MCP41HVX1 digitaalne potentsiomeeter Arduino jaoks: 10 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

MCP41HVX1 digitaalsete potentsiomeetrite perekond (aka DigiPots) on seadmed, mis jäljendavad analoog -potentsiomeetri funktsiooni ja mida juhitakse SPI kaudu. Näiterakendus oleks stereo helitugevuse nupu asendamine DigiPotiga, mida juhib Arduino. See eeldab, et stereo helitugevuse regulaator on potentsiomeeter, mitte pöördkodeerija.

MCP41HVX1 erinevad teistest DigiPotidest veidi selle poolest, et neil on jagatud rööbastee. See tähendab, et kuigi DigiPot ise saab juhtida Arduino väljundpingega, töötab takisti võrgu kaudu edastatav signaal palju suurema pingevahemikuga (kuni 36 volti). Enamik DigiPoteid, mida saab juhtida 5 voltiga, on takistusvõrgus piiratud 5 voltiga, mis piirab nende kasutamist olemasoleva vooluahela moderniseerimiseks, mis töötab kõrgemal pingel, näiteks autos või paadis.

MCP41HVX1 perekond koosneb järgmistest kiipidest:

• MCP41HV31-104E/ST - 100 kΩ (7 bitti)
• MCP41HV31-503E/ST - 50 kΩ (7 bitti)
• MCP41HV31-103E/ST - 10 kΩ (7 bitti)
• MCP41HV31-502E/ST - 5 kΩ (7 bitti)
• MCP41HV31-103E/MQ - 10 kΩ (7 bitti)
• MCP41HV51-104E/ST - 100 kΩ (8 bitti)
• MCP41HV51-503E/ST - 50 kΩ (8 bitti)
• MCP41HV51T -503E/ST - 50 kΩ (8 bitti)
• MCP41HV51-103E/ST - 10 kΩ (8 bitti)
• MCP41HV51-502E/ST - 5 kΩ (8 bitti)

7 -bitised kiibid võimaldavad takisti võrgus 128 sammu ja 8 -bitised kiibid 256 sammu takisti võrgus. See tähendab, et 8 -bitised kiibid võimaldavad potentsiomeetril saada kaks korda rohkem takistuste väärtusi.

Tarvikud

• Valige ülaltoodud loendist sobiv kiip MCP41HVX1. Valitud kiip põhineb teie rakenduse jaoks nõutaval takistusvahemikul. See juhis põhineb kiibi TSSOP 14 pakettversioonidel, nii et selle juhendi järgimiseks valige loendist mis tahes kiip, välja arvatud MCP41HV31-103E/MQ, mis on QFN-pakett. Soovitatav on hankida paar täiendavat kiipi, kuna kohtasin halba ja need on odavad. Mina tellisin oma Digi-Key'st.
• Sekundaarne alalisvoolu toide, mis on vahemikus 10 kuni 36 volti. Minu näites kasutan oma vanade toiteplokkide kastiga 17 -voldist seina tüügas alalisvoolu toiteallikat.
• Jootmisvoog
• Jootekolb
• Jootma
• Pintsetid ja / või hambaork
• TSSOP 14 -pin pistikuplaat - Amazon - QLOUNI 40tk PCB Proto Boards SMD to DIP Adapter Plate Converter TQFP (32 44 48 64 84 100) SOP SSOP TSSOP 8 10 14 16 20 23 24 28 (Suuruste valik. Palju saadaval mitme projekti jaoks)
• 2–7 kontaktiga päiste kvantifitseerimine - Amazon - DEPEPE 30 tk 40 tihvti 2,54 mm isas- ja naissoost tihvtide päised Arduino prototüüpkilbi jaoks - (vajaliku suurusega lõikamiseks. Pakendis on palju projekte)
• Arduino Uno - kui teil seda pole, soovitaksin hankida ametliku juhatuse. Mitteametlike versioonidega on mul vedanud. Digi -Key - Arduino Uno
• Mitmemõõtur, millega saab mõõta takistust ja kontrollida ka järjepidevust
• Jumper juhtmed
• Leivalaud
• Väga soovitatav, kuid mitte absoluutselt vajalik on käed -vabad suurendusklaas, kuna TSSOP -kiibid on väga väikesed. Multimeetriga jootmiseks ja katsetamiseks vajate mõlemat kätt. Kasutan retseptiprillide peal paari Harbor Freight 3x klambriga suurendusklaasi ja vabalt seisvat / liigendatud suurendusklaasi. Muud võimalused on paar odavat lugejat soodus- või dollaripoest. Võite isegi lugejaid kanda oma retseptiprillide kohal või hankida kaks paari lugejaid (üks üksteise kohal), sõltuvalt sellest, kui hea (või halb) teie nägemine on. Kui kahekordistate prille, olge ettevaatlik, sest teie nägemisulatus on väga piiratud, nii et eemaldage need kindlasti enne midagi muud. Olge ka jootmisel eriti ettevaatlik.
• Üks teine asi, mida ei nõuta, kuid on väga soovitatav, on sadamakauba abikäed. Need on metallist alusele kinnitatud alligaatoriklambrid. Need on saadaval paljudelt teistelt Interneti -müüjatelt ja erinevate kaubamärkide all. Need on väga kasulikud kiibi jootmisel purunemisplaadile.

