что такое земля ардуино
Arduino Uno: распиновка, схема подключения и программирование
Arduino Uno — флагманская платформа для разработки на языке программирования С++.
Uno выполнена на микроконтроллере ATmega328P с тактовой частотой 16 МГц. На плате предусмотрены 20 портов входа-выхода для подключения внешних устройств, например плат расширения или датчиков.
Видеообзор
Подключение и настройка
Шаг 1
Подключите плату к компьютеру по USB. Для коммуникации используйте кабель USB (A — B). 
Шаг 2
Установите и настройте интегрированную среду разработки Arduino IDE.
Что-то пошло не так?
Пример работы
После загрузки программы встроенный светодиод L начнёт мигать раз в секунду.
Это значит, всё получилось, и можно смело переходить к другим экспериментам на Ардуино.
Элементы платы
Микроконтроллер ATmega328P
Сердцем платформы Arduino Uno является 8-битный микроконтроллер фирмы Microchip — ATmega328P на архитектуре AVR с тактовой частотой 16 МГц. Контроллер обладает тремя видами памяти:
Микроконтроллер ATmega16U2
Микроконтроллер ATmega328P не содержит USB интерфейса, поэтому для прошивки и коммуникации с ПК на плате присутствует дополнительный микроконтроллер ATmega16U2 с прошивкой USB-UART преобразователя. При подключении к ПК Arduino Uno определяется как виртуальный COM-порт.
Светодиодная индикация
Порт USB Type-B
Разъём USB Type-B предназначен для прошивки и питания платформы Arduino. Для подключения к ПК понадобится кабель USB (A — B).
Разъём питания DC
Коннектор DC Barrel Jack для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 7 до 12 вольт.
Понижающий регулятор 5V
Понижающий линейный преобразователь NCP1117ST50T3G обеспечивает питание микроконтроллера и другой логики платы при подключении питания через разъём питания DC или пин Vin. Диапазон входного напряжения от 7 до 12 вольт. Выходное напряжение 5 В с максимальным выходным током 1 А.
Понижающий регулятор 3V3
Кнопка сброса
Кнопка предназначена для ручного сброса прошивки — аналог кнопки RESET обычного компьютера.
ICSP-разъём ATmega328P
ICSP-разъём выполняет две полезные функции:
ICSP-разъём ATmega16U2
ICSP-разъём предназначен для программирования микроконтроллера ATmega16U2. А подробности распиновки читайте в соответствующем разделе.
Arduino.ru
Пять вопросов новичка. Проблема с общей землей БП и arduino
Доброго времени суток.
Однако, как и у любого новичка, у меня появилось несколько вопросов, на которые, к сожалению, я не смог найти адекватного ответа. So, прошу помощи:
1. Программирование. Что за тип данных «char»? (используется для получения времени из rtc с библиотекой iarduino_RTC). Почему обязательно надо зведочку и const, чтобы взять символ по индексу? Не знаю насколько это костыли, но мне удалось добиться работы следующего кода:
Время нужно в int для определения день\ночь. Прошу оценки насколько это эффективно, замудрено или же наоборот глупо 😀
2. Схемотехника. Правильно ли объединять землю с МК и землю с БП постоянного тока (всегда да, или всегда нет, или есть ньюансы), правильно ли я понимаю что это единственный способ заставить работать mosfet с управлением от arduino? Можно ли объединять земли с переменного тока (БП и(или) розетка 220) и землю с МК?
4. Программирование. Скорее всего нет, но я обязан спросить. Есть ли способ заставить МК ожидать, например, нажатия кнопки (логическую единицу на digital) в любом месте кода, вне зависимости от текущей позиции в программе? Или же обязательно выполнение программы должно дойти до строчки, где проверяется наличие логической единицы на определенном пине, а дальше уже if и так далее?
5. Схемотехника. Когда используется транзистор (mosfet) для управления, а когда реле? По сути их действие одинаковое. Чем черевато использовать mosfet для управления переменным током? Если да, то получается что мне нужно объединить землю с МК и ноль с розетки, или нет? Можно ли использовать для отпирания транзистора переменный ток?
Я прошу прощения за, вероятно, глупые вопросы, но самостоятельно в них разобраться так и не смог. Заранее спасибо за любую помощь.
