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2023年4月29日星期六

Arduino MPU6050 陀螺儀模組

最近要來做個小專題，其中一項功能就是陀螺儀，為甚麼需要陀螺儀呢？主要用來偵測物體的姿態或是加速度，很常應用在機器人或是平衡車上，今天簡單了解一下陀螺儀的基礎規格及特性。


使用軟體

  • Arduino IDE

實驗元件

  • MPU6050
  • Arduino nano
  • 杜邦線
  • 麵包板

簡單將依些需要知道MPU6050的特性整理如下

1. 電器規格
電源規格

2.晶片內部架構

3.主要量測數據
  • X軸、Y軸、Z軸加速度
  • X軸、Y軸、Z軸旋轉量
  • 溫度

=======================================================================

實驗開始

1.電路接線


2. 程式碼

這裡使用安裝現成的函式庫加速驗證
a.安裝函式庫

b.輸入MPU6050及安裝
輸入MPU6050,選擇2.2.4安裝

安裝完成

c.開啟範例程式，並燒錄測試
範例 --> Adafruit MPU6050 --> basic_reading

d.開啟序列埠監控視窗



e.確認量測數值有在跳動，代表MPU6050正常運作



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2022年10月12日星期三

DRV8833 馬達驅動模組

DRV8833 馬達驅動模組

    


    今天來介紹一下小面積的馬達驅動模組，雖然有些驅動力比不上L298N，但是在玩具馬達的使用上綽綽有餘了，話不多說Let's go!

    使用模組前，一定要看先規格書，這次的沒有通訊界面，我們只要看電壓與接線即可。

電源規格

  •     可以推動兩個 DC 馬達或一個步進馬達
  •     使用電壓DC 2.7V ~ DC 10.8V


手冊建議接線電路



本次實驗材料

  1. Arduino Nano
  2. 電解電容4.7uF
  3. 陶瓷電容0.1uF
  4. Drv8833 模組
  5. DC 減速馬達

實驗電路


程式碼

#define AIN1 3
#define AIN2 4
#define STBY 2
void setup() {
  pinMode(AIN1,OUTPUT);
  pinMode(AIN2,OUTPUT);
  pinMode(STBY,OUTPUT);
  digitalWrite(STBY, HIGH);
  delay(10);
}

void loop() {
  digitalWrite(AIN1, HIGH);
  digitalWrite(AIN2, LOW); ;
  delay(1000);
  digitalWrite(AIN1, LOW);
  digitalWrite(AIN2, HIGH); ;
  delay(1000);
}

 

實際結果


參考資料

DRV8833 晶片資料


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2022年5月21日星期六

Arduino 繼電器模組 Relay Module

Arduino 繼電器模組

        寫這篇文章，主要紀錄一下繼電器的特性及常見問題，也分享一下繼電器模組的規格辨識、如何使用及特性，與常見問題說明，並透過實驗一、實驗二、實驗三觀察繼電器的動作。

(本次實驗用的繼電器)
 (模組電路)

繼電器簡介

        繼電器的種類其實很多，在工業上的不同領域會有不同樣式的繼電器，主要根據自己需要的使用場合挑選合適的繼電器即可，但比較常見的就是上面藍色的那個。詳細請參見維基百科

軟體

Arduino IDE

程式碼

後面的實驗都會使用同一個程式碼，只修改時延遲的時間

#define RelayPin 4

void setup() {

  pinMode(RelayPin, OUTPUT); //設定GPIO

}

void loop() {

  digitalWrite(RelayPin, HIGH);//設定GPIO 為HIGH

  delay(10);//間隔時間

  digitalWrite(RelayPin, LOW);//設定GPIO 為LOW

  delay(10);//間隔時間

}

繼電器的規格怎麼看?

        每個繼電器的規格都不太一樣，但大同小異，此處以SRD-05VDC-SL-C說明，主要注意控制的電壓多少及開關側可承受的電壓電流為多少(這很重要!!!)


        可操作的承受電壓會依照規格的不同也有所不同，本次實驗用的是DC 5V 驅動的，此款繼電器是靠內部線圈產生磁力，使其吸引導電片進行開關的行為，所以勢必會有切換的反應時間。正確的控制時間也會影響繼電器的動作，下圖為繼電器的反應時間相關參數。


 










Operation Time 操作時間最大是10ms，但是實際上每個繼電器會有所不同

Release Time 釋放後繼電器的回復時間

Max. ON/OFF Swithing 最大的開關動作速度，機械結構是每分鐘300次.

實驗一

目標：
觀察Arduino NANO (5V)發送訊號後繼電器的反應時間，分別有開跟關。
材料：
  1. Arduino NANO
  2. 繼電器模組
  3. 杜邦線若干條
  4. 示波器一台+探棒x2
電路接線

 程式碼

#define RelayPin 4

void setup() {

  pinMode(RelayPin, OUTPUT); //設定GPIO

}

void loop() {

  digitalWrite(RelayPin, HIGH);//設定GPIO 為HIGH

  delay(500);//間隔時間

  digitalWrite(RelayPin, LOW);//設定GPIO 為LOW

  delay(500);//間隔時間

}

實驗結果 

1.使用NANO 發送HIGH電位訊號後，繼電器約5.76ms後才穩定，機電器動作過程中會有彈跳現象。

2.使用NANO 發送LOW電位訊號後，繼電器約4ms後才穩定。


實驗二

目標：
觀察ESP32(3.3V)發送訊號後繼電器的反應時間，分別有開跟關。
材料：
  1. ESP32 NodeMCU
  2. 繼電器模組
  3. 杜邦線若干條
  4. 示波器一台+探棒x2
電路接線說明

