DS18b20: leggere temperature multiple con Arduino

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Spesso capita la necessità di dover leggere temperature multiple. Per esempio se vogliamo monitorare più punti in una stanza, o più punti su un'apperecchiatura. I sensori DS18b20 sono un componente ideale per queste situazioni perché è dotato del bus 1wire.

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Il bus 1 wire

introduciamo brevemente il bus 1-wire per comprenderne l'utilità e l'utilizzo. In questo caso ci limiteremo al sensore di temperatura, ma esitono sensori 1-wire per altri scopi.

In generale su un sistema bus, abbiamo un'unità di controllo principale (master) e una serie di unità secondarie (slave) che comunicano con il master. Dal punto di vista pratico, questo si traduce nell'avere un solo cavo a 2 fili lungo tutto il percorso. Si capisce subito la comodità di questo sistema perché se avessimo 10 sonde di temperatura senza bus, dovremmo collegarle tutte all'unità principale. In questo caso, invece, tutte le sonde sono collegate allo stesso cavo (bus) che trasmette i dati di tutte le unità presenti.

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Come fanno le unità a dialogare senza interferire fra loro ? Ogni elemento della rete bus ha un indirizzo univoco stampato in fabbrica, cioé un numero che lo rende unico ed identificabile. Il master, quindi, interroga uno alla volta tutti gli elementi della rete e raggruppa i messaggi inviati/ricevuti per indirizzo. In questo modo, la lettura di un elemento del bus non interferirà con gli altri. Lo svantaggio che potreste avere è la velocità di propagazione delle informazioni. I sistemi, infatti, potranno dialogare uno alla volta. Quindi per avere una lettura completa delle temperature, dovremo aspettare che tutti i sensori abbiano comunicato i propri dati.

Questo bus, quindi, è adatto a tutte quelle situazioni in cui non è richiesta una velocità elevata di comunicazione. Se devo conoscere le temperature in una stanza, non mi servirà un aggiornamento di millisecondi, probabilmente sarà sufficiente leggerle ogni 30 secondi o ogni minuto.

I sensori 1 wire si possono interfacciare facilmente con le schede commerciali quali Arduino, Raspberry Pi o qualunque microcontrollore.

In questo tutotial vedremo come interfacciare Arduino sul nostro catalogo, inoltre, troverete le sonde di temperatura 1 wire già cablate e protette da un involucro in acciaio. Questo le rende già applicabili al vosto sistema.

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Arduino e il bus 1-wire

La gestione dei sensori DS18b20 con Arduino è estremanente semplice perché esiste una libreria dedicata.

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Guida: Ingranaggi e rapporti

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Steplab offre una vasta gamma di ingranaggi in alluminio, plastica, ottone per applicazioni prototipali. Per visualizzare il nostro catalogo clicca qui.

Cerchiamo di capire in modo semplice come funzionano i rapporti e in che modo essi possono essere utilizzati in modo vantaggioso. Molto spesso riceviamo domande da persone che si sono messe a fare calcoli estremamente elaborati per scegliere gli ingranaggi giusti, o semplicemente persone che non hanno la minima idea di come fare per operare una scelta in questo ambito. Con questo breve tutorial, cercheremo di spiegare come funzionano gli ingranaggi e come con semplici divisioni si riesca ad ottenere il risultato desiderato.

Esempio 1

Ho un ingranaggio con 20 denti e uno con 30 denti. Il rapporto fra gli ingranaggi è 30:20 = 3:2 cioé 1.5. Cioé in parole semplici, l'ingranaggio più grande "vale 3" e quello più piccolo "vale 2" in tutte le nostre considerazioni. Cerchiamo di capire meglio cosa intendiamo dire. Se l'ingranaggio piccolo deve far muovere l'ingranaggio grande, 3 giri di quello piccolo corrisponderanno ad 2 giro dell'ingranaggio grande.

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Esempio 2

Colleghiamo un ingranaggio da 20 denti all'albero di un motore. Colleghiamo un ingranaggio da 30 denti ad una ruota. Se il motore compie 3 giri, la ruota farà 2 giri perché il rapporto di trasformazione è 3:2 cioé sono necessari 3 giri del motore perché la ruota ne faccia 2.

Esempio 3

Colleghiamo l'ingranaggio da 30 denti al motore e quello da 20 denti alla ruota. Ogni 2 giri del motore, la ruota farà 3 giri.

Il vantaggio dei rapporti.

Uno degli utilizzi dei rapporti di trasformazione, come sa chiunque abbia una bicicletta con il cambio, è "ridurre la fatica". Un motore piccolo può controllare un carico grande se opportunamente ridotto tramite ingranaggi. Indicativamente la forza necessaria a far ruotare un ingranaggio, viene ridotta del rapporto fra i due.

Esempio

Un motore con un ingranaggio da 16 denti che fa muovere un asse su cui è montato un ingranaggio da 32 denti, farà uno sforzo pari a metà di quello che farebbe il motore fissato direttamente all'asse del carico.

Naturalmente questo vantaggio comporta un prezzo da pagare. Come abbiamo visto prima, un motore con ingranaggio da 16 denti che controlla un carico con ingranaggio da 32 denti compie 2 giri per ogni giro dell'ingranaggio grande. Quindi ogni riduzione della forza necessaria a muovere un carico, comporta una corrispondente riduzione del numero di giri dell'asse del carico.

Esempio:

Supponiamo che un motore collegato direttamente al carico sollevi 100grammi in 1 minuto. Se colleghiamo lo stesso motore ad un rapporto di riduzione 100:1, il motore potrà sollevare 10kg, ma impiegherà 100 minuti.

