Kontrol Kecerahan, Arduino (dengan Animasi): 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:54

Selama beberapa tahun terakhir saya telah membangun dua mesin pinball (pinballdesign.com) dan dua kepala robot (grahamasker.com) masing-masing dikendalikan oleh Arduinos. Setelah berkarir sebagai insinyur mesin saya baik-baik saja dengan desain mekanisme, namun saya berjuang dengan pemrograman. Saya memutuskan untuk membuat animasi untuk mengilustrasikan beberapa konsep dasar Arduino. Saya pikir itu akan membantu saya dan orang lain untuk memahami mereka. Sebuah gambar bernilai seribu kata dan animasi bisa menjadi seribu gambar!

Jadi di sini adalah penjelasan animasi tentang subjek Kontrol Kecerahan. Animasi di atas menunjukkan skema potensiometer yang terhubung ke Arduino. Ini menunjukkan bagaimana menyesuaikan posisi potensiometer dapat mengubah kecerahan led. Saya akan menjelaskan semua elemen dari proses ini. Bagi siapa pun yang tidak terbiasa dengan potensiometer dan led, saya akan mulai dengan itu. Saya kemudian akan menjelaskan mengapa led harus dihubungkan ke pin Arduino yang diaktifkan PWM dan bagaimana fungsi MAP digunakan dalam sketsa Arduino untuk mengubah input dari potensiometer menjadi output yang cocok untuk mengendalikan led.

Jika Anda terbiasa dengan led dan potensiometer maka Anda dapat melewati bagian 1 dan 2.

Langkah 1: TENTANG LED

Ilustrasi kiri di atas menunjukkan simbol rangkaian untuk led dan polaritas kaki led. Arus hanya akan mengalir melalui LED dalam satu arah sehingga polaritas penting. Kaki yang lebih panjang adalah hal yang positif. Juga ada sisi datar pada flensa, ini adalah sisi negatifnya.

TEGANGAN dan ARUS

Tegangan yang dibutuhkan oleh LED berkisar dari sekitar 2.2v hingga 3.2 volt tergantung pada warnanya. Peringkat mereka saat ini biasanya 20mA. Untuk membatasi arus dan mencegah LED dari panas berlebih, perlu menggunakan resistor secara seri dengan masing-masing LED. Saya merekomendasikan sekitar 300 ohm.

Ilustrasi di sebelah kanan di atas menunjukkan cara menyolder resistor ke kaki led dan mengisolasinya dengan selongsong panas menyusut.

Langkah 2: POTENSIMETER

Dalam istilah Arduino, potensiometer adalah sensor. "Sensor" mengacu pada perangkat eksternal apa pun yang ketika terhubung ke pin input dapat dirasakan oleh Arduino. Kita akan menggunakan potensiometer yang terhubung ke Arduino, untuk mengontrol kecerahan LED. Potensiometer kadang-kadang disebut pembagi tegangan, yang menurut saya merupakan deskripsi yang lebih baik. Diagram di sebelah kiri di atas menunjukkan prinsip pembagi tegangan. Dalam contoh ini, sebuah resistor dihubungkan ke ground di satu ujung dan ditahan, oleh beberapa sumber daya ke 5v di ujung lainnya. Jika sebuah penggeser digerakkan sepanjang resistor itu akan berada pada tegangan 0v di ujung kiri, 5v di ujung kanan. Di posisi lain mana pun itu akan berada pada nilai antara 0v dan 5v. Di tengah jalan, misalnya akan berada di 2.5V. Jika kita membentuk ulang susunan seperti yang ditunjukkan di kanan atas, maka ini mewakili aksi dari potensiometer yang berputar.

Langkah 3: SIRKUIT

Ilustrasi di atas menunjukkan bagaimana kita perlu menghubungkan potensiometer dan led ke Arduino.

Ardunio perlu merasakan tegangan yang diumpankan kepadanya oleh potensiometer. Tegangan berubah dengan lancar saat potensiometer diputar, dengan demikian merupakan sinyal analog dan karenanya perlu dihubungkan ke pin input analog pada Arduino. Tegangan pada pin ini akan dibaca oleh Arduino setiap kali program memintanya melalui fungsi “analogRead”.

