Arduino для начинающих. Урок 3. Подключение потенциометра

Продолжаем серию уроков “Arduino для начинающих”. На предыдущих уроках мы познакомились с простейшими схемами — сборкой мигающего светодиода и светодиода, загорающегося по нажатию кнопки. Сегодня собираем модель с потенциометром (переменным резистором) и светодиодом. Такая модель может использоваться для управления роботом.

Потенциометр — это переменный резистор с регулируемым сопротивлением. Потенциометры используются в робототехнике как регуляторы различных параметров — громкости звука, мощности, напряжения и т.п. В нашей модели от поворота ручки потенциометра будет зависеть яркость светодиода . Это также одна из базовых схем. 

Видео-инструкция сборки модели:

Для сборки модели нам потребуется:

• плата Arduino (или аналоги);
• Breadboard;
• 6 проводов и/или перемычек “папа-папа”;
• светодиод;
• потенциометр (переменный резистор);
• резистор на 220 Ом;
• среда Arduino IDE, которую можно скачать с сайта Arduino.

Что понадобится для подключения потенциометра и светодиода на Arduino?

Схема подключения модели Arduino с потенциометром и светодиодом:

Схема подключения модели Arduino с потенциометром и светодиодом

Для работы этой модели подойдет следующая программа (программу вы можете просто скопировать в Arduino IDE):

// даём имена пинов со светодиодом // и потенциометром #define led 9 #define pot A0 void setup() { // пин со светодиодом — выход pinMode(led, OUTPUT); // пин с потенциометром - вход pinMode(pot, INPUT); } void loop() { // объявляем переменную x int x; // считываем напряжение с потенциометра: // будет получено число от 0 до 1023 // делим его на 4, получится число в диапозоне // 0-255 (дробная часть будет отброшена) x = analogRead(pot) / 4; // выдаём результат на светодиод analogWrite(led, x); }

Так выглядит собранная модель Arduino потенциометра со светодиодом:

Модель Arduino с потенциометром и светодиодом в собранном виде

На этом третий урок “Arduino для начинающих” закончен. Продолжение следует!

Смотрите также:

Учебный курс «Arduino для начинающих»: главная страница.

Посты по урокам:

1. Первый урок: Светодиод.
2. Второй урок: Кнопка.
3. Третий урок: Потенциометр.
4. Четвертый урок: Сервопривод.
5. Пятый урок: Трехцветный светодиод.
6. Шестой урок: Пьезоэлемент.
7. Седьмой урок: Фоторезистор.
8. Восьмой урок: Датчик движения (PIR) на Arduino. Автоматическая отправка E-mail.
9. Девятый урок: Подключение датчика температуры и влажности DHT.

Все посты сайта «Занимательная робототехника» по тегу Arduino.

Не знаете, где купить Arduino? Все используемые в уроке комплектующие входят в большинство готовых комплектов Arduino, их также можно приобрести по отдельности. Подробная инструкция по выбору здесь. Низкие цены, спецпредложения и бесплатная доставка на сайтах AliExpress и DealExtreme. Если нет времени ждать посылку из Китая — рекомендуем интернет-магазины Амперка и DESSY. Низкие цены и быструю доставку предлагает интернет-магазин ROBstore. Смотри также список магазинов.

Автор: Александр Гагарин.

В робототехнике регулировка различных параметров, таких как громкость звука, мощность, напряжение и т.д., осуществляется при помощи переменных резисторов с регулируемым уровнем сопротивления. Примером такого устройства является потенциометр ардуино, который при включении в электрическую схему может быть использован для регулировки параметров. В этой статье мы рассмотрим варианты подключения и примеры скетчей для работы с потенциометром.

Принцип работы потенциометра

Переменный резистор или потенциометр – это электрическое устройство, значение уровня сопротивления которого можно задать в определенных пределах. Таким образом мы можем менять параметры электрических схем, гибко подстраивая их под определенные условия: например, регулировать чувствительность датчика или громкость звука в динамике. Потенциометры получили широкое распространение в схемах регулировки громкости, напряжения, контрастности и т.д., за свою простоту и практичность.

В зависимости от своего строения потенциометры делятся на два больших класса: цифровые и аналоговые. Основным элементом цифрового потенциометра является резистивная лестница, где на каждом шаге схемы имеются электронные переключатели. В конкретный момент времени происходит закрытие только одного электронного выключателя, что задает определенную величину сопротивления. За счет количества шагов в лестнице определяется диапазон разрешения потенциометра. Аналоговый потенциометр может изменять свое значение непрерывно, но, как правило, в более узком диапазоне и сам резистор будет иметь большие габариты.