4. Программирование. Скорее всего нет, но я обязан спросить. Есть ли способ заставить МК ожидать, например, нажатия кнопки (логическую единицу на digital) в любом месте кода, вне зависимости от текущей позиции в программе? Или же обязательно выполнение программы должно дойти до строчки, где проверяется наличие логической единицы на определенном пине, а дальше уже if и так далее?
4. Программирование. Скорее всего нет, но я обязан спросить. Есть ли способ заставить МК ожидать, например, нажатия кнопки (логическую единицу на digital) в любом месте кода, вне зависимости от текущей позиции в программе? Или же обязательно выполнение программы должно дойти до строчки, где проверяется наличие логической единицы на определенном пине, а дальше уже if и так далее?
дополню предыдущий ответ. Кроме прерываний есть и другие решения. Конечно, «в любом месте кода» ожидать нажатия кнопки программа не может, нужно дойти до строчки, где считывается кнопка.
Однако не слишком сложно написать практически любкю программу так, чтобы строчка проверки кнопки вызывалась. скажем. 30-50 раз в секунду, что обеспечит реакцию программы на кнопки без заметных для человека задержек.
1. Для данного МК char это то же самое, что и byte. В представленном Вами огрызке идет указатель (прочитайте немного про си) на массив, содержащий символьное представление времени.
Я хочу в копилку это собрать. Редкость, как алмаз неограненный!
4. Есть ли способ заставить МК ожидать, например, нажатия кнопки (логическую единицу на digital) в любом месте кода, вне зависимости от текущей позиции в программе? Или же обязательно выполнение программы должно дойти до строчки, где проверяется наличие логической единицы на определенном пине, а дальше уже if и так далее?
5. Чем черевато использовать mosfet для управления переменным током? Можно ли использовать для отпирания транзистора переменный ток?
Вот кто может дать ответ на вопрос «чем черевато (орфография автора). » так, что бы эмоциональная реакция на ответ была столь же красочной и многослойной, как сам вопрос?
mixail844, b707, благодарю, попробуем)
Имел в виду именно нейтраль, прочитал ответ и сам понял глупость вопроса.
Загляните все-таки в головную тему. В первых двух постах сложил литературы туеву хучу. Почитайте что-нибудь начального уровня, а до этого к два двадцать и близко не подходите. ИМХО.
Имел в виду именно нейтраль, прочитал ответ и сам понял глупость вопроса.
втыкаются последовательно с нагрузкой, как и с симистором. Это очень древняя советская схема, сейчас применяется в индукционнных плитках.
Arduino.ru
Вопросы новичка. GND
Недавно начал осваивать ардуино и возникло несколько вопросов, ответы на которые в поиске не смог найти.
2. Ввиду малых познаний в электронике, никак не соображу вот с чем.
1) Пины GND различаются только местоположением, тоесть до какого дотянешься тот и используй.
2)Вариантов много, реле, транзистор, оптопара (оптрон).
оптопара работает как и реле, но только с постоянным комутируемым напряжением. Хотя потребляет значительно меньше, но цены на них такие что лучше и не думать.
Реле жрет много, но постоянный или переменный ток ему без разницы.
Транзистор управляет только постоянным током. Подключается легко, но необходимо подбирать транзистор по току и напряжению. Про работу транзистора для новичков неплохо написано тут: radiokot.ru/start/analog/basics/08/ да и вообще почитай все вот эти статьи, написано неплохо, не так подробно как в учебнике по радиоэлектронике, но и не так скучно. radiokot.ru/start/analog/basics/
Вот от туда картинка по транзисторному ключу, чтобы подключить к дуине, достаточно базу транзистора подключить не к батарейке а к пину дуины и соединить GND с минусом батарейки. Стоит учесть что транзисторы бывают разными, в данном случае изображен биполярный с npn переходом. Подобный по схеме, с неплохими параметрами кт315, я тамими кулеры контролю.
Урок 2. Компоненты Arduino Uno
Arduino Uno работает на чипе Atmega 328P и это самый большой чип на плате (см. изображение ниже). Этот чип способен выполнять программы, хранящиеся в его (очень ограниченной) памяти.