L'energia si deve conservare in ogni processo. Se potessimo sollevare 10kg alla stessa velocità di 100 grammi con lo stesso identico motore, avremmo un palese violazione di tale principio. Supponiamo infatti che io sollevi di 1metro 100 grammi, avrò fornito al mio peso un'energia pari a m*g*h = 0,1kg * 9,8m/s^2 * 1m = 0,98J

Se sollevo 10kg di 1 metro avrò un aumento di energia gravitazionale di m*g*h= 10kg*9,8*1= 98J esattamente 100 volte !!

Se il motore lavora ad energia costante, dovrà metterci 100 volte di più a fornire l'energia al peso da 10kg rispetto che al peso da 0,1kg.

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[/et_pb_text][et_pb_cta title="Come scegliere gli ingranaggi e gli abbinamenti giusti" button_url="https://www.steplab.net/scegliere-gli-ingranaggi-giusti/" button_text="Consulta la guida" _builder_version="3.16" use_background_color="off" background_size="initial" background_position="top_left" background_repeat="repeat" text_orientation="left" background_layout="light" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid" global_colors_info="{}" button_text_size__hover_enabled="off" button_one_text_size__hover_enabled="off" button_two_text_size__hover_enabled="off" button_text_color__hover_enabled="off" button_one_text_color__hover_enabled="off" button_two_text_color__hover_enabled="off" button_border_width__hover_enabled="off" button_one_border_width__hover_enabled="off" button_two_border_width__hover_enabled="off" button_border_color__hover_enabled="off" button_one_border_color__hover_enabled="off" button_two_border_color__hover_enabled="off" button_border_radius__hover_enabled="off" button_one_border_radius__hover_enabled="off" button_two_border_radius__hover_enabled="off" button_letter_spacing__hover_enabled="off" button_one_letter_spacing__hover_enabled="off" button_two_letter_spacing__hover_enabled="off" button_bg_color__hover_enabled="off" button_one_bg_color__hover_enabled="off" button_two_bg_color__hover_enabled="off"][/et_pb_cta][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section]

Il ponte ad H l298N controllato con Arduino

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Il ponte H l298N è sicuramente il più utilizzato per applicazioni in cui si devono controllare piccoli motori.

Il ponte H è un componente fondamentale per il controllo dei motori DC. Questo componente ci permette di controllare la velocità e i senso di rotazione del motore, a differenza di un semplice interruttore che ci permetterebbe solamente di lavorare in modalità ON/OFF. Capire come funziona il ponte H, ci consente di controllarlo con qualunque microcontrollore e scheda. ( Arduino, Raspberry, PIC, ARM ).

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Le nozioni di base che proponiamo in questo articolo non sono riferite ad un particolare ponte ad H anche se citeremo come esempio l' l298N, ma il principio di funzionamento è uguale per tutti.

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[/et_pb_image][/et_pb_column][et_pb_column type="2_3"][et_pb_text admin_label="Contollare il ponte H" _builder_version="3.0.47" background_size="initial" background_position="top_left" background_repeat="repeat"]

I ponti ad H acquistabili online sono numerosi e vanno dimensionati correttamente secondo le vostre esigenze personali. Si parte dai ponti particolarmente economici da pochi euro, fino ad arrivare a schede molto più sofisticate, che consentono di controllare decine di Ampere e che hanno costi di centinaia di euro. Le schede economiche hanno una scarsa protezione, montano i componenti essenziali, non hanno una grande affidabilità nel tempo. Le schede più costose, generalmente, sono "indistruttibili" perché contengono una serie di accorgimenti per prevenire le situazioni dannose che potrebbero presentarsi.

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In questo articolo vedremo:

Principio di funzionamento del ponte ad H
Come alimentare il ponte ad H
Come controllare il ponte ad H con un microcontrollore
Esempio: controllare il ponte con Arduino

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Funzionamento teorico del ponte ad H

Ponte H principio di funzionamento

Il ponte ad H è un oggetto concettualmente semplice, ma molto potente perché ci permette di controllare elettronicamente sia la velocità che il senso di rotazione di un motore DC.Immaginate che T1, T2, T3, T4 siano semplicemente degli interruttori. Il motore, come si vede in figura è messo al centro (come la stanghetta di un'ipotetica H formata dagli interruttori e dal motore). La tensione di alimentazione è collegata a V+ in alto e GND in basso.

Immaginate ora che, in qualche modo, chiudiamo gli interruttori S1 ed S4 lasciando aperti S2 e S3. La corrente entrerà dal lato sinistro del motore e andrà al lato destro. Quindi il (+) del motore sarà a sinstra e il (-) sarà a destra.

Ora immaginate di fare il contrario, chiudiamo l'interruttore T2, T3 e lasciamo aperti T1, T4. La corrente ora entrerà a destra nel motore e uscirà a sinistra. Quindi il (+) del motore è a destra e il (-) del motore è a sinistra. Questa operazione equivale a "girare i cavi" di alimentazione del motore. Ora questa operazione si può gestire in modo digitale. Il ponte in figura è costruito in modo tale che quando A è pari a 0V T1 sarà chiuso ed T3 sarà aperto. Se A è pari a 5V T1 sarà aperto ed T3 sarà chiuso. Ripetendo il ragionamento con il piedino B otterremo che se A e B sono opposti attiveremo ora un ramo ora l'altro del circuito ed otterremo esattamente quanto spiegato sopra, cioé lo scambio di polarità sul motore.

