Управление потенциометром

May 15, 2023

Ядро M5Stack — это модульный, наращиваемый и программируемый модуль разработки, предназначенный для быстрого и простого создания проектов Интернета вещей и создания прототипов. Этот модуль основан на микроконтроллере ESP32 и оснащен множеством датчиков, входов и выходов, а также цветным жидкокристаллическим дисплеем (ЖК-дисплеем). Кроме того, ядро ​​M5Stack упаковано в виде прямоугольного модуля размерами 54 x 54 x 18 мм и оснащено 2-дюймовым ЖК-дисплеем на тонкопленочных транзисторах (TFT).

Как уже упоминалось, это устройство имеет несколько вариантов ввода и вывода, такие как три кнопки, динамик и слот для карты microSD. На рисунке 1 показано ядро ​​M5Stack.

Одной из самых уникальных особенностей ядра M5Stack является экосистема модульного дизайна. Модуль можно легко комбинировать с другими модулями M5Stack, позволяя пользователям добавлять дополнительные функции и расширять возможности своих проектов. Модульная экосистема M5Stack включает в себя различные модули, такие как камера, GPS и аккумуляторные модули.

В этой статье мы рассмотрим датчик угла и серводвигатели с ядром M5Stack. Результатом этого практического проекта является создание контроллера серводвигателя на основе потенциометра с TFT-дисплеем M5Stack Core.

Проект контроллера серводвигателя на базе основного потенциометра M5Stack продемонстрирует универсальность и простоту, с которой можно создавать устройства взаимодействия человека с компьютером (HCI) с использованием готовых электронных продуктов и программного обеспечения. Цель этого проекта — продемонстрировать, как концепции HCI, такие как взаимодействие человека с системами, могут быть реализованы с помощью небольшого контроллера на базе ESP32. Платформа на базе ESP32 будет обеспечивать взаимодействие человека и физических вычислений с электромеханическими объектами. Этот проект позволит читателю понять, как данные взаимодействия могут отображаться и получаться от электромеханических систем с использованием TFT-ЖК-дисплея ядра M5Stack. Такие данные можно использовать для изучения концепций машинного обучения киберфизических систем (CPS) с использованием таких языков программирования, как Python, PyTorch и Pandas.

В качестве ключевого технического источника для этого проекта рекомендуется использовать книгу электронных чертежей M5Stack. В частности, во второй главе «Практическое знакомство с модулями M5Stack» представлены технические сведения об электронных схемах и настройке модульного контроллера ESP32, а также программируемых блоков датчиков и управления. В эту книгу также включены практические проекты и интерактивные викторины, которые привлекут читателя. По сути, вы можете думать об этом проекте как о расширении книги; поэтому подробные инструкции по настройке программного обеспечения в этом проекте не приводятся.

Ниже приведен список электронных деталей для сборки и помощи в изучении проекта контроллера серводвигателя M5Stack на основе основного потенциометра.

Спецификация материалов (BOM):

Стартовый комплект M5Go IoT включает в себя множество датчиков, перемычек, светодиод RGB и кабель USB C. Датчик угла входит в комплект. В проекте потенциометр 10 КОм и резистор 1 КОм будут использоваться для создания самодельной версии датчика угла M5Stack. В главе 2 подробно описана электрическая проводка электронных компонентов на беспаечной макетной плате и подключение самодельного датчика к базовому контроллеру M5Stack.

Общая концепция проекта состоит в том, чтобы проиллюстрировать сборку прототипа небольшого контроллера серводвигателя, использующего ядро ​​M5Stack в качестве основной встроенной платформы ESP32. Первоначальная настройка этого проекта — добавление внешнего потенциометра для управления серводвигателем. Потенциометр будет предоставлять информацию о вращении ядру M5Stack. Затем ядро ​​M5Stack преобразует данные аналогового деления напряжения в эквивалентные управляющие сигналы широтно-импульсной модуляции (ШИМ), тем самым приводя в действие электрический проводной серводвигатель. На рис. 2 представлена ​​блок-схема системы прототипа.

Затем цепь потенциометра электрически подключается к микроконтроллеру ESP32 ядра M5Stack с использованием тех же внутренних электронных компонентов, что и датчик угла. Датчик угла M5Stack состоит из резистора сопротивлением 1 КОм, подключенного последовательно с потенциометром 10 КОм. Эта конфигурация схемы обеспечивает функцию деления напряжения, которая позволяет диапазону значений дискретных аналоговых сигналов присутствовать на назначенном выводе аналого-цифрового ввода-вывода общего назначения (GPIO) ESP32. На рис. 3 показан датчик угла M5Stack.