Цифровая электроника для начинающих

Еще одним популярным в любительской электронике прибором, является дальномер HC-SR04. Это недорогой прибор, стоимостью 2-4$ на eBay, позволяющий измерять расстояние до препятствий с помощью ультразвука.

Дальность обнаружения от нескольких сантиметров до 4м, позволяет использовать его в различных устройствах, например в самодельных роботах.

Принцип использования HC-SR04 показан на рисунке.

Когда активируется запускающий импульс (trigger signal), устройство посылает серию ультразвуковых импульсов, и в завершении формирует импульс, длина которого пропорциональна расстоянию. Таким образом, для подключения достаточно всего двух проводов, для выходного и для входного импульсов.

Использование датчика весьма просто - для Arduino уже написаны готовые библиотеки, позволяющие получить расстояние. Вначале нужно скачать библиотеку по адресу https://github.com/JRodrigoTech/Ultrasonic-HC-SR04, ее необходимо распаковать в уже знакомую нам папку Документы\Arduino\libraries.

Сам код, считывающий показания сенсора и отправляющий их в serial port, весьма прост.

#include

Ultrasonic ultrasonic(4,2); // (Trig,Echo)

void setup() {

Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

Serial.print(ultrasonic.Ranging(CM));

Serial.println(" cm" );

delay(100);

}

Как можно видеть, создается объект Ultrasonic, в качестве параметров которого указываются номера выводов. Дальше функция ultrasonic.Ranging(CM) делает всю работу.

Само подключение сенсора тоже не вызывает сложностей.

Самостоятельная работа: подключить к данной схеме LCD-дисплей и сделать вывод на экран расстояния до объектов. Опционально, можно подключить светодиод и зажигать его, если расстояние до объекта меньше критического.

2.12 Подключаем плату управления моторами

Мы уже можем подключить к Arduino практически все необходимое - датчики, светодиоды, индикаторы. Остался последний шаг, после которого можно собрать вполне полноценного робота - это научиться управлять моторами.

Как уже говорилось в предыдущей главе, любой микроконтроллер не может управлять мотором напрямую, у вывода не хватит мощности. Существуют специальные микросхемы, называемые “драйверами”, которые и выполняют эту работу. Разумеется, мотор можно подключить и через транзистор, но полноценный драйвер имеет больше возможностей, например возможность смены направления вращения мотора.

Для примера рассмотрим драйвер на микросхеме L298N, его можно купить в виде готовой платы ценой 2-5$.

Плата имеет вполне неплохие для своей цены возможности. Левые и правые разъемы используются для подключения моторов. Плата также имеет стабилизатор напряжения, что позволяет использовать для питания моторов 12В, а выход 5В использовать для питания Arduino.

Описание комбинаций управляющих импульсов приведено в документации на микросхему (С и D - входы каждого канала).

Соответственно, линейка из 6 выводов имеет 2 переключателя ENA ENB (Enable A, B) для активации левого и правого моторов, 4 вывода IN1, IN2, IN3, IN4 используются для подачи управляющих импульсов.

Пример кода управления моторами показан ниже. Здесь входы EN1, EN2 используются для управления скоростью моторов уже рассмотренным ранее методом широтно-импульсной модуляции.

// Моторы M1, М2

int enA = 10, in1 = 9, in2 = 8;

int enB = 5, in3 = 7, in4 = 6;

void setup() {

pinMode(enA, OUTPUT);

pinMode(enB, OUTPUT);

pinMode(in1, OUTPUT);

pinMode(in2, OUTPUT);

pinMode(in3, OUTPUT);

pinMode(in4, OUTPUT);

}

void runMotors() {

// Запустить мотор А

digitalWrite(in1, HIGH);

digitalWrite(in2, LOW);

// Установить скорость 200 (диапазон 0~255)

analogWrite(enA, 200);

// Запустить мотор B

digitalWrite(in3, HIGH);

digitalWrite(in4, LOW);

// Установить скорость 200 (диапазон 0~255)

analogWrite(enB, 200);

delay(2000);

// Изменить направление

digitalWrite(in1, LOW);

digitalWrite(in2, HIGH);

digitalWrite(in3, LOW);

digitalWrite(in4, HIGH);

delay(2000);

// Остановить моторы

digitalWrite(in1, LOW);

digitalWrite(in2, LOW);

digitalWrite(in3, LOW);

digitalWrite(in4, LOW);

}

void loop() {

runMotors();

delay(5000);

}

Другой вариант схемы подключения показан на картинке ниже, здесь входы EN1/EN2 программно не управляются, они просто замкнуты переключателями, идущими в комплекте с платой. Это не позволяет управлять скоростью моторов, зато делает подключение более простым.

Таким образом, с помощью одного или двух драйверов можно управлять двумя или четырьмя моторами.

Желающие заняться робототехникой более серьезно, могут также приобрести специальную платформу с колесами и моторами. Оснастить ее электроникой и датчиками можно по своему вкусу.

Стоимость такой платформы составляет от 20$ до 100$ в зависимости от размера, мощности моторов и качества изготовления.

2.13 Multiwii - делаем квадрокоптер