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Utilizzo del ponte ad H reale

Il ponte ad H l298N può controllare 2 motori DC e sostenere una potenza complessiva di 25W senza problemi. Guardano la scheda consideriamo lato posteriore quello con il dissipatore, anteriore quello con i morsetti e i controlli. La scheda presenta un morsetto azzurro a tre ingressi sul lato frontale. Per poter utilizzare questa scheda abbiamo bisogno di un alimentatore che possa fornire una tensione > 6V. Si può utilizzare un normale alimentatore casalingo. I cavi dell'alimentatore andranno collegati all'ingresso 12V e GND. Non collegare nulla al 5V.

Vicino al morsetto a 3 ingressi, troviamo una serie di Pin. Alle estremità abbiamo 2 jumper che possono essere estratti per disabilitare uno o l'altro lato della scheda di controllo.

I 4 pin centrali sono i nostri A,B dei due motori, chiamati in questo caso IN1,IN2,IN3,IN4.

Sui lati della scheda troviamo 2 morsetti a due poli. Questi morsetti vanno collegati ai motori che vogliamo controllare. La polarità non è importante perché, come abbiamo visto, il ponte può invertire elettronicamente i poli.

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Controllare il ponte con Arduino

Una volta collegato il ponte ai motori e all'alimentatore vedrete che non succederà assolutamente nulla. Questo perché manca il "cervello", cioé il famoso segnale di controllo che abiliterà il nostro motore controllando velocità e senso di rotazione.

Come abbiamo spiegato all'inizio nella parte teorica per controllare il motore abbiamo bisogno di 2 segnali che siano uno l'opposto dell'altro. Se vogliamo che il motore giri in un senso dobbiamo mettere A a 0V e B a 5V, se vogliamo invertire metteremo A a 5V e B a 0V.

Per regolare la velocità è sufficiente modulare la durata dei 5V sul piedino che stiamo utilizzando in quel momento, lasciando l'altro perennemente a 0V.

Per fare questo possiamo utilizzare alcuni piedini particolari di Arduino che consentono di utilizzare il PWM. I piedini digitali con questa funzionalità sono marcati con una ~ vicino al numero del piedino.

Vediamo ora gli aspetti pratici con due metodi di controllo diversi:

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Scegliere il motore più adatto per un'applicazione

[et_pb_section fb_built="1" admin_label="section" _builder_version="3.22"][et_pb_row admin_label="row" _builder_version="3.25" background_size="initial" background_position="top_left" background_repeat="repeat" column_structure="3_4,1_4"][et_pb_column type="3_4" _builder_version="3.25" custom_padding="|||" custom_padding__hover="|||"][et_pb_text admin_label="Motori" _builder_version="3.27.4" background_size="initial" background_position="top_left" background_repeat="repeat" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"] Esistono varie tipologie di motori in corrente continua. Qui di seguito spiegheremo brevemente le caratteristiche di ciascuna tipologia per orientare meglio la vostra scelta. [/et_pb_text][et_pb_text admin_label="Motore Passo Passo" _builder_version="3.27.4" background_size="initial" background_position="top_left" background_repeat="repeat" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Motori Passo Passo

Motore passo passo

Il motore passo passo viene utilizzato in tutti i contesti dove è necessario uno spostamento preciso e controllato. Viene controllato con degli impulsi, ogni impulso equivale ad un "passo". Generalmente i motori possono ruotare di 1.8° per ciascun passo. Per fare un giro completo, quindi, sono necessari 200 passi.

Con i nostri controller è possibile anche regolare 1/4 e 1/8 di passo, quindi si otterrà una precisione maggiore nello spostamento. Questi motori, generalmente, non hanno una coppia molto elevata, si usano per trascinare carrelli o muovere oggetti in appoggio. Applicazioni comuni sono sui carrelli delle stampanti, sulle stampanti 3D o dei cnc da tavolo.

Pro: precisione nel controllo

Contro: coppia bassa, bassa velocità

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Servo motore

Servo

Il servo è un particolare motore dotato di memoria. La sua applicazione standard è in tutti i contesti in cui è sufficiente una rotazione massima di 360°. Pensiamo ad esempio alla rotazione di una piattaforma, all'apertura di una porta, ai dispositivi per orientare le telecamere.

I servo sono disponibili sia in versione economica (completamente di plastica), sia in versione più professionale (alluminio).

Avendo una memoria, possono essere messi con precisione in una posizione e il riposizionamento è ripetibile.

Grazie alle gearbox (brevetto esclusivo), i servo possono avere anche coppie elevate ed essere collegati a strutture robuste.

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Motori DC

I motori in corrente continua sono di vario tipo. Sul nostro sito sono disponibili numerose varianti. La caratteristica principale è che tutti i motori sul nostro catalogo sono di tipo "gearmotors". Il gearmotor è composto da un motore e da un motoriduttore. Grazie al motoriduttore è possibile ottenere un numero di giri e una coppia differente con lo stesso motore. Il prodotto coppia * giri è circa costante per i gearmotors, quindi un motore con pochi giri avrà una grande coppia e un motore con molti giri avrà una piccola coppia. Questi motori trovano applicazione in tutti i contesti dove il numero esatto di giri percorsi non è così importannte. Pensiamo, ad esempio, alle ruote. Se devo controllare un veicolo, mi interessa la velocità e il fatto che le ruote girino. Non ho il vincolo di precisione dello spostamento o di memoria. L'esatto numero di giri compiuti da una ruota nel tempo non è quasi mai rilevante e neanche far ripartire il motore ad un determinato angolo.

