Operácie

MEMS cvičenie 2: Rozdiel medzi revíziami

Zo stránky SensorWiki

← Predchádzajúca úprava
Balogh (diskusia | príspevky)
sensor, team1
7 728 editací
Balogh (diskusia | príspevky)
sensor, team1
7 728 editací
Bez shrnutí editace
 
(16 medziľahlých úprav od rovnakého používateľa nie je zobrazených.)
Riadok 1: Riadok 1:
Poznamky 2020:  https://www.qsl.net/om3cph/sw/pot.html  https://electronics.stackexchange.com/questions/231522/improving-the-linearity-of-a-potentiometer-after-loading
Poznamky 2020:  https://www.qsl.net/om3cph/sw/pot.html  https://electronics.stackexchange.com/questions/231522/improving-the-linearity-of-a-potentiometer-after-loading
http://www.geofex.com/article_folders/potsecrets/potscret.htm
http://www.geofex.com/article_folders/potsecrets/potscret.htm
Poznamky 2022: https://stackoverflow.com/questions/7091294/how-to-build-a-lookup-table-in-c-sdcc-compiler-with-linear-interpolation
Na tomto cvičení je cieľom pripojiť odporový senzor k Arduinu a vylepšiť jeho prevodovú charakteristiku vybranou metódou a zlinearizovanú hodnotu zobraziť
na nejakom miestnom displeji (LED, LCD a pod.) prípadne ju odoslať po sériovej linke do PC (v simulátore TinkerCAD).




Riadok 19: Riadok 23:
* Arduino homepage https://www.arduino.cc/
* Arduino homepage https://www.arduino.cc/


<source lang="cpp">
Na pridanie do TinkerCAD triedy (classroom) použite [https://www.tinkercad.com/joinclass/B5ZT5MYJJNZP tento link]. Ak od vás program pýta vstupný kód, je to B5ZT5MYJJNZP


#define positionSensor 0      // define your pin here


int adcValue;
float outputValue;
void setup()
{
Serial.begin(9600);          // typical values are 9600 or 115200
}
void loop()
{
adcValue = analogRead(positionSensor); // read ADC value
/*  =======  replace this section with your code ===== */
outputValue = adcValue;     
/*  ================================================== */
Serial.println( outputValue );  // prints value over serial
delay(100);                    // delay in milliseconds
}
</source>


<html>
<html>
<iframe width="725" height="453" src="https://www.tinkercad.com/embed/iO56bA1E68T?editbtn=1" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no"></iframe>
<iframe width="725" height="453" src="https://www.tinkercad.com/embed/6Pg8q4b7Kst?editbtn=1" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no"></iframe>
</html>
</html>


Ak sa vám nezobrazuje vložený simulátor správne, použite prosím, [https://www.tinkercad.com/things/6Pg8q4b7Kst tento link].
<!-- Note to self: generovane linky z TinkerCADu expiruju po 336 hodinach - 14 dni -->




== Pripojenie LCD a LED displeja a lokálne zobrazenie meranej veličiny ==
<source lang="cpp">
#define mySensor 0            // 0: potenciometer
                              // 3: senzor sily
                              // 5: senzor ohybu


int adcValue;
float outputValue;


V tejto časti cvičenia zobrazíme meranú veličinu na miestnom LED alebo LCD displeji mikropočítača.
void setup()
 
{                              // monitor sa otvara dole vpravo
<html>
Serial.begin(9600);           // typicke rychlosti su 9600 alebo 115200
<iframe width="725" height="453" src="https://www.tinkercad.com/embed/7X46oojlMjd?editbtn=1" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no"></iframe>
}
<BR>
<BR>
<BR>
<iframe width="725" height="453" src="https://www.tinkercad.com/embed/gjGgeC1wSPg?editbtn=1" frameborder="0" marginwidth="0" marginheight="0" scrolling="no"></iframe>
</html>
 
== Programovateľný LCD displej ==
 
 
* LCD zobrazovač. Klávesnica. <BR>[http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/prednaska02.pdf Obšírnejšie informácie o displejoch] (prednáška z predmetu MMP)
 
 
=== LCD Modul ===
 
[[Obrázok:ParallaxLCDAppMod.jpg|left]]
'''Vlastnosti:'''
 
* 2x8 LCD Displej bez podsvetlenia
* 4 Tlačítka
* Trimer na zmenu kontrastu
 
'''Technické parametre:'''
 
* Napájanie: 5 V @ 15 mA
* Pripojenie: 4-Bit parallel interface (Hitachi HD44780 compatible)
* Rozmery:    60 x 50 x 20 mm
* Pracovná teplota: 0 až +70 °C
 
 
 
[[Obrázok:Acrob_LCD_Schematic.png|center]]
 
[[Obrázok:Acrob_LCD_Schema2.png|800px|center]]
 
 
Najprv sa snažte pochopiť, ako je vytvorený vzorový program, ako sa konfiguruje pripojenie LCD k portom, skontrolujte konfiguráciu. Potom modifikujte program z predošlého cvičenia tak, aby
sa meraná hodnota polohy potenciometra zobrazila na displeji. Zobrazte aj inžinierske jednotky.
 
