مارس 2016 – وبلاگ آردوینو

جلسه بیست و یکم : راه اندازی سروو موتور

سلام
تو جلسه های قبلی در مورد راه اندزای موتور DC مفصل صحبت کردیم یادتونه ؟ جلسه دهم .
این جلسه قصد دارم در مورد سروو موتورها صحبت کنم .
مثل روند بقیه جلسه ها اول از خود سروو موتور می گیم. سروو موتور در حقیقت همون موتور DC هست که تو ساختمان داخلیش یه فیدبک اضافه شده . فیدبکی که به ما کمک می کنه بتونیم موقعیت ( یا قشنگ تر بگم زاویه ) سروو رو دقیق تعیین کنیم. مثلا بهش بگیم برو تو زاویه 45 درجه وایسا ! حالا این که چجوری میفهه کجا وایسه رو اینجا به صورت دقیق آموزش داده .

حتما لینک پیشنهاد داده شده رو بخونید چون علاوه بر این که در مورد سروو حرف میزنه بهتون میگه فرق این موتور با موتور DC چیه . ( ناگفته نمونه که تعدادی از سروو موتورها هستن که از موتور AC ساخته می شن اما مورد بحث ما نیستن ولی اینجا بهشون اشاره شده که می تونید استفاده کنید.)

*** یکی ازمهم ترین خاصیت موتورهای سروو این هست که جریان مورد نیازشون در مقایسه با خود موتور های DC کمتره و همین یعنی یه امتیاز مثبت.

توی خیلی از دستگاه ها و به خصوص ربات ها از این موتورها استفاده میشه . دلیل اول این که کم مصرفه و دلیل دوم اینه که اگر درست سر جای خودش قرار بگیره با زاویه دادن میشه خیلی خوب و دقیق کنترلش کرد.

***********************************************************
سروو موتورها دو دسته بندی اساسی دارن .
دسته بندی اول سروو 180 و سروو 360 هست.
سرووهای 180 تنها زاویه ای بین 0 تا 180 (در عمل حدود 175 ) رو قبول می کنن و خارج از این نیم دایره نمی چرخن .
سروو 360 چی ؟ لابد فکر می کنید این سروو زاویه بین 0 تا 360 رو میگیره نه ؟ باید بگم که نخیر . اینجوریا نیست . سروو 360 اصلا زاویه نمی گیره . بلکه فقط دور می زنه . یعنی چی ؟
تو کدی که در آینده می زنیم خواهید دید که یه جا میگیم : (myservo.write(45 . این برای سروو های 180 یعنی سروو جان برو تو زاویه 45 درجه وایسا . اگر همین خط کد رو بدیم به یه سرو 360 این سروو 45 بار دور خودش می چرخه . یعنی هر عددی که در آرگومان این دستور نوشته بشه تعیین کننده تعداد دور هست.

***********************************************************
دسته بندی دوم مربوطه به سرووهای دیجیتال و آنالوگ هست . تفاوت عمده این سروو ها بر سر دقت و سرعت هست که تو این فروم خیلی ساده و خوب توضیح داده شده و نیازی به تکرار نیست.

***********************************************************

خب این جا معرفی اولیه سرووها تموم شد . حالا قصد داریم با استفاده از آردوینو راه اندازیش کنیم . این جا دو تا حالت مختلف بوجود میاد :
یکی این که سروویی که انتخاب می کنیم آمپر پایین باشه و برای تامین توان مصرفیش خود آردوینو پاسخگو باشه . سرووهایی مثل این سروو :
برای راه اندازی این سرووها سیم بندی مثل شکل زیره :

یعنی GND و VCC از آردوینو تامین میشه و سیم سیگنال سروو (که میشه سیم نارنجی ) وصل میشه به پین PWM شماره 9 . دقت کنید به جای پین شماره 9 هر پین PWM دیگه ای میشه .