В подавляющем большинстве случаев в проектах ардуино используются цифровые потенциометры. Чаще всего они являются интегральными схемами с положением цифрового указателя по центру шкалы.

Подключение потенциометра к платам Ардуино

Схема подключения

Подключение потенциометра к ардуино выполняется в соответствии со схемой, представленной на рисунке:

Для этого три вывода потенциометра необходимо соединить с указанными выводами платы:

• Черный – GND;
• Красный – питание 5В;
• Средний – от центрального вывода к аналоговому входу А0.

Изменяя положение вала подключенного потенциометра, происходит изменение параметра сопротивления, которое вызывает изменение показателя на нулевом пине платы ардуино. Считывание полученного значения напряжения аналогового импульса происходит в скетче с помощью команды analogRead ().

В плату Ардуино встроен аналого-цифровой преобразователь, способный  считывать напряжение и переводить его в цифровые показатели со значением от нуля до 1023. При повороте указателя до конечного значения в одном из двух возможных направлений, напряжение на пине равно нулю, и, следовательно, напряжение, которое будет генерироваться составляет 0 В. При повороте вала до конца в противоположном направлении на пин поступает напряжение величиной 5В, а значит числовое значение будет составлять 1023.

Пример проекта

Примером реализации схемы подключения потенциометра может стать макетная плата с подключенным переменным резистором и светодиодом. При помощи потенциометра будет выполняться управление уровнем яркости свечения.

Для проведения работ следует подготовить такие детали:

• 1 плату Arduino Uno
• 1 беспаячную макетную плату
• 1 светодиод
• 1 резистор с сопротивлением 220 Ом
• 6 проводов «папа-папа»
• 1 потенциометр.

Для использования меньшего количества проводов от макетной платы к контроллеру следует подключить светодиод и потенциометр проводом земли к длинному рельсу минуса.

Пример скетча

В этом примере важно понимать, что яркость свечения светодиода управляется не напряжением подаваемым с потенциометра, а кодом.

  #define PIN_LED     11  #define PIN_POT     A0     void setup()  {    // Пин, к которому подсоединяется светодиод определяем как выход    pinMode(PIN_LED, OUTPUT);       // Пин с переменным резистором является входом    pinMode(PIN_POT, INPUT);  }     void loop(){    // Определяем 2 переменные типа int    int rotat, brightn;         // Считывание в переменную rotat напряжения с переменного резистора:    // микроконтроллер будет выдавать числа от 0 до 1023    // пропорциональны положению поворота вала    rotat = analogRead(PIN_POT);       // Преобразуем значение в яркость. Для этого делим rotat на 4, что с учетом округления даст нам число от 0 до 255. Именно это число мы подадим на шим-выход, с помощью которого можно управлять яркостью.      brightn = rotat / 4;       // Запись шим значения яркости на светодиод    analogWrite(PIN_LED, brightn);  }  

В этом уроке мы научимся плавно регулировать яркость светодиода. Для этого на потребуется: плата Arduino, макетная плата, светодиод, резистор 220 Ом, переменный резистор (потенциометр) на 10 кОм.

С помощью потенциометра мы будем отправлять сигнал на плату Arduino, обрабатывать и конвертировать в ШИМ сигнал для управления яркостью светодиодом.

Принципиальная схема

Схема на макетной плате

Особенность схемы

• Обратите внимание на то, как подключен потенциометр, при это не имеет значение на какую из двух крайних ног подавать «-», а на какую «+».
• Для считывания аналогового сигнала с потенциометра, необходимо подключить среднюю «ногу» потенциометра к пину, обозначенный на плате префиксом «А» в нашел случае был подключен к пину «А0»

Скетч

Пояснение к коду

Новая функция analoRead будет принимать значения с потенциометра в диапазоне от 0 до 1023.

Переменная типа «int» может хранить в себе только целые числа в диапазоне от -32 768 до 32 767, о других типах переменных мы поговорим немного позже или вы можете самостоятельно прочитать о них вот здесь!

Вы спросите, что такое переменные и зачем они вообще нужны, переменные это очень ценные помощники, которые хранят в себе какое-то значение, которое потом можно будет использовать в разных частях кода. Использование переменных помогает сократить время на редактирование кода.

Вот наглядный пример, пользы использования переменных

Скетч

И создадим такой же код, только без использования переменной.

А теперь представьте нам необходимо изменить номер пина и увеличить задержку в коде. В первом коде нам достаточно изменить значения переменных, а во втором коде придется искать значения и менять их один за одним. 

Используемые источники:

• http://edurobots.ru/2014/04/arduino-potenciometr/
• https://arduinomaster.ru/datchiki-arduino/potentsiometr-arduino/
• https://proarduino.ru/урок-№3-подключение-потенциометра/