Transistor come interruttore su Arduino

L'uso di un transistor come interruttore permette di dividere il circuiti in due settori non in connessione elettrica tra di loro

La base e' il punto dove si applica la tensione; nel caso in cui si sia tensione tra base (+) ed emettitore (terra) la resistenza tra emettitore e collettore scende quasi a zero aprendo il circuito.
Sulla base e' sempre necessario inserire una resistenza da almeno 1 KOhm

Fonte Wikipedia

Nei grafici l'emettitore e' indicato con una freccia; nei transistor reali la posizione dei pin puo' essere variabile e si deve consultare la scheda tecnica

Vce - è la massima tensione che può essere applicata fra il collettore e l'emettitore
Vbe - è la massima tensione che può essere applicata fra la base e l'emettitore
Ic - è la massima corrente che può attraversare il circuito di collettore
Ib - è la massima corrente che può attraversare il circuito di base
hfe -  e' il guadagno di corrente in uscita

Esistono diverse configurazioni:
1) A base comune (terminale di base a terra)
2) Ad emettitore comune (ovvero Base ed Emittore con in continuita' elettrica. Uso Amplificatore)
3) A Collettore comune (Inseguitore di Emettitore)


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Il mio transitor di test e' BC547B
Si tratta di un sensore NPNda 625 mW con
Vce = 45 V
Vcb = 50 V
Vbe = 6 V
Ic = 100 mA
hfe = 290 (2mA),  180 (100mA) a 5Volts

Disposizione della pedinatura del componente

 

 Per il calcolo della resistenza R1 da mettere sulla base si deve prevedere quale e' la corrente che si vuole che scorra tra collettore ed emettitore
Per esempio se si vuole una corrente di 0.3mA sull'uscita del transistor si deve calcolare

Ib (corrente sulla base) = Ic/290 Ic  dove Ic e' imposto a 0.3mA
n pratica si divide la corrente che vogliamo avere per il fattore di amplificazione in modo da calcolare quale deve essere la corrente sulla base
Risulta che Ib =  0.1 mA

Usando poi la legge di Ohm (R=5/0.0001) si ha che la resistenza da inserire sulla base e' 50KOhm

Input da pulsante su Arduino

Per poter gestire l'input di un utente mediante la pressione di un pulsante si puo' collegare un circuito come nella figura seguente

La resistenza (da almeno 1KOhm) serve a non mandare in corto il circuito quando viene premuto il tasto.

La pressione del tasto viene gestita dalla lettura dello stato dell'input digitale (in questo caso il 12)

Lo sketch per Arduino e' il seguente
Il programma accende e spenge il led integrato sulla scheda che corrisponde al PIN13 digitale a seconda dello stato del PIN 12 comandato dal pulsante
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const int buttonPin = 12;     // the number of the pushbutton pin
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);     
  pinMode(buttonPin, INPUT);    
}

void loop(){
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  if (buttonState == HIGH) {    
    digitalWrite(ledPin, HIGH); 
  }
  else {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}
sdfsf

Fotoaccoppiatore 4N35

Il fotoaccoppiatore e' un dispositivo che funziona come un rele' ovvero mantenendo fisicamente separati due circuiti. Invece di un'azione meccanica un led (collegato tra i pin 1 e 2) aziona un fotodiodo che collega i pin 4 5 e 6

Il fotoaccoppiatore in uso e' 4N35 che presenta la seguente pedinatura
pin 1 : positivo
pin 2 : negativo
pin 3 : non usato
pin 4 : emettitore
pin 5 : collettore
pin 6 : base

Esistono altri modelli di packaging (in cui per esempio il pin 1 e' indicato da un pallino)
Comportandosi come un led, tra i pin 1 e 2, e' necessario inserire una resistenza (1KOhm)

Dettaglio del montaggio

Se si mette tensione sui pin 1 e 2 si apre il collegamento tra pin 4 e pin 5 circuitando i due pin con una modesta resistenza residua

Per vedere in azione l'integrato si puo' usare il semplice programma che attiva e disattiva l'interruttore ogni 3 secondi
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int ledPin = 12;                 

void setup()
{
  pinMode(ledPin, OUTPUT);      

void loop()
{
  digitalWrite(ledPin, HIGH);   
  delay(3000);                  
  digitalWrite(ledPin, LOW);    
  delay(3000);                  
}

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L'integrato riesce a gestire fino a 70 V Dc. Nella applicazioni reali il 4N35 serve a gestire la corrente di bobina di rele' (l'Arduino da sola con 40 mA non riesce ad attivare la bobina del rele') che a sua volta attiva la gestione del 220 V Ac

LM35DZ Sensore temperatura su Arduino

L'uso di questo sensore e' piuttosto semplice perche' riporta i risultati gia' in gradi Celsius con incrementi di 10 mV/Grado Celsius.
Per avere la temperatura e' sufficiente quindi leggere il voltaggio su una porta analogica, convertire il DN in Volts e moltiplicare per 100.

