Qurilma qismlari va modullar [14+]

Nizomiddin Май 15, 2023 0 Комментарии

Qurilmaning funksional qismlari

Yaratiladigan har qanday qurilmani shartli ravishda quyidagi 4 ta asosiy qismlarga ajratish mumkin: 1) kiritish vositalari; 2) asosiy blok; 3) chiqarish vositalari; 4) ta’minot bloki.

Kiritish vositalari – odatda qurilmaning korpusida joylashtiriladigan hamda boshqa turdagi tashqi signalni elektr signaliga aylantirib, analog yoki raqamli ko’rinishda asosiy plataga uzatuvchi elektron komponentlar yoki funksional bloklar. Masalan, Arduino platasiga analog yoki raqamli pinlar orqali bog’lanadigan tugmalar, regulyatorlar, mikrofonlar, fotorezistorlar va boshqa datchiklar yoki ularni o’z ichiga olgan alohida modullar, aloqa vositalari shular jumlasidan.

Asosiy blok (plata) – kiritish vositalari orqali qabul qilingan elektr signalini analog yoki raqamli formatda qayta ishlash va natijalarni chiqarish vositalariga yoki boshqa qurilmalarga uzatishga mo’ljallangan, tegishli elektron komponentlarni muayyan sxema asosida o’zaro bog’lovchi blok. Arduino platalari va mikrokontrollerlar ko’p hollarda asosiy blok vazifasini bajaradi.

Chiqarish vositalari – asosiy blok tomonidan qayta ishlangan elektr signalini boshqa turdagi signalga aylantirishga mo’ljallangan elektron komponentlar yoki ularni o’z ichiga olgan funksional bloklar. Masalan, Arduino platasiga raqamli pinlar orqali bog’lanadigan dinamiklar, rozetkalar, indikatorlar, displeylar, aloqa vositalari, relelar, lampalar shular jumlasidan.

Ta’minot bloki – elektr manbasi (yoki undan olingan elektr tokini qurilmaning barcha funksional qismlariga mos darajaga o’zgartirgan holda ularga yetkazib beruvchi blok). Ta’minot bloki tashqi yoki ichki (asosiy plataga integrallashgan) holda bo’lishi mumkin.

Datchiklar (sensorlar)

Datchik (“sensor”) – tashqi ta’sirlarni va ularning darajasini aniqlash hamda ularni elektr signaliga aylantirish uchun mo’ljallangan qurilma hisoblanadi. Datchik yaxlit elektron komponent (termorezistor, fotodiod, mikrofon va hokazo) yoki elektron komponentlarning ma’lum sxema asosida bog’langan ko’rinishi (moduli) bo’lishi ham mumkin.

Datchiklar chiqish signali shakliga ko’ra 3 xil turga bo’linadi: analog, diskret va raqamli datchiklar (Arduinoda ko’pincha diskret turidagi datchiklarni ham raqamli datchikning bir turi sifatida qaraladi).

Faqat analog signallarni qabul qilishga mo’ljallangan datchik analog datchik deb yuritiladi. Analog signalni qabul qilgach va elektr signaliga aylantirilganidan keyin uni raqamli signal holatiga ham o’zi o’tkazadigan datchiklarni raqamli datchik deb yuritiladi. Ba’zi modullarni ham analog, ham raqamli datchik sifatida qabul qilish mumkin, ularda bir vaqtning o’zida ham analog, ham raqamli (diskret) turdagi signallarni chiqarish kontaktlari mavjud bo’ladi. Bunday modullardagi kontaktlar soni 4 tani tashkil etadi (GND, VCC, Ao, Do) va ularda diskret signalning qiymatlarini ajratish chegarasini o’zgaruvchan rezistor yordamida regulirovka qilish mumkin.