 程式碼

#define RelayPin 4

void setup() {

  pinMode(RelayPin, OUTPUT); //設定GPIO

}

void loop() {

  digitalWrite(RelayPin, HIGH);//設定GPIO 為HIGH

  delay(500);//間隔時間

  digitalWrite(RelayPin, LOW);//設定GPIO 為LOW

  delay(500);//間隔時間

}

實驗結果

1.使用ESP32發送HIGH電位訊號後，繼電器導通的時間會比較久，相較於使用arduino NANO (5V)


2.用ESP32發送LOW電位訊號後，會發現繼電器回復的速度很快 


實驗三

目標：
觀察Arduino NANO發送較快速開關訊號(超過規格)，觀察繼電器的反應時間及狀態。
材料：
  1. Arduino NANO x1
  2. 繼電器模組x1
  3. 杜邦線若干條
  4. 示波器一台+探棒x2
電路接線說明

程式碼

#define RelayPin 4

void setup() {

  pinMode(RelayPin, OUTPUT); //設定GPIO

}

void loop() {

  digitalWrite(RelayPin, HIGH);//設定GPIO 為HIGH

  delay(5);//間隔時間

  digitalWrite(RelayPin, LOW);//設定GPIO 為LOW

  delay(5);//間隔時間

} 

 實驗結果

        高速開關繼電器，觀察繼電器動作狀況，會發現Arduino NANO訊號已經關閉，繼電器才剛打開的現象，及繼電器還沒關閉的現象。



使用繼電器模組時常見的問題

1. 未注意IO電位導致推不動(使用推動電壓低於規格)
2. 用杜邦線接觸不良
3. 開關幾次後就不會動了，有可能是負載過大導致內部導電片被電焊了
4. 繼電器可承受電壓，須符合欲控制項目的需求電壓
5.     如果開關繼電器會讓MCU 重啟，需替換成有帶光耦合隔離的及做電源隔離
6.     如果控制的負載會讓繼電器產生火花，記得加火花消除電路

資料來源


繼電器元件手冊
圖片來源
Goolge 搜尋
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2022年4月20日星期三

Arduino RGB LED

 Arduino RGB LED 模組


模組原理

常見使用的三色LED，不是透過通訊控制，而是透過IO控制紅藍綠三個發光二極體，使燈管亮滅進行光的三原色混合進行調色。

實驗目標

透過Arduino 控制PWM輸出至RGB 模組調整色彩顏色

電路接線

RGB – 分別對應到arduino NANO 腳位

arduino NANO

RGB 模組

PIN3

R

PIN5

B

PIN6

G

GND

-

與arduino NANO接線前，需確認模組功能正常

使用電表的短路偵測檔位進行測試，模組上的"-"腳接黑色探棒，分別用紅色探棒依序，碰觸RGB腳，確認顏色是否正常，如下圖所示

綠燈測試

紅燈測試

藍燈測試

程式碼

//RGB LED

#define G_PIN 3

#define B_PIN 5

#define R_PIN 6

int G_PIN_Duty = 0;

int B_PIN_Duty = 0;

int R_PIN_Duty = 0;

void RGB_Demo(void)

{

  //Red Light On/Off

  analogWrite(R_PIN, 255);

  delay(1000);

  analogWrite(R_PIN, 0);

  delay(1000);

  //Green Light On/Off

  analogWrite(G_PIN, 255);

  delay(1000);

  analogWrite(G_PIN, 0);

  delay(1000);

  //Blue Light On/Off

  analogWrite(B_PIN, 255);

  delay(1000);

  analogWrite(B_PIN, 0);

  delay(1000);

}

void setup() {

  analogWrite(G_PIN, 0);

  analogWrite(B_PIN, 0);

  analogWrite(R_PIN, 0);

  RGB_Demo();

}

void Control_LED(int PIN, int DelayusTime, int Lightmode)

{

  if (Lightmode == true)//Off to On

  {

    for (int i = 0; i <= 255; i++)

    {

      analogWrite(PIN, i);

      delayMicroseconds(DelayusTime);

    }

  }

  else //On to Off

  {

    for (int i = 255; i >= 0; i--)

    {

      analogWrite(PIN, i);

      delayMicroseconds(DelayusTime);

    }

  }

}

void loop() {

  Control_LED(R_PIN,3000,true);

  Control_LED(G_PIN,3000,true);

  Control_LED(B_PIN,3000,true);

  delay(2000);

  Control_LED(R_PIN,3000,false);

  Control_LED(G_PIN,3000,false);

  Control_LED(B_PIN,3000,false);

  delay(2000);

  Control_LED(R_PIN,3000,true);

  Control_LED(G_PIN,3000,true);

  delay(2000);

  Control_LED(R_PIN,3000,false);

  Control_LED(G_PIN,3000,false);

  delay(2000);

  Control_LED(G_PIN,3000,true);

  Control_LED(B_PIN,3000,true);

  delay(2000);

  Control_LED(G_PIN,3000,false);

  Control_LED(B_PIN,3000,false);

  delay(2000);

  Control_LED(R_PIN,3000,true);

  Control_LED(B_PIN,3000,true);

  delay(2000);

  Control_LED(R_PIN,3000,false);

  Control_LED(B_PIN,3000,false);

  delay(2000);

}


完成效果

注意事項

1. LED 電流跟電壓注意，記得配電阻避免電流過大

2. 每家廠牌的可能不一樣，若沒有使用模組直接使用，建議串聯電阻，可避免燒毀

3. 模組使用前先使用電表確認功能


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