Tlačítko je známé mechanické zařízení, které dokáže libovolně zavírat a otevírat elektrický obvod. Existuje mnoho typů tlačítek, která fungují podle různých pravidel. Například tlačítko použité v tomto tutoriálu dokončí obvod pouze tak dlouho, dokud na něj budete držet prst. Otevřené tlačítko na druhé straně přeruší obvod při stisknutí.
Existují tlačítka se skupinou kontaktů, z nichž některá při stisknutí přeruší obvod, zatímco jiná se v tuto chvíli zavřou. Malé verze těchto tlačítek se často nazývají mikrospínače.
Taktovací tlačítka najdeme téměř v každém elektronickém zařízení: na klávesnici počítače, na telefonu, na dálkovém ovladači televizoru atd.
Existují západková tlačítka, která fungují jako tlačítko na kuličkovém peru: jedno stisknutí – obvod se uzavře, podruhé – přeruší se. Níže uvedená fotografie je jen jednou z nich. Zamykací tlačítka jsou vhodná pro přepínání provozního režimu zařízení. Můžete například přepnout zdroj napájení: baterie nebo napájecí zdroj.
Nebo další možnost – velká tlačítka pro nouzové zastavení zařízení. Jsou malované v pestrých barvách, aby přitáhly pozornost lidí. V podstatě jsou to obyčejná dotyková tlačítka pro otevírání, případně tlačítka s aretací.
To jsou jen některé z možností. Kromě tlačítek existují ve světě elektřiny i další mechanismy, jako jsou páčkové spínače a spínače. Všechny jsou navrženy tak, aby mechanicky řídily tok proudu v obvodu.
Seznam požadovaných součástí
K dokončení všech příkladů s tlačítky, kromě samotných tlačítek hodin a dvoutlačítkového modulu od RobotClass, budete potřebovat: ovladač kompatibilní s Arduino, rezistory, LED diody, prkénko a několik vodičů samec-samec a samice-samice. Potřebné komponenty můžete vložit do košíku přímo zde a poté zadat objednávku v našem internetovém obchodě.
Připojení tlačítka
Budeme tedy pracovat s nejjednodušším taktovým tlačítkem, ke kterému se pokusíme připojit Arduino Uno. Obvykle se při práci s nepájivými prkénky používá tlačítko s pájecími kolíky. Na fotografii na začátku lekce můžete vidět, že takové tlačítko má čtyři mírně ohnuté kolíky. K dispozici jsou tlačítka se dvěma přímými výstupy, hodí se i pro naši činnost.
Na elektrických schématech je tlačítko znázorněno takto:
Když se podíváte dovnitř čtyřtaktu, uvidíte toto schéma:
Je pravidlem, že kolíky taktového tlačítka jsou umístěny na opačných stranách pouzdra ve dvojicích. To znamená, že můžeme použít buď pár kontaktů na jedné straně nebo pár na druhé straně.
A takto vypadá schéma dvoupinového tlačítka.
Je těžké se splést s tímto tlačítkem: dva kontakty, které se spojí po stisknutí tlačítka.
Na prkénku na krájení jsou oba typy dotykových tlačítek obvykle umístěny takto:
Nyní se pokusíme sestavit nejjednodušší obvod na nepájivém prkénku, který bude demonstrovat činnost tlačítka. Rozsvítíme LED.
Výsledný obvod plní jednoduchou funkci: stiskněte tlačítko – LED se rozsvítí, uvolněte – zhasne.
Připojit k Arduino Uno
Nyní, když je funkce dotykového tlačítka zcela jasná, sestavme obvod s tlačítkem a LED a připojte je k ovladači. Stanovme si jednoduchý úkol: nechte LED Arduino Uno třikrát zablikat, když jednou stisknete tlačítko Arduino Uno.
