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[入門] Arduino教程 Lesson 14--自制風扇

阿新 • • 發佈：2019-01-14
這次，我們會做一個小風扇。同時會接觸兩件新元件——繼電器、直流電機。繼電器，我們可以理解為是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關”。在這裡，繼電器是用來控制電機轉動的。
所需材料
  • 1×  5mm LED燈
  • 2×  220歐電阻
  • 1×  按鈕
  • 1×  繼電器 HRS1H-S -DC5V
  • 1×  小電機
  • 1 × 風扇葉片

STEP 1： 硬體連線
按下圖進行連線，按鈕連線到數字2。按鈕一端連線5V，另一端連線GND，並用一個220Ω的電阻作為下拉電阻，以防引腳懸空干擾。繼電器有6個引腳，分別標有序號。1，2引腳為繼電器的輸入訊號，分別接Arduino的數字引腳和GND。3,4,5,6為繼電器輸出的控制引腳，這裡只使用4，6兩個引腳。我們把繼電器想成一個開關，開關也只要用到兩個引腳。

 

STEP 2： 輸入程式碼
  1. int buttonPin = 2;                          // button連線到數字2
  2. int relayPin = 3;                           // 繼電器連線到數字3
  3. int relayState = HIGH;                      // 繼電器初始狀態為HIGH 
  4. int buttonState;                            // 記錄button當前狀態值
  5. int lastButtonState = LOW;                  // 記錄button前一個狀態值
  6. long lastDebounceTime = 0;                  
  7. long debounceDelay = 50;                    //去除抖動時間
  8. void setup() {
  9.        pinMode(buttonPin, INPUT);
  10.        pinMode(relayPin, OUTPUT);
  11.        digitalWrite(relayPin, relayState);       // 設定繼電器的初始狀態
  12. }
  13. void loop() {
  14.        int reading = digitalRead(buttonPin);   //reading用來儲存buttonPin的資料
  15.        // 一旦檢測到資料發生變化，記錄當前時間
  16.        if (reading != lastButtonState) {   
  17.                    lastDebounceTime = millis();
  18.         } 
  19.        // 等待50ms，再進行一次判斷，是否和當前button狀態相同
  20.        // 如果和當前狀態不相同，改變button狀態
  21.        // 同時，如果button狀態為高（也就是被按下），那麼就改變繼電器的狀態
  22.        if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
  23.               if (reading != buttonState) {
  24.                       buttonState = reading;
  25.                        if (buttonState == HIGH) {
  26.                                  relayState = !relayState;
  27.                        }
  28.                }
  29.          }
  30.          digitalWrite(relayPin, relayState);
  31.          // 改變button前一個狀態值
  32.          lastButtonState = reading;
  33. }
複製程式碼 通過按鍵，可以控制電機和LED的開和關。


STEP 3： 程式碼回顧
程式碼的大部分內容，基本應該沒有什麼難度了，主要說下按鍵去抖問題。程式碼中：
  1.   if (reading != lastButtonState) {   
  2.          lastDebounceTime = millis();
  3.   } 
  4.   if ((millis() - lastDebounceTime) > debounceDelay) {
  5.          if (reading != buttonState) {
  6.                ……
  7.          }
  8.   }
複製程式碼 reading有變化之後，不是立馬就採取相應的行動，而是先“按兵不動”，先看看這個訊號是不是“錯誤訊號”，所以再等待一陣，（也就是通過millis來實現這個等待過程的），發現確實是前方發過來的正確訊號，然後執行相關動作。

之所以這麼做的原因是，按鍵在被按下時，會有個抖動的過程，而不是立馬由低變高，或者由高變低。所以這個過程中，可能會產生錯誤訊號，我們通過程式中的這種方法，來解決硬體上的這個問題。


STEP 4：硬體回顧
繼電器
我們可以把繼電器理解為一個“開關”，實際上是用比較小的電流去控制較大電流的“開關”。這裡只是為了讓初學者瞭解繼電器工作原理，所以沒有使用較大的電源器件，還是選用是需要5V就能驅動的直流電機。

我們來看下繼電器的內部構造：
 
這款繼電器一共有6個引腳。1,2 引腳是用來接Arduino數字引腳和GND。通過數字引腳來驅動繼電器。1，2兩端為線圈兩端。Arduino給HIGH後，線圈中就有電流，線圈就會產生磁性（就像磁鐵一樣），吸閤中間的觸片（能聽到“噠”一聲），常開端（NO）就與公共端導通。相反，如果Arduino給LOW，線圈中沒有電流，常閉端（NC）就與公共端導通。

所以，電路中我們接了4,6引腳用於控制電機和LED的通斷，（當然也可以用引腳3,6）。

直流電機、直流減速電機與舵機的區別
普通直流電機是我們接觸比較多的電機。一般只有兩個引腳，上電就能轉，正負極反接則反向轉動。如你所見，它做著周而復始的圓周運動，無法進行角度的控制，不過可以通過電機驅動板，可以對轉速進行控制，不過由於普通電機轉速過快，所以，一般不直接用在智慧小車上。
直流減速電機是在普通電機加上了減速箱，這樣便降低了轉速，使得普通電機有的更廣泛的使用空間，比如可以用於智慧小車上。同樣也可以通過PWM來進行調速。
舵機也是一種電機，它使用一個反饋系統來控制電機的位置，可以用來控制角度。所以，舵機經常用來控制一些機器人手臂關節的轉動。

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