Мы можем загружать программы на чип через USB (2) с помощью Arduino IDE. Порт USB также обеспечивает питание платы Arduino. В качестве альтернативы, мы могли бы запитать запрограммированную плату с помощью разъема питания, в этом случае нам не нужно USB-соединение.
Arduino имеет несколько рядов контактов, к которым мы можем подключить провода (см. изображение выше). Контакты питания также отмечены на рисунке выше. Arduino имеет напряжение 3,3 В или 5 В. В этом курсе мы будем использовать источник питания 5 В, но вы можете найти некоторые микросхемы или компоненты, для работы которых требуется напряжение 3,3 В. На Arduino вы также найдете несколько контактов с надписью «GND», это заземляющие контакты. Электрический ток всегда течет от некоторого положительного напряжения на землю, поэтому эти выводы важны и полезны для замыкания цепей, мы будем их часто использовать.
, могут имитировать аналоговый выход
Arduino имеет 14 цифровых выводов, обозначенных 0-13 (см. изображение выше), которые подключаются к цепям для их включения или выключения, или для кнопок и других цепей с двумя состояниями (кнопка имеет два состояния, потому что она либо нажата, либо не нажата). Эти контакты могут действовать как входы или выходы, то есть они могут управлять цепью или получать данные от неё.
Рядом с разъемами питания находятся контакты аналогового входа с маркировкой A0-A5. Эти контакты используются для аналоговых измерений датчиков или других компонентов. Аналоговые входы особенно хороши для измерений с диапазоном возможных значений.
Например, аналоговый входной вывод позволит нам измерить величину изгиба датчика изгиба или величину, на которую повернут циферблат.
Давайте ниже пройдемся по всем компонентам, которые составляют плату Arduino, и какова каждая из их функций:
Вы можете использовать аналоговый вход для измерения цифрового компонента (например, кнопки) или даже действовать как цифровой выход. По факту, это в принципе цифровые выводы с дополнительными возможностями.
Питание Arduino
Arduino Uno нуждается в источнике питания для работы и может питаться различными способами.
Вы можете делать то, что делает большинство людей, и подключать плату напрямую к компьютеру через USB-кабель. Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным, рассмотрите возможность использования аккумуляторной батареи на 9 В. Последний способ заключается в использовании источника питания 9 В переменного тока.
Питание платы
Данный раздел имеет довольно таки большую значимость, если делать что то не так, как написано здесь, можно получить сгоревшую плату или глюки, причины которых не так очевидны и отследить их очень трудно. Если вы ожидали увидеть здесь советы по энергосбережению и режимам сна – они находятся в отдельном уроке про энергосбережение.
Перейдем к питанию платы: есть три способа питать Ардуино и вообще Ардуино-проект в целом, у каждого есть свои плюсы/минусы и особенности:
Что касается земли (пины GND) то они все связаны между собой и просто продублированы на плате, это нужно запомнить. Пины 3.3V, 5V и GND являются источником питания для датчиков и модулей, но давайте рассмотрим особенности.
Питание от USB
Питание от USB – самый плохой способ питания ардуино-проекта. Почему? По линии питания +5V от USB стоит диод, выполняющий защитную функцию: он защищает порт USB компьютера от высокого потребления тока компонентами ардуино-проекта или от короткого замыкания (КЗ), которое может произойти по случайности/криворукости любителей ковырять макетные платы. КЗ продолжительностью менее секунды не успеет сильно навредить диоду и всё может обойтись, но продолжительное замыкание превращает диод в плавкий предохранитель, выпускающий облако синего дыма и спасающий порт компьютера от такой же участи.
К слову, ардуинки от производителя Robotdyn имеют самовосстанавливающийся предохранитель вместо такого костыля с диодом-смертником.
Слаботочный диод имеет ещё одну неприятную особенность: на нём падает напряжение, причем чем больше ток потребления схемы, тем сильнее падает напряжение питания. Пример: голая ардуина без всего потребляет около 20 мА, и от 5 Вольт на юсб после диода нам остаётся примерно 4.7 Вольт. Чем это плохо: опорное напряжение при использовании АЦП крайне нестабильно, не знаешь, что измеряешь (да, есть способ измерения опорного напряжения, но делать это нужно вручную). Некоторые железки чувствительны к напряжению питания, например LCD дисплеи: при питании от 5V они яркие и чёткие, при 4.7 вольтах (питание от юсб) они уже заметно теряют яркость. Если подвигать сервоприводом или включить реле – на диоде упадет ещё больше и дисплей практически погаснет. При коротких мощных нагрузках (выше 500-600ма) микроконтроллер перезапустится, так как напряжение упадет ниже плинтуса.
