Power button arduino

Arduino.ru

Подключение кнопки

В этом примеры мы рассмотрим подключение кнопки к контроллеру Arduino. При нажатие кнопки мы будем зажигать встроенный светодиод. Большинство плат Arduino имеют встроенный SMT светодиод, подключенный к выходу 13 (pin 13).

Необходимые компоненты

  • контроллер Arduino
  • тактовая кнопка
  • 10кОм резистор
  • контактная макетная плата
  • соединительные провода

Подключение

Подключаем выход питания (5V) и землю (Gnd), красным и черным проводом соответственно к макетной плате. Обычно на макетных платах для питания и земли используют крайние ряды контактов, как показано на рисунке. Третьим синим проводом мы соединяем цифровой пин 2 контроллера Arduino к контакту тактовой кнопки. К этому же контакту, либо к контакту, постоянно соединенному с ней в 4х штырковом исполнении, подключаем подтягивающий резистор 10 кОм, который в свою очередь соединяем с землей. Другой выход кнопки соединяем с питанием 5 В.

Когда тактовая кнопка не нажата, выход 2 подключен только к земле через подтягивающий резистор и на этом входе будет считываться LOW. А когда кнопка нажата появляется контакт между входом 2 и питанием 5В, и считываться будет HIGH.

Замечание: Чаще всего тактовые кнопки имеют по два контакта с каждой стороны так, как это показано на рисунке подключение. При этом по форме кнопка почти квадратная. ВАЖНО не перепутать при подключении какие контакты соединены, а какие замыкаются при нажатие. Лучше всего прозвонить кнопку если не уверены.

Можно также подключить кнопку наоборот — через подтягивающий резистор к питанию и через кнопку к земле. Тогда с входа будет считваться HIGH, а при нажатие кнопки LOW.

Если вход оставить неподключенным, то на входе будет считываться HIGH или LOW случайным образом. Именно поэтому мы используем подтягивающий резистор, чтобы задать определенное значение при ненажатой кнопке.

Источник

Работа с кнопками

Кнопка является простейшим устройством, при помощи которого можно управлять ходом программы на микроконтроллере, но физически она выполняет очень простую функцию: замыкает и размыкает контакт. Кнопки бывают нескольких типов:

  • С фиксацией – кнопка остаётся нажатой после отпускания, без фиксации – отключается обратно.
  • Нормально разомкнутая (Normal Open, NO) – при нажатии замыкает контакты. Нормально замкнутая (Normal Closed, NC) – при нажатии размыкает контакты.
  • Тактовые кнопки – замыкают или размыкают контакт. У обычных тактовых кнопок ноги соединены вдоль через корпус (см. картинку ниже). Переключатели – обычно имеют три контакта, общий COM, нормально открытый NO и нормально закрытый NC. При отпущенной кнопке замкнута цепь COM-NC, при нажатой замыкается COM-NO.

Подключение и подтяжка

Из урока про цифровые пины вы помните, что микроконтроллер может считывать напряжение со своей ноги. Соответственно кнопка может подать на пин тот уровень, к которому подключена её вторая нога. В том же уроке мы обсуждали, что не подключенный никуда цифровой пин принимает наводки из воздуха, и считанное с него значение будет практически случайным. То есть подключив к пину 5V (сигнал высокого уровня) через кнопку, мы ничего не добьёмся: при нажатой кнопке на пине будет считываться четкий сигнал высокого уровня, а при отпущенной – случайное значение. Для решения этой проблемы существует такое понятие, как подтяжка (pull) пина. Подтяжка выполняется к земле (pull down) или питанию (pull up) микроконтроллера при помощи резистора. Подтяжка выполняется противоположно принимаемому сигналу, т.е. если нужно ловить высокий сигнал, подтяжка выполняется к земле, если ловить нужно сигнал земли – подтяжка выполняется к питанию. Вот два варианта подключения кнопки, с подтяжкой к VCC и GND соответственно: Как выбирается сопротивление резистора? Тут всё очень просто: при нажатии на кнопку через резистор потечёт ток, так как в любом случае замыкается цепь питание-земля. Чем выше ток, больше потери энергии и нагрев резистора, а это никому не нужно, поэтому сопротивление резистора подтяжки обычно выбирается в диапазоне 5-50 кОм. Если ставить больше – подтяжка может не обеспечить стабильный уровень сигнала на пине, а если ставить меньше – будут больше потери энергии в нагрев резистора: при сопротивлении в 1 ком через него потечёт ток величиной 5 В/1000 Ом = 5 мА, для сравнения плата Ардуино с МК в активном режиме потребляет 20-22 мА. Чаще всего для подтяжки используется резистор на 10 кОм. Как вы помните из урока о цифровых пинах, у МК AVR есть встроенные резисторы для всех GPIO, эти резисторы подключены к питанию (к VCC), то есть буквально дублируют первую схему из этого урока и позволяют не использовать внешний резистор. У микроконтроллеров другой архитектуры бывает подтяжка к GND, или вообще может не быть внутренней подтяжки. При использовании подтяжки к питанию мы получим инвертированный сигнал – функция digitalRead() вернёт 1 при отпущенной кнопке, и 0 при нажатой (при использовании нормально-разомкнутой кнопки). Давайте подключим кнопку на пин D3 (и GND):