حالت دومی که اتفاق می افته اینه که امپر مورد نیاز سروو از آمپری که آردوینو میتونه براش تامین کنه بیشتر بشه در این صورت نمی تونیم پاور موتورمون رو از آردوینو بگیریم . سرووهایی مثل این سروو :

برای تامین پاور قائدتا باید بریم سراغ منبع تغذیه های با آمپر بالا . پیشنهاد من 5 ولت 1 آمپره . حالا سیم بندیمون رو چجوری انجام بدیم ؟

اگه به عکس دقت کنید اومده پین سیگنال سروو رو به پین دیجیتال شماره 9 وصل کرده
پاور سروو ( 5 ولت ) رو از منبع خارجی گرفته .
گراند سروو و گراند منبع و گراند آردوینو هر سه به هم وصل شدن .به این کار میگن زمین مشترک کردن. این نکته فوق العاده مهمه که اگه داریم توی پروژه هامون از منبع خارجی استفاده می کنیم گراند منبعمون با گراند آردوینومون یکی بشه . برای این که درک کنید یه مثال می زنم .
فرض کنید قراره دو عدد رو پیدا کنیم که اختلافشون 5 باشه . این دوتا عدد میتونن 0 و 5 باشن، میتونن 0.5 و 5.5 باشن، میتونن 1 و 6 باشن و هزارتا حالت دیگه . درسته ؟ اختلاف همه این عددها یکیه ولی هیچ دو دسته ایشون با هم مساوی نیستن . توی آردوینو هم دقیقا همینه . منطق کاری آردوینو 5 ولته یعنی حداقل ولتاژ 0 و حداکثر ولتاژ 5 ولته . منبعی هم که الان وصل کردیم 5 ولته . یعنی اختلاف حداکثر و حداقل ولتاژش 5 ولته . حالا ما با ایجاد زمین مشترک بین منبع و آردوینو داریم میگیم دامنه تغییر ولتاژ هر دو از 0 تا 5 ولت باشه نه هر دامنه تغییر دلخواهی چرا که تو عالم الکترونیک و میکروکنترلر 5 ولت و 5.5 ولت خیلی اختلاف دارن . بنابراین توی این مساله همیشه گراند مشترک رو رعایت کنید.

***********************************************************

خب سیم بندی که انجام شد میریم سراغ کد:

قسمت 1 : معرفی کتابخونه سروو . این کتابخونه کتابخونه پیش فرض آردوینو هست و هیچ احتیاجی نداره که بخواین اضافه کنین به کتابخونه های آردوینو.
قسمت 2 : معرفی آبجت myservo از کلاس Servo
قسمت 3 : با این خط کد داریم میگیم پین pwm ای که سیم سیگنال سروو رو بهش وصل کردیم پین شماره 9 هست.
قسمت 4 : با دستور myservo.write داریم به سروو زاویه ای رو که میخوایم بهش برسه میگیم . اول بهش میگیم برو تو زاویه 0 درجه وایسا ، یک ثانیه بهش زمان میدیم ((delay(1000) ، بهش میگیم برو تو زاویه 90 درجه وایسا ، یک ثانیه بهش زمان میدیم ، بهش میگیم برو تو ازویه 180 وایسا ، یک ثانیه بهش زمان میدیم و در آخر بهش میگیم تو زاوه 90 وایسا . اینجا LOOP تموم میشه و دوباره بر میگرده از اول و میره تو موقعیت 0 بعد 90 بعد 180 و الی آخر .

جلسه بیستم : بازر (زنگ اخبار)

خب تو این جلسه قصد دارم براتون در مورد بازر حرف بزنم و بعد بریم سراغ راه اندازی بازر با آردوینو .
خب بازر چیه ؟
به زبون ساده بازر همون بوقه ! بوقی که موقع بوت شدن سیستم عاملتون می شنوید همین صدای بازری هست که تو مدار داخلی سیستمتون استفاده شده. یه نمونه بازر مثل عکس زیر هست :

اگه می خواین دقیق تر از این که بازر چیه و چطوری کار می کنه اطلاعات داشته باشین به این لینک سر بزنید .
برای خریدن بازر هم به اینجا سربزنید .وقتی لینک رو باز کنید دو نمونه بازر متفاوت می بینید : اکتیو بازر و پسیو بازر .
خب حالا کدوم رو بخریم ؟ اصن فرقشون چیه ؟

اکتیو بازر :
اکتیوبازر بزرگترین حسنش اینه که کد نویسیش در حد کد نویسی راه اندازی یه LED هست. یعنی کافیه پین سیگنالش رو 0 و 1 کنید. دلیل این که راه اندازی این بازر انقدر ساده هست اینه که صدای بیپ تو مدار داخلی خودش ساخته میشه و فقط کافیه بهش بگی بنواز (با یک کردن پین سیگنالش بهش این دستور رو میدیم). بزرگ ترین عیب این بارزها هم اینه که صدایی که می تونید باهاش دربیارید فقط یک تن یا اصطلاحا فرکانس داره و هیچ تن صدای دیگه ای از این بازر خارج نمیشه.

