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Potentiometer

Überblick

In dieser Lektion sehen wir uns an, wie wir die Leuchtkraft einer LED mit einem Potentiometer verändern und die Daten des Potentiometers im Seriellen Monitor ablesen, um seine Wertänderungen zu beobachten.

Benötigte Komponenten

In diesem Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
Elite Explorer Kit	300+	Elite Explorer Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG	KAUF-LINK
Arduino Uno R4 WiFi	-
Steckbrett	KAUFEN
Jumperkabel	KAUFEN
Widerstand	KAUFEN
LED	KAUFEN
Potentiometer	KAUFEN

Verdrahtung

Schaltplan

In diesem Experiment wird das Potentiometer als Spannungsteiler verwendet, was bedeutet, dass Geräte an alle drei Pins angeschlossen werden. Verbinden Sie den mittleren Pin des Potentiometers mit Pin A0 und die anderen beiden Pins mit 5V bzw. GND. Daher liegt die Spannung des Potentiometers zwischen 0-5V. Drehen Sie den Knopf des Potentiometers, und die Spannung an Pin A0 wird sich ändern. Dann wird diese Spannung mit dem AD-Wandler im Steuerboard in einen digitalen Wert (0-1024) umgewandelt. Durch Programmierung können wir den umgewandelten digitalen Wert nutzen, um die Helligkeit der LED auf dem Steuerboard zu steuern.

../_images/19_potentiometer_schematic.png

Code

Bemerkung

Sie können die Datei 19-potentiometer.ino direkt unter dem Pfad elite-explorer-kit-main\basic_project\19-potentiometer öffnen.
Oder kopieren Sie diesen Code in die Arduino IDE.

19-potentiometer.ino

/*
  This code is for controlling the brightness of an LED using a potentiometer.
  
  The code uses a potentiometer as an input device. It reads analog data from 
  the potentiometer, scales the read value from a range of 0-1023 to 0-255, 
  and then uses this scaled value to control the brightness of an LED. The raw 
  and scaled values are also printed to the serial monitor for debugging or monitoring.

  Board: Arduino Uno R4 
  Component: Potentiometer
*/

const int analogPin = 0;  // Analog input pin connected to the potentiometer
const int ledPin = 9;     // Digital output pin connected to the LED

int inputValue = 0;       // Variable to store the raw value from the potentiometer
int outputValue = 0;      // Variable to store the scaled output value

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // Initialize serial communication with a baud rate of 9600
}

void loop() {
  inputValue = analogRead(analogPin);              // Read the analog value from the potentiometer
  Serial.print("Input: ");                         // Print "Input: " to the serial monitor
  Serial.println(inputValue);                      // Print the raw input value to the serial monitor
  
  // Map the input value from a range of 0-1023 to a range of 0-255
  outputValue = map(inputValue, 0, 1023, 0, 255);  
  
  Serial.print("Output: ");                        // Print "Output: " to the serial monitor
  Serial.println(outputValue);                     // Print the scaled output value to the serial monitor
  
  analogWrite(ledPin, outputValue);                // Control the LED brightness based on the scaled value
  delay(1000);                                     // Wait for 1 second before the next loop iteration
}

Nachdem der Code auf das Uno-Board hochgeladen wurde, kann der serielle Monitor geöffnet werden, um die gelesenen Werte des Potentiometers zu beobachten. Wenn Sie am Knopf des Potentiometers drehen, ändert sich der gelesene Wert entsprechend. Der rohe Analogwert des Potentiometers reicht von (0) bis (1023). Gleichzeitig skaliert der Code diesen Wert in einen Bereich von (0) bis (255), der auch auf dem seriellen Monitor angezeigt wird. Dieser skalierte Wert wird dann verwendet, um die Helligkeit der angeschlossenen LED zu steuern. Die LED wird heller oder dunkler, je nach skaliertem Wert. Es ist anzumerken, dass der theoretische Bereich des Potentiometers (0) bis (1023) beträgt, der tatsächliche Bereich kann jedoch aufgrund von Hardwaretoleranzen leicht variieren.

Code-Analyse

Initialisierung und Einrichtung (Einstellen der Pin-Modi und Initialisieren der seriellen Kommunikation)

Bevor wir in die Schleife einsteigen, definieren wir, welche Pins wir verwenden und initialisieren die serielle Kommunikation.

const int analogPin = 0;  // Analog input pin connected to the potentiometer
const int ledPin = 9;     // Digital output pin connected to the LED

void setup() {
  Serial.begin(9600);  // Initialize serial communication with a baud rate of 9600
}

Lesen des Analogeingangs (Daten vom Potentiometer abrufen)

In diesem Abschnitt lesen wir die Analogdaten vom Potentiometer und drucken sie auf den seriellen Monitor.

inputValue = analogRead(analogPin);  // Read the analog value from the potentiometer
Serial.print("Input: ");             // Print "Input: " to the serial monitor
Serial.println(inputValue);          // Print the raw input value to the serial monitor

Kartierung und Skalierung (Umrechnung der Potentiometer-Daten)

Wir skalieren die Rohdaten vom Potentiometer, die im Bereich von 0-1023 liegen, in einen neuen Bereich von 0-255.

map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh) wird verwendet, um eine Zahl von einem Bereich in einen anderen umzurechnen. Wenn der Wert innerhalb des Bereichs von fromLow und fromHigh liegt, wird er in einen entsprechenden Wert innerhalb des Bereichs von toLow und toHigh umgewandelt, wobei die Proportionalität zwischen den beiden Bereichen erhalten bleibt.

In diesem Fall müssen wir, da der LED-Pin (Pin 9) einen Bereich von 0-255 hat, Werte im Bereich von 0-1023 auf dieselbe Skala von 0-255 abbilden.
```
outputValue = map(inputValue, 0, 1023, 0, 255);  // Map the input value to a new range
```

Steuerung der LED und serielle Ausgabe

Schließlich steuern wir die Helligkeit der LED basierend auf dem skalierten Wert und drucken den skalierten Wert zur Überwachung.

Serial.print("Output: ");                        // Print "Output: " to the serial monitor
Serial.println(outputValue);                     // Print the scaled output value to the serial monitor
analogWrite(ledPin, outputValue);                // Control the LED brightness based on the scaled value
delay(1000);