Основы робототехники

Как подключить цифровой потенциометр X9C102, X9C103, X9C104 к Arduino

Содержание

Рассмотрим управление цифровым потенциометром X9C (X9C102, X9C103, X9C503, X9C104) с помощью Arduino, а также то, какие области применения могут быть у данного устройства. Воспользуемся готовым модулем, который стоит меньше 1 доллара.

    или иная совместимая плата; ; (breadboard);

  • соединительные провода (рекомендую вот такой набор);
  • персональный компьютер со средой разработки Arduino IDE.

1 Описание цифрового потенциометратипа X9C

Потенциометр, или переменный резистор это электротехническое устройство, которое позволяет изменять сопротивление электрическому току. Классический (механический) потенциометр представляет собой два вывода, между которыми располагается третий подвижный (скользящий). Перемещая подвижный вывод, мы меняем сопротивление между ним и каждым из неподвижных вывода.

Принцип работы механического потенциометра

Электронный потенциометр это аналог механического потенциометра, но с рядом преимуществ: он не имеет механических частей, он может управляться удалённо с помощью, например, микроконтроллера, и он существенно меньше по размеру.

Потенциометры широко применяются в различных электронных устройствах, где необходимо регулировать напряжение в процессе работы. Например, в роли подстроечных резисторов при настройке схем, в роли регуляторов громкости в аудио-устройствах, или регуляторов уровня освещения в осветительных приборах.

Будем использовать готовый модуль с цифровым потенциометром X9C102 (X9C103, X9C104, X9C503). Китайские друзья продают их меньше чем за 100 рублей.

Модуль с цифровым потенциометром X9C102, X9C103, X9C104 Модуль с цифровым потенциометром X9C102, X9C103, X9C104 Модуль с цифровым потенциометром X9C103S Модуль с цифровым потенциометром X9C103S

Цифровой потенциометр типа X9C может быть одного из следующих типов, различающихся максимальными сопротивлениями:

Название Максимальное сопротивление
X9C102 1 кОм
X9C103 10 кОм
X9C503 50 кОм
X9C104 100 кОм

В названии потенциометра X9C три цифры означают: значение и количество нулей, которое нужно приписать к значению, чтобы получить номинал. Например: 102 это 10 и 2 нуля, или 1000 Ом (1 кОм); 503 это 50 и 3 нуля, или 50000 (50 кОм) т.п.

2 Логика работы и схема подключения цифрового потенциометра X9C103 к Arduino

Между 0 и максимальным значением с шагом 1/100 от максимума можно регулировать сопротивление на третьем подвижном выводе.

Управление положением подвижного вывода осуществляется с помощью серии отрицательных импульсов. Каждый импульс смещает значение сопротивления на 1 шаг в сторону увеличения или уменьшения.

Потенциометр управляется по трём линиям:

Название вывода Назначение Примечание
CS Выбор устройства LOW — устройство активно
INC Изменение сопротивления выхода Отрицательные импульсы
U/ D Направление изменения U (вверх) если напряжение на ножке микросхемы HIGH, D (вниз) LOW

Вот так выглядит временная диаграмма управляющих сигналов:

Временная диаграмма управления потенциометром X9C102, X9C103, X9C104 Временная диаграмма управления потенциометром X9C102, X9C103, X9C104

Здесь VW напряжение на центральном выводе.

Давайте соберём схему, как показано на рисунке:

Схема подключения цифрового потенциометра X9C102, X9C103, X9C104 к Arduino Схема подключения цифрового потенциометра X9C102, X9C103, X9C104 к Arduino

Модуль требует питание +5 В.

3 Скетч управления цифровым потенциометром X9C102, X9C103, X9C104

Теперь напишем вот такой скетч:

Данный скетч содержит такой алгоритм: повышаем каждые 100 мс с шагом 10% сопротивление от 0 до 100% от максимума потенциометра.

Загрузим данный скетч в память платы Arduino.

4 Проверка работы цифрового потенциометра X9C102/103/104

С помощью логического анализатора посмотрим, получилось ли соблюсти временную диаграмму управления потенциометром:

Временная диаграмма управления цифровым потенциометром X9C Временная диаграмма управления цифровым потенциометром X9C

Видно, что вполне. Опускаем линию CS в LOW, а также U/ D в LOW (уменьшение выходного сопротивления). Когда на INC отсчитали 100 импульсов, поднимаем U/ D в HIGH (изменяем сопротивление в сторону увеличения). С помощью INC относительно выставленного нулевого сопротивления начинаем отсчитывать нужное значение (в данном случае 10 импульсов равны 10% от максимума потенциометра).

Потенциометр X9C102/103/104 имеет 100 градаций сопротивления между минимальным и максимальным. Это позволяет не вводить никаких коэффициентов для пересчёта процентов в импульсы. Например: 10 импульсов INC изменяют текущее значение выходного сопротивления на 10%.

Если теперь с помощью мультиметра проконтролировать сопротивление между центральным и одним из конечных выводов, то мы зафиксируем изменения сопротивления.

Для наглядности я подам напряжение 5 вольт между конечными выводами потенциометра, а к центральному контакту подключу осциллограф DSO138. Фотографии и видео ниже иллюстрируют результат.

Изменение напряжения с помощью цифрового потенциометра X9C Изменение напряжения с помощью цифрового потенциометра X9C Изменение напряжения с помощью цифрового потенциометра X9C Изменение напряжения с помощью цифрового потенциометра X9C

Неплохая достаточно подробная статья про виды и устройство потенциометров тут.

Кстати, для экспресс-тестирования работы с потенциометром X9C103 отлично подходят микросхемы фирмы FTDI (FT2232 или другие) и программа SPI via FTDI. Для этого мы пин "CS" модуля подключаем к CS микросхемы FT2232, пин "U/D" к пину DO, и записываем в режиме SPI нужное число байтов. Так, чтобы послать 10 импульсов потенциометру, можно послать 10 байтов 0x01 или 5 байтов 0x0A (в двоичном виде это 0101), и т.д.

Управление цифровым потенциометром X9C103 с помощью микросхемы FT2232H Управление цифровым потенциометром X9C103 с помощью микросхемы FT2232H


Источник: soltau.ru