Вы наверное предложите заменить диод перемычкой, чтобы питать схему от USB большим током, например от powerbank’а. Так делать тоже нельзя, потому что дорожки на плате не рассчитаны на большие токи (дорожка 5V очень тонкая и идёт через всю плату). Я думаю, что можно будет снять 1-2 Ампера с пина 5V, но, скорее всего, напряжение просядет. Также при КЗ вы скорее всего попрощаетесь с дорожкой вообще. Питайте силовую часть схемы либо отдельно, либо от того же источника питайте Arduino.
Питание в Vin
Питание в пин Vin (и GND) – более универсальный способ питания ардуино-проекта, этот пин заводит питание на бортовой стабилизатор напряжения ардуино, на китайских платах обычно стоит AMS1117-5.0. Это линейный стабилизатор, что имеет свои плюсы и минусы. Он позволяет питать ардуино и ардуино-проект от напряжения 7-12 Вольт (это рекомендуемый диапазон, так то питать можно от 5 до 20 Вольт). Стабилизатор устроен так, что он выдает хорошее ровное напряжение с минимальными пульсациями, но всё лишнее напряжение превращает в тепло. Если питать плату и один миниатюрный сервопривод от 12 Вольт, то при активной работе привода стабилизатор нагреется до 70 градусов, что уже ощутимо горячо. По некоторым расчетам из даташита можем запомнить некоторые цифры:
Питание в пин Vin возможно только в том случае, если в Ардуино проекте (имеется в виду плата Ардуино и железки, подключенные к 5V и GND) не используются мощные потребители тока, такие как сервоприводы, адресные светодиодные ленты, моторчики и прочее. Что можно: датчики, сенсоры, дисплеи, модули реле (не более 3 одновременно в активном состоянии), одиночные светодиоды, органы управления. Для проектов с мощной 5 Вольтовой нагрузкой для нас есть только третий способ.
Питание в 5V
Питание в пин 5V (и GND) – самый лучший вариант питать плату и ардуино-проект в целом, но нужно быть аккуратным: пин идёт напрямую на микроконтроллер, и на него действуют некоторые ограничения:
4 Вольта (20 МГц – 4.5V, 16 МГц – около 4V). Есть версии Arduino на 8 МГц, они будут спокойно работать от напряжения 2.5V.
Важно: напряжение питания в пин 5V не должно превышать 5.5V. Минимальное напряжение: 4V для плат на 16 МГц (на моей практике работало стабильно от 3.5V), 2.5V для плат на 8 МГц.
Самый популярный вариант – USB зардяник от смартфона, их легко достать, диапазон токов от 500ма до 3А – справится практически с любым проектом. Отрезаем штекер и паяем провода на 5V и GND, предварительно определив, где плюс/минус при помощи мультиметра или по цвету: красный всегда плюс, чёрный – земля, при красном плюсе земля может быть белого цвета. При чёрной земле плюс может быть белым, вот так вот. Точно туда же паяем все датчики/модули/потребители 5 Вольт. Да, не очень удобно это паять, но при известной схеме можно аккуратно собрать всё питание в отдельные скрутки и припаять уже их. Пример на фото ниже. Источником питания там является отдельное гнездо micro-usb, зелёная плата сразу над дисплеем. 
Автоматический выбор источника
На платах Arduino (на китайских клонах в том числе) реализовано автоматическое переключение активного источника питания: при подключении внешнего питания на пин Vin линия питания USB блокируется. Если кому интересно, на схеме платы Arduino это выглядит вот так: 
Питание “мощных” схем
Резюмируя и повторяя всё сказанное выше, рассмотрим варианты питания проектов с большим потреблением тока.
