ትምህርት 07፡ ከአርዱኖ ተጨማሪ 5V እና GND ማግኘት | የአርዱኖ ደረጃ በደረጃ ኮርስ

በዚህ የሮቦጃክስ አርዱኢኖ ደረጃ በደረጃ ኮርስ ትምህርት ውስጥ፣ ለተለመደ ችግር ተግባራዊ መፍትሄ እንመረምራለን፡ በአርዱኢኖ ቦርድዎ ላይ የ5V እና GND ግንኙነቶች ማለቅ። ሰርቮ ሞተርን፣ የኤልሲዲ ማሳያን፣ የአልትራሳውንድ ዳሳሽን ወይም የተለያዩ መሳሪያዎችን ማመንጨት የሚጠይቅ ፕሮጀክት እየገነቡ ቢሆንም፣ በአርዱኢኖ ኡኖ ወይም ናኖ ላይ ያሉት ውስን የኃይል ፒኖች በፍጥነት እንቅፋት ሊሆኑ ይችላሉ። ይህ መመሪያ ማንኛውንም ዲጂታል የI/O ፒን እንደ ተጨማሪ የ5V ምንጭ ወይም እንደ መሬት ግንኙነት እንዴት በፈጠራ መጠቀም እንደሚቻል ያሳያል፣ ይህም ዝቅተኛ ኤሌክትሪክ ለሚፈልጉ መሳሪያዎች ውጫዊ የኃይል አቅርቦት ሳያስፈልግ ብዙ ክፍሎችን ለማመንጨት ተለዋዋጭነት ይሰጥዎታል።

ይህ ዘዴ ለብዙ ተግባራዊ አፕሊኬሽኖች በተለይ ጠቃሚ ነው፣ ከእነዚህም ውስጥ፡-

• በአንድ ፕሮጀክት ውስጥ ከሰርቮ ሞተር ጋር ትንሽ የOLED ወይም የኤልሲዲ ማሳያን ማመንጨት።
• ለብዙ ዳሳሾች፣ እንደ አልትራሳውንድ ዳሳሽ እና የPIR እንቅስቃሴ መፈለጊያ፣ በአንድ ጊዜ ኃይል ማቅረብ።
• አዲስ ሞጁል ለማመንጨት ፈጣን እና ቀላል የኃይል ምንጭ በሚፈልጉበት በብሬድቦርድ ላይ ጊዜያዊ የሙከራ ዝግጅቶችን መፍጠር።
• ንጹህ የ5V ማመሳከሪያ የሚፈልጉ ዝቅተኛ ኃይል ያላቸው LEDs ወይም የሎጂክ-ደረጃ ወረዳዎችን ማሽከርከር።

የአርዱኢኖ የኃይል ገደቦችን መረዳት

ወደ መፍትሄው ከመግባታችን በፊት፣ የአርዱኢኖ ቦርድዎን የኃይል አርክቴክቸር መረዳት ወሳኝ ነው። በመደበኛ አርዱኢኖ ኡኖ ላይ፣ በተለምዶ አንድ የተወሰነ የ5V ፒን ይኖርዎታል። አንዳንድ የሶስተኛ ወገን ቦርዶች፣ በቪዲዮው ላይ እንደተገለጸው፣ ሁለተኛ የ5V ፒን ሊያሳዩ ይችላሉ፣ ነገር ግን ያኔም ቢሆን ተጨማሪ ሊፈልጉ ይችላሉ (በቪዲዮው 00:26 ላይ)።

ከእነዚህ ፒኖች ሊሳሉት የሚችሉት የኤሌክትሪክ መጠን በኃይል ምንጭዎ ላይ ይወሰናል። ቦርዱን በUSB እያመነጩ ከሆነ፣ ኤሌክትሪኩ በሚጠቀሙት የUSB ወደብ ወይም ቻርጀር የተገደበ ነው—ለምሳሌ፣ የ1A ቻርጀር እስከ 1A ይፈቅዳል፣ የ2.4A ቻርጀር ደግሞ የበለጠ ይፈቅዳል (በቪዲዮው 01:55 ላይ)። የበርል ጃክን ከ7-12V አቅርቦት ጋር እየተጠቀሙ ከሆነ፣ ኤሌክትሪኩ በቦርዱ ላይ ባለው የAMS1117 የቮልቴጅ መቆጣጠሪያ ቺፕ የተደነገገ ነው፣ እሱም የተለመደ የ1.1A ገደብ አለው (በቪዲዮው 02:20 ላይ)።

በቦርዱ ላይ ያለውን የICSP ራስጌ ልብ ማለትም አስፈላጊ ነው። በቪዲዮው ላይ እንደተብራራው፣ ይህ ራስጌ የSPI (Serial Peripheral Interface) ፒኖችን መዳረሻ ይሰጣል፣ እና በቀኝ በኩል ያለው ፒን በእውነቱ VCC (5V) ነው፣ የመጨረሻው ፒን ደግሞ GND ነው (በቪዲዮው 00:54 ላይ)። ይህ ወደ 5V መስመር ለመግባት ሌላ አካላዊ ቦታ ይሰጥዎታል።