Samm: jootke TSSOP kiip läbimurdelauale

TSSOP kiip tuleb joota purunemisplaadile, et saaksite seda kasutada koos leivalauaga või otse DuPonti džempritega. Prototüüpimise jaoks on need otseseks töötamiseks liiga väikesed.

Väikese suuruse tõttu võib TSSOP -kiibi jootmine olla selle projekti kõige keerulisem osa, kuid selle nipi tundmine muudab selle ülesandeks, mida igaüks saab täita. Tehnikaid on mitu, allpool on see, mida ma tegin.

Strateegia on juhtida jootet esmalt purunemisplaadi jälgedele.

• Ärge asetage kiipi purunemisplaadile enne, kui seda on juhendatud.
• Esimene asi, mida teha, on purunemisplaadile suurel hulgal voogu panna.
• Seejärel soojendage jootekolvi kasutades jootet ja voolage see jälgedele.
• Pange joodise peale veel natuke voogu, mille voolasite nii jälgedele kui ka kiibi jalgade põhja.
• Asetage kiip jälgede peale, kuhu just joote ja voo panite. Pintsetid või hambaork annavad häid tööriistu kiibi täpseks paika seadmiseks. Joondage kiip kindlasti nii, et kõik tihvtid oleksid otse jälgede kohal. Joondage üks kiibi tihvt eraldusplaadil oleva tihvti ühe märgistusega.
• Kuumutage jootekolvi kasutades üht kiibi otsas olevat tihvti (kas tihvt 1, 7, 8 või 14), vajutades selle jälje sisse. Varem rakendatud joodis sulatab ja voolab ümber tihvti.

Vaadake selle sammu videot, et näha, kuidas kiipi jootmisplaadile joota. Üks minu soovitus, mis erineb videost, on see, et kui olete esimese tihvti peatuse jootnud ja kontrollige uuesti kogu kiibi joondamist, veendumaks, et kõik tihvtid on jälgede peal. Kui olete natuke valesti, on seda praegu lihtne parandada. Kui tunnete end mugavalt, näeb kõik hea välja, jootke kiibi vastassuunas teine tihvt ja kontrollige joondamist uuesti. Kui see tundub hea, jätkake ja tehke ülejäänud nööpnõelad.

Pärast kõigi tihvtide jootmist soovitab video ühenduste kontrollimiseks kasutada suurendusklaasi. Parem meetod on järjepidevuse kontrollimiseks kasutada multimeetrit. Peate asetama ühe sondi tihvti jala külge ja teise sondi tahvli osale, kus joote päise (vt selle sammu teist pilti). Samuti peaksite kontrollima külgnevaid tihvte, et veenduda, et need ei ole ühendatud, kuna joodis on lühistanud mitu tihvti kokku. Näiteks kui kontrollite tihvti 4, kontrollige ka tihvti 3 ja tihvti 5. Tihvt 4 peaks näitama järjepidevust, samas kui tihvtid 3 ja 5 peaksid näitama avatud vooluringi. Ainus erand on klaasipuhasti P0W, mis võib näidata ühenduvust P0A või P0B -ga.