Алгоритмы

Отработка нажатия

В большинстве реальных применений работать с текущим состоянием кнопки очень неудобно, например когда действие должно быть выполнено однократно при нажатии на кнопку, т.е. по клику. Чуть усложним конструкцию, добавив один флаг, который будет помнить состояние кнопки. Такая конструкция позволяет отслеживать нажатие и отпускание кнопки и реагировать на них однократно:

Дребезг контактов

Кнопка не идеальна, и контакт замыкается не сразу, какое-то время он “дребезжит”. Прогоняя данный алгоритм, система опрашивает кнопку и условия приблизительно за 6 мкс, то есть кнопка опрашивается 166’666 раз в секунду! Этого достаточно, чтобы получить несколько тысяч ложных срабатываний. Избавиться от дребезга контактов можно как аппаратно, так и программно: аппаратно задача решается при помощи RC цепи, то есть резистора (

1-10k) и конденсатора (

100nF). Выглядит это следующим образом:

Программно можно ввести простейший таймер нажатия, основанный на millis() , время гашения дребезга примем 100 миллисекунд. Вот так будет выглядеть код:

Рекомендуется конечно же использовать аппаратный способ, так как он не нагружает ядро лишними расчетами. В 99.99% проектов будет достаточно программного антидребезга, так то смело используйте конструкцию с millis() .

“Импульсное” удержание

В устройствах с управлением кнопкой очень часто бывает нужна возможность изменения значения как однократно кликом по кнопке, так и “автоматически” с тем же шагом – при удержании. Такой вариант реализуется очень просто, добавлением ещё одного условия в наш предыдущий алгоритм, а именно: если кнопка была нажата, но ещё не отпущена, и прошло времени больше, чем задано – условие вернёт true . В примере ниже периодичность “нажатий” при удержании настроена на 500 миллисекунд (2 раза в секунду):

Пользоваться таким кодом напрямую будет неудобно, поэтому можно “обернуть” его в класс (читай урок про классы и урок про написание библиотек).

Простейший класс кнопки

Вот так предыдущий пример можно сделать классом (мы делали это вот в этом уроке), положить его в отдельный файл (button.h) и пользоваться:

Другие возможности кнопки

Кнопка только с виду кажется простым устройством, дающим 0 и 1, но, подключив фантазию и время, можно придумать гораздо больше применений обычной кнопке. В моей библиотеке GyverButton реализовано очень много всяких интересных возможностей по работе с кнопкой, вот список:

  • Работа с нормально замкнутыми и нормально разомкнутыми кнопками
  • Работа с подключением PULL_UP и PULL_DOWN Опрос кнопки с программным антидребезгом контактов (настраиваемое время)
  • Отработка нажатия, удерживания, отпускания, клика по кнопке (+ настройка таймаутов)
  • Отработка одиночного, двойного и тройного нажатия (вынесено отдельно)
  • Отработка любого количества нажатий кнопки (функция возвращает количество нажатий)
  • Функция изменения значения переменной с заданным шагом и заданным интервалом по времени
  • Возможность работы с “виртуальными” кнопками (все возможности библиотеки используются для матричных и резистивных клавиатур)

Подробное описание библиотеки можно почитать в заголовочном файле на странице библиотеки, также там есть много примеров.

Аналоговые клавиатуры

Аналоговые клавиатуры – достаточно глубокая тема, достойная отдельного урока (у меня его пока что нет). Максимально подробный урок-исследование можно посмотреть на сайте Codius.

