Технология. 9 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман
§ 55. О контроллере R-5, Arduino Nano и о драйверах
Мы много раз говорили о том, что одно из назначений роботов — заменить человека в опасных условиях: при пожаре, разминировании, в зонах повышенной радиации и т. п. Значит, робот должен уметь по команде передвигаться в нужном направлении. Чтобы привести робота в движение, необходимо подключить к нему мотор. Однако напрямую к плате Arduino подключить мотор, как правило, не получается. Как вы думаете, почему?
Для того чтобы запустить мотор даже от игрушечного автомобиля, требуется большая сила тока, способная вывести из строя микрочип контроллера. Чтобы через контроллер не проходили большие токи, используется силовая электрика (вспомните реле). Поэтому моторы подключаются к Arduino с помощью специальных микросхем — ключей, или аппаратных драйверов.
Чтобы управлять платформой с колёсами, нужно специальное устройство, которое смогло бы преобразовывать электрические сигналы. Такое устройство, обеспечивающее преобразование электрических двоичных сигналов в воздействия, пригодные для непосредственного управления колёсами, называется драйвером. Наверняка вы уже слышали такое слово. Без драйвера-программы не будет работать видеокарта или сетевая карта в компьютере.
В нашем случае драйвером будет служить специальная микросхема, управляющая скоростью и направлением вращения электромотора.
Рассмотрим устройство и принцип работы специального компактного модуля «Контроллер R-5. Лартмастср». В состав его платы входят: контроллер Arduino Nano, стабилизатор питания (5 В), драйвер электромоторов (две микросхемы), разъём для подключения модуля Bluetooth.
Электрическое питание может быть подано на плату через USB-порт от компьютера или от источника питания. Источником питания может быть батарейка, аккумулятор или подключение через адаптер.
Познакомимся с контроллером Arduino Nano — «мозгом» робота. Это тоже контроллер семейства Arduino, но значительно меньшего размера.
Согласование контроллера с датчиками, исполнительными устройствами и механизмами осуществляется с помощью блока управления R-5 (рис. 9.34).
На схеме показано:
7, 5, 9, 12 — разъёмы для подключения электромоторов;
2, 11 — светодиоды, индуцирующие направление вращения электромоторов;
4 — светодиод — индикатор электропитания;
5— кнопка включения питания;
6 — клемма для подключения батареи питания;
7— стабилизатор;
8 — переключатель питания электромоторов (в положении N на драйвер электромоторов подаётся напряжение 5 В, в положении H на драйвер электромоторов подаётся питание непосредственно с батареи);
10 — разъём для коммутации цифровых выходов Arduino D2, D3, D4, D5 на вход драйвера или на разъём J2;
13 — разъём J2; к этому разъёму выведены соответствующие выходы Arduino;
14 — разъём J3; к этому разъёму выведены аналоговые выходы Arduino.
Разъёмы J2, J3 имеют три ряда контактов. Внешний ряд подключён к минусу батареи (GND), средний ряд подключён к выходу стабилизатора 5 В. Внутренние ряды подключены к соответствующим контактам Arduino.
На блоке управления расположены колодки для установки Arduino Nano, драйверы моторов и переключатель питания электромоторов.
Если мы хотим использовать выходы D2, D3, D4, D5 в работе других устройств, то в этом случае джамперами необходимо соединить средние и верхние контакты разъёма. Джамперами называют перемычки, с помощью которых можно создавать различные конфигурации цепи.
Плату R-5 можно установить на любую платформу с колёсами, управляемыми моторами.
Полезная информация
• Различные источники в Интернете дают следующие определения драйвера.
• Драйвер — компьютерная программа, с помощью которой другие программы получают доступ к аппаратному обеспечению.
• Драйвер — элемент задней втулки велосипеда, исполняющий роль храпового механизма.
• Драйвер — наёмный водитель, который перегоняет автомобиль клиента из одного места в другое.
• Драйвер — клюшка в гольфе.
Драйвер, сервоусилитель — в общем смысле устройство преобразования каких-либо сигналов до определённых параметров (например, драйвер RS-485). В узком смысле — источник высоких напряжений или токов, управляемый малым напряжением или током; такой драйвер применяется для управления электромотором (драйвер мотора), крупной светодиодной сборкой (драйвер светодиода) и т. д.
Основные понятия и термины:
драйвер, джампер, контроллер R-5, Arduino Nano.
Вопросы и задания:
1. Что такое драйвер?
2. Почему нельзя Arduino UNO просто поставить на платформу с моторами, которые вращают колёса?
3. Чем различаются и что общего у контроллеров Arduino UNO и Arduino Nano?
Задание
Установите контроллер R-5 на платформу с колёсами, управляемыми моторами.
