第三章 技術背景
3.5 相關感測器硬體
source formats output type
positive fixint, negative fixint, int 8/16/32/64 and uint 8/16/32/64 Integer
nil Nil
false and true Boolean
float 32/64 Float
fixstr and str 8/16/32 String
bin 8/16/32 Binary
fixarray and array 16/32 Array
fixmap map 16/32 Map
fixext and ext 8/16/32 Extension
3.5 相關感測器硬體
Arduino Uno R3開發板
圖 3.7 是 Arduino Uno R3 開發板,Arduino 是一個開放原始碼的單晶片微控制器,
它使用了 Atmel AVR 單片機,採用了開放原始碼的軟硬體平台,建構於簡易輸出/輸入
(simple I/O)介面板,並且具有使用類似 Java、C 語言的 Processing/Wiring 開發環境。
Arduino 可以使用 Arduino 語言與 Macromedia Flash、Processing、Max/MSP、Pure Data 和 SuperCollider 跟 Java 和 make block.cc 等軟體,結合電子元件,例如開關或感測器
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
30
或其他控制器件、發光二極體(LED)、步進馬達或其他輸出裝置,作出互動作品。Arduino 也可以獨立運作成為一個可以跟軟體溝通的介面。
Raspberry Pi 3微型電腦
圖 3.8 是 Raspberry Pi 3 微型電腦,Raspberry Pi 是一款基於 Linux 的單板機電腦。
它由英國的樹莓派基金會所開發,目的是以低價硬體及自由軟體刺激在學校的基本電腦 科學教育。Raspberry Pi 的生產是通過有生產許可的兩家公司:Element 14/Premier Farnell 和 RS Components。這兩家公司都在網上出售 Raspberry Pi。Raspberry Pi 配備一枚
(Broadcom)出產的 ARM 架構 700MHz BCM2835 處理器,256MB 記憶體(B 型已 升級到 512MB 記憶體),使用 SD 卡當作儲存媒體,且擁有一個 Ethernet、兩個 USB 介面、以及 HDMI(支援聲音輸出)和 RCA 端子輸出支援。樹莓派只有一張信用卡大 小,體積大概是一個火柴盒大小,可以執行像《雷神之鎚 III 競技場》的遊戲和進行 1080p 影片的播放。操作系統採用開源的 Linux 系統如 Debian、ArchLinux,以及本身 自有的 Iceweasel、KOffice 等軟體,能夠滿足基本的網路瀏覽、文字處理以及電腦學習 的需要。
圖 3.7 Arduino Uno R3 開發板。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
31
TAL220荷重元元件
圖3.9是TAL220荷重元元件,TAL220荷重元元件是一種直桿式稱重傳感器(有時稱 為應變儀)可將高達10kg的壓力(力)轉換為電信號。每個測力傳感器能夠測量響應於 施加到桿上的應變(例如壓力或力)並且成比例地變化的電阻。使用這個測量儀,你可 以知道物體的重量,物體的重量是否隨時間變化,或者你只需要通過測量應變或施加到 表面的載荷來感測物體的存在。此TAL220荷重元元件由鋁合金製成,能夠讀取10kg的 容量。這些稱重傳感器具有四個應變儀,這些應變儀在惠斯通電橋結構中掛接。佈線上 的顏色代碼如下:紅色= E +,綠色= O +,黑色= E-,白色= O-。此外,這些稱重傳感器 提供IP66防護等級,並具有四個M6尺寸的通孔,可用於安裝使用。
圖 3.8 Raspberry Pi 3微型電腦
。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
32
HX711訊號放大器
圖3.10是HX711訊號放大器,HX711是一款專為高精度電子秤而設計的 24 位元 A/D 轉換器晶片。與同類型其他晶片相比,該晶片內容包括穩壓電源、時鐘振盪器等其 他同類型晶片所需要的週邊電路,具有整合性高、回應速度快、抗干擾性強等優點。降 低了電子磅秤的整體成本,提高了整體的性能和可靠性。該晶片與後端單晶片的線路連 接和開發程式非常簡單,所有控制信號由晶片驅動,無需對晶片內部的暫存器編寫程 式。輸入選擇開關可任意選取通道 A 或通道 B,與其內部的低雜訊可程式放大器相 連。通道 A 的可程式增益為 128 或 64,對應的滿額度差分輸入信號幅值分別為
±20mV 或 ±40mV。通道 B 則為固定的 64 增益,用於系統參數檢測。晶片內提供的 穩壓電源可以直接向外部感測器和晶片內的 A/D 轉換器提供電源,系統板上無需另外 的類比電源。晶片內的時鐘振盪器不需要任何外接器件。上電自動復位功能簡化了開機 的初始化過程。
圖 3.9 TAL220荷重元元件
。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
33
BLE Shield 2.1藍芽低功耗模組
圖3.11是BLE Shield 2.1藍芽低功耗模組,提供了 BleFirmata (透過 BLE 直接控 制、讀取各腳位)、Chat(BLE 轉 UART)、與 SimpleControls (腳位控制範例)等範 例。BLE Shield 2.1藍芽低功耗模組主要是由nRF8001藍芽晶片 SPI 控制介面 3.3V or 5V組成,可安裝於Arduino (Uno, Mega, Leonardo, Due…)開發版,使開發版可使用藍芽 低功耗技術。擁有低功耗長待機,且無需 MFi 認證等特性。
圖 3.11 BLE Shield 2.1藍芽低功耗模組
。
圖 3.10 HX711訊號放大器
。
‧ 國
立 政 治 大 學
‧
Na tiona
l Ch engchi University
34