[/et_pb_text][et_pb_text admin_label="Motori DC con encoder" _builder_version="3.27.4" background_size="initial" background_position="top_left" background_repeat="repeat" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Motore DC con encoder

Motori DC con encoder

Una variante particolare dei motori DC è quella "con encoder". Il motore è esattamente identico al suo corrispondente senza encoder. Viene aggiunto un sensore di rotazione che manda un certo numero di impulsi per ogni giro compiuto. Questo sistema consente di sapere a quale velocità sta girando il motore, ma anche di controllare e mantenere la velocità desiderata. Ideale se abbiamo più motori che dovono viaggiare in modo sincronizzato, oppure se la precisione della rotazione è un parametro rilevante.

[/et_pb_text][/et_pb_column][et_pb_column type="1_4" _builder_version="3.25" custom_padding="|||" custom_padding__hover="|||"][et_pb_blurb title="Catalogo Motori" image="https://www.steplab.net/wp-content/uploads/2015/11/psgm-638234-main-1500px.jpg" _builder_version="4.0.7" hover_enabled="0"][/et_pb_blurb][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section]

Come fissare un motore... soluzioni

[et_pb_section admin_label="section"][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="fissaggio motore" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid" module_id="fissaggio_motore"]

Se vogliamo motorizzare un sistema, una delle questioni fondamentali dopo la scelta corretta del motore è il suo fissaggio. Il fissaggio si compone di due fasi:

Fissaggio del motore alla struttura
Fissaggio delle parti mobili (ruote, corone, pulegge) all'albero del motore.

Fissaggio del motore ad una struttura

Fissaggio del motore alle strutture

Per il fissaggio di un motore alle strutture abbiamo delle flange e dei collari con diversi passi di foratura. Puoi trovare la lista completa in questa pagina

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Fissaggio di ruote, corone, pulegge

La seconda esigenza di chi utilizza un motore è di accoppiarlo con ruote, pulegge, corone, alberi.

Riguardo alle ruote, consigliamo di leggere il nostro articolo sulle ruote skate in cui vengono mostrare alcune soluzioni di accoppiamento e alcuni tipi di giunti.

Se si vuole fissare una puleggia o una corona ad un motore abbiamo molteplici elementi disponibili in vari diametri e adattabili a qualunque tipo di albero:

Nelle varie pagine prodotto si trovano degli esempi che chiariscono meglio l'utilizzo dei vari componenti.

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Accoppiamento con alberi

Spesso si ha la necessità di accoppiare il motore ad un'asta o ad un albero più lungo o di diametro differente. Per questo motivo abbiamo creato dei giunti con grano di fissaggio che consentono di risolvere il problema.

Sono disponibili tutte le misure fra 3mm e 12mm

raccordi con grano

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Controllare gearmotors con Arduino

[et_pb_section][et_pb_row make_fullwidth="off" use_custom_width="off" width_unit="on" use_custom_gutter="off" custom_padding="0|0" padding_mobile="on" allow_player_pause="off" parallax="off" parallax_method="off" make_equal="off"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="Gearmotors" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

I gearmotors sono dei motori in corrente continua con una serie di ingranaggi per controllare la coppia. Il controllo di questi oggetti è relativamente semplice e richiede pochi componenti.

La potenza di un motore

Qualunque sistema elettrico/elettronico ha una parte di controllo e una parte di potenza. Generalmente le schede del tipo Arduino erogano una potenza limitata. Per questo motivo è necessario ricorrere a degli elementi aggiuntivi che forniscano la corrente necessaria a gestire il sistema.

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][et_pb_row make_fullwidth="off" use_custom_width="off" width_unit="on" use_custom_gutter="off" padding_mobile="off" allow_player_pause="off" parallax="off" parallax_method="off" make_equal="on"][et_pb_column type="1_2"][et_pb_text admin_label="Alimentatore" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Alimentatore

Il primo componente necessario è un alimentatore. Esso deve avere due caratteristiche fondamentali: la sua tensione non deve superare quella massima per il motore, la sua corrente deve essere sufficiente ad alimentare il motore. Nel caso dei gearmotors che forniamo, la tensione massima è 12V, ma dovrete verificare di volta in volta le specifiche perché questo parametro è molto importante.

[/et_pb_text][/et_pb_column][et_pb_column type="1_2"][et_pb_text admin_label="Google ADS" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

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Scheda di controllo

In questo caso è necessaria una scheda che faccia da intermediario fra Arduino e il motore. Questa scheda è il ponte H (H-Bridge). Grazie a questa scheda possiamo pilotare il motore in senso orario o antiorario, modulare la velocità, proteggere il sistema.

[box type="warning"] Attenzione, le funzionalità qui esposte si riferiscono sempre a prodotti venduti sul nostro shop. Esistono molte schede in commercio che non hanno alcuna protezione contro le sovracorrenti.[/box]

Il controllo con Arduino

Se utilizziamo una scheda di controllo Ponte H, il controllo con Arduino impegnerà solamente 2 piedini per ogni motore. Dovrete utilizzare le uscite digitali di Arduino.