همونطور که میبیند 3 تا پین داره :
VCC که بهتره 5ولت آردوینو بهش مصل بشه (3.3 هم می تونید البته ).
GND که به گراند آردوینو وصل میشه .
I / O که وصلش می کنیم به یکی از پین های دیجیتال آردوینو (به پین دیجیتال وصلش می کنیم چون طبق توضیح بالا فقط کافیه 0 و 1 بشه) . من به پین شماره 8 وصل کردم شما می تونید به هر پین دلخواهی وصلش کنید.

مدار سادس .
خب حالا کد زیر رو آپلود کنید :

می بینید؟ کد دقیقا کد ساده LED چشمک زنه .

اپلود کنید و صدا رو بشنوید . با فاصله های 1 ثانیه داره بیپ بیپ می کنه. اگر می خواین که این فاصله ها تغییر کنه می تونید با عددهای تابع های delay بازی کنید.

——————————————————————————–
پسیو بازر:

داستان پسیو بازر دقیقا بر عکسه . کد نویسی این بازرها به مراتب پیچیده تر از اکتیو هاست در عوض هر فرکانسی که دوست داشته باشیم رو می تونیم تولید کنیم. دلیل این موضوع اینه که این بازرها به دلیل ساختار مدار داخلیشون نمی تونن خودشون صدا تولید کنن و فقط می تونن صدایی که تولید شده رو پخش کنن.این بازرها یه جورایی مثل اسپیکر عمل می کنن با این فرق که اینا اسپیکر های قابل کنترل هستن یعنی میشه با برنامه نویسی بهشون بگی چه زمانی بخونن (البته فرق های دیگه ای هم دارن که لازم نیست زیاد واردشون بشیم ). خب حالا که اینا خودشون نمیتونن صدا تولید کنن و وظیفه تولید صدا افتاد گردن ما ، ما هم هر صدایی با هر فرکانسی که دوست داشته باشیم تولید می کنیم و می دیم به این بازرها که برامون پخش کنن. اما یه سوال پیش میاد . خب حالا چطوری صدا تولید کنیم ؟ ما که ماکزیمم یه آردوینو بیشتر نداریم چجوری صدا تولید کنیم ؟
ما با آردوینومون موج هایی تولید می کنیم که با انتقال اونها به بازر ، صدا تولید بشه. برای این کار از خاصیت سیگنال های PWM استفاده می کنیم. ما سیگنال های مربعی با Duty cycle ها و دامنه های متفاوت تولید می کنیم و اونها رو برای بازر می فرستیم . بازر با دریافت این سیگنال های مربعی و انتقال اونها به پیزو داخلیش ، برای ما می نوازه. بنابراین کل کاری که ما انجام میدیم تولید سیگنال های مربعی هست.
یه کم در مورد خط بالا بیشتر توضیح بدم : تا حالا موج مربعی دیدید دیگه درسته ؟

توی موج مربعی یه زمان هایی 0 هستیم و یه زمان هایی 1 هستیم . مثلا فرض کنید دوره تناوب هر موج مربعی که ما می سازیم 10 ثانیه باشه ( یعنی شکل موج مربعی ما هر 10 ثانیه تکرار میشه ) .نسبت اون مدت زمانی رو که موج مربعی در وضعیت 1 قرار داشته به 10 میشه Duty cycle. به شکل بالا نگاه کنید. توشکل پایین پایینی تمام مدت زمان موج در وضعیت 1 قرار داشته بنابراین Duty cycle اش میشه 100 درصد. برعکسش تو موج بالا بالایی همیشه 0 بوده بنابراین Duty cycle اش میشه 0 درصد. هر چی مدت زمانی که شکل موج در وضعیت 1 هست بیشتر باشه Duty cycle هم بیشتر میشه .حالا ما باید بیایم برای راه اندازی بازرمون همچین شکل موج هایی رو با آردوینو تولید کنیم .
خب مدار مطابق حالت قبله فقط با یه تفاوت کوچیک :
VCC که بهتره 5ولت آردوینو بهش مصل بشه (3.3 هم می تونید البته ).
GND که به گراند آردوینو وصل میشه .
I / O که وصلش می کنیم به یکی از پین های PWM دیجیتال آردوینو . دقت کنید الان خیلی مهمه که پینی که استفاده می کنیم PWM باشه مثلا من از پین شماره 9 استفاده می کنم.