Masalan, mikrofon (tovush datchigi), fotorezistor yoki fotodiod (yorug’lik datchiklari), gaz datchiklari, namlik datchigi, temperatura datchigi, magnitli datchik, harakat datchigi va hokazolar shular jumlasidan. Datchiklar Arduino qurilmalarini yaratishda ham keng qo’llaniladi. Ularni qurilmaning tarkibidagi Arduino platasining maxsus pinlariga bog’lash orqali, qabul qilingan signallarni elektr signaliga aylantirish va natijalarni qurilmaning vazifasidan kelib chiqib, tegishli chiqaruvchi qurilmaga yuborish mumkin. Dasturchilar uchun qulaylik yaratish maqsadida Arduino uchun mo’ljallangan deyarli barcha datchiklar turli xil modullar ko’rinishida ham ishlab chiqarilgan.

Quyida Arduino uchun mo’ljallangan, turli xil datchiklarni o’z ichiga olgan, hozirda keng tarqalgan ayrim modullar haqidagi ma’lumotlar keltirilgan.

Arduino uchun modullar

Modul (elektron modul) deganda elektronika qurilmasining funksional yakunlangan, uning tarkibida yoki mustaqil ravishda ma’lum bir vazifa bajarish imkoniyatiga ega bo’lgan (masalan, analog datchik signalini kuchaytirish va/yoki raqamlashtirishga mo’ljallangan) elektron bloki tuhuniladi. Arduino uchun mo’ljallangan modul ham Arduino platasi va mikrokontroller bilan birgalikda va uning boshqaruvida ishlashga mo’ljallangan, alohida plata ko’rinishidagi datchiklar, indikatorlar, uzatish/qabul qilish, kuchaytirish, ulash/uzish va boshqa funksiyalarni bajarishga mo’ljallangan mustaqil platalar hisoblanadi. Arduino platasi har bir modul bilan plata chetlaridagi analog yoki raqamli signal pinlari orqali bog’lanadi. Analog signal chiqaruvchi modullar chiqish kontakti (S, A, A out, AO, Out) Arduino platasining tegishli analog kirish pinlariga, raqamli signal chiqaruvchi modullar chiqish kontaktlari (S, D, D out, DO, Out) esa, raqamli pinlarga bog’lanadi.

Modullarning boshqa qurilmalarga ma’lumot uzatish yoki ulardan qabul qilish uchun mo’ljallangan simsiz turlari ham mavjud. Bluetooth, WiFi, radiochastota (RF), infraqizil va ultratovush modullari shular jumlasidan.

Bundan tashqari, qayta ishlangan ma’lumotlarni ko’rsatish (displey moduli), elektr toki orqali ishlaydigan ma’lum quvvatli qurilmalarni avtomatik ishga tushirish/o’chirish (rele moduli), ma’lumotlarni xotira kartasidan o’qish/yozish (xotira moduli), tovushli signalizatsiya (tovush chiqarish moduli) kabi vazifalarni bajaruvchi modullar ham Arduino qurilmalarida keng qo’llanilishi mumkin.

Oddiy modullar odatda 3 ta yoki 4 ta kontaktga ega bo’ladi. Ulardan 2 tasi har doim elektr ta’minoti uchun ishlatiladi. Elektr ta’minoti kontaktlari odatda “GND” (“-“, “заземление”) va “Vin” (“+”, “Voltage input”) yoki “VCC” (“regulirovka qilinadigan” kuchlanish) kabi belgilanadi. “Signal” kontakti kirish yoki chiqish signali uchun farq qilishi mumkin. Kirish signali kontakti “S”, “IN” kabi, chiqish signali kontakti “D” (“Do”), “S”, “OUT” kabi (raqamli signal uchun) yoki “A” (“Ao”) kabi (analog signal uchun) belgilanishi mumkin. Modullardan foydalanishdan oldin albatta ularning qo’llanmalari (datashitlari) bilan tanishib chiqish zarur. Chunki unda kontaktlarning vazifasi, talab qiladigan kuchlanish, tok kuchi, ularga nisbatan cheklovlar va boshqa muhim ma’lumotlar mavjud bo’ladi.

