Interfacciamento MCU

Interfacciamento ai Microncotrollori

Premessa

Il microcontrollore o microcontroller o MCU (MicroController Unit) per utilizzare dispositivi esterni (sensori, attuatori, ecc) ha bisogno di adeguare la sue caratteristiche elettriche a quelle del dispositivo di ingresso o uscita da utilizzare.

Il caso Arduino Uno

I datasheets del ATmega328 ci offrono le informazioni circa le caratteristiche elettriche da cui partire seguono alcuni sintesi offerte dal web

Livelli logici in tensione pin digitali e standard TTL e CMOS

Immagini all'articolo Livelli logici TTL e CMOS - Michele Maffuccie e dal sito store.arduino.cc

I modi per alimentare Arduino uno

Fonte: www.musicaecodice.it/4.1_Sensori_e_stupori/img_4.1.2/circ_8.png

Interfacciare i dispositivi di uscita

Si possono effettuare con componenti discreti o integrati a seconda delle caratteristiche elettriche del dispositivo di uscita o attuatore.

Display lcd 16x2 righe monocromatico

LCD (Liquid Crystal Display) marcato ACM 1602B DISPLAYTRONIC LCD disponibile in laboratorio.

Completare con schema a cura degli studenti

Datasheet del componente.

Transistor on off

SCHEMA

1. Partire dalle caratteristiche del carico per scegliere il transistor della potenza adeguata a quella del carico da porre sul collettore del trainsitor. Consulta i manuali disponibili oppure cerca con alltransistors.com oppure utilizza il transistor disponibile.

2. Considerare le caratteristiche di uscita del livello logico alto di un pin digitale di Arduino Uno

3. Calcolare RB con le caratteristiche ON (saturazione) del transistor scelt. Dove Rc è la resistenza interna del dispositivo di uscita.

3a Ic=(V-VCEsat)/RC poichè VE circa uguale a 0

3b IB=IC/HFE (1)

3c se IB=(VI-VBEsat)RB allora RB=(VI-VBEsat)/IB (2)

Discussione

(1) Quale HFE scegliere quella minima quella massima o intermendia?

PROGETTAZIONE DISPOSITIVO CORRENTE CONTINUA

a cura degli studenti

Risposta a cura degli studenti

(2) IBmax è quella corrente massima che può erogare Arduino?

Risposta a cura degli studenti

Se il carico è un relè utilizzato in continua bisogna aggiungere ulteriore/i dimensionamento/i?

Suggerimento Risposta a cura degli studenti

Carichi da utilizzare nel dimensionamento on off

Riscaldatore

Componenti foriniti sono resistori ceramica cemento a filo 10W adottando valori e configurazione in grado di portare la temperatura ambiente ad un set point di 25 °C.

Verificare nella connessione utilizzata (serie o parallelo o serie parallelo): superamento della potenza nominale del resistore e della potenza dell'alimentatore utilizzato 12V 3A.

Misurare l'incremento della temperatura raggiunta in funzione del tempo tale da raggiungere la temperatura di set point in un intervallo di tempo accettabile per le verifiche successise.

Visualizza una ricerca on line sul sito di un mercante.

Riferimento immagini http://laboratorioscolastico.altervista.org/it_IT/1-resistori-fissi-tutto-o-quasi/

Relay per riscaldatore

Verificare con le caratteristiche del riscaldatore adottato.

sanyou sys1k-s-112L scarica il pdf

Per garantire l'integrità del transitor inserire un diodo di segnale per eliminare il picco negativo

Ventola per PC per raffreddamento

scarica il pdf

Transistori da utilizzare nel dimensionamento on off

On off Ventola 2N1613

Il componente è stato scelto utilizzando le caratteristiche in potenza della ventola che è stata fornita.

Le caratteristiche sono state introdotte nel motore on line di ricerca alltransistors.com.

Scarica il datasheet in pdf

On off Riscaldatore BC547B

Il componente è stato assegnato e verificato con le caratteristiche di potenza di ingresso del relè.

Scarica il datasheet in pdf

Termistore NTC impiegato come termostato

SCHEMA

PROGETTAZIONE DISPOSITIVO CORRENTE CONTINUA

1. Dimensionare il resistore di linearità a partire dall' ipotesi semplificata valore R(Tmedio)= R(25°C) +- 20°C. Circuito ed equazione indicate in figura.

Dal datasheet del componente:

R(25°C)=5KOhm, B(25°C)=4100

2. Assegnare una tensione il più possibile stabile in arduino 3,3 V

3. Scrivere l'equazione del partitore di tensione per ricavare il valoredi Rtnc da sostituire l'equazione di SteinHart-Hart parametro B risolta in T (1)

a cura degli studenti

4. Impostare il set point voluto come costante ipotesi semplificata, impostare la condizione di regolazione termostatica attivando in modo coerente i dispositivi di uscita del MCU.

5. Visualizzare la temperatura di set point e quella acquisita sul dispaly LDC.

6. Ipotesi aggiuntiva:

6a. aggiungere un dipositivo di ingresso a 3 pulsanti + - e conferma per impostare un intervallo di T setpoint (5-45°C)

6a. sostituire la costante di setpoint con il valore letto dalla pulsantiera. Proseguire come al punto 5.

6. Effettuare la verifica della temperatura con un opportuno strumento campione e la taratura del caso con Rl o via software in maniera da fornire per il temostato lo stessa precisone dello strumento campione.

Discussione

(1) Scrivere i necessari passaggi matematici a partire dall'equazione completa, ponendo:

a=(1/To)-(1/B ln(Ro)), b=1/B e c=0