ሆኖም፣ ሊታወስ የሚገባው በጣም ወሳኝ ገደብ ለዲጂታል I/O ፒኖች ነው። በይፋዊ የአርዱኢኖ ሰነዶች መሰረት፣ እ প্রতিটি ዲጂታል ፒን ከፍተኛውን 20 ሚሊአምፕስ (mA) ማቅረብ ወይም መሳብ ይችላል (በቪዲዮው 03:30 ላይ)። ይህ ለLEDs፣ ለሎጂክ ወረዳዎች እና ለብዙ ዳሳሾች ከበቂ በላይ ነው፣ ነገር ግን እንደ ሞተሮች ወይም ከፍተኛ ኃይል ላላቸው ሰርቮዎች ለመሳሰሉት ከፍተኛ ኤሌክትሪክ ለሚፈልጉ መሳሪያዎች በቂ አይደለም። ለእነዚያ፣ ሁልጊዜ ዋናውን የ5V ፒን ወይም ውጫዊ የኃይል ምንጭ መጠቀም አለብዎት።

ሃርድዌር እና ክፍሎች

ለዚህ ማሳያ፣ የሚከተሉትን ክፍሎች ያስፈልግዎታል፡-

• 1x አርዱኢኖ ቦርድ (Uno፣ Nano፣ ወይም ተመሳሳይ)
• 1x LED (ማንኛውም ቀለም)
• 1x 1kΩ ተከላካይ
• 1x ብሬድቦርድ
• ጃምፐር ሽቦዎች
• (አማራጭ) የLCD 1602 ማሳያ ወይም የሪሌይ ሞጁል ለማሳያ

የሽቦ አገናኝ መመሪያ

ለዚህ ፕሮጀክት የሽቦ አገናኝ ቀላል ነው፣ ምክንያቱም በዋናነት ዲጂታል ፒንን ከክፍልዎ የኃይል መስመር ጋር እና ሌላ ዲጂታል ፒንን ከመሬቱ ጋር ማገናኘትን ያካትታል። በቪዲዮው ውስጥ፣ አስተማሪው LEDን በማመንጨት ይህንን ያሳያል።

እንዴት እንደሚያዘጋጁት እነሆ፡-

1. LEDን ያገናኙ፡- የLEDውን አኖድ (ረዥሙ እግር) በ1kΩ የኤሌክትሪክ ገደብ ተከላካይ በኩል በአርዱኢኖዎ ላይ ካለው ዲጂታል ፒን 5 ጋር ያገናኙ።
2. መሬቱን ያገናኙ፡- የLEDውን ካቶድ (አጭሩ እግር) በቀጥታ በአርዱኢኖዎ ላይ ካለው ዲጂታል ፒን 2 ጋር ያገናኙ።

ይህ ቀላል ወረዳ ፒን 5 እንደ የ5V ምንጭ እና ፒን 2 እንደ መሬት እንዲሰሩ ያደርጋል፣ ወረዳውን ያጠናቅቃል (በቪዲዮው 06:05 ላይ)።

የበለጠ ሊሰፋ ለሚችል አቀራረብ፣ በቪዲዮው ላይ እንደሚታየው ኃይሉን ለማሰራጨት ብሬድቦርድን መጠቀም ይችላሉ። የብሬድቦርዱን ቀይ የኃይል መስመር ከፒን 5 ጋር እና ሰማያዊ/ጥቁር የመሬት መስመርን ከፒን 2 ጋር በማገናኘት፣ ብዙ ክፍሎችን በየመስመሮቹ ውስጥ በማስገባት በቀላሉ ማመንጨት ይችላሉ (በቪዲዮው 06:59 ላይ)።

የኮድ ማብራሪያ

ለዚህ ትምህርት የቀረበው ኮድ እጅግ በጣም ቀላል ነው፣ ምክንያቱም ብቸኛው ዓላማው ሁለት ዲጂታል ፒኖችን እንደ የኃይል አቅርቦት ፒኖች ማዋቀር ነው። የዚህ ተግባር ቁልፍ በስኬቹ አናት ላይ በተገለጹት ሁለት የውቅር ቋሚዎች ላይ ነው።

የተጠቃሚ ሊያስተካክለው የሚችለው የኮዱ ክፍል እነሆ፡-

#define VCC2  5 // ፒን 5 ወይም ማንኛውንም ሌላ ዲጂታል ፒን እንደ VCC2 እዚህ ይግለጹ
#define GND2  2 // ፒን 2 ወይም ማንኛውንም ሌላ ዲጂታል ፒን እንደ Ground 2 ይግለጹ