=== Literatúra ===
 
* Katalógové listy
** Radič Hitachi [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/HD44780.pdf HD44780]
** Displej 2x16 [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/DEM16216SYH-LY.pdf DEM 16216 SYH-LY]
** Displej 2x16 [http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/DEM20231SYH-PY.pdf DEM 20231 SYH-PY]
** 2x16 Parallel LCD [http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/docs/prod/audiovis/lcd2x16par.pdf datasheet]
** Podrobné manuály sú aj u [http://www.hantronix.com/page/index/products/character výrobcu Hantronix].
 
* Peter Ouwehand: '''[http://home.iae.nl/users/pouweha/lcd/lcd.shtml How to control a HD44780-based Character-LCD]'''
* Ian Harries: ''[http://www.doc.ic.ac.uk/%7Eih/doc/lcd/ HD44780-Based LCD Modules]'''
* Tomáš Dresler: '''[http://www.hw.cz/ART632-Inteligentni-displeje-a-jejich-pripojeni-k-PC.html Inteligentní displeje a jejich připojení k PC]'''. [hw.cz]
* Nuts & Volts: [http://www.parallax.com/dl/docs/cols/nv/vol1/col/nv31.pdf Demystifying Character Based LCDs]
* Stamp Works - pp. 73 and more [http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/docs/books/sw/Web-SW-v2.1.pdf]
 
 
 
=== Arduino ===
 
Nasledovný príklad je pre Arduino.
 
Pozn.: Ak budete vypisovať najprv štvorciferné číslo a potom trojciferné, nezabudnite to štvorciferné najprv vymazať, inak vám tam posledná cifra bude "visieť". Vymazať sa dá napríklad takto:
  //        12345678
  lcd.print("        ");
 
 
* [https://www.arduino.cc/en/Reference/LiquidCrystal LCD Library]
<source lang="c">
/*
  LiquidCrystal Library - Hello World
   
   
Demonstrates the use a 8x2 LCD display. 
void loop()
  The circuit:
* LCD RS pin to digital pin 3
* LCD R/W pin to digital pin 2
* LCD Enable pin to digital pin 1
* LCD D4 pin to digital pin 4
* LCD D5 pin to digital pin 5
* LCD D6 pin to digital pin 6
* LCD D7 pin to digital pin 7                   
*/
 
#include <LiquidCrystal.h>          // include the library
 
// initialize the library with the numbers of the interface pins
//  LiquidCrystal(RS, RW, EN, D4, D5, D6, D7)
LiquidCrystal lcd( 3,  2,  1,  4,  5,  6,  7);
 
void setup() {
  // set up the LCD's number of columns and rows:
  lcd.begin(8, 2);
  // Print a message to the LCD.
  lcd.print("Ahoj!");
}
 
void loop() {
  // set the cursor to column 0, line 1
  // (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
  lcd.setCursor(0, 1);
  // print the number of seconds since reset:
  lcd.print(millis()/1000);
  // print the status of buttons:
  lcd.setCursor(6, 0);
  lcd.print(ReadButtons(),HEX);
 
}
 
 
/* ------------------------------------------------------- */
/*  Read and debounce the LCD AppMod buttons              */
/*                                                        */
/*  Returns 0 if nothing  is pressed                      */
/*  Returns 1 if button A is pressed                      */
/*  Returns 2 if button B is pressed                      */
/*  Returns 4 if button C is pressed                      */
/*  Returns 8 if button D is pressed                      */
/*  Returns combination if more is pressed (e.g. 6 for B+C)*/
/*                                                        */
/* ------------------------------------------------------- */
 
unsigned char ReadButtons()
{
{
   DDRD  = 0b00001110;               // make LCD bus inputs
   adcValue = analogRead(mySensor); // read ADC value
  unsigned char state = 0xFF;          // assume nothing pressed
    
    
   for(int scan = 1; scan<=10; scan++)
   outputValue = adcValue;
  {
  state = state & ((PIND&0xF0)>>4); // make sure button held
  delay(5);                    // debounce 10 x 5 ms
  }
 