!!! Modullarning “GND” kontakti, sxemalarda ko’rsatilmagan bo’lsa-da, Arduino platasi elektr ta’minoti USB port orqali amalga oshirilgan holda ham, platadagi “GND” kontaktlari bilan bevosita bog’lanishi shart. Aks holda moduldan elektr signalini plataga eltuvchi zanjir hosil bo’lmaydi.

Modullarning musbat qutbli (“VCC” yoki “+”) ta’minot kontakti orqali imkon qadar alohida tashqi ta’minot blokidan elektr toki iste’mol qilishi zarur. Chunki Arduino platasidagi ichki ta’minot blokining maksimal chiqaruvchi tok kuchi plataning modelidan kelib chiqib 400-500 mA dan oshmasligi mumkin. Bunday holatlarda qurilma umuman ishlamasligi yoki yaxshi ishlamasligi, eng hunuk holatda esa – Arduino platasining ichki ta’minot bloki va stabilizatori ishdan chiqishiga olib kelishi ham mumkin. Sxema murakkablashgan va ko’proq tashqi modullardan foydalanilgan holda shunga mos chiqarish tokiga ega bo’lgan ta’minot blokidan yoki akkumulyator batareyasidan foydalanish zarur.

Modul Arduino platasining ichki ta’minot blokidan elektr toki iste’mol qilganda, modulning “VCC” yoki “+” kontakti Arduino platasidagi “5V” yoki “3,3V” kontaktiga to’g’ridan to’g’ri bog’lanishi mumkin, agar modulning tok kuchiga bo’lgan talabi Arduino platasi ichki stabilizatori imkoniyatlaridan oshib ketmasa.

Modullarning “S”, “OUT”, “A”, “Ao” (analog), “D”, “Do” (raqamli) chiquvchi signal kontaktlari, analog signal uchun Arduino platasining analog pinlariga, raqamli signal uchun raqamli pinlariga to’g’ridan to’g’ri bog’lanadi. Chunki tokni, kuchlanishni cheklovchi rezistorlar va modulni himoyalovchi diodlar oldindan o’rnatilgan bo’ladi.

Ko’p kontaktli interfeys (tashqi qurilmalar bilan ma’lumot almashuv) modullarida ham har bir kontakt maxsus belgilar bilan farqlanadi. Ularda ta’minot (“GND”, “-“, “VCC”, “+”) kontaktlaridan tashqari quyidagi belgilardan bilan ko’rsatilgan signal kontaktlari uchrashi mumkin: SCK, SDA, SCL, MISO, MOSI, SS, … . Bunday kontaktlar Arduino platasidagu xuddi shunday pinlar bilan bog’lanadi. Ushbu kontaktlar ma’nosi va vazifasi haqida tegishli modullar qo’llanmalaridan ma’lumot olish zarur.

Agar modulda “TX”, “RX” belgili kontaktlar mavjud bo’lsa, ular Arduino platasidagi shunday belgili kontaktlarga bog’lanadi, lekin teskari tartibda (moduldagi “RX” Arduino platasidagi “TX” ga va aksincha). Masalan, bluetooth, GSM/GPRS aloqa/interfeys modullarida shunday kontaktlar uchraydi.

Quyida Arduino qurilmalarini yaratishda keng qo’llaniladigan datchiklar va boshqa modullarning ayrim turlari, bajaradigan vazifasi haqida qisqacha ma’lumotlar (misollar bilan) keltirilgan. Ularning kontaktlari (datashit ma’lumotlari asosida) Arduino platalariga to’g’ridan to’g’ri bog’lanishi mumkin.