NÕUANNE:

• Nagu materjalide loendis mainitud, on selles etapis palju abi sellest, kui saadaval on mõni suurendus, mis jätab käed vabaks.
• Kasutades alligaatoriklambrit abikäte abil murdelaua hoidmiseks, on kõik jootmine natuke lihtsam.
• Kirjutage kiibi number maalriteibile ja kleepige purunemisplaadi põhja (vt selle jaotise kolmandat pilti). Kui tulevikus peate kiibi tuvastama, on maskeerimislinti palju lihtsam lugeda. Minu isiklik kogemus on see, et sain kiibile natuke voogu ja number tuli täiesti ära, nii et mul on ainult lint.

2. samm: juhtmestik

Peate ühendama Arduino ja Digipoti, nagu on näidatud ühendusskeemil. Kasutatavad tihvtid põhinevad Arduino Uno paigutusel. Kui kasutate mõnda muud Arduinot, vaadake viimast sammu.

Samm: hankige Arduino raamatukogu DigiPoti juhtimiseks

Programmeerimise lihtsustamiseks olen loonud raamatukogu, mis on saadaval Githubis. MCP41HVX1 kogu hankimiseks minge aadressile github.com/gregsrabian/MCP41HVX1. Peate valima nupu "Kloon" ja seejärel valima "Lae alla Zip". Salvestage Zip -fail kindlasti asukohta, kus teate, kus see asub. Töölaud või allalaadimiste kaust on käepärased asukohad. Kui olete selle Arduino IDE -sse importinud, saate selle allalaadimiskohast kustutada.

Samm: uue raamatukogu importimine Arduino IDE -sse

Avage Arduino IDE -s "Sketch", seejärel valige "Include Library", seejärel "Add ZIP Library..". Ilmub uus dialoogiboks, mis võimaldab teil valida GitHubist alla laaditud. ZIP -faili.

Samm 5: Näited raamatukogust

Pärast uue teegi lisamist märkate, et kui lähete menüüsse „Fail”, valige „Näited” ja seejärel „Näited kohandatud raamatukogudest”, näete nüüd loendis kirjet MCP41HVX1 kohta. Kui hõljutate kursorit selle kirje kohal, näete visandina näiteid WLAT, Wiper Control ja SHDN. Selles juhendis kasutame klaasipuhasti juhtimise näidet.

6. samm: lähtekoodi uurimine

#include "MCP41HVX1.h" // Arduino -s kasutatavate tihvtide määratlemine#define WLAT_PIN 8 // Kui see on määratud madalaks, siis ülekanne ja kasutamine "#define SHDN_PIN 9 // Seadistage takistusvõrgu lubamiseks kõrgeks#define CS_PIN 10 // Määrake SPI jaoks kiibi valimiseks madal // Määrake mõned testirakenduses kasutatavad väärtused#define FORWARD true#define REVERSE false#define MAX_WIPER_VALUE 255 // Maksimaalne klaasipuhasti väärtus MCP41HVX1 Digipot (CS_PIN, SHDN_PIN, WLAT_PIN); void setup () { Seriaalne algus (9600); Serial.print ("Lähtepositsioon ="); Serial.println (Digipot. WiperGetPosition ()); // Kuva algväärtus Serial.print ("Set Wiper Position ="); Serial.println (Digipot. WiperSetPosition (0)); // Määra klaasipuhasti asendiks 0} void loop () {static bool bDirection = FORWARD; int nWiper = Digipot. WiperGetPosition (); // Hankige klaasipuhasti praegune asend // Määrake suund. if (MAX_WIPER_VALUE == nWiper) {bDirection = REVERSE; } muidu kui (0 == nPühkija) {bSuund = EDASI; } // Nihuta digipotti klaasipuhasti, kui (FORWARD == bDirection) {nWiper = Digipot. WiperIncrement (); // Suund on edasi Serial.print ("Suurendus -"); } else {nWiper = Digipot. WiperDecrement (); // Suund on tagurpidi Serial.print ("Decrement -"); } Serial.print ("Puhasti asend ="); Serial.println (nWiper); viivitus (100);}

Samm 7: lähtekoodi mõistmine ja visandi käitamine

See lähtekood on saadaval Arduino IDE -s, minnes menüüsse Näited ja otsides üles äsja installitud MCP41HVX1 (vt eelmist sammu). Avage MCP41HVX1 -s näide "Wiper Control". Parim on kasutada koguga kaasas olevat koodi nii, nagu oleks veaparandusi, mida värskendatakse.