خب قسمت های مختلف کد :
1. معرف پین 9 به عنوان پین متصل به بازر
2. تعریف تابع beep . این تابع 2 تا ورودی داره یکیش فرکانسه ، یکیش زمان delay بر حسب میلی ثانیه .
این تابع میاد مقدار فرکانس رو میگیره و به جای آرگومان analogWrite میزاره با این کار دامنه حداکثر سیگنال مربعی تولید شده مساوی این عدد میشه . یعنی توی شکل موج هامون دامنه ممکنه دیگه حداکثر 1 نباشه و کمتر بشه (بستگی داره به عددی که ما انتخاب می کنیم). بعد به ازای delayms میلی ثانیه صبر می کنه . بعد مقدار analogWrite رو مساوی 0 قرار میده (برای ساخت قسمت 0 شکل موج مربعی ) و دوباره به ازای delayms میلی ثانیه صبر می کنه . دقت کنید الان delayms میلی ثانیه مقدار حداکثر دامنه شکل موج برابر مقدار فرکانسه (freqency )و delayms میلی ثانیه مقداربرابر 0 هست بنابراین در این مدل کد نویسی Duty cycle موج مربعی ما 50 درصده.
3. بعد از کانفیگ پین بازر ، 3 بار تابع بیپ صدا زده میشه و هر بار دامنه (فرکانس صدا ) برابر 20 و زمان توقف بین بیپ ها 50 میلی ثانیه در نظر گرفته میشه. و در آخر هم یه دستور delay گذاشته شده که نشون بده تابع ستاپ تموم میشه.
4.در اینجا تابع بیپ با فرکانس 80 و زمان توقف 5 میلی ثانیه صدا زده شده چون تابع LOOP هستیم این خط تا بینهایت ادامه پیدا می کنه.
با تغییر عدد های فرکانس (که میشه آرگومان اول ورودی تابع بیپ ) از بازه 0 تا 255 می تونید فرکانس های بیپ مختلف رو بوجود بیارید.

با تغییر عدد زمان توقف (که میشه آرگومان دوم ورودی تابع بیپ ) فاصله بین بیپ ها رو تنظیم می کنید.

این کد صرفا یه دمو بود. شما بر حسب این که چه زمانی می خواید آلارم فعال بشه و با چه فرکانس و زمان توقفی ، از تابع beep نوشته شده استفاده می کنید.

پایان جلسه.

جلسه نوزدهم : راه اندازی رله

به نام خدا
این جلسه قصد دارم در مورد راه اندازی رله باهاتون صحبت کنم .
قدم اول اصلا این که رله چیه؟ به طور خیلی خیلی خیلی کلی بخوام بگم رله یه سوئیچه . سوئیچ هایی که تو جلسه های قبلی استفاه می کردیم رو یادتونه ؟ اگه قرار بود سوئیچ زده بشه (اصطلاحا میگیم سوئیچ تحریک بشه )، ما باید با انگشت روی دکمه کلید فشار می آوردیم تا زده بشه .
اما رله ها سوئیچ هایی هستن که با یه سری فعل و انفعالات الکترونیکی و مکانیکی کار سوئیچینگ رو انجام میدن. به عبارت دیگه ما برای قطع و وصل کردن سوئیچ داخلی رله نیازی نداریم که با دست فشار بدیم یا هر نوع کار فیزیکی دیگه بکنیم، بلکه با استفاده از میکروکنترلر و کد نویسی این کار رو انجام می دیم.
یه کم واضح تر بگم منظورم چیه :
یه LED رو تصور کنید که می خوایم روشنش کنیم . یه راه حل اینه که دو تا ولتاژ VCC و GND داشته باشیم مثلا باتری (اینجوری:)

