Controlando um potenciômetro

May 15, 2023

O núcleo M5Stack é um módulo de desenvolvimento modular, empilhável e programável projetado para construir projetos de IoT e criar protótipos de forma rápida e fácil. Este módulo é baseado no microcontrolador ESP32 e vem com uma variedade de sensores, entradas, saídas e uma tela colorida de cristal líquido (LCD). Além disso, o núcleo M5Stack é embalado como um módulo retangular medindo 54 x 54 x 18 mm e possui um LCD de transistor de filme fino (TFT) de 2 polegadas.

Conforme mencionado, esta unidade possui várias opções de entrada e saída, como três botões de pressão, um alto-falante e um slot para cartão microSD. A Figura 1 ilustra o núcleo do M5Stack.

Um dos recursos mais exclusivos do núcleo M5Stack é seu ecossistema de design modular. O módulo pode ser facilmente empilhado com outros módulos M5Stack, permitindo que os usuários adicionem funcionalidades adicionais e expandam os recursos de seus projetos. O ecossistema modular M5Stack possui vários módulos disponíveis, como unidades de câmera, GPS e módulo de bateria.

Neste artigo, exploraremos o sensor de ângulo e as unidades servomotoras com o núcleo M5Stack. O resultado deste projeto prático é a construção de um controlador de servo motor baseado em potenciômetro com um display TFT de núcleo M5Stack.

O projeto do controlador de servo motor baseado em potenciômetro de núcleo M5Stack ilustrará a versatilidade e a facilidade com que os dispositivos de interação humano-computador (HCI) podem ser construídos usando software e produtos eletrônicos de prateleira. A intenção deste projeto é ilustrar como os conceitos de HCI, como o envolvimento humano com sistemas, podem ser alcançados usando um pequeno controlador baseado em ESP32. A plataforma baseada no ESP32 terá interação de computação físico-humana com objetos eletromecânicos. Este projeto permitirá ao leitor entender como os dados de interação podem ser exibidos e obtidos de sistemas eletromecânicos usando o TFT LCD do núcleo M5Stack. Esses dados podem ser usados ​​para explorar conceitos de aprendizado de máquina de sistemas ciberfísicos (CPS) usando linguagens de programação como Python, PyTorch e Pandas.

Como uma fonte técnica chave para este projeto, recomenda-se que o livro de projetos eletrônicos M5Stack seja referenciado. Mais especificamente, o capítulo dois, "Hands-on com unidades M5Stack", fornece informações técnicas sobre os circuitos eletrônicos e a configuração do controlador modular ESP32 e das unidades programáveis ​​de detecção e controle. Este livro também inclui projetos práticos e questionários interativos para envolver o leitor. Basicamente, você pode pensar neste projeto como uma extensão do livro; portanto, instruções detalhadas de configuração de software não serão explicadas neste projeto.

Abaixo está uma lista de peças eletrônicas para construir e ajudar a explorar o projeto de controlador de servo motor baseado em potenciômetro de núcleo M5Stack.

Lista de materiais (BOM):

O kit inicial M5Go IoT possui uma variedade de sensores, cabos jumper, um LED RGB e um cabo USB C. O sensor de ângulo está incluído no kit. No projeto, o potenciômetro de 10 KΩ e o resistor de 1 KΩ serão usados ​​para construir uma versão homebrew do sensor de ângulo M5Stack. O Capítulo 2 fornece detalhes sobre a fiação elétrica das peças eletrônicas em uma breadboard sem solda e a conexão do sensor homebrew ao controlador central M5Stack.

O conceito geral do projeto é ilustrar a construção do protótipo de um pequeno controlador de servo motor usando o núcleo M5Stack como a principal plataforma embarcada do ESP32. A configuração inicial para este projeto é adicionar um potenciômetro externo para controlar um servo motor. O potenciômetro fornecerá informações de rotação para o núcleo M5Stack. Em seguida, o núcleo M5Stack converterá os dados de divisão de tensão analógica em sinais de controle de modulação de largura de pulso (PWM) equivalente, operando assim o servo motor com fio elétrico. A Figura 2 mostra um diagrama de blocos do sistema do protótipo.

Em seguida, o circuito do potenciômetro é conectado eletricamente ao microcontrolador ESP32 do núcleo M5Stack usando os mesmos componentes eletrônicos internos do sensor de ângulo. O sensor de ângulo M5Stack é construído usando um resistor de 1 KΩ conectado em série com um potenciômetro de 10 KΩ. Essa configuração de circuito fornece uma função de divisão de tensão que permite que uma faixa de valores de sinal analógico discretos esteja presente em um pino de entrada-saída (GPIO) de uso geral analógico-digital ESP32 designado. A Figura 3 mostra o sensor de ângulo M5Stack.