Arduino hanya memiliki pin output digital. Namun pin dengan tilde (~) di sampingnya mensimulasikan output analog yang cocok untuk mengontrol kecerahan Led. Proses ini disebut Pulse Width Modulation (PWM) dan dijelaskan melalui animasi berikutnya, Langkah 4.

Langkah 4: PWM

PWM, Modulasi Lebar Pulsa

Seperti disebutkan sebelumnya, pin dengan tilda, "~" di sampingnya adalah pin PWM. Karena pin digital, mereka hanya dapat berada pada 0v atau 5v, namun dengan PWM mereka dapat digunakan untuk meredupkan LED atau mengontrol kecepatan motor. Mereka melakukannya dengan memasok 5v ke LED tetapi menggerakkannya antara 0v dan 5v pada 500 Hz (500 kali per detik) dan meregangkan atau mengecilkan durasi setiap elemen 0v dan 5v dari pulsa. Karena LED melihat pulsa 5v lebih panjang dari pulsa 0v maka itu menjadi lebih terang. Dalam program kami, kami menggunakan fungsi analogueWrite() untuk mengeluarkan "gelombang persegi" PWM. Ini memiliki 256 peningkatan, Nol memberikan siklus kerja 0% dan 255 memberikan "siklus tugas" 100% yaitu 5 volt terus menerus. Jadi 127 akan memberikan siklus kerja 50%, separuh waktu pada 0v dan separuh waktu pada 5v. Animasi di atas menunjukkan bagaimana siklus tugas ini diregangkan menuju 100% maka led menjadi lebih terang.

Langkah 5: PROGRAM (ARDUINO SKETCH)

Video di atas langkah-langkah melalui program (sketsa) yang dapat digunakan untuk mengontrol kecerahan led dengan menggunakan potensiometer. Rangkaiannya sama seperti yang ditunjukkan pada langkah 3.

Jika Anda merasa video ini terlalu cepat (atau lambat) untuk dibaca dengan nyaman, maka Anda dapat menyesuaikan kecepatannya Di ujung kanan bilah kontrol bawah adalah simbol berbentuk seperti roda gigi (kadang-kadang dengan label 'HD' merah di atasnya.) Jika diklik maka akan muncul menu yang berisi "kecepatan pemutaran".

Tentu saja, akan lebih baik jika Anda dapat mengklik tombol untuk menelusuri setiap baris program dengan kecepatan Anda sendiri, namun sayangnya tidak mungkin untuk menyediakan metode interaktif tersebut di sini. Jika Anda lebih suka menggunakan metode itu pada subjek ini dan banyak topik Arduino lainnya, maka ada versi pratinjau gratis dari ebook interaktif/animasi yang tersedia di animasiarduino.com

Ada satu fitur dalam program yang menurut saya perlu penjelasan lebih lanjut: pada line14 fungsi "peta" digunakan. Ada penjelasan tentang tujuannya selanjutnya, pada langkah 6

Langkah 6: PETA

Kami memiliki potensiometer yang terhubung ke pin analog. Tegangan potensiometer bervariasi antara 0v dan 5v. Rentang ini terdaftar di prosesor dalam peningkatan 1024. Ketika input nilai digunakan untuk membuat output melalui pin digital yang diaktifkan PWM, rentang ini harus dipetakan ke rentang output pin digital. Ini memiliki 255 peningkatan. Fungsi peta digunakan untuk tujuan ini dan memberikan output yang sebanding dengan input.

Video di atas menggambarkan hal ini.

Langkah 7: Arduino animasi

Gambar-gambar dalam Instruksi ini telah diambil dari ebook saya Animated Arduino yang tersedia di www.animatedarduino.com di mana saya bertujuan untuk memberikan pemahaman yang lebih baik tentang beberapa konsep yang dihadapi saat belajar memprogram Arduino.

Ada salinan pratinjau gratis dari ebook yang tersedia di situs web yang memungkinkan Anda untuk mengalami sifat interaktif dari buku tersebut. Ini pada dasarnya adalah kumpulan halaman sampel dan dengan demikian menghilangkan banyak penjelasan. Ini mencakup halaman contoh yang memungkinkan Anda mengklik tombol yang memandu Anda melalui setiap baris program dan melihat komentar terkait. Halaman lain memiliki animasi video dan konten audio yang dapat Anda kontrol. Halaman isi disertakan agar Anda dapat melihat isi edisi lengkapnya.