Видео


Источник

Как подключить кнопку к Arduino

Кажется, что может быть проще, чем подключить кнопку? Тем не менее, и тут есть свои подводные камни. Давайте разберёмся.

Инструкция по подключению кнопки к Arduino

  • Arduino UNO или иная совместимая плата;
  • тактовая кнопка;
  • резистор 10 кОм (вот отличный набор резисторов с основными номиналами от 10 Ом до 10 МОм);
  • макетная плата (breadboard);
  • соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
  • персональный компьютер со средой разработки Arduino IDE.

1 Виды кнопок

Кнопки бывают разные, но все они выполняют одну функцию – физически соединяют (или, наоборот, разрывают) между собой проводники для обеспечения электрического контакта. В простейшем случае – это соединение двух проводников, есть кнопки, которые соединяют большее количество проводников.

Виды кнопок, их внешний вид и обозначение на электрической схеме

Некоторые кнопки после нажатия оставляют проводники соединёнными (фиксирующиеся кнопки), другие – сразу же после отпускания размыкают цепь (нефиксирующиеся кнопки).

Также кнопки делят на:

  • нормально разомкнутые,
  • нормально замкнутые.

Первые при нажатии замыкают цепь, вторые – размыкают.

Сейчас нашёл широкое применение тип кнопок, которые называют «тактовые кнопки». Тактовые – не от слова «такт», а от слова «тактильный», т.к. нажатие хорошо чувствуется пальцами. Но этот ошибочный термин устоялся, и теперь эти кнопки у нас повсеместно так называют. Это кнопки, которые при нажатии замыкают электрическую цепь, а при отпускании – размыкают, т.е. это нефиксирующиеся, нормально разомкнутые кнопки.

2 Дребезг контактов

Кнопка – очень простое и полезное изобретение, служащее для лучшего взаимодействия человека и техники. Но, как и всё в природе, она не идеальна. Проявляется это в том, что при нажатии на кнопку и при её отпускании возникает т.н. «дребезг» («bounce» по-английски). Это многократное переключение состояния кнопки за короткий промежуток времени (порядка нескольких миллисекунд), прежде чем она примет установившееся состояние. Это нежелательное явление возникает в момент переключения кнопки из-за упругости материалов кнопки или из-за возникающих при электрическом контакте микроискр.

Дребезг контактов в момент нажатия и отпускания кнопки

В следующей статье подробно описаны основные способы борьбы с «дребезгом» при замыкании и размыкании контактов. А пока что рассмотрим варианты подключения кнопки к Arduino.

3 Некорректное подключение кнопки

Чтобы подключить нормально разомкнутую тактовую кнопку к Arduino, можно поступить самым простым способом: один свободный проводник кнопки соединить с питанием или землёй, другой – с цифровым выводом Arduino. Но, вообще говоря, это неправильно. Дело в том, что в моменты, когда кнопка не замкнута, на цифровом выводе Ардуино будут появляться электромагнитные наводки, и из-за этого возможны ложные срабатывания.

Неправильное подключение кнопки к Arduino

Чтобы избежать наводок, цифровой вывод обычно подключают через достаточно большой резистор (10 кОм) либо к земле, либо к питанию. В первом случае это называется «схема с подтягивающим резистором», во втором – «схема со стягивающим резистором». Давайте рассмотрим каждую из них.

4 Подключение кнопки по схеме с подтягивающим резистором

Сначала подключим к Arduino кнопку по схеме с подтягивающим резистором. Для этого один контакт кнопки соединим с землёй, второй – с цифровым выходом «2». Цифровой выход «2» также подключим через резистор номиналом 10 кОм к питанию +5 В.

Схема подключения кнопки к Arduino по схеме с подтягивающим резистором

Напишем вот такой скетч для обработки нажатий на кнопку и загрузим в Arduino.

Встроенный светодиод на выводе «13» постоянно горит, пока не нажата кнопка. Т.е. на порте «2» Arduino всегда присутствует высокий логический уровень HIGH. Когда нажимаем кнопку, напряжение на «2» порте принимает состояние LOW, и светодиод гаснет.

5 Подключение кнопки по схеме со стягивающим резистором

Теперь соберём схему со стягивающим резистором. Один контакт кнопки соединим с питанием +5 В, второй – с цифровым выходом «2». Цифровой выход «2» подключим через резистор номиналом 10 кОм к земле. Скетч менять не будем.