[box type="info"] Un elemento da considerare ogni volta che si utilizzano più schede in cascata è che esse devono avere un punto di riferimento in comune (massa). Per questo motivo, se utilizzate 1 o più schede esterne ad arduino dovete assicurarvi che esse siano collegate alla stessa massa.[/box]

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][et_pb_row][et_pb_column type="1_2"][et_pb_blurb admin_label="Ponte ad H link" title="Il ponte ad H l298N" url_new_window="off" use_icon="off" icon_color="#7EBEC5" use_circle="off" circle_color="#7EBEC5" use_circle_border="off" circle_border_color="#7EBEC5" image="http://www.steplab.net/wp-content/uploads/2015/08/ponte-H.jpg" icon_placement="top" animation="top" background_layout="light" text_orientation="left" use_icon_font_size="off" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid" url="http://www.steplab.net/il-ponte-ad-h-l298n-controllato-con-arduino/"]

Controllare i motori DC con Arduino

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Tipologie di motori: come scegliere

[et_pb_section admin_label="section"][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="1_4"][et_pb_image admin_label="Motore passo passo" src="https://www.steplab.net/wp-content/uploads/2016/01/motore_passo_passo_arduino.jpg" show_in_lightbox="off" url_new_window="off" use_overlay="off" animation="off" sticky="off" align="left" force_fullwidth="off" always_center_on_mobile="on" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"] [/et_pb_image][/et_pb_column][et_pb_column type="3_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

motori passo-passo

E' il primo motore che ci viene richiesto, spesso inutile o utilizzato male. Questo tipo di motore è adatto ad applicazioni dove è richiesta la precisione nel posizionamento. Non sono in grado di sviluppare coppie elevate e introducono spesso vibrazioni che vanno gestite bene, altrimenti si rischia di danneggiare l'apparecchiatura.

Il loro utilizzo primario è nei sistemi di posizionamento, nelle stampanti 3D, piccoli CNC e ogni realizzazione dove la precisione dello spostamento è prioritaria rispetto alla velocità e alla potenza.

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="1_4"][et_pb_image admin_label="Motore DC" src="https://www.steplab.net/wp-content/uploads/2015/11/motore_planetario.jpg" show_in_lightbox="off" url_new_window="off" use_overlay="off" animation="off" sticky="off" align="left" force_fullwidth="off" always_center_on_mobile="on" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"] [/et_pb_image][/et_pb_column][et_pb_column type="3_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Motore DC con motoriduttore

E' un tipo di motore molto versatile, adatto ad applicazioni di potenza e velocità. Viene utilizzato per muovere ruote, pulegge, catene.

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="1_4"][et_pb_image admin_label="Servo" src="https://www.steplab.net/wp-content/uploads/2015/07/servo.jpg" show_in_lightbox="off" url_new_window="off" use_overlay="off" animation="off" sticky="off" align="left" force_fullwidth="off" always_center_on_mobile="on" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"] [/et_pb_image][/et_pb_column][et_pb_column type="3_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Servo Motore

E' un motore molto particolare perché include un vero e proprio sistema di controllo all'interno del box. La caratteristica fondamentale è che viene controllato in posizione e non in velocità. Questo significa che, tramite un'apposita programmazione, si può decidere di che angolo ruotare l'asse del motore. Generalmente vengono utilizzati in applicazioni dove è prioritario il posizionamento e l'orientazione di un oggetto (fotocamera, antenna, sensore).

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section]

Rapporti di riduzione

[et_pb_section admin_label="section"][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="1_4"][et_pb_image admin_label="Immagine" src="https://www.steplab.net/wp-content/uploads/2015/11/motore_planetario.jpg" show_in_lightbox="off" url_new_window="off" use_overlay="off" animation="off" sticky="off" align="left" force_fullwidth="off" always_center_on_mobile="on" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"] [/et_pb_image][/et_pb_column][et_pb_column type="3_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid" module_class="linkverdi"]

Come avrete visto sul nostro catalogo motori, offriamo una vasta gamma di oggetti apparentemente identici con numero di giri diverso. Alcuni ci contattano dicendo:" io scelgo un motore con un po' di giri in più perché in corrente continua riesco sempre a variare i giri".

In teoria, dato che posso controllare elettronicamente in modo molto semplice la velocità di rotazione di un motore DC, avere motori con diverso numero di giri massimo, sembra una cosa inutile.

La necessità di avere un sistema di riduzione dei giri meccanico anziché elettronico, sta nella coppia del motore. (per chi non sa cosa sia la coppia vedere questo articolo).

Consideriamo il motore planetario 313 RPM e il motore planetario da 32RPM. Dal punto di vista elettronico possiamo tranquillamente far girare un motore 313 RPM a 32RPM e non viceversa. Ma i due motori da 32RPM così ottenuti hanno le stesse prestazioni ? La risposta è no, anzi, le prestazioni dei due motori sono molto distanti fra loro perché il 313 RPM che lavora a 32 RPM ha una coppia massima di 30 kg*cm. Il motore da 32RPM reali ha una coppia massima di 215 kg*cm cioé 7 volte di più. Per questo motivo, consigliamo sempre ai nostri clienti di scegliere il motore che si adatta meglio al progetto, senza abbondare in numero di giri.

Direi che vale la pena di perdere un po' di tempo in più nella progettazione piuttosto che avere brutte sorprese alla fine.

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Conoscere il sistema Actobotics

[et_pb_section admin_label="section"][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

I prodotti venduti su questo sito fanno parte di un sistema ingegnerizzato e brevettato. I punti di forza del sistema sono:

Semplicità di utilizzo e sicurezza assoluta.

Gli unici attrezzi che ti servono sono 2 chiavi a brugola e un cacciavite. Le compri una volta sola e ti durano per sempre. Nessun attrezzo pericoloso, nessuna necessità di sporcare, di avere una stanza dedicata o di fare lavorazioni complesse. Il sistema è sicuro, tutti i profili sono rifiniti e non possono tagliare, neanche accidentalmente.