Puhasti juhtimise näide näitab järgmisi MCP41HVX1 teegist pärit API -sid:

• Konstruktor MCP41HVX1 (int nCSPin, int nSHDNPin, int nWLATPin)
• WiperGetPosition ()
• WiperSetPosition (bait byWiper)
• WiperIncrement ()
• WiperDecrement ()

Kui kasutate 7 -bitist kiipi, kontrollige lähtekoodi näidises kindlasti väärtust MAX_WIPER_VALUE väärtusele 127. Vaikimisi on 255, mis on mõeldud 8 -bitistele kiipidele. Kui teete proovis muudatusi, sunnib Arduino IDE teid projektile uue nime valima, kuna see ei lase teil näidiskoodi värskendada. See on ootuspärane käitumine.

Iga kord, kui tsükkel läbib, suureneb klaasipuhasti ühe sammu võrra või väheneb ühe sammu võrra sõltuvalt sellest, millises suunas see liigub. Kui suund on ülespoole ja jõuab väärtuseni MAX_WIPER_VALUE, muudab see suunda vastupidiseks. Kui see tabab 0, pöördub see uuesti.

Joonise esitamisel värskendatakse seeriamonitori praeguse klaasipuhasti asendiga.

Takistuse muutuse nägemiseks peate oomi lugemiseks kasutama multimeetrikomplekti. Asetage mõõtesondid digipotile P0B (tihvt 11) ja P0W (tihvt 12), et näha takistuse muutumist rakenduse töötamise ajal. Pange tähele, et takistuse väärtus ei lähe lõpuni nulli, kuna kiibil on sisemist takistust, kuid see jõuab 0 oomi lähedale. Tõenäoliselt ei lähe see ka maksimaalsele väärtusele, kuid on lähedal.

Videot vaadates näete, et multimeeter näitab takistuse suurenemist, kuni see saavutab maksimaalse väärtuse ja hakkab seejärel vähenema. Videol kasutatav kiip on MCP41HV51-104E/ST, mis on 8-bitine kiip, mille maksimaalne väärtus on 100 kΩ.

8. samm: tõrkeotsing

Kui asjad ei tööta ootuspäraselt, vaadake siin mõnda asja.

• Kontrollige oma juhtmestikku. Kõik peab olema õigesti ühendatud. Veenduge, et kasutate täielikku ühendusskeemi, nagu on kirjeldatud selles juhendis. Käesolevas juhendis README, raamatukogu lähtekoodis ja allpool on esitatud alternatiivsed ühendusskeemid, kuid pidage kinni ülaltoodud juhtmestikus.
• Veenduge, et iga teie digipoti tihvt on joodetud katkestusplaadile. Visuaalse kontrolli kasutamine ei ole piisavalt hea. Veenduge, et kontrollite oma multimeetri järjepidevusfunktsiooni abil, et veenduda, et kõik digipoti tihvtid on elektrikatkestusplaadiga elektriliselt ühendatud ja jootejoonel olevad tihvtid ei ole risti ühendatud.
• Kui seeriamonitor näitab, et eskiisi käivitamisel on klaasipuhasti asend muutumas, kuid takistuse väärtus ei muutu, näitab see, et WLAT või SHDN ei loo korralikult ühendust WLAT- või SHDN -i katkestusplaadi või hüppajaga pole Arduinoga korralikult ühendatud.
• Veenduge, et kasutate sekundaarset toiteallikat, mille alalisvool on vahemikus 10 kuni 36 volti.
• Veenduge, et 10–36 -voldine toide töötab, mõõtes oma multimeetriga pinget.
• Proovige kasutada originaalset visandit. Kui tegite muudatusi, võis teil olla viga.
• Kui ükski tõrkeotsingu toiming pole aidanud proovida teist digipoti kiipi. Loodetavasti ostsite mitu ja joote need samal ajal TSSOP -i katkestusplaadile, nii et see peaks lihtsalt vahetama ühe teise vastu. Mul oli halb kiip, mis tekitas minus üsna palju pettumust ja see oli lahendus.

