Использование Arduino для промышленного процесса

Я не вижу никаких причин не использовать Arduino в промышленной, инженерной или лабораторной среде, если он соответствует вашим потребностям и хорошо справляется со своей работой. Однако настоятельно рекомендуется обеспечить какую-либо защиту контактов, чтобы не допустить промышленных помех или скачков напряжения от жареных булавок. Минимальная защита контактов может состоять из использования токоограничивающих резисторов (или, что еще лучше, других, более надежных методов, показанных здесь) на контактах, используемых для выходных и входных сигналов. Оптическая изоляция также является хорошим вариантом, особенно если используются потенциально опасные напряжения. Наконец, после создания прототипа и тестирования вашей конфигурации Arduino вы должны припаять провода к Arduino и обеспечить защитный корпус. Вы не хотите случайно сжечь Arduino или штырь из-за случайного статического разряда (отсюда корпус и защита штырьков выше), и вы не хотите, чтобы перемычки вибрировали, ослабляли соединения и