A differenza di altri sistemi, noi utilizziamo solamente una tipologia di vite e un pattern di foratura che si ripete su tutti i componenti. Non devi preoccuparti di misure, calcoli, progettazione complessa perché lo abbiamo già fatto noi per te.

Risparmi tempo, non rischi nulla, puoi tranquillamente trasformare lo sviluppo meccanico in un'hobby o in un'attività sicura, pulita e divertente.

Completezza

Puoi trovare tutti gli accessori, viti, staffe che ti servono per i vari collegamenti. Nel 90% dei casi si riesce a costruire tutto utilizzando solamente i nostri componenti. Raramente si presenta la necessità di creare pezzi su misura.

Modularità

Da qualche anno è stato introdotto il sistema dei Pattern. Grazie a questo semplice sistema, tutti i componenti sono collegabili fra loro. Il sistema dei pattern è essenzialmente uno standard di foratura. I sistemi utilizzati sono 2: foratura .770 e foratura 1.50. Sui componenti sono presenti i loghi per capire quale foratura sia compatibile:

Pattern 1.50. La diagonale dei fori misura 1.5 pollici mentre ciascun foro dista 1.067" dal vicino

Pattern .770. I fori sono dispost su un quadrato di diagonale .770" e lato .5445"

Come si vede facilmente dalle immagini, i pattern sono dei passi di foratura standard. Dove le dimensioni del componente lo consentono, sono presenti più pattern sullo stesso elemento. Per esempio i canali di alluminio seguono degli schemi di foratura compatibili sia con il .770 che con il 1.50. Grazie a questa standardizzazione, il collegamento dei vari elementi diventa molto semplice e costruire un prototipo diventa facile come comporre un giocattolo.

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La foratura dei canali è compatibile sia con il pattern .770 che con il 1.50

Un esempio di componente che presenta tutte le forature, è il canale. I canali nascono per consentire il maggior numero di accoppiamenti possibili (Puoi vedere alcuni esempi qui), per questo motivo sono i più versatili. Gli altri componenti presentano i vari pattern in funzione delle dimensioni.

Un clamp per aste da 1/4, per esempio, seguirà il pattern .770. Un clamp per aste da 1" seguirà il pattern 1.50" perché sarebbe troppo grande per il .770. Le staffe

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section]

Controllare un motore DC con feedback

[et_pb_section bb_built="1" admin_label="section"][et_pb_row background_position="top_left" background_repeat="repeat" background_size="initial"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid" background_position="top_left" background_repeat="repeat" background_size="initial"]

Steplab presenta il nuovo controller intelligente per motori DC. In un tutorial precedente vi abbiamo parlato di come controllare i motori DC con un normale ponte H. Il circuito che vi avevamo presentato non aveva un feeback era uno dei cosiddetti controlli a loop aperto.

Controlli a loop aperto/ loop chiuso

Un controllo a loop aperto è sostanzialmente un sistema acceso/spento dove non c'è alcuna informazione sullo stato del sistema. Un controllo a loop aperto, per esempio, è l'interruttore che accende o spegne una lampadina. Se voi accendete non c'è alcun sensore che vi dice se la lampadina è accesa o spenta. Dovrete guardare la lampadina. Allo stesso modo, se controllate un motore a loop aperto, dovrete "guardare" il motore per evitare che questo arrivi a fine corsa e rompa il vostro dispositivo.

Un controllo motore DC a loop chiuso è un dispositivo che vi consente di avere l'informazione sulla posizione del vostro motore. Un esempio di controllo a loop chiuso è il servomotore. In un servo, il circuito di controllo del motore riceve continuamente un'informazione sulla posizione grazie ad un potenziometro.

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La scheda di controllo 605045

Ora che abbiamo chiarito quale sia il principio di base dei controlli a loop chiuso, vediamo nel dettaglio la scheda 605045 di Steplab/Actobotics.

La scheda di controllo è in grado di gestire fino a 2 motori e di erogare una corrente di controllo fino a 10A continui. Può funzionare secondo 4 modalità:

Modalità controllo PWM. Grazie ad un segnale PWM tra 1000 e 2000 usec è possibile regolare la velocità e il verso di rotazione.
Modalità di controllo Analog. Nella modalità analog è possibile fornire un segnale DC fra 0 e 3.3V per controllare la velocità del motore e il verso di rotazione.
Modalità MIX un canale lavora in controllo di posizione (Modalità servo) e l'altro in controllo di velocità digitale (Modalità PWM)
Modalità Servo in modalità servo la scheda lavora a loop chiuso. Collegando un potenziometro è possibile ricevere un feedback sulla posizione o su qualunque altro parametro di interesse. (per esempio si potrebbe collegare una piccola pompa per mantenere un livello costante).

Grazie alla scheda 605045 è possibile costruire rapidamente un controllo di tipo PID che gestisce tutte le situazioni in cui sono coinvolti motori DC convenzionali.

Qui sotto trovate il collegamento alla scheda prodotto e alcuni motori compatibili con questo controllo.

