрдүү элемент бар.

Меню элементтери - бул маалыматты көрсөтпөйт, бирок тийишкенде элементтин параметрлеринде аныкталган тиешелүү программаны аткарышат

Санарип элементтер - экранда кутуча катары көрсөтүү, санариптик кирүү пининин абалына жараша кызыл же жашыл. Мисал консолу 8 санарип казыкка туташтырылган, бирок аны каалагандай көбөйтүүгө же азайтууга болот.

Аналогдук элементтер - аналогдук пинге өлчөнгөн болжолдуу чыңалууну көрсөтүү. Төрт башында көрсөтүлгөн.

Тактык элементтери - тышкы тактык вольт/ток эсептегич модулунан киргизилген дисплей. Булардын үчөө гана бар, бирок экинчи же үчүнчү модулду кошууга болот.

Каршылыктын элементи - бул каршылык көрсөткүчүнүн киришин көрсөтүүчү бир элемент.

Тийүү - бул экрандын тийип кеткенин аныктоо үчүн дайыма аткарылып турган, анан тийип кеткен нерсенин негизинде чечим кабыл алуу. башкача айтканда, меню пункту болсо, анда эмнени көрсөтөт.

Экран үч статустук режимге ээ, кадимки, чоң жана толук экран жана бардык элементтер статусуна жараша ишин өзгөртөт. Үч режимди менюдан тандап алса болот жана ага тиешелүү менюну тандоо.

Кадимки режим - 8 санариптик киргизүү, төрт аналогдук чыңалуу киргизүү, үч тактык элементи, каршылык элементи жана төрт меню элементи көрсөтүлөт. Менюдан Нормалдуу тандоо дисплейди ушул режимге коёт.

Чоң режим - экрандын элементтеринин бирине тийип, андан кийин Large тандалат. Тандалганда, бул элементтин түрү тандалган жалгыз тип болуп саналат жана ал типтеги элементтер бүт экранды толтуруу үчүн кайра иреттелет.

Толук экран режими - экрандын каалаган элементтерине тийип, андан кийин Толук экран. Тандалганда, бул элемент көрсөтүлгөн жалгыз элемент болуп саналат жана ошол нерсенин максималдуу көрүнүшүн берүү үчүн бүт экранды толтуруу үчүн кайра уюштурулат.

Кошумча функцияларды кошуу үчүн, төмөнкү тартиптерди кошуу керек

Бул элемент үчүн маалыматты алуу үчүн "тартуу" тартиби

"Логика" тартиби, бул чүчүкулактан алынган маалыматты кабыл алат жана экранда маалыматты коюу жана экрандын тартылган аймагы үчүн туура тийүү маалыматын кайтаруу үчүн тиешелүү экран драйверинин процедураларын колдонот.

Arduino орнотуунун бир бөлүгү деп аталган "орнотуу" тартиби

Башка күн тартиби киргизилиши мүмкүн, бирок элемент кодунун ортосунда эч кандай көз карандылык болбошу керек, эгерде элемент иштетилбесе, анда анын коду аткарылбашы керек жана жөнөкөй көп функционалдуу структура бүтүндүгүн сактап калат.

8 -кадам: Arduino китепканаларын түзөтүү

Мен колдонгон дисплей Arduino Uno жана ал үчүн жазылган базалык китепканалар менен абдан жакшы иштейт, бирок түздөн -түз Arduino Megaга которулганда жай аткарылат. Дисплейди туура айдоо үчүн, маалымат казыктарынын башка топтомун колдонуу керек жана бул өзгөрүүнү китепканаларда орнотуу керек. Бул жөнөкөй өзгөртүү жана автор тарабынан ойлонулган. Сүрөттөр өзгөртүүлөрдү баса белгилейт.

Эки файл MCUFRIEND_kbv / Utility папкасында mcufriend_shield.h жана mcufriend_special.h катары сакталат. Биринчи саптын окулушун камсыз кылуу үчүн, керектүү өзгөртүүлөр биринчи "калкан" аталыш файлында болот

#аныктоо USE_SPECIAL

"Өзгөчө" баш файлдын жүктөлүшүн камсыз кылуу.

Сапты камсыз кылуу үчүн "өзгөчө" аталыш файлы дагы жаңыртылышы керек

#аныктоо USE_MEGA_8BIT_PROTOSHIELD

комментарийсиз.

Бул эки өзгөрүү, бул дисплейдин дисплей коду Uno боюнча демейки 3-10 ордуна Arduino Mega 20-29 пиндерин колдонуп иштей турганын билдирет.

9 -кадам: Screen Shots

Мен бул жерге скриншотторду койгом, андыктан консол эмне кылышы керек экенин оңой эле түшүнүүгө болот. Кийинки бөлүм кодду Arduinoго жүктөөнү билдирет.

Биринчи экран "кадимки" экранды көрсөтөт, меню үстүндө, LHS чыңалуусун өлчөө, RHS боюнча чыңалуу жана учурдагы өлчөөлөр жана санариптик пин статусу ылдый жагында, "жалган/төмөн" үчүн кызыл, "чыныгы/бийик" үчүн жашыл '. Акырында борбордо каршылык өлчөө.

Экинчи экран чоң режимде иштетилген санариптик кирүүлөрдү көрсөтөт, ар бир киргизүү так көрсөтүлөт.

Үчүнчү экран Чоң режимдеги чыңалуу киришин көрсөтөт.

10 -кадам: Arduino кодун жүктөө

Код тиркелет, бирок жогоруда айтылгандай, бир убакта githubга коюлат жана бул жерге кошулат. Негизги булак коду файлы Arduino_Workbench_v01.ino жана башка тартиптер ар кандай мүмкүнчүлүктөрдү камсыз кылуу болуп саналат.

Эгерде китепканалар жакшы өзгөртүлгөн болсо жана Arduino Mega2650 Arduino IDEдеги максаттуу платформа катары коюлган болсо, анда код биринчи жолу түзүлүшү керек.

Жүктөлүшү керек болгон китепканалар Adafruit GFX жана Touchscreen китепканалары болуп саналат, аларды Arduino китепкана менеджери, MCUFRIEND_kbv көчүрмөсү githubдан жана INA3221 үчүн, SwitchDocLabs китепканасы SDL_Arduino_INA3221, ошондой эле githubдан жүктөп алууга болот, экөө тең тез эле пайда болот. Google издөө.

11 -кадам: Акыркы тийүүлөр

Идея аны долбоордук иштерде колдонуу болуп саналат, андыктан алынуучу панель Arduino такталары үчүн монтаж болтдорунан жана нан табакчасынан жасалган, бүтүндөй капкакка велкро менен ажыратылган, ошондуктан аларды ар кандай плиталар камтышы мүмкүн. куту бир убакта иштеп жаткан ар кандай долбоорлор үчүн кайра колдонулушу мүмкүн экенин.

Мен бул бир нече идеяны башкача, жакшыраак же экөөнө теңөө үчүн булак болот деп күтөм. Мен айткан кошумча функцияларды кошуп, аларды кошуп берем, бирок эгер бул кандайдыр бир жардам болсо, анда каалаган нерсеңизди алып, ырахат алыңыз. Эгерде кандайдыр бир көзгө көрүнбөгөн маселелер болсо, мага кабарлаңыз.

Азыр мен аны колдонууга киришейин деп жатам, үстүмдө бир нече долбоорлор бар!