Prilagodba Arduino senzora za micro:bit

Prilagodba Arduino senzora za micro:bit

Senzore koji rade na 5V moguće je prilagoditi za rad na 3V kako bi se Arduino senzori mogli koristiti na micro:bitu.

S obzirom na to da se micro:bit tek nedavno plasirao na tržište, nije proteklo puno vremena do izgradnje, tj. prilagodbe odgovarajućih senzora. Mnogi će reći da je to programirljiva pločica poput Arduina te da su senzori univerzalni, ali nije baš tako. Jedna od mnogih razlika između Arduina i micro:bita jest ulazno/izlazni napon. Velika većina Arduino senzora napravljena je da radi na naponu od 5 V, što će nam predstavljati problem ako ih budemo htjeli spojiti na micro:bit. Osim što na micro:bitu nemamo napajanje od 5 V na izlazu, moramo se pobrinuti i da ulazni impuls senzora koji dolazi na analogne/digitalne pinove mora iznositi 3 V, a ne 5 V! Na napon treba obratiti veliku pozornost jer je ključan za osiguravanje dugotrajnog i pouzdanog rada uređaja. Cilj je ovog tutorijala prilagođavanje Arduino senzora nazivnog napona od 5 V da bi bili kompatibilni s micro:bitom, tj. da mogli raditi na 3 V bez smanjenja preciznosti ili gubljenja funkcinalnosti. Svako veće odstupanje napona od nazivne vrijednosti može trajno oštetiti micro:bit!
Ledice nam neće predstavljati problem jer ih većina radi na naponu od 2-3 V. Svaku razliku nazivnog napona ledice i izvora napajanja možemo riješiti dodavanjem predotpora, čija se vrijednost računa po formuli R = (Uizvora-ULED)/ILED.

Dodatna nam tipkala također neće predstavljati problem ako ćemo ih napajati s 3 V. Za njih je dovoljno dodati predotpor vrijednosti 10 kΩ kako bi naši digitalni ulazi na micro:bitu bili sigurni od fizičkog oštećenja izazvanog prevelikom strujom.

Senzor vlažnosti zemlje kakav smo već koristili u jednom našem micro:bit projektu radi kao analogni. Napajamo ih naponom od 3 V koji nam dolazi s micro:bita, tako da s njima nećemo imati problema. Važno je uvijek dodati predotpor i izbjeći kratkospajanje ispitnih igala koje idu u zemlju jer nam kratak spoj može trajno oštetiti micro:bit. Iako imamo otpor koji nam osigurava da se to ne dogodi, poželjno je izbjegavati takve situacije.

SENZOR VLAGE: Analogni senzor vlažnosti zemlje s komparatorom napona

Microbit 1

Pravi problem dolazi nam kod vanjskih uređaja poput ploče s relejima. Takva ploča osmišljena za rad s Arduinom koristi optocouplere radnog napona 5 V, što je u prijevodu tranzistorska sklopka. Jedno od rješenja za upotrebu takve ploče s relejima u micro:bit projektu jest dodavanje DC-DC step-up naponskog konvertera od 3-5 V. To je poprilično skupo rješenje jer jedan takav konverter često dođe više od cijele ploče s relejima i donosi gubitak pri pretvaranju napona. Pametniji odabir bio bi napajati ploču s vanjskog napajanja napona 5 V, a predotpore koji štite bazu tranzistora smanjiti na adekvatnu vrijednost, cca 1 kΩ, što bi dopustilo aktiviranje tranzistorske sklopke s nižim naponom. Kod verzija ploča s optocouplerom moglo bi problema jer se neće aktivirati pri nižem naponu, zato ih je potrebno zamijeniti za modele s nižim okidnim impulsom. Okidajući impuls s digitalnog izlaza micro:bita spojiti na odgovarajuće ulaze ploče s relejima. Ne zaboravite da uvijek morate spojiti sve negativne nožice ako imate više napajanja u projektu, neovisno o razlici napona. Isključivo negativne nožice, tj. GND!

Shema primjene tranzistorske sklopke za uključivanje releja radnog napona 5V pomoću impulsa od 3 V.

microbit 4

Ako niste zadovoljni našim rješenjem, uvijek možete napraviti vlastitu homemade ploču s relejima i tranzistorskim sklopkama.

Infracrveni senzor blizine često korišten kod robotskih kolica koja samostalno izbjegavaju prepreke ima radno područje napona 3-5 V. Njegovo napajanje i potrošnja električne energije neće nam predstavljati problem, ali ni izlazni impuls koji dolazi na digitalni ulaz micro:bita također nećemo morati spuštati na 3 V sve dok ga napajamo micro:bitovim napajanjem od 3 V. Ako koristite eksterno napajanje od 5 V, morat ćete ograničiti impuls na 3 V.

Shema  pretvaranja 5V signala u 3.3V.

microbit 2

Step-up pretvarač napona

microbit 3

Rješenje je poprilično jednostavno. Dva otpornika u seriji u omjeru 2:1 dijele napon od 5 V na tri jednaka dijela. Znamo da je napon veći na većem otporniku. Na otporniku od 20 k vlada napon 2/3*5 V, što je 3,3 V, dovoljno za osiguravanje naših digitalnih ulaza na micro:bitu.

Ultrazvučni senzor udaljenosti HC-SR04 nešto je kompliciraniji senzor, što nam je jasno čim je potrebna njegova biblioteka (eng. libraries). Vrlo je osjetljiv na niži napon od 5 V, što će se poprilično osjetiti na njegovoj preciznosti mjerenja. Preporučljivo je također koristiti vanjsko napajanje napona 5 V.

Pir senzor, tj. senzor pokreta digitalan je senzor, a to znači da nam šalje vrijednosti HIGH/LOW. U prijevodu, 3,3 V ili 0 V. Za njegovo napajanje morat ćemo koristiti eksternih 5 V, ali nećemo morati smanjivati napon njegovog izlaznog signala jer nam šalje 3,3 V prema micro:bitu.

Senzor magnetskog polja (eng. magnetic Hall sensor) digitalni je tip senzora. Za napajanje je potrebno 5 V, a izlazni signal također je 5 V, što znači da ćemo morati smanjiti napon na 3 V kako bi bio kompatibilan s micro:bitom.

Tablica nam prikazuje podatke o kompatibilnosti senzora s naponima ulaza/izlaza/napajanja micro:bita.

tablica

Napomena:

Pri smanjivanju napona impulsa s 5 V na 3 V važno je koristiti samo osnovne komponente i izbjegavati svako dodavanje nepotrebnih komponenata i produljivanje žica jer mogu izazvati smetnje u obliku napona. Naprimjer, pravokutni signal može se izobličiti i postati zaobljenog oblika, što može rezultirati nejasnim očitavanjima micro:bita s njegovih ulaza. Iako je nekim senzorima signal manji od 5 V, poželjno ga je spustiti na 3 V jer su ipak namijenjeni za Arduino, koji može primiti 5 V. Opreza nikad dosta.

Ocijeni sadržaj
(0 glasova)