خروجی باتری ها رو بزنیم به LED تا روشن بشه برداریم تا خاموش بشه (با رعایت پلاریته وگرنه LED می سوزه ). اینجا ما داریم به صورت فیزیکی LED رو خاموش و رو شن می کنیم . ولی اگه بیایم با استفاده از یه میکروکنترلر مثل آردوینو این عملیات خاموش و روشن شدن LED رو انجام بدیم (مثل پروژه چشمک زن که جلسه پنجم انجام دادیم ) داریم با استفاده از کدنویسی و بدون دخالت فیزیکی این کار رو انجام میدیم.
داستان رله هم همینه . سوئیچ های قبلی که باهاشون کار کردیم برای تحریکشون لازم بود به صورت فیزیکی سوئیچ رو قطع و وصل کنیم ولی اگه همین تحریک با استفاده از میکروکنترلر و بدون دخالت مستقیم دست انجام بشه میشه رله .
این تعریف های ساده ای از رله بود ، اگه قصد دارید خیلی جزئی تر بدونید رله چیه این لینک رو بخونید.

اما بریم سراغ معرفی قسمت های مختلف یه رله که باهشون کار داریم. شما می تونید انواع ماژول های رله رو از اینجا ببینید. مدلی که من امروز باهاش کار می کنم این هست:
همونطور که می بینید این رله 3 قسمت مهم داره که دونه به دونه معرفیشون می کنم :

خب ما توسط این قسمت به رله میگیم خاموش بشه یا روشن بشه. یعنی همون بخش تحریکش در واقع. برای این کنترل یا بازهم می تونیم مثل مثال باتری بریم سیم برداریم و هر موقع خواستیم وصل کنیم و هر موقع نخواستیم قطع کنیم (یعنی به صورت دستی و فیزیکی )، یا این که می تونیم این قسمت رو به یه میکروکنترلر مثل آردوینو وصل کنیم و از طریق دستورهای کدنویسی این کار رو انجام بدیم. اگر دقت کنید این قسمت سه تا پایه داره . یکی DC+ که در واقع همون پایه VCC هست و باید بهش 5 ولت اردوینو رو وصل کنیم. پایه دیگه DC- هست که نقش گراند (GND) رو داره که به پین زمین آردوینو وصلش می کنیم. یه پایه دیگه داره به اسم IN. از طریق این پایه روشن یا خاموش بودن رله کنترل میشه. یعنی کل کاری که ما در کنترل یک رله انجام میدیم اینه که با ولتاژ این پین رله بازی کنیم . چون این بازی کردن یه وضعیت دوحالته هست یعنی خاموش و روشن (معادل 0 و 1 ) ، این پین رله رو به یکی از پین های دیجیتال دلخواه آردوینو وصل می کنیم. شماره پین مهم نیست چون فقط قصد داریم 0 و 1 کنیم و نم یخوایم PWM بدیم. حالا سوالی که پیش میاد اینه که باید به پین رله رو 0 کنیم تا رله روشن شه یا 1 کنیم تا روشن شه ؟ جواب این سوالتون رو تو بخش سوم همین توضیحات خواهم داد.

این قسمت از رله رو باید به وسیله ای وصل کنیم که قصد داریم تحت کنترلش بگیریم. مثلا به یه موتور با LED توان بالا. خب اگه به عکس دقت کنید میبینید که این قسمت از رله سه تا ترمینال داره که به صورت زیر نام گذاری می شن:

پایه normally close پایه ای هست که در حالت عادی که رله خاموشه به پایه common (یعنی پایه کناریش) وصله . این اتصال رو می تونید از طریق یک مولتی متر هم چک کنید. پایه normally open پایه ای هست که وقتی رله روشن میشه به پایه common وصل میشه در این حالت پایه common از پایه normally close جدا میشه که باز هم می تونید از طریق مولتی متر تست بگیرید. در همین حد برای ما کافیه که از این قسمت بگیم و لی اگه سوال دارید که اصلا پایه normally close چیه و چرا در حالت خاموش رله می چسبه به common این لینک رو مطالعه کنید.

