Μετρήσεις και συλλογή δεδομένων (Data acquisition) με μικροελεγκτές. Εισαγωγή στο Arduino. Ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός διεργασιών

Transcript

1 Μετρήσεις και συλλογή δεδομένων (Data acquisition) με μικροελεγκτές Εισαγωγή στο Arduino Ηλεκτρομηχανολογικός εξοπλισμός διεργασιών

2 Τι είναι Μικροελεγκτής; Ηλεκτρονική συσκευή που διαχειρίζεται ηλεκτρονικά σήματα με προγραμματιζόμενο τρόπο.

3 Τι είναι το Arduino; Οικογένεια μικροελεγκτών με χαρακτηριστικά: Χαμηλό κόστος Απλότητα σχεδίασης Ευκολία χρήσης Ευκολία προγραμματισμού «Ανοιχτό» (Open Source) hardware

4 Εφαρμογές «Ανάγνωση» αισθητήρων (sensors) για μέτρηση: Θερμοκρασίας Πίεσης Απόστασης Συγκέντρωσης κ.α.

5 Εφαρμογές Χρήση εξόδων για: Ενεργοποίηση διακοπτών (relay), LED Προβολή σε οθόνη Μετάδοση δεδομένων Έλεγχος κινητήρων κ.α.

6 Βασικά Μέρη Μικροελεγκτής ATmel AVR 8 bit Μνήμη RAM Μνήμη Flash για αποθήκευση προγράμματος Ι/Ο Pins Σειριακή ή/και USB θύρα επικοινωνίας

7 Συνδεσιμότητα Σύνδεση με υπολογιστή μέσω: Θύρας USB Σειριακής Θύρας

8 Αρχές λειτουργίας Προγραμματισμός Γλώσσα: Arduino Programming Language Περιβάλλον Προγραμματισμού: Arduino IDE (Cross Platform) Arduino Create (Browser based)

9 Τύποι Arduino Boards Τα πιο πολύ χρησιμοποιούμενα: Arduino Uno Arduino Nano Arduino Pro Mini Arduino Mega Arduino Lilipad και πολλά άλλα

10 Arduino UNO Χαρακτηριστικά : Επεξεργαστής Atmega328P 16MHz 2 kb μνήμη RAM 32 kb μνήμη Flash 14 Ψηφιακά και 6 Αναλογικά Ι/Ο Pins Λειτουργία 5V USB θύρα επικοινωνίας Μέγεθος: 68.6 mm 53.3 mm

11 Arduino ΝΑΝΟ Χαρακτηριστικά : Επεξεργαστής Atmega328 16MHz 2 kb μνήμη RAM 16 ή 32 kb μνήμη Flash 14 Ψηφιακά και 8 Αναλογικά Ι/Ο Pins Λειτουργία 5V USB θύρα επικοινωνίας Μικρό μέγεθος (43.18 mm mm)

12 Arduino Pro Mini Χαρακτηριστικά : Επεξεργαστής Atmega328 16MHz 2 kb μνήμη RAM 32 kb μνήμη Flash 14 Ψηφιακά και 6 Αναλογικά Ι/Ο Pins Λειτουργία 3.3/5V Σειριακή επικοινωνία Πολύ μικρό μέγεθος (17.8 mm 33.0 mm)

13 Arduino Mega2560 Χαρακτηριστικά : Επεξεργαστής Atmega MHz 8 kb μνήμη RAM 256 kb μνήμη Flash 54 Ψηφιακά και 16 Αναλογικά Ι/Ο Pins Λειτουργία 5V Θύρα USB Μέγεθος: mm 53.3 mm

14 Βασικά στοιχεία του Arduino

15 Βασικά στοιχεία του Arduino Επεξεργαστής 28 Pins 3 ή 5V 0.1 W 16 MHz 32 KB μνήμη Flash 2 KB of RAM Κόστος ~ 5

16 Βασικά στοιχεία του Arduino Τροφοδοσία 7 12V DC Ιδανικά 9V DC Κύκλωμα προστασίας σταθεροποίησης στα 5V Κοινή Μπαταρία ή Μετασχηματιστής

17 Βασικά στοιχεία του Arduino Θύρα USB Επικοινωνία με PC Τροφοδοσία

18 Βασικά στοιχεία του Arduino On Board LED Λειτουργίας (ΟΝ) Σειριακής Επικοινωνίας (ΤΧ/RΧ) (Send/Receive) Προγραμματιζόμενο (L)

19 Βασικά στοιχεία του Arduino Headers Ακροδέκτες στους οποίους συνδέουμε αισθητήρες, διακόπτες, LEDS, μοτέρ κ.α. Digital Analog Power

20 Βασικά στοιχεία του Arduino Power Headers Ακροδέκτες οι οποίοι δίνουν καθαρά 5 και 3.3V Ακροδέκτες Γείωσης Ακροδέκτες εισόδου τάσης 7 12V

21 Βασικά στοιχεία του Arduino Digital Headers Ψηφιακοί ακροδέκτες εισόδου εξόδου 5V για υψηλό (High) σήμα 0V για χαμηλό (Low) Συνδέονται διακόπτες, LED, relays, μοτέρ, αισθητήρες κ.α.

22 Βασικά στοιχεία του Arduino Analog Inputs Αναλογικοί ακροδέκτες στους οποίους συνδέουμε κυρίως αισθητήρες Διαβάζουν τιμές από 0 5V και τις μεταφράζουν σε τιμές από 0 έως (10bit resolution)

23 Βασικά στοιχεία του Arduino Κουμπί Reset Για επανεκκίνηση

24 Breadboard (Πλακέτα δοκιμών) Διευκολύνει την δοκιμή κυκλωμάτων χωρίς την χρήση κολλητηριού Προσφέρει γρήγορη και αξιόπιστη λύση για την δημιουργία πρωτοτύπων.

25 Breadboard (Πλακέτα δοκιμών)

26 Καλώδια (Jumper Wires Jumper Cables) Σύνδεση μεταξύ Arduino και άλλων εξαρτημάτων Σύνδεση εξαρτημάτων σε ένα breadboard ή σε άλλο εξοπλισμό ή εξαρτήματα, χωρίς να απαιτείται συγκόλληση

27 Προγραμματισμός Arduino Compiling του προγράμματος Upload (Φόρτωμα) στο Arduino Το πρόγραμμα τρέχει αυτόματα μόλις ενεργοποιηθεί το Arduino Μένει φορτωμένο μέχρι να το αλλάξουμε.

28 Προγραμματισμός Arduino 2 βασικά Functions setup() Αρχικοποίηση του προγράμματος loop() Ο κύριος βρόχος του προγράμματος, τρέχει συνεχόμενα (loop)

29 Παραδείγματα Χρήσης

30 Παράδειγμα χρήσης Blink LED LED 220Ω αντίσταση

31 Παράδειγμα χρήσης Διακόπτης PushButton Διακόπτης 10ΚΩ αντίσταση

32 Παράδειγμα χρήσης Διακόπτης PushButton Διακόπτης 10ΚΩ αντίσταση

33 Παράδειγμα χρήσης Αισθητήρας Θερμοκρασίας LM35 Στην απλή μορφή: (2 έως 150οC) Παίρνει 5V τάση (τροφοδοσία) Δίνει έξοδο (Vout) = 10mV * Τ(οC) Το analog Pin (a) διαβάζει τιμές από 0 > 1024 (10bit) Έξοδος σε mv από το analog Pin (a): Vout=(a/1024)*5000 (mv) T = Vout /10 (οc)