  DDRD  = 0b11111110; // return bus to outputs
    
    
   return(state);
   Serial.println(outputValue);       // prints value over serial
}


delay(100);                      // delay in milliseconds


}
</source>
</source>




Misc:
== Linearizácia prevodovej charakteristiky ==
* [http://www.geocities.com/dinceraydin/djlcdsim/djlcdsim.html LCD Display Simulator]
* [http://www.geocities.com/dinceraydin/lcd/charcalc.htm Custom Character Calculator]


Prečo je takto napísaná a ako vlastne funguje lepšie zistíte, keď si preštudujete schému zapojenia:


[[Obrázok:LCD_App_Mod_Schematic.png|center|450px]]


=== 1. Look-up table ===




<source lang="cpp">
#include <avr/pgmspace.h>


const PROGMEM int table[] = {11,12,15,...};
return( table[adcValue] );
</source>


== Sedemsegmentový 4-miestny LED  displej ==
Viac info tu: https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM
* 4-miestny 7-segmentový displej
** Product page http://www.gme.sk/hd-m324rd-p512-924
** Datasheet http://www.gme.sk/img/cache/doc/512/924/hd-m324rd-datasheet-1.pdf
** Animácia k 7seg displeju: http://www.uize.com/examples/seven-segment-display.html


=== Programovanie ===
=== 2. Po častiach lineárna náhrada ===


Z tejto časti nemusíte mať obavy, programovanie je jednoduché a budeme využívať existujúce
<source lang="cpp">
programy s knižnicami, ktoré si len zľahka modifikujete pre svoje potreby.
  /* segment 1 */
 
if (adcValue > x0) && (adcValue <= x1)
* Programovací jazyk aj prostredie: [https://www.arduino.cc/ Arduino]
  y = k1 * adcValue + q1;
* Knižnica SevSeg: https://github.com/sparkfun/SevSeg
 
Ukážkové programy:
 
<source lang=c>
#include <SevSeg.h>
 
SevSeg MyDisp; //Instantiate a seven segment controller object
 
void setup()
{
  byte numDigits = 4; 
  byte digitPins[] = {2, 3, 4, 5};                    // Digits:  1,2,3,4
  byte segmentPins[] = {6, 7, 8, 11, 12, 13, 14, 15}; // Segments: A,B,C,D,E,F,G,Period
 
  MyDisp.begin(COMMON_ANODE, numDigits, digitPins, segmentPins);
  MyDisp.setBrightness(80);
}
 
void loop()
{
  MyDisp.setNumber(1234,9); // Second argument is decimal place


   MyDisp.refreshDisplay();   // Must run repeatedly
   /* segment 2 */
}
if (adcValue > x1) && (adcValue <= x2)
  y = k2 * adcValue + q2;


return(y)
</source>
</source>


<source lang="c">
Dá sa použiť aj funkcia map v Arduine -  https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/
#include "SevSeg.h"
SevSeg myDisplay;


#define FOUR_DIGITS 4
=== 3. Aproximácia funkcie ===
#define A1 2
#define A2 3
#define A3 4
#define A4 5
#define SegA 6
#define SegB 7
#define SegC 8
 
int value;
int oldvalue;
char tempString[5];
 
//-------------------------------------------------------------------------------------------
 
void setup()
{
  value = 0;
  oldvalue = 0;
 
  myDisplay.Begin(COMMON_ANODE, FOUR_DIGITS, A1, A2, A3, A4, SegA, SegB, SegC, 11, 12, 13, 14, 15);
  myDisplay.SetBrightness(100); //Set the display to 100% brightness level
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------
void loop()
{
  value = analogRead(5);                          // measurement
  value = (15*oldvalue + value)/16;              // simple filter
  sprintf(tempString, "%4d",  (long)value, DEC); // create output string
  myDisplay.DisplayString(tempString, 0);        // display value on disp
  oldvalue = value;
   
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------


<source lang="cpp">
  y = a2 * adcValue^2 + a1 * adcValue + a0;
  return(y);
</source>
</source>


Rozličné neusporiadané linky:


* Animácia k 7seg displeju: http://www.uize.com/examples/seven-segment-display.html
* http://terpconnect.umd.edu/~toh/spectrum/CurveFitting.html
* Nas displej:
** Product page http://www.gme.sk/hd-m324rd-p512-924
** Datasheet http://www.gme.sk/img/cache/doc/512/924/hd-m324rd-datasheet-1.pdf
* Schema zapojenia Arduino https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/Arduino-Pro-schematic.pdf


