Подключение потенциометра к Arduino

1. Введение

В робототехнике регулировка различных параметров, таких как громкость звука, мощность, напряжение и т.д., осуществляется при помощи переменных резисторов с регулируемым уровнем сопротивления. Примером такого устройства является потенциометр ардуино, который при включении в электрическую схему может быть использован для регулировки параметров. В этой статье мы рассмотрим варианты подключения и примеры скетчей для работы с потенциометром.

2. Принцип работы потенциометра

Переменный резистор или потенциометр – это электрическое устройство, значение уровня сопротивления которого можно задать в определенных пределах. Таким образом мы можем менять параметры электрических схем, гибко подстраивая их под определенные условия: например, регулировать чувствительность датчика или громкость звука в динамике. Потенциометры получили широкое распространение в схемах регулировки громкости, напряжения, контрастности и т.д., за свою простоту и практичность.

В зависимости от своего строения потенциометры делятся на два больших класса: цифровые и аналоговые. Основным элементом цифрового потенциометра является резистивная лестница, где на каждом шаге схемы имеются электронные переключатели. В конкретный момент времени происходит закрытие только одного электронного выключателя, что задает определенную величину сопротивления. За счет количества шагов в лестнице определяется диапазон разрешения потенциометра. Аналоговый потенциометр может изменять свое значение непрерывно, но, как правило, в более узком диапазоне и сам резистор будет иметь большие габариты.

В подавляющем большинстве случаев в проектах ардуино используются цифровые потенциометры. Чаще всего они являются интегральными схемами с положением цифрового указателя по центру шкалы.

3. Подключение потенциометра к платам Ардуино

Схема подключения

Для этого три вывода потенциометра необходимо соединить с указанными выводами платы:

• Черный – GND;

• Красный – питание 5В;

• Средний – от центрального вывода к аналоговому входу А0.

Изменяя положение вала подключенного потенциометра, происходит изменение параметра сопротивления, которое вызывает изменение показателя на нулевом пине платы ардуино. Считывание полученного значения напряжения аналогового импульса происходит в скетче с помощью команды analogRead().

В плату Ардуино встроен аналого-цифровой преобразователь, способный считывать напряжение и переводить его в цифровые показатели со значением от нуля до 1023. При повороте указателя до конечного значения в одном из двух возможных направлений, напряжение на пине равно нулю, и, следовательно, напряжение, которое будет генерироваться составляет 0 В. При повороте вала до конца в противоположном направлении на пин поступает напряжение величиной 5В, а значит числовое значение будет составлять 1023.

4. Пример проекта

Примером реализации схемы подключения потенциометра может стать макетная плата с подключенным переменным резистором и светодиодом. При помощи потенциометра будет выполняться управление уровнем яркости свечения.

Для проведения работ следует подготовить такие детали:

• 1 плату Arduino Uno

• 1 беспаячную макетную плату

• 1 светодиод

• 1 резистор с сопротивлением 220 Ом

• 6 проводов «папа-папа»

• 1 потенциометр.

Для использования меньшего количества проводов от макетной платы к контроллеру следует подключить светодиод и потенциометр проводом земли к длинному рельсу минуса.

5. Пример скетча

В этом примере важно понимать, что яркость свечения светодиода управляется не напряжением подаваемым с потенциометра, а кодом.

#define PIN_LED 11
#define PIN_POT A0
void setup()
{
  // Пин, к которому подсоединяется светодиод определяем как выход
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  // Пин с переменным резистором является входом
  pinMode(PIN_POT, INPUT);
}
void loop(){
  // Определяем 2 переменные типа int
  int rotat, brightn;
  // Считывание в переменную rotat напряжения с переменного резистора:
  // микроконтроллер будет выдавать числа от 0 до 1023
  // пропорциональны положению поворота вала
  rotat = analogRead(PIN_POT);
  // Преобразуем значение в яркость. Для этого делим rotat на 4, что с учетом округления даст нам число от 0 до 255. Именно это число мы подадим на шим-выход, с помощью которого можно управлять яркостью.
  brightn = rotat / 4;
  // Запись шим значения яркости на светодиод
  analogWrite(PIN_LED, brightn);
}