این قسمت تعیین میکنیم که سطح تحریکمون high باشه یا low باشه. یعنی چی ؟
یادتونه تو معرفی قسمت یک همین جلسه گفتم حالا برای روشن کردن رله باید به پایه IN صفر بدیم یا یک بدیم؟ توی این قسمت رله داریم همین رو تعیین می کنیم. اگه وضعیت جامپر زرد رنگ به همین صورت الانش باشه (یعنی روی H باشه ) برای روشن کردن رله باید به پایه IN منطق HIGH وصل کنیم اگه وضعیت جامپر رله بر عکس باشه یعنی روی L باشه باید برای روشن کردن رله بهش LOW بدیم. اصطلاحا به حالت اول میگن رله 1 فعاله و به حالت دوم میگن 0 فعاله.

خب این جا معرفی رله تموم شد از اینجا به بعد پروژمون رو انجام میدیم .

************************************************************************************************

خب تو پروژمون قصد داریم فقط رله رو روشن و خاموش کنیم. برای این کار مطابق توضیح زیر مدار رو ببندید:

پایه DC+ رله به پایه 5v آردوینو
پایه DC- رله به پایه GND آردوینو
پایه IN رله به پایه دیجیتال شماره 8 آردوینو (به جای این پین دیجیتال هر پین دیجیتال دلخواه دیگه ای رو هم می تونید استفاده کنید)

سادست دیگه مگه نه ؟
خب حالا میریم سراغ مرحله کد نویسی :
کد زیر رو آپلود کنید تا هر قسمتش رو توضیح بدم :

قسمت 1 : معرفی پین 8 (پین متصل به رله ) به نام relay_pin
قسمت 2 :کانفیگ ارتباط سریال
قسمت 3 :شرط if . این شرط که در جلسات پیش به تفصیل توضیح داده شده معین می کنه که آیا داده ای در کنسول سریال دریافت شده یا نه.
قسمت 4: :در این خط کد، داده کنسول سریال توسط دستور Serial.read خونده می شه. بعد از آن ،عدد 48 از این داده کم می شه. علت کم شدن عدد 48 چیه ؟
اگه همین کد رو بدون -48 پروگرام کنید و اجرا کنید وقتی تو کنسول عدد 0 تایپ بشه تو خروجی کنسول عدد 48 دیده می شه ( چی شد ؟ من 0 تایپ کردم ولی داره 48 نشون میده ). در صورتی که عدد 9 تایپ بشه در خروجی کنسول عدد 57 دیده می شه. داستان چیه ؟
با کمی جست و جو معلوم می شه که خروجی دستور Serial.read در واقع کد اسکی عدد 0 و 9 هست. یعنی 48 کد اسکی عدد 0 هست و 57 کد اسکی عدد 9 ! یعنی وقتی ما 0 تایپ می کنیم تو ورودی کنسول ، آردوینو میره عدد 48 که معادل کد اسکی 0 هست رو به عنوان خروجی دستور Serial.read تحویل میده.
بنابراین ما برای این که بتونیم از این خروجی اسکی (که مطلوبمون نیست ) به خروجی واقعی خودمون برسیم لازمه از کد اسکی (که الان خروجی دستور Serial.read هست ) عدد 48 رو کم کنیم .به همین سادگی. در نهایت خروجی این خط کد که تو متغیر data ریخته میشه همون عددی هست که ما توی کنسول تایپش کردیم یعنی 0 یا 9 . به نظر من یه بار بدون -48 کد رو تست کنید و ببینید.
قسمت 5 :داده ای که توی کنسول تایپ کردیم تو قسمت خروجی کنسول برامون نشون داده میشه.
قسمت 6 : داده توی متغیر data مستقیما به پین متصل به رله فرستاده میشه.

حالا کد رو تست کنید.
اگه جامپر روی قسمت H باشه وقتی 1 میدید رله روشن میشه و وقتی 0 میدید رله خاموش میشه .
اگه جامپر روی قسمت L باشه وقتی 0 میدید رله روشن میشه و وقتی 1 میدید رله خاموش میشه .

این جلسه هم همینجا تموم شد.
سوالتتون رو تو انجمن بپرسید لطفا .

Monthly Archives: مارس 2016