Controllo di un potenziometro

May 15, 2023

Il core M5Stack è un modulo di sviluppo modulare, impilabile e programmabile progettato per realizzare progetti IoT e creare prototipi in modo rapido e semplice. Questo modulo si basa sul microcontrollore ESP32 e viene fornito con una varietà di sensori, ingressi, uscite e un display a cristalli liquidi (LCD) a colori. Inoltre, il core M5Stack è confezionato come un modulo rettangolare che misura 54 x 54 x 18 mm e dispone di un LCD TFT (thin-film-transistor) da 2 pollici.

Come accennato, questa unità ha diverse opzioni di input e output, come tre pulsanti, un altoparlante e uno slot per schede microSD. La Figura 1 illustra il core M5Stack.

Una delle caratteristiche più uniche del core M5Stack è il suo ecosistema di progettazione modulare. Il modulo può essere facilmente impilato con altri moduli M5Stack consentendo agli utenti di aggiungere funzionalità aggiuntive ed espandere le capacità dei propri progetti. L'ecosistema modulare M5Stack ha vari moduli disponibili, come una fotocamera, un GPS e unità del modulo batteria.

In questo articolo esploreremo il sensore angolare e le unità servomotore con il core M5Stack. Il risultato di questo progetto pratico è la costruzione di un controller per servomotore basato su potenziometro con un display TFT core M5Stack.

Il progetto del controller per servomotore basato su potenziometro core M5Stack illustrerà la versatilità e la facilità con cui è possibile realizzare dispositivi di interazione uomo-computer (HCI) utilizzando prodotti elettronici e software standardizzati. L'intento di questo progetto è illustrare come concetti HCI come il coinvolgimento umano nei sistemi possano essere raggiunti utilizzando un piccolo controller basato su ESP32. La piattaforma basata su ESP32 avrà un'interazione informatica uomo-fisica con oggetti elettromeccanici. Questo progetto consentirà al lettore di comprendere come i dati di interazione possono essere visualizzati e ottenuti da sistemi elettromeccanici utilizzando il display LCD TFT del core M5Stack. Tali dati possono essere utilizzati per esplorare i concetti di machine learning dei sistemi cyber-fisici (CPS) utilizzando linguaggi di programmazione come Python, PyTorch e Pandas.

Come fonte tecnica chiave per questo progetto, si consiglia di fare riferimento al libro dei progetti elettronici M5Stack. Più specificamente, il capitolo due, "Pratica con le unità M5Stack", fornisce approfondimenti tecnici sui circuiti elettronici e sulla configurazione del controller modulare ESP32 e delle unità di rilevamento e controllo programmabili. Questo libro include anche progetti pratici e quiz interattivi per coinvolgere il lettore. Fondamentalmente, puoi pensare a questo progetto come a un'estensione del libro; pertanto, le istruzioni dettagliate per la configurazione del software non verranno spiegate in questo progetto.

Di seguito è riportato un elenco di parti elettroniche per costruire e aiutare a esplorare il progetto del controller del servomotore basato su potenziometro core M5Stack.

Distinta base (BOM):

Lo starter kit M5Go IoT ha una varietà di sensori, cavi jumper, un LED RGB e un cavo USB C. Il sensore angolare è incluso nel kit. Nel progetto, il potenziometro da 10 KΩ e il resistore da 1 KΩ verranno utilizzati per costruire una versione homebrew del sensore angolare M5Stack. Il capitolo 2 fornisce dettagli sul cablaggio elettrico delle parti elettroniche su una breadboard senza saldatura e sul collegamento del sensore homebrew al controller principale M5Stack.

L'idea generale del progetto è illustrare la costruzione del prototipo di un piccolo controller per servomotore che utilizza il core M5Stack come piattaforma integrata principale ESP32. La configurazione iniziale per questo progetto prevede l'aggiunta di un potenziometro esterno per controllare un servomotore. Il potenziometro fornirà informazioni sulla rotazione al core M5Stack. Quindi, il core M5Stack convertirà i dati di divisione della tensione analogica in segnali di controllo PWM (modulazione di larghezza di impulso equivalente), azionando così il servomotore elettrico cablato. La Figura 2 mostra un diagramma a blocchi del sistema del prototipo.

Successivamente, il circuito del potenziometro è collegato elettricamente al microcontrollore ESP32 del core M5Stack utilizzando gli stessi componenti elettronici interni del sensore angolare. Il sensore angolare M5Stack è costruito utilizzando un resistore da 1 KΩ collegato in serie con un potenziometro da 10 KΩ. Questa configurazione del circuito fornisce una funzione di divisione della tensione che consente la presenza di una gamma di valori di segnale analogico discreti su un pin GPIO (ingresso-uscita analogico-digitale per uso generale) ESP32 designato. La Figura 3 mostra il sensore angolare M5Stack.