Obvodový diagram
Vzhled rozložení
Na tomto schématu vidíme již známý obvod pro rozsvícení LED. Vidíme také tlačítko připojené k Arduino pinu č. 3. Zde může docela rozumně vyvstat otázka: proč jsme také spojili tlačítko se zemí přes odpor 10 kOhm? Abychom se s tímto problémem vypořádali, představme si, že jsme tlačítko připojili pomocí „naivního“ obvodu bez jakýchkoli dalších rezistorů.
Zde mezi pinem č. 3 a zemí je malý kondenzátor, který může akumulovat náboj. Mnoho mikrokontrolérů má tuto funkci.
Nyní si představte, že zavíráme tlačítko. Proud začíná běžet od +5V přímo ke kontaktu č. 3 a současně nabíjí kapacitu. Arduino úspěšně zaregistruje stisknutí tlačítka. Ale poté, co sundáme prst z tlačítka hodin, na rozdíl od našich očekávání, mikrokontrolér nadále považuje tlačítko za stisknuté! Samozřejmě proto, že nabitý kondenzátor postupně uvolňuje nahromaděný náboj do nohy č. 3. Toto bude pokračovat, dokud nebude kapacita vybita pod logickou úroveň.
Aby se to nestalo, potřebujete tzv. pull-down rezistor (neboli pull-up rezistor k zemi). Při sepnutí tlačítka poteče proud cestou nejmenšího odporu, tedy na pin č. 3. Jakmile se však tlačítko uvolní, rozptylová kapacita se okamžitě vybije do země přes odpor.
Připojení modulu tlačítka hodin ROC k Arduinu
Speciálně pro vaše projekty jsme v RobotClass vytvořili modul dvou taktových tlačítek. Modul má již potřebné odpory a dokonce dvě LED pro indikaci stisku tlačítka.
Pojďme zjistit, jak připojit tento modul k Arduino Uno.
Obvodový diagram
Vzhled rozložení
Jak vidíte, bez ohledu na to, jaká tlačítka používáme, schéma zapojení se příliš nemění. Nezmění se ani program pro práci s nimi.
Program pro práci s tlačítkem na Arduinu
Konečně jsme přišli na nuance našeho schématu a jsme připraveni napsat program. V lekci o svícení LED jsme se seznámili s funkcemi nastavení pinů pinMode a funkce digitálního výstupu digitalWrite. Tentokrát potřebujeme ještě jednu důležitou funkci, která poskytuje vstupní informace mikrokontroléru:
Tato funkce vrací booleovskou hodnotu, kterou Arduino přečetlo z daného pinu. To znamená, že pokud se na kontakt přivede +5V, funkce se vrátí pravda*. Pokud je kontakt spojen se zemí, dostaneme hodnotu ležet. V C++ jsou pravda a nepravda ekvivalentní číslům 1 a 0.
Aby kontakt, o který máme zájem, fungoval v režimu zadávání informací, musíme jej nastavit do určitého režimu:
Nakonec dáme vše dohromady a napíšeme program.
Nahrajeme program na Arduino Uno a zkontrolujeme fungování programu. Pokud je vše provedeno správně, mělo by to vypadat jako na obrázku:
Dobře, teď je po všem. Nyní můžeme naše zařízení ovládat pomocí tlačítek. Pokud jste již absolvovali lekci o připojení LCD displeje, pak hodiny s budíkem snadno vyrobíme!
Program spouštěcího tlačítka
Dalším příkladem, který stojí za zmínku, je spouštěcí tlačítko. Funguje to takto: stiskněte jednou tlačítko – LED se rozsvítí, stiskněte podruhé – zhasne.
K implementaci tohoto chování tlačítka potřebujeme další proměnnou, často nazývanou „stavová proměnná“ nebo „příznak“.
Nahrajeme program na Arduino a zkontrolujeme fungování obvodu. Rychle stiskněte tlačítko a LED se rozsvítí. Stiskněte znovu a zhasne. Pokud ale tlačítko stisknete a nepustíte, LED dioda začne blikat s periodou 600 ms! proč tomu tak je? Zkuste na to přijít.
