Arduino Control (Teil 5) - PWM Signal einlesen
Das Einlesen und Ausgeben des PWM Signals ist mit dem Beispiel für "Analoges Signal einlesen" vergleichbar. Daher gehe ich nochmal auf das Signal selbst ein.
Im Modellbau werden oft Analog Servos verwendet und nutzen zur Ansteuerung das PWM Signal. Die eingesetzte Frequenz liegt bei 50Hz. Bei Digital Servos wird ebenfalls ein PWM Signal verwendet, allerdings können diese mit einer deutlichen höheren Frequenz umgehen. Das bedeutet natürlich am Ende, dass in jeder Sekunde die Position des Servoarms mehrmals eingestellt wird. Also je höher die Frequenz, desto öfter pro Sekunde wird die Position festgelegt. Der Vorteil liegt auf der Hand: mit dem Digital Servo kann man wesentlich genauer arbeiten, hat aber entsprechend mehr Verbrauch. Hier muss man abwägen, ob sich für den geplanten Einsatz ein Digital Servo lohnt.
Zunächst zu dem PWM selbst sollte klar sein, wie eigentlich das Signal aussieht. Im folgenden Bild ist zu sehen, dass eine Periodendauer aus einem HIGH und einem LOW Pegel besteht.
Mit der Pulslänge von 1ms bis 2ms wird das Steuersignal für den Ziel Steuereinheit bestimmt. Zum Beispiel bei einem Servo wäre dann bei 1ms Pulslänge der Winkel bei 0 Grad, bei 1,5ms bei 60 Grad und bei 2ms wäre die Ausrichtung dann 120 Grad.
Im Modellbau ist der HIGH Level für gewöhnlich zwischen 4,8V und 6V. Wer einen Mikrocontroller mit einer Betriebsspannung von 3,3V verwendet, benötigt einen Pegelwandler. Hier reicht ein Wandler von 3,3V auf 5V aus. Natürlich können einige Servos wiederum mit der niedrigen Signalspannung umgehen. Dazu gehören z.B. Micro Servos.
Das HIGH Signal beinhaltet den Steuerwert und kann generell im RC Modellbau eine Pulslänge von 1 bis 2 Millisekunden betragen. Der LOW Zustand stellt die restliche Zeit der gesamten Periode. Zeitlich gesehen wird nichts mehr weiteres unternommen bis die nächste Periode beginnt. Bei 50Hz liegt die Periodendauer bei 20 Millisekunden, was bedeutet, dass 18 bis 19 Millisekunden kein neuer Steuerwert zugewiesen wird. Bei Digital Servos kann der LOW-Level-Zeitraum verkürzt werden. Als Beispiel könnte dann eine Periodendauer von 5 Millisekunden geschaltet werden, so das der LOW Zustand nun zwischen drei bis vier Millisekunden andauert.
Kommen wir zum Arduino Code. Anstatt der Methode analogRead, wird pulseIn(pinNumber, HIGH) verwendet. Der Ausgabewert kommt als ganze Zahl und stellt die Microsekunden dar. Wenn ein Signal von einem einfachen Empfänger gelesen wird, dann sollte ein Wert zwischen 900 bis 2000 als Ergebnis kommen.
// Digitaler Pin Nummer 3
int pin = 3;
void setup() {
Serial.begin(9600);
// Pin Eingang festlegen
pinMode(pin, INPUT);
}
void loop() {
// Pin Eingang einelsen
int result = pulseIn(pin, HIGH);
// Nur Inhalt im If ausführen,
// wenn der Status sich geändert hat.
if(result != lastValue)
{
// Member Field überschreiben.
lastValue = result;
// Buffer vorbereiten und
// den Wert in zwei bytes aufteilen.
byte ba[2];
ba[0] = (byte)((result >> 8) & 0xff);
ba[1] = (byte)(result & 0xff);
// Buffer Inhalt von zwei Bytes senden.
Serial.write(ba, 2);
// Ermöglicht das Erkennen vom 1. und 2. Byte
// in dem zwischen den Sendungen eine Pause gesetzt wird.
delay(100);
}
delay(20);
}
|
Für das Programm auf dem Desktop kann der selbe Code Schnipsel verwendet werden, wie aus meinem Blog Post "Arduino Control (Teil 4) - Potentiometer Wert am PC ausgeben". Zur Vollständigkeit steht dieser im folgenden Abschnitt.
static void Main(string[] args)
{ // Die Verwendete COM Verbindung // sollte der aus dem Arduino Programm entsprechen. SerialPort sp = new SerialPort("COM16", 115200);
// Event zuweisen für den Empfang.
sp.DataReceived += sp_DataReceived;
// Verbindung öffnen.
// Wenn das Programm gestartet ist, // sollte der Arduino bereits mit dem PC verbunden sein. sp.Open();
while (true)
{ // Nur warten. Thread.Sleep(1000); } } // Wird ausgeführt, wenn Daten im Empfangspuffer vorhanden sind. static void sp_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e) { // SerialPort aus 'sender' casten. SerialPort sp = (SerialPort)sender;
// Bytes einlesen vom Empfang und auf die Console wiedergeben.
byte[] buffer = new byte[2]; if (sp.Read(buffer, 0, 2) != 0) { Console.Clear(); // Die zwei empfangenen Byte müssen wieder zusammengelegt werden, // um den Eigentlichen Wert wiederzugeben. Console.WriteLine("Received: {0} micro secounds", (int)buffer[0] << 8 | buffer[1]); } } |
Sinnvollerweise kann dieses Beispiel mit einer Fernsteuerung und einem Empfänger verwendet werden.
Quellcode zum Download
· Für den Arduino reicht der Code aus dem Post aus.
Kommentare