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Line follower with Arduino

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Costruire un robot line follower con i nostri componenti è semplice, intuitivo ed economico. Di seguito vi mostreremo un progetto di livello starter. Il progetto originale è visualizzabile su Instructables.com il famoso sito del DIY ( fai da te)

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Come in tutti i nostri progetti, qui sotto riportiamo la lista dei materiali che ti servono per costruire il tuo semplice line Follower. Il progetto originale è modificabile a piacere perché tutti i nostri componenti sono compatibili fra loro ed espandibili. Una volta che avrete compreso la filosofia del Line Follower potrete costruire sistemi molto più complessi, per esempio con ruote sterzanti, con più di 2 ruote. Potete adattare il controllo al nostro mezzo cingolato. O sbizzarrirvi in mille altre creazioni.

Qui sotto sono riportati sia i prodotti che vendiamo direttamente, sia i prodotti reperibili presso altri negozi. Non siete obbligati ad acquistare il kit completo, ma potete scegliere i pezzi che non avete.

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Controllare i gearbox con Arduino

[et_pb_section admin_label="section"][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" text_font_size="14" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

I gearbox sono fondamentalmente dei servo motori più grandi e più resistenti. Controllare un gearbox con Arduino è esattamente uguale a controllare un normale servo.

Alimentazione

Prima di cominciare qualunque operazione, ricordatevi che il servo va alimentato. Verificate sulle specifiche del vostro motore quali sono la tensione massima e minima e procuratevi un alimentatore con uscita regolata. Se in casa avete un alimentatore qualunque, magari recuperato da un vecchio giocattolo o elettrodomestico, potete adattare la tensione di uscita utilizzando un regolatore di tensione. (Trovate la guida ai regolatori di tensione qui). L'alimentazione va collegata ai cavi rosso(+) e nero (-)del vostro servo. Fate attenzione a rispettare le polarità.

Controllo

Per controllare il servo con Arduino, dovete collegare il cavo giallo ad Arduino. Una cosa molto importante è la massa, cioé il riferimento comunque del segnale. Il (-) del vostro alimentatore andrà sempre collegato ad un ingresso GND di Arduino. questo collegamento è indispensabile. Se avete dei dubbi leggete il il tutorial "La massa comune".

Una volta risolti i problemi di collegamento, la programmazione risulta abbastanza semplice. I servomotori vengono pilotati con un segnale ad impulsi. Questo segnale consente di fissare la posizione o, in alcuni casi, la velocità.

Un semplice esempio di programma fatto con la libreria Servo di Arduino è riportato qui sotto. Chi volesse maggiori dettagli sulla programmazione di Arduino e sulla libreria Servo può utilizzare il sito ufficiale

#include <Servo.h> // libreria Servo inclusa nella distribuzione base di Arduino

Servo barra_c; // assegnate un nome al servo

void setup()
{
 barra.attach(3); // piedino di collegamento della linea dati in questo caso 3 digitale

}

void loop() {
int pos = 1500; // posizione del servo in uS

 barra_c.writeMicroseconds(pos); // invia la posizione al servo

 }

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Utilizzare le schede di controllo

[et_pb_section admin_label="section"][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="Testo" background_layout="light" text_orientation="left" text_font_size="14" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Tutti i motori o servo utilizzati su questo sito necessitano di un controller. Il controller è una schedina che vi consente di pilotare il vostro meccanismo e di fargli fare i movimenti che volete. Per utilizzare correttamente un controller è necessario avere alcune informazioni di base. Se avete già esperienza nell'elettronica queste nozioni saranno ovvie, se invece iniziate per la prima volta, vi consiglio di leggerle con attenzione.

Alimentazione

Tutte le schede elettroniche vanno alimentate, cioé collegate ad una sorgente di energia (batteria, alimentatore, pannello fotovoltaico...). prima di effettuare qualunque collegamento è necessario sapere quale è la tensione di alimentazione. Generalmente questa informazione è riportata sulla documentazione a corredo della scheda, a volte è anche riportata sulla scheda stessa. Esiste una convenzione per cui il cavo nero di un alimentatore è sempre negativo. Il cavo positivo può avere diversi colori, generalmente è rosso.

La massa comune

Quando si alimenta un circuito è sufficiente controllare quale sia la tensione fornita dalla nostra sorgente di energia. Spesso accade, però, che abbiamo due o più schede che devono interagire fra loro. Immaginiamo il semplice caso di un controller pilotato da Arduino. Immaginiamo che il controller abbia un suo alimentatore e che Arduino sia collegato al cavo USB di un computer.

Supponiamo che la vostra scheda A sia alimentata a 5V. Il vostro Arduino, collegato all'USB, sarà esso stesso alimentato a 5V. ora il problema che si pone è questo: le due tensioni da 5V in che relazione sono fra di loro ?

Se avete delle minime basi di elettronica sapete che la misura di tensione è una "differenza di potenziale". Non è quindi un valore assoluto. Immaginate che i vostri valori di tensione siano i gradini di una scala. I gradini hanno la stessa altezza (tensione), ma non la stessa posizione (riferimento o massa elettrica). Per "equalizzare" le tensioni, dovrete collegare il terminale negativo delle vostre schede fra di loro. In questo modo i 5V misurati su una scheda saranno effettivamente identici ai 5V misurati sull'altra. Questa semplice operazione consente lo scambio di dati (tensione) fra un controller ed un altro. Se questa operazione non viene fatta, potrebbe essere impossibile comunicare o addirittura potreste danneggiare una scheda.