La pedinatura e' come da immagine successiva (positivo e terra a sinistra e destra ed il valore da misurare al centro)

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 int pin = 0; // analog pin

 void setup()
 {
 Serial.begin(9600);
 }

 void loop()
 {
 float tempc = ( 5.0 * analogRead(pin) * 100.0) / 1023.0;
 Serial.println(tempc,DEC);
 delay(1000);
 }

Servo controllato via Arduino Ethernet

Questo esempio mostra come usare una Arduino Ethernet per pilotare un servo motore via Internet mediante un joystick

Sul PC sul quale e' connesso il joystick si deve lanciare il seguente programma che genera dei pacchetti UDP leggendo il valore del sensore progressivo del Joystick e convertendolo in valori tra 0 e 180 (da usare poi nel servo)
Il PC deve essere ovviamente connesso alla rete e si deve avere il file pygcurse nella directory dello script
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import pygame
import pygcurse
import socket
from time import sleep

pygame.init()
win = pygcurse.PygcurseWindow(40, 25, 'Rov Controller')

sock = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

j = pygame.joystick.Joystick(0)
j.init()

try:
    while True:
        pygame.event.pump()
    pot1 = int((j.get_axis(0)*90)+90)
    if (pot1 <100):
         pote1 = "0"+str(pot1)
    else:
         pote1 = str(pot1)
    win.write("Motore 1 : "+str(pote1), x=2, y=7)
    sock.sendto("M1"+str(pot1),("192.168.1.3",8888))
    sleep(0.01)
   
except KeyboardInterrupt:
    j.quit()
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all'altro capo della rete c'e' in ascolto sulla porta UDP 8888 una Arduino Ethernet che riceve i pacchetti, estrae il valore per pilotare il servo e manda il comando al motore

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 #include <SPI.h>         #include <Ethernet.h>
#include <Udp.h>       
#include <Servo.h>

byte mac[] = {0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
byte ip[] = {192,168,1,3 };

unsigned int localPort = 8888;      // local port to listen on

byte remoteIp[4];        // holds received packet's originating IP
unsigned int remotePort; // holds received packet's originating port
char packetBuffer[UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE]; //buffer to hold incoming packet,

Servo m1;

void setup() {
  Ethernet.begin(mac,ip);
  Udp.begin(localPort);
  m1.attach(9); // collega il motore 1 al servo 9
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int packetSize = Udp.available();

  if(packetSize)
  {
    packetSize = packetSize - 8;    

    Udp.readPacket(packetBuffer,UDP_TX_PACKET_MAX_SIZE, remoteIp, remotePort);
    int m = atoi(&packetBuffer[1]);
    int c = atoi(&packetBuffer[2]);

    Serial.println(m);
    Serial.println(c);
    Serial.println("----------");
    m1.write(c);

  }
  delay(10);
}
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Ed ecco lo script in azione

volendo invece di comandi progressivi si possono mandare anche comandi on/off usando i pulsanti mediante una semplice modifica del programma (in realta' usando il pulsante Mode del joystick i comandi progressivi possono essere commutati in on/off e quindi non sono necessarie modifiche al programma)

jhkhkjh

Primo progetto completo

Un progetto completo
un sistema basato su una Arduino Ethernet che ricevi i segnali da tre sensori (una bussola+tiltmetro+accelerometro, un misuratore di temperatura ed un misuratore di umidita') e che il invia via Web.
In pratica questo progetto e' la somma di diversi dei post precedenti

Lato sottostante

Una volta collegato il cavo Ethernet sul computer dentro a Chrome si puo' leggere i valori dei sensori

Il codice da caricare sull'Arduino e' il seguente
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 #include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
#include <Wire.h>

#define ADDRESS 0x60        // indirizzo I2C della bussola

byte mac[] = { 0xDE, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
byte ip[] = { 192,168,1, 2 };

Server server(80);

int acc_x0,acc_y0,acc_z0;                     // Valori di accelerazione

unsigned long tempo;

void setup()
{
  //inizializza il bus I2C
  Wire.begin();
  //inizializza il web server
  Ethernet.begin(mac, ip);
  server.begin();
  // per debug
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
   byte highByte, lowByte, fine;              // Bearing (transi)
   char pitch, roll;                          // Pitch and roll
   int bearing;                               // Bearing
   byte high_x,low_x,high_y,low_y,high_z,low_z;
   int acc_x,acc_y,acc_z;                     // Valori di accelerazione


   Wire.beginTransmission(ADDRESS);           // inizia la comunicazione con la bussola
   Wire.send(2);                              // inizia a leggere dal secondo registro
   Wire.endTransmission();

   Wire.requestFrom(ADDRESS, 4);              // richiede 4 byte
   while(Wire.available() < 4);               // Wait for bytes to become available
   highByte = Wire.receive();         
   lowByte = Wire.receive();          
   pitch = Wire.receive();            
   roll = Wire.receive();             
 
   bearing = ((highByte<<8)+lowByte)/10;      // Calcola la parte intera del Bearing
   fine = ((highByte<<8)+lowByte)%10;         // Calcola la parte decimale del Bearing

   int fine2 = (int)fine;
   int pitch2 = (int)pitch;
   int roll2 = (int)roll;
 