• tovush balandligi yoki mikrofon (passiv, aktiv) modullari – muhitdagi tovush signalini (darajasini) elektr signaliga aylantirish (KY-037, KY-038);
• yorug’lik darajasi moduli – muhitdagi yorug’lik signalini elektr signaliga aylantirish (KY-018 – fotorezistorli variant);
• temperatura va namlik darajasini sezish modullari – muhit temperaturasi va namlik darajalarini elektr signaliga aylantirish (DHT11);
• infraqizil datchikli harakatni sezish moduli – piroelektrik infraqizil harakat detektori (HC-SR501, <5-8m);
• radar-detektor – mikroto’lqinli harakat detektori (RCWL-0516, <5-7m);
• tuproq namligi darajasini sezish moduli – teplitsalar, gullarni sug’orish qurilmalari uchun, tuproq namligi darajasini aniqlash uchun ishlatiladi (CLT1033);
• suvning balandligini sezish moduli – suv miqdori belgilangan darajadan ortib ketganligini aniqlash uchun ishlatiladi (nomsiz);
• giroskop+akselerometr+kompass moduli – jismning dastlabki holatiga nisbatan burilish/aylanish darajasini, joyi o’zgarishini aniqlovchi datchik, boshqariladigan modellar yaratishda, robototexnika sohasida qo’llanish mumkin (GY-271);
• optik to’sqich (blokirovka) moduli – svetodiod va fotodiod orasidan o’tgan predmetlarni sanash yoki shunday signal asosida yuklamani bloklash (KY010);
• ultrabinafsha nurni sezish moduli – ultrabinafsa nurlar detektori (GYML8511);
• vibratsiya, zarbani sezish (shok) moduli – signalizatsiya qurilmalari uchun (SW-420)
• barometr moduli – atmosfera bosimini o’lchash moduli (BMP280);
• gazni sezish modullari – havodagi turli gazlarni aniqlash detektorlari (MQ2 – tutun, MQ3 – spirt (etanol), MQ4 – tabiiy gaz (metan), MQ5 – metan, siqilgan uglevodorod, koks, MQ6 – uglevodorod (siqilgan neft) gazi, MQ7 – uglerod oksidi, MQ8 – vodorod, MQ9 – uglerod oksidi, metan, propan, butan, MQ135 – ammiak, sulfid, benzin);
• olovni sezish moduli – yong’inga qarshi kurashish tizimlari tarkibida olovni boshqa yorug’lik signallaridan ajratib berish uchun ishlatish mumkin (KY-026);
• Holl (magnit maydon)ni sezish moduli – magnit maydon (raqamli) datchigi (3144E);
• gerkonli kalit moduli – magnit maydon ta’sirida ulovch/uzuvchi kalit moduli (MagSwitch);
• rangni aniqlash moduli – yaqinlashtirilgan predmetning rangini aniqlash (GY31 TCS230/TCS3200);
• to’siq/chiziqni sezish moduli – oq yoki qora rangdagi to’siq yoki chiziqlarni aniqlash uchun, robototexnika qurilmalarida qo’llash mumkin (KY033);
• pulsni (yurak urishini) o’lchash moduli – yurak urishini o’lchash qurilmalarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin (KY039);
• sig’im (barmoq, “touch”)ni sezish moduli – barmoqni yaqinlashtirish orqali regulirovka qilish uchun (nomsiz model);
• barmoq izi skaneri moduli – barmoq izini aniqlash optik moduli (R307);
• knopka moduli – jarayonlarni qo’l knopkasida boshqarish uchun (KY004);
• joystik moduli – modellerni boshqarish va robototexnikada ishlatilishi mumkin (KY023);
• enkoder (burash) moduli – ruchkani burash orqali burash burchagini raqamli signalga aylantirish moduli, jarayonlarni regulirovka qilish uchun, robototexnika va modellarni boshqarishda ishlatilishi mumkin (KY040);