9. samm: sisemised andmed ja lisateave

Lisainformatsioon:

Lisateavet leiate MCP41HVX1 andmelehelt.

Kogu MCP41HVX1 kogu kogu dokumentatsioon on saadaval failis README.md, mis on osa teegi allalaadimisest. See fail on märgitud märgistusega ja seda saab vaadata õige vormindusega Githubis (vaadake lehe allosas) või märgistatud vaataja redaktoriga.

Suhtlus Arduino ja DigiPoti vahel:

Arduino suhtleb DigiPotiga SPI abil. Pärast seda, kui teek on saatnud klaasipuhasti asukoha käsu, näiteks WiperIncrement, WiperDecrement või WiperSetPosition, helistab see seejärel WiperGetPosition, et saada kiibilt klaasipuhasti asend. Nendest klaasipuhasti käskudest saadav väärtus on klaasipuhasti asukoht sellisena, nagu kiip seda näeb, ja selle abil saab kontrollida, kas klaasipuhasti on liikunud oodatud kohta.

Täiustatud funktsionaalsus (WLAT ja SHDN)

Neid lisafunktsioone pole näidatud näites "Puhasti juhtimine". Raamatukogus on saadaval API -d WLAT & SHDN juhtimiseks. Koos raamatukoguga on olemas ka WLAT- ja SHDN -näidisvisandid (samas kohas kui klaasipuhasti juhtimise visand).

SHDN (väljalülitamine)

SHDN -i kasutatakse takisti võrgu keelamiseks või lubamiseks. SHDN -i seadistamine madalaks keelab ja kõrge lubab takisti võrgu. Kui takisti võrk on keelatud, ühendatakse P0A (DigiPot pin 13) lahti ja P0B (DigiPot pin 11) on ühendatud P0W (DigiPot pin 12). P0B ja P0W vahel on väike takistus, nii et teie arvesti ei loe 0 oomi.

Kui teie rakendusel ei ole vaja SHDN -i juhtida, saate selle otse HIGH -i ühendada (vt alternatiivset ühendusskeemi). Peate kasutama õiget konstruktorit või edastama dokumendis MCP41HVX1_PIN_NOT_CONFIGURED konstruktorile, et näidata, et SHDN on juhtmega ühendatud. Oluline on märkida, et kui järgite näidet, peate kasutama täielikku ühendusskeemi (vt ülalolevat juhtmestiku sammu).

WLAT (kirjutusriiv)

Sisearhitektuur on ühe kiibi kaks komponenti. Üks komponentidest on SDI liides ja klaasipuhasti väärtuse hoidmise register. Teine komponent on takisti võrk ise. WLAT ühendab mõlemad sisemised komponendid omavahel.

Kui WLAT on seatud LOW -le, edastatakse mis tahes pühkimisasendi käsuandmed otse takisti võrku ja klaasipuhasti asendit värskendatakse.

Kui WLAT on seatud HIGH, hoitakse SPI kaudu edastatud klaasipuhasti positsiooni teavet siseregistris, kuid seda ei edastata takisti võrku ja seetõttu klaasipuhasti asendit ei värskendata. Kui WLAT on seatud väärtusele LOW, kantakse väärtus registrist takisti võrku.

WLAT on kasulik, kui kasutate mitut digipoodi, mida peate sünkroonis hoidma. Strateegia on seada WLAT väärtuseks HIGH kõigil digipottidel ja seejärel määrata kõikidele kiipidele klaasipuhasti väärtus. Kui klaasipuhasti väärtus on kõigile digipottidele saadetud, saab WLAT -i seadistada kõikidel seadmetel samaaegselt LOW, nii et nad liigutavad klaasipuhastid korraga.