   Wire.beginTransmission(ADDRESS);           //inizia lettura accelerometro
   Wire.send(16);                            
   Wire.endTransmission();

   Wire.requestFrom(ADDRESS, 6);              // Richiede i 6 byte dell'accelerazione
   while(Wire.available() < 6);             
   high_x = Wire.receive();         
   low_x = Wire.receive();          
   high_y = Wire.receive();         
   low_y = Wire.receive();          
   high_z = Wire.receive();         
   low_z = Wire.receive();          
 
   acc_x = ((high_x<<8)+low_x);      // Calcola accel_x
   acc_y = ((high_y<<8)+low_y);      // Calcola accel_y
   acc_z = ((high_z<<8)+low_z);      // Calcola accel_z

   delay(1000);
 
  Client client = server.available();
  if (client) {
    boolean currentLineIsBlank = true;
    while (client.connected()) {
      if (client.available()) {
        char c = client.read();
        if (c == '\n' && currentLineIsBlank) {

          client.println("HTTP/1.1 200 OK");
          client.println("Content-Type: text/html");
          client.println();

          //gestisce il refresh automatico della pagina per aggiornare
          //al valore dei sensori
          client.println("<meta http-equiv=\"refresh\" content=\"1\">");
        
          tempo = round(millis()/1000);
          client.print("Tempo trascorso (sec): ");
          client.print(tempo);
          client.print("</br></br><table border=1>");
        
          // Stampa il valore del bearing
            client.print("<tr><td>Bearing</td><td>");
            client.print(bearing);
            client.print(".");
            client.print(fine2);
            client.print("</td></tr>");

          // Stampa il valore di Pitch
            client.print("<tr><td>Pitch</td><td>");
            client.print(pitch2);
            client.print("</td></tr>");

          // Stampa il valore di Roll
            client.print("<tr><td>Roll</td><td>");
            client.print(roll2);
            client.print("</td></tr>");

          // Stampa il valore di Accelerazione su X
            client.print("<tr><td>Acc. Delta X (g)</td><td>");
            float acx = (acc_x-acc_x0)*0.000636364;
            client.print(acx);
            client.print("</td></tr>");

          // Stampa il valore di Accelerazione su Y
            client.print("<tr><td>Acc. Delta Y (g)</td><td>");
            float acy = (acc_y-acc_y0)*0.000636364;
            client.print(acy);
            client.print("</td></tr>");

          // Stampa il valore di Accelerazione su Z
          // il valore di acc su Z senza movimento e' 15400
          // quindi il fattore di correzione e' 9.8/15400 = 0.000636364
            client.print("<tr><td>Acc. Delta Z (g)</td><td>");
            float acz = (acc_z-acc_z0)*0.000636364;
            client.print(acz);
            client.print("</td></tr>");
          
            // salva i valori di accelerazione per il calcolo
            // del delta di accelerazione
            acc_x0 = acc_x;
            acc_y0 = acc_y;
            acc_z0 = acc_z;

          // Stampa il valore Temperatura
          // T = 68.033 exp(-0.2088*R(Kohm))
          // R_sensore = (10.000*5)/(
          int sensor_t = A0;
          int temp = analogRead(sensor_t);
          double v_temp = (temp*5.0)/1023.0; //voltaggio letto dal pin A0
          double r_temp = (50000.0/v_temp)-10000.0; //resistenza del sensore di temperatura
          double temperatura = 68.033*exp(-0.2088*r_temp/1000.0);
            client.print("<tr><td>Temp. (C)</td><td>");
            client.print(temperatura);
            client.print("</td></tr>");

          // Stampa il valore Umidita
          int sensor_u = A1;
          int umi = analogRead(sensor_u);
          double umidita = -((((umi/1023)*5)-0.8)/3.1)*100;
            client.print("<tr><td>RH (%)</td><td>");
            client.print(umidita);
            client.print("</td></tr>");


            client.print("</table>");
          break;
        }
        if (c == '\n') {
          // you're starting a new line
          currentLineIsBlank = true;
        }
        else if (c != '\r') {
          // you've gotten a character on the current line
          currentLineIsBlank = false;
        }
      }
    }
    delay(1);
    client.stop();
  }
}
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a

Sensore Umidita' HIH-4030 ed Arduino

Il sensore HIH-4030 si connette direttamente all'Arduino sui pin 5V, terra e il segnale OUT ad un pin analogico

La curva di risposta e' sostanzialmente lineare ed e' compresa tra 0.8 e circa 3.9 V per il range di umidita' relativa da 0 a 100%

Formula con correzione di temperatura

%RH = ((0,0004*Temp_C + 0,149)*Analog_in)-(0,0617*Temp_C + 24,436)

Formula generica senza correzione di temperatura

RH = ((Volt_out-0.8)/3.1)*100;
dove
Volt_out = (Analog_in/1023)*5

Analog_in e'  il valore che viene letto direttamente sul pin analogico dell'Arduino
Lo sketch di misura e' estremamente semplice

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int sensorPin = A0;
int sensorValue = 0;

void setup() {
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  Analog_in= analogRead(sensorPin);
Serial.println(Analog_in);
delay(1000);
}
---------------------------------