• svetodiod (LED, SMD, RGB) modullari – ma’lum rangdagi oddiy yoki korpussiz (SMD) svetiodli indikatsiya modullari (KY016 (RGB) – 5 dona, KY016 (RGB) – 1 dona; KY009 (SMD RGB) – 5 dona, KY009 (SMD RGB) – 1 dona);
• RFID/NFC skaneri – RFID kartalar, brasletlar, belgi (metka) larni o’qish va ularga yozish moduli, elektron qulflarni boshqarishda ishlatilishi mumkin (RC522);
• rele (elektromagnit-kontaktli, kontaktsiz) modullari – (5V rele – 15A 220V, kontaktli, optronli, SSR-40DA – qattiq jinsli rele, kontaktsiz, 40A 220V);
• I2C interfeys moduli – integral sxemalar o’rtasida 2 o’tkazgich yordamida 2 tomonlama ma’lumot uzatish imkonini beruvchi interfeys [ayrim ko’p kontaktli modullar (masalan, displey modullari) signallarini optimallashtirilgan holda 2 ta o’tkazgich orqali uzatish va qabul qilish uchun ishlatiladi];
• LCD modullari – suyuq kristalli displey moduli (LCD1602/LCD1602C – I2C interfeys moduli bilan birga);
• bluetooth moduli – qurilmalar o’rtasida bluetooth texnologiyasi orqali ma’lumot almashish (CC2541);
• wifi moduli – qurilmalar o’rtasida WiFi texnologiyasi orqali ma’lumot almashish (ESP01/ESP01S, ESP12F – ESP8266 oilasiga mansub mikrokontrollerlarga ega; ESP32-S, ESP32-CAM, ESP32-C2 – ESP32 oilasiga mansub mikrokontrollerlarga ega);
• infraqizil nurni uzatish/qabul qilish modullari – (KY005 – uzatish, KY022 – qabul qilish)
• kamera moduli – videosignalni qabul qilsh (ESP32-CAM platasi uchun, boshqa platalar uchun);
• klaviatura moduli – matritsali klavishalar bloki (raqamli);
• RTC (Real Time Clock, real vaqt) moduli – (DS3231 – temperatura datchigi bilan);
• TF, SD modullari – Tashqi TF/SD-kartalarni o’qish modullari (nomsiz modellar);
• passiv dinamik (tovush chiqarish) moduli – (HW-508);
• RF (radiochastota) uzatish/qabul qilish modullari – uzoq masofadan (50-100 m), 0,3-0,9GHz chastotalarda radioboshqaruv (SYN115, SYN480R – 433MHz chastotasi uchun);
• lazer moduli – lazer nuri tarqatish (uzatish) uchun (KY008 – qizil rangli nur tarqatadi, <14 m);
• GSM/GPRS modullari – GSM/GPRS signallari orqali obyektni boshqarish/kuzatish (SIM800L);
• kuchlanishni pasaytirish modul va bloklari – (o’zgarmas 5V dan 3.3V ga pasaytirish minimoduli, <800mA; o’zgaruvchan 220V dan o’zgarmas 5V ga pasaytirish bloki – transformatorli ta’minot bloki, <2A; o’zgaruvchan 1,5-30V regulyatorli pasaytirish bloki, <5A).

Ishbu ro’yxatda misol sifatida keltirilgan modullar va elektron komponentlarni AliExpress Internet do’konidan sotib olish mumkin. Ularning aksariyati muallif sotib olgan modellar bo’lib, tovar va yetkazib berish narxlari bo’yicha nisbatan arzonroq variantlardan tashkil topgan (AliExpress da aynan bir xil tovarni turli narxlarda va yetkazish narxi ham turlicha bo’lgan narxlarda uchratish mumkin). Agar ayrim havolalar bo’yicha kerakli tovar topilmasa, bu mazkur tovar Internet do’konda tugaganligini anglatadi.

Diqqat! Ushbu ro’yxat muntazam ravishda yangi modullar va ularning qisqacha ma’lumotlari bilan to’ldirib boriladi!