什么是Arduino?
Arduino 是一个基于灵活、易于使用的硬件和软件的开源电子原型平台。它适用于 DIY 项目、艺术家、设计师、爱好者以及任何对创建交互式项目感兴趣的人。 Arduino 是微控制器板,包含轻松与微控制器连接所需的一切。微控制器就像嵌入式系统的微型计算机,所包含的微控制器类型取决于 Arduino 的风格。 Arduino 范围从更大 Arduino Mega 到中型 Arduino Uno 到较小的 Arduino Pro 迷你版。不同尺寸的板将提供越来越多的 I/O 引脚和附加功能,这些板中最受欢迎的是 Uno。 Arduino 还提供了一个开源的免费 IDE 来对您的微控制器进行编程。 Arduino IDE 使用易于理解的编程语言,并且由于 Arduino 的流行,您可以在网上找到许多有用的示例来帮助您针对特定应用程序进行编码。如果这是您的第一个 Arduino 项目, Arduino套件 将为您提供从跨接电缆到传感器再到继电器所需的一切,并包括 Arduino Uno 来帮助您入门。
为什么使用 Arduino 来控制线性执行器?
使用 Arduino 或任何微控制器的最大优势之一是控制 线性执行器 是您可以更好地控制线性执行器。微控制器允许您使用来自传感器或其他设备的更复杂的输入来控制线性执行器。它们允许您执行实时计算来定位您的 执行器 处于理想位置或使用计时器来自动执行执行器的位置变化。微控制器还可以接收执行器的反馈,以提供更精确的位置和速度控制,并同时控制多个执行器。简而言之,微控制器为您提供了更好的控制和灵活性,并且由于 Arduino 易于使用的设计和广泛的普及,额外的复杂性水平是最小的。
使用 Arduino 控制线性执行器
您将无法像使用开关那样将线性执行器直接连接到 Arduino,因为 Arduino 的工作电压仅为 5V,并且电流限制非常小。您需要使用中间组件来控制线性执行器,这可以使用继电器或电机驱动器来完成。
继电器
正如所讨论的 这里, 继电器 是电磁开关,通过对线圈通电和断电来控制开关的打开和关闭。 Arduino 可用于通过使用一个 I/O 引脚对线圈通电和断电来控制继电器。根据您使用的继电器类型,您对线性执行器的控制程度会发生变化,但与 Arduino 的接口非常简单,只需使用 I/O 引脚为线圈通电即可。您需要确保线圈的额定电压在 Arduino 的工作电压 (5V) 左右,否则 Arduino 将无法为线圈提供足够的能量以导致开关闭合。
上面是 Arduino 与两个 SPDT 继电器配置接口的示例。在此描述的这种配置中,两个继电器用于翻转线性致动器的电压极性以及断开致动器的电源。在下面显示的代码示例中,Arduino 将通过将引脚 7 设置为低电平来为顶部继电器通电以延长执行器 2 秒,然后通过将两个引脚设置为高电平来使顶部继电器断电来停止执行器 2 秒。要缩回执行器,Arduino 将通过将引脚 8 设置为低电平来为第二个继电器通电 2 秒,然后再次将所有引脚设置为高电平来停止执行器 2 秒。由于此代码位于程序的循环部分,因此 Arduino 将继续一遍又一遍地重复此代码。显然,您可以为您的应用程序实现更优雅的编码解决方案,但如果您正在寻找更多控制,您将需要使用电机驱动器。
https://gist.github.com/OMikeGray/6bf644b6cda85bfe8c898ccd44ec6d78
电机驱动器
A 电机驱动器 是专门用于控制直流电机的集成电路设计,可驱动直流线性执行器。电机驱动器通常使用 H 桥来实现方向和速度控制。如何将 Arduino 准确连接到电机驱动器将取决于具体的电机驱动器,但需要至少两个 I/O 引脚才能完成此操作,其中之一是 PWM 信号。 PWM 或脉宽调制是一种在开和关值之间改变信号以有效提供低于工作电压的方法。然后电机驱动器可以使用该信号来调整电机运行的速度。
上面是我们的一个例子 大电流直流电机驱动 与 Arduino 接口。对于该电机驱动器,您需要发送两个 PWM 信号,一个用于伸出执行器,另一个用于缩回。 PWM 以无符号字节形式给出,这意味着它的范围从 0(无电压)到 255(最大电压 (5V)),该电压与电机速度成正比。由于PWM不是二进制值,我们需要使用Arduino的PWM引脚并使用模拟写入功能,如下例所示。 PWM 引脚将在 Arduino 上用 ~ 表示,或者简单地标记为 PWM 引脚。
https://gist.github.com/OMikeGray/c4e0196704a4d62db5507ad8297708f4
在上面的代码示例中,Arduino 将通过将引脚 10 的完整 5V 电压发送到电机驱动器上的 LPWM 引脚,将致动器全速延伸两秒。然后,Arduino 通过不向电机驱动器的任一输入引脚发送任何信号来停止执行器。然后,Arduino 通过将半开半关的电机驱动器信号从引脚 11 发送到电机驱动器上的 RPWM 引脚,以半速缩回执行器。然后再次停止执行器。由于此代码位于程序的循环部分,因此 Arduino 将继续一遍又一遍地重复此代码。您可以再次实现适合您的应用程序的更优雅的编码解决方案,特别是如果您添加输入来控制执行器。
添加输入
一旦您可以使用 Arduino 控制执行器,您就可以向 Arduino 实施输入,以实现更高的自动化和控制。这些输入可以是 开关、各种传感器,甚至来自执行器本身的反馈。由于输入选项多种多样,因此实施方式也会有所不同,但您应该了解一些一般要点。如果输入提供二进制输入,例如开关,您将需要使用 Arduino 上的数字引脚,这些引脚将在电路板或数据表中标记,并使用Arduino IDE。如果您的输入设备提供模拟信号,则需要使用模拟引脚(这些引脚将在电路板或数据表中标记),并使用 AnalogRead() 函数。