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Sistemi di pan tilt

[et_pb_section admin_label="section" fullwidth="on" specialty="off"][et_pb_fullwidth_header admin_label="Sistemi di pan tilt" title="I sistemi di Pan - TIlt" background_layout="light" text_orientation="center" header_fullscreen="off" header_scroll_down="off" button_one_text="Guida alla scelta" button_one_url="#introduzione_pantilt" button_two_text="Catalogo" button_two_url="#catalogo_pantilt" parallax="off" parallax_method="off" logo_image_url="https://www.steplab.net/wp-content/uploads/2015/07/MPT1100-SS_system_-_small1.jpg" content_orientation="center" image_orientation="center" custom_button_one="off" button_one_letter_spacing="0" button_one_use_icon="default" button_one_icon_placement="right" button_one_on_hover="on" button_one_letter_spacing_hover="0" custom_button_two="off" button_two_letter_spacing="0" button_two_use_icon="default" button_two_icon_placement="right" button_two_on_hover="on" button_two_letter_spacing_hover="0"]

[box] Se è la prima volta che usi i nostri sistemi di Pan-Tilt ti consigliamo di leggere la nostra guida per scegliere la soluzione più adatta alle tue esigenze.[/box]

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Sul nostro sito si possono trovare varie tipologie di sistemi di pan-tilt. Tralasceremo i sistemi mini-micro, interamente di plastica e adatti ad utilizzi prettamente hobbystici. La categoria di cui vedremo le caratteristiche in dettaglio, è quella dei sistemi in alluminio. Queste strutture sono molto robuste ed adatte ad un uso professionale.

Un sistema di pan-tilt è un sistema a due gradi di libertà e consente di puntare un sensore, una fotocamera o un piano in qualunque direzione dello spazio.

In realtà, un sistema di questo tipo, dato che va fissato ad un basamento, consente di coprire solamente una semisfera nello spazio. Per poter percorrere i punti di una sfera, avremo bisogno di un telaio aggiuntivo (roll) che ci permette di effettuare una rotazione del piano di appoggio

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][et_pb_row admin_label="row"][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="tipo di loop chiuso/aperto" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Una caratteristica importante nella scelta del sistema è capire se ci serve un loop chiuso o un loop aperto.

Sistemi a loop chiuso

I sistemi a loop chiuso hanno una "memoria" del loro passato e possono essere posizionati in modo assoluto. Nei sistemi controllati da servomotori, per esempio, possiamo inviare al motore l'informazione relativa all'angolo di inclinazione. Il sistema si posizionerà con precisione in quel punto e "ricorderà" di essere posizionato anche se viene spento.

Esempio: posiziono l'asse del tilt a 45° e l'asse del pan a 60°. Spengo il sistema. Riaccendo il sistema e invio nuovamente l'informazione 45°, 60°. Il sistema rimarrà fermo perché la posizione era già settata precedentemente.

I sistemi a loop chiuso vanno utilizzati quando vogliamo gestire un particolare posizionamento.

Sistemi a loop aperto

I sistemi a loop aperto non conservano la memoria della loro storia precedente. In questi sistemi possiamo solamente controllare i motori in avanti e indietro, ma non possiamo indicare la posizione. Questi sistemi servono in tutti i contesti dove l'informazione sulla posizione proviene da un sensore esterno. Pensiamo, per esempio, ad un'antenna che deve seguire un oggetto in movimento. La posizione dell'antenna non è programmabile a priori, ma dipenderà dalle informazioni che arrivano dall'oggetto in movimento. In questo caso potremo utilizzare un sistema a loop aperto collegato ad un'elettronica personalizzata.

Quando parliamo di loop chiuso o aperto ci riferiamo al sistema meccanico. Evidentemente se aggiungiamo un nostro sensore per controllare la posizione il sistema globale sarà a loop chiuso.

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Il regolatore di tensione

[et_pb_section][et_pb_row][et_pb_column type="4_4"][et_pb_text admin_label="Regolatore di tensione" background_layout="light" text_orientation="left" use_border_color="off" border_color="#ffffff" border_style="solid"]

Il regolatore di tensione

Regolatore 5V

Il regolatore di tensione è uno strumento "magico" per chi utilizza schede elettroniche perché ci salva da spiacevoli inconvenienti e ci consente di riciclare vecchi alimentatori, caricabatteria e quant'altro senza particolari preoccupazioni.

Spesso si presenta la necessità, per controllare i nostri circuiti, di avere 5V, 12V, 6V. Se l'alimentatore che abbiamo nel cassetto non è particolarmente affidabile e se l'assorbimento non è eccessivo, possiamo ricorrere ad un regolatore che accetta in ingresso una tensione diversa da quella desiderata e ci invia in uscita una tensione regolata e fissa.

Esempio: se abbiamo un regolatore che accetta come input 6-35V e in uscita fornisce 5V potremo tranquillamente collegare un qualunque alimentatore all'ingresso e ottenere i nostri 5V stabilizzati. Se la tensione d'ingresso dovesse fluttuare per qualunque motivo, la nostra uscita sarà comunque stabile.

Esistono regolatori per le principali tensioni 5V, 6V, 12V, ....

[box type="warning"] Un parametro molto importante da valutare prima di impiegare un regolatore è la corrente di esercizio. Tutti i regolatori forniscono due parametri: la corrente massima e la corrente di esercizio. La prima non deve essere mantenuta per lunghi periodi, la seconda può essere mantenuta per lungo tempo senza danneggiare il circuito.[/box]

I circuiti migliori hanno una protezione da sovracorrente e da sovra temperatura. In questo modo sarà impossibile, anche per l'hobbista, danneggiare in modo irreparabile l'elettronica.

Ogni volta che si utilizza un circuito delicato è consigliabile mettere un regolatore per evitare danni indesiderati.

[/et_pb_text][/et_pb_column][/et_pb_row][/et_pb_section]