እነዚህ ሁለት መስመሮች የማበጀት ዋና ክፍል ናቸው። የ#define መመሪያ የቅድመ-አቀናባሪ ትዕዛዝ ነው፣ እሱም ኮዱ ከመቀናበሩ በፊት እያንዳንዱን የVCC2 ክስተት በቁጥር 5 እና እያንዳንዱን የGND2 ክስተት በቁጥር 2 እንዲተካ ለአርዱኢኖ ኮምፓይለር ይነግራል። ይህ ለኃይል የሚጠቀሙባቸውን ፒኖች መቀየር በጣም ቀላል ያደርገዋል። ፒን 8ን እንደ የ5V ምንጭዎ መጠቀም ከፈለጉ፣ በመጀመሪያው መስመር ላይ 5ን ወደ 8 ይቀይሩ። በተመሳሳይ፣ ሁለተኛውን መስመር በማርትዕ የመሬት ፒን መቀየር ይችላሉ።

የቀረው ኮድ በsetup() ተግባር ውስጥ ያለው የመነሻ አመክንዮ ብቻ ነው። እንደ VCC2 የተገለጸውን ፒን እንደ OUTPUT ያዘጋጃል እና ከዚያ HIGH ብሎ ይጽፈዋል፣ ይህም 5V ያወጣል። በተቃራኒው፣ እንደ GND2 የተገለጸውን ፒን እንደ OUTPUT ያዘጋጃል እና LOW ብሎ ይጽፈዋል፣ ይህም እንደ መሬት ግንኙነት እንዲሰራ ያደርገዋል። ይህ በsetup() ውስጥ ከተከናወነ በኋላ፣ ፒኖቹ አርዱኖው በሚሰራበት ጊዜ ሁሉ ሁኔታቸውን ይጠብቃሉ፣ እና ዋናውን የፕሮግራም አመክንዮዎን በloop() ተግባር ውስጥ ማከል ይችላሉ።

የቀጥታ ፕሮጀክት ማሳያ

በቪዲዮው ውስጥ፣ አስተማሪው ኮዱን በአርዱኖ ላይ በመጫን ጽንሰ-ሀሳቡን ያሳያል። አንዴ ከተጫነ በኋላ፣ በፒን 5 እና ፒን 2 መካከል የተገናኘው LED ወዲያውኑ ይበራል፣ ይህም ፒን 5 ቮልቴጅ እያቀረበ እና ፒን 2 እንደ መሬት ጅረት እየሳበ መሆኑን ያረጋግጣል። ነጥቡን የበለጠ ለማስረዳት፣ የLEDውን የኃይል ግንኙነት ወደ ሌላ፣ ያልተዋቀረ ዲጂታል ፒን ሲያንቀሳቅስ LEDው እንደማይበራ ያሳያል፣ ምክንያቱም ያ ፒን 5V ለማውጣት አልተዋቀረም (በቪዲዮው 06:37 ላይ)።

ማሳያው የብሬድቦርድ ተግባራዊ ምሳሌንም ያካትታል። የ5V ፒንን ከብሬድቦርዱ የኃይል ሀዲድ እና የመሬት ፒንን ከመሬት ሀዲድ ጋር በማገናኘት፣ የ1602 LCD ማሳያ እና የሪሌይ ሞጁልን በአንድ ጊዜ ያበራል። ይህ ለዝቅተኛ ጅረት ክፍሎችዎ ትንሽ፣ የተወሰነ የኃይል ማከፋፈያ አውቶቡስ ለመፍጠር ይህን ቴክኒክ እንዴት መጠቀም እንደሚችሉ ያሳያል፣ ይህም ሽቦዎን ንጹህ እና የተደራጀ ያደርገዋል (በቪዲዮው 06:59 ላይ)።

ማጠቃለያ

ይህ ትምህርት የአርዱኖ ቦርድዎን አቅም ለማስፋት ቀላል ግን ኃይለኛ ዘዴ ይሰጣል። ዲጂታል ፒኖችን እንደ የኃይል ምንጮች በመግለጽ፣ የተገደበ የ5V እና GND ግንኙነቶችን የተለመደ ችግር መፍታት ይችላሉ። ወሳኙን የ20mA ገደብ በአንድ ፒን ያስታውሱ፣ እና በወደፊት ፕሮጀክቶችዎ ውስጥ የተለያዩ ዳሳሾችን እና ትናንሽ ሞጁሎችን በደህና ማብራት ይችላሉ።

ምዕራፎች

• [00:00] የ5V ፒኖች መግቢያ እና አጠቃላይ እይታ
• [00:54] የICSP ራስጌ እና የSPI ፒኖችን መረዳት
• [01:55] በኃይል ምንጭ ላይ የተመሰረቱ የጅረት ገደቦች
• [03:30] የዲጂታል ፒን የጅረት ገደቦች እና የአጠቃቀም ሁኔታዎች
• [04:51] ተጨማሪ 5V እና GND ለመፍጠር የኮድ ማብራሪያ
• [06:05] ከLED ጋር የሽቦ ማገናኘት ማሳያ
• [06:59] በብሬድቦርድ የኃይል ማከፋፈያ መስፋፋት