* https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/Polynomial-Interpolation.html
* http://octave.sourceforge.net/optim/function/leasqr.html
* http://octave.sourceforge.net/optim/function/expfit.html
* https://www.gnu.org/software/gsl/manual/html_node/Example-programs-for-Nonlinear-Least_002dSquares-Fitting.html
* https://www.gnu.org/software/octave/doc/interpreter/One_002ddimensional-Interpolation.html#One_002ddimensional-Interpolation




Riadok 319: Riadok 128:
* Graf 2: chybové krivky (viď obr.)
* Graf 2: chybové krivky (viď obr.)
* Program pre mikroprocesor na linearizáciu
* Program pre mikroprocesor na linearizáciu
* Porovnať namerané výsledky s predošlými


[[Súbor:Example2-1.png|500px]]
[[Súbor:Example2-1.png|500px]]


Hodnotenie: 5 bodOV
Hodnotenie: 5 bodov


Deadline: <FONT COlor="red">'''1. 3. 2021 '''</font>
Deadline: <FONT COlor="red">'''8. 3. 2022 '''</font>




Aktuálna revízia z 09:22, 27. november 2022

Poznamky 2020: https://www.qsl.net/om3cph/sw/pot.html https://electronics.stackexchange.com/questions/231522/improving-the-linearity-of-a-potentiometer-after-loading http://www.geofex.com/article_folders/potsecrets/potscret.htm

Poznamky 2022: https://stackoverflow.com/questions/7091294/how-to-build-a-lookup-table-in-c-sdcc-compiler-with-linear-interpolation

Na tomto cvičení je cieľom pripojiť odporový senzor k Arduinu a vylepšiť jeho prevodovú charakteristiku vybranou metódou a zlinearizovanú hodnotu zobraziť na nejakom miestnom displeji (LED, LCD a pod.) prípadne ju odoslať po sériovej linke do PC (v simulátore TinkerCAD).


Potenciometrické snímače

  1. Poskladajte si odporový senzor polohy so stupnicou (ak nemáte, použite senzor v TinkerCADe).
  2. Zmerajte prevodovú charakteristiku odporového senzora polohy pomocou ohmmetra (cvičenie 1).
  3. Senzor pripojte k A/D prevodníku mikropočítača a pomocou programu nižšie zmerajte prevodovú charakteristiku celého meracieho člena.
  4. Prevodovú charakteristiku zlinearizujte a doložte úspešnosť porovnaním metrologických parametrov.


Schéma zapojenia


Na pridanie do TinkerCAD triedy (classroom) použite tento link. Ak od vás program pýta vstupný kód, je to B5ZT5MYJJNZP


Ak sa vám nezobrazuje vložený simulátor správne, použite prosím, tento link. 


#define mySensor 0            // 0: potenciometer
                              // 3: senzor sily
                              // 5: senzor ohybu

int adcValue;
float outputValue;

void setup()
{                              // monitor sa otvara dole vpravo 
 Serial.begin(9600);           // typicke rychlosti su 9600 alebo 115200
}
 
void loop()
{
  adcValue = analogRead(mySensor); // read ADC value
  
  outputValue = adcValue;
  
  Serial.println(outputValue);        // prints value over serial

 delay(100);                       // delay in milliseconds

}


Linearizácia prevodovej charakteristiky

1. Look-up table

 #include <avr/pgmspace.h>

 const PROGMEM int table[] = {11,12,15,...};
 
 return( table[adcValue] );

Viac info tu: https://www.arduino.cc/en/Reference/PROGMEM

2. Po častiach lineárna náhrada

  /* segment 1 */
 if (adcValue > x0) && (adcValue <= x1)
   y = k1 * adcValue + q1;

  /* segment 2 */
if (adcValue > x1) && (adcValue <= x2)
   y = k2 * adcValue + q2;

 return(y)

Dá sa použiť aj funkcia map v Arduine - https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/math/map/

3. Aproximácia funkcie

   y = a2 * adcValue^2 + a1 * adcValue + a0;
   return(y);




Úlohy

Úlohy, ktoré treba odovzdať:

  • Graf 1: prevodové charakteristiky
  • Chyby podľa EN 60 770
    • Nepresnosť
    • Meraná chyba
    • Nelinearita
    • Hysteréza
    • Neopakovateľnosť
  • Graf 2: chybové krivky (viď obr.)
  • Program pre mikroprocesor na linearizáciu
  • Porovnať namerané výsledky s predošlými

Hodnotenie: 5 bodov

Deadline: 8. 3. 2022


Návrat na zoznam cvičení...

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=MEMS_cvičenie_2&oldid=13511“