Подключение кнопки к Arduino по схеме со стягивающим резистором

При включении схемы на цифровом порте «2» Arduino низкий уровень LOW, и светодиод не горит. При нажатии на кнопку на порт «2» поступает высокий уровень HIGH, и светодиод загорается.

Источник

Про Ардуино и не только

воскресенье, 22 ноября 2020 г.

Кнопка включения питания для Ардуино

Про подключение полевых транзисторов к Ардуино написано немало статей. Они помогают включать мощную нагрузку или, наоборот, отключать питание компонентов устройства для энергосбережения. Есть ещё одно интересное их применение, которое освещается значительно реже. Это программное отключение питания всего устройства (в том числе Ардуино / микроконтроллера) и включение его при нажатии на кнопку. Разумеется, речь о кнопке без фиксации. О том, как это реализовать, и пойдёт речь в данной публикации.

Принцип работы

Идея довольно простая: питание на Ардуино и остальную периферию подаётся через ключ, в роли которого будет использоваться полевой МДП транзистор (MOSFET). В обычном состоянии транзистор удерживается закрытым, ток через него не течёт и устройство выключено. Чтобы включить устройство, необходимо открыть транзистор, нажав на кнопку. Чтобы в дальнейшем он не закрылся при отпускании кнопки, эстафету перенимает уже включившаяся Ардуино. Она выставляет на одном из цифровых выводов сигнал нужного уровня для удержания транзистора в открытом состоянии. При снятии этого сигнала транзистор закроется и устройство выключится.

Схема

Реализовать описанное поведение можно разными способами. Кто-то скажет, что достаточно пары резисторов и одного MOSFET’а, затвором которого управляет Ардуино. Такой вариант не всегда окажется рабочим: может получиться так, что транзистор не закроется полностью и продолжит питать Ардуино. Более надёжной является схема, в которой полевой транзистор управляется биполярным. Пример такого ключа и его подключение к Ардуино представлены ниже:

Выбор в пользу P-канального полевого транзистора обусловлен тем, что он позволяет отключать от нагрузки линию Vcc. N-канальный транзистор отсоединяет землю — это не лучший вариант для схем управления питанием.

О выборе компонентов и номиналов. Полевой транзистор следует выбирать с малым сопротивлением канала (параметр Rds). Также обратите внимание на его предельные значения напряжения сток-исток (Vds) и тока (Id), они должны соответствовать требованиям устройства. У меня из P-канальных под рукой только CJ2301 в smd корпусе, он рассчитан на напряжение 20В и ток до 2.3А, сопротивление канала составляет 0.09Ом – этого вполне достаточно для многих устройств на Ардуино. В качестве Q2 подойдёт, пожалуй, любой биполярный транзистор малой мощности. Например, популярный 2N3904. Что касается номиналов резисторов, то я использую порядка 50кОм.

Скетч

Задача скетча описана ранее в принципах работы: сразу после включения выставить значение HIGH на цифровом выводе, в данном случае D2. После этого можно выполнять какие-либо действия: опрашивать датчики, выводить информацию и тому подобное. А когда мы решим выключить питание, изменяем состояние вывода D2 на LOW. Пример такого скетча приведён ниже. Для демонстрации его работы я добавил в схему текстовый LCD дисплей.

Другой вариант схемы

Рассмотрим еще один вариант схемы включения питания. От предыдущего он отличается тем, что кнопка подключена к выводу Ардуино и её можно опрашивать. Таким образом, включение может осуществляться одной из кнопок, уже используемых в устройстве.

Резистор R4 между кнопкой и линией питания необязателен. Но если вывод D3 по ошибке будет настроен как OUTPUT и на нём будет значение LOW, то при нажатии на кнопку через него потечет ток и он не будет ничем ограничен. Напоминаю, что предельно допустимый ток через вывод AVR микроконтроллеров составляет 40мА. И его превышение приведёт к повреждению микроконтроллера. Резистор между кнопкой и Ардуино поможет избежать этого.

Логика скетча для данной схемы не отличается от предыдущего. Высокий уровень на выводе D2 удерживает полевой транзистор открытым. А с кнопкой работаем как обычно: можем опрашивать её в скетче или использовать для генерации прерываний.

Источник

Adblock
detector