Kui kontrollite ainult ühte DigiPot'i või teil on mitu, kuid neid ei pea sünkroonis hoidma, ei vaja te tõenäoliselt seda funktsiooni ja saate seetõttu WLAT -i otse madalale juhtmele ühendada (vt alternatiivset ühendusskeemi). Peate kasutama õiget konstruktorit või edastama dokumendis MCP41HVX1_PIN_NOT_CONFIGURED konstruktorile, et näidata, et WLAT on juhtmega ühendatud. Oluline on märkida, et kui järgite näidet, peate kasutama täielikku ühendusskeemi (vt ülalolevat juhtmestiku sammu).

Samm: alternatiivne ühendusskeem

Juhtmestik

Teil on võimalus digitaalse tihvtiga ühendamise asemel ühendada WLAT digpotist otse LOW / GND -ga. Kui te seda teete, ei saa te WLAT -i juhtida. Teil on ka võimalus ühendada SHDN digitaalse tihvti asemel otse HIGH -iga. Kui te seda teete, ei saa te SHDN -i juhtida.

WLAT ja SHDN on üksteisest sõltumatud, nii et saate ühe juhtme kõvasti ühendada ja teise ühendada digitaalse tihvtiga, kõva juhtme mõlemaga või ühendada mõlemad digitaalsete tihvtidega, et neid saaks juhtida. Vaadake alternatiivset juhtmestiku skeemi, mida soovite kõvasti ühendada, ja vaadake tagasi juhises 2 toodud juhtmestiku juhtmestiku juhtmestiku juhtmestiku ühendamiseks.

Konstruktorid

MCP41HVX klassis on kolm konstruktorit. Arutame neist kahte. Kõik need on dokumenteeritud failis README.md, nii et kui olete huvitatud kolmandast konstruktorist, vaadake dokumentatsiooni.

• MCP41HVX1 (int nCSPin) - kasutage seda konstruktorit ainult siis, kui nii WLAT kui ka SHDN on juhtmega ühendatud.
• MCP41HVX1 (int nCSPin, int nSHDNPin, int nWLATPin) - kasutage seda konstruktorit, kui kas WLAT või SHDN on juhtmega ühendatud. Sisestage konstant MCP41HVX1_PIN_NOT_CONFIGURED, kui tihvt on juhtmega ühendatud, või pin -number, kui see on ühendatud digitaalse tihvtiga.

nCSPin peab olema ühendatud digitaalse tihvtiga. MCP41HVX1_PIN_NOT_CONFIGURED edastamine nCSPini konstruktorile on sobimatu.

Mis siis, kui ma Arduino Unot ei kasuta?

Arduino kasutab digipotiga suhtlemiseks SPI -d. SPI tihvtid on spetsiifilised tihvtid Arduino plaadil. Uno SPI -tihvtid on järgmised:

• SCK - Uno tihvt 13, mis on ühendatud digipoti tihvtiga 2
• MOSI - Uno tihvt 11 on ühendatud digipoti tihvtiga 4
• MISO - Uno tihvt 12 on ühendatud digipoti tihvtiga 5

Kui kasutate Arduinot, mis ei ole Uno, peate välja selgitama, milline tihvt on SCK, MOSI ja MISO, ning ühendage need digipotiga.

Teised visandis kasutatud tihvtid on tavalised digitaalsed tihvtid, nii et kõik digitaalsed tihvtid töötavad. Peate visandit muutma, et määrata tihvtid, mille kasutate Arduino tahvlil. Tavalised digitaalsed tihvtid on:

• CS - Uno tihvt 10 ühendatud digipoti tihvtiga 3 (värskendage eskiis CS_PIN uue väärtusega)
• WLAT - Uno tihvt 8 on ühendatud digipoti 6. tihvtiga (värskendage eskiis WLAT_PIN uue väärtusega)
• SHDN - Uno tihvt 9 on ühendatud digipoti tihvtiga 7 (värskendage eskiis SHDN_PIN uue väärtusega)