Питать мощный проект (светодиоды, двигатели, нагреватели) от 5V можно так: Arduino и потребитель питаются вместе от 5V источника питания: 
Питать мощный потребитель от USB через плату нельзя, там стоит диод, да и дорожки питания тонкие: 
Что делать, если всё-таки хочется питать проект от USB, например от powerbank’а? Это ведь удобно! Всё очень просто: 
Если есть только блок питания на 12V, то у меня плохие новости: встроенный стабилизатор на плате не вытянет больше 500 мА: 
Но если мы хотим питать именно 12V нагрузку, то проблем никаких нет: сама плата Arduino потребляет около 20 мА, и спокойно будет работать от бортового стабилизатора: 
Автономное питание
Бывает, что нужно обеспечить автономное питание проекта, т.е. вдали от розетки, давайте рассмотрим варианты. Также для этих целей пригодится урок по энергосбережению и режимам сна микроконтроллера.
Arduino как источник питания
Важный момент, который вытекает из предыдущих: использование платы Arduino как источник питания для модулей/датчиков. Варианта тут два:
Помехи и защита от них
Если в одной цепи питания с Ардуино стоят мощные потребители, такие как сервоприводы, адресные светодиодные ленты, модули реле и прочее, на линии питания могут возникать помехи, приводящие к сильным шумам измерений с АЦП, а более мощные помехи могут дергать прерывания и даже менять состояния пинов, нарушая связь по различным интерфейсам связи и внося ошибки в показания датчиков, выводя чушь на дисплеи, а иногда дело может доходить до перезагрузки контроллера или его зависания. Некоторые модули также могут зависать, перезагружаться и сбоить при плохом питании, например bluetooth модуль спокойно может зависнуть и висеть до полной перезагрузки системы, а радио модули rf24 вообще не будут работать при “шумном” питании.
Более того, помеха может прийти откуда не ждали – по воздуху, например от электродвигателя, индуктивный выброс ловится проводами и делает с системой всякое. Что же делать? “Большие дяди” в реальных промышленных устройствах делают очень много для защиты от помех, этому посвящены целые книги и диссертации. Мы с вами рассмотрим самое простое, что можно сделать дома на коленке.
Ещё лучше с фильтрацией помех справится LC фильтр, состоящий из индуктивности и конденсатора. Индуктивность нужно брать с номиналом в районе 100-300 мкГн и с током насыщения больше, чем ток нагрузки после фильтра. Конденсатор – электролит с ёмкостью 100-1000 uF в зависимости опять же от тока потребления нагрузки после фильтра. Подключается вот так, чем ближе к нагрузке – тем лучше: 
Подробнее о расчёте фильтров можно почитать здесь.
Индуктивные выбросы
На практике самая подлая помеха обычно приходит при коммутации индуктивной нагрузки при помощи электромагнитного реле: от такой помехи очень сложно защититься, потому что приходит она по земле, то есть вас не спасёт даже раздельное питание проекта. Что делать?
Подробнее об искрогасящих цепях можно почитать вот в этой методичке.
Главный Глупый Вопрос
У новичков в электронике, которые не знают закон Ома, очень часто возникают вопросы вида: “а каким током можно питать Ардуино“, “какой ток можно подать на Ардуино“, “не сгорит ли моя Ардуина от от блока питания 12V 10A“, “сколько Ампер можно подавать на Arduino” и прочую чушь. Запомните: вы не можете подать Амперы, вы можете подать только Вольты, а устройство возьмёт столько Ампер, сколько ему нужно. В случае с Arduino – голая плата возьмёт 20-22 мА, хоть от пина 5V, хоть от Vin. Ток, который указан на блоке питания, это максимальный ток, который БП может отдать без повреждения/перегрева/просадки напряжения. Беспокоиться стоит не об Arduino, а об остальном железе, которое стоит в схеме и питается от блока питания, а также о самом блоке питания, который может не вывезти вашу нагрузку (мотор, светодиоды, обогреватель). Общий ток потребления компонентов не должен превышать возможностей источника питания, вот в чём дело. А будь блок питания хоть на 200 Ампер – компоненты возьмут ровно столько, сколько им нужно, и у вас останется “запас по току” для подключения других. Если устройство питается напряжением, то запомните про максимальный ток источника питания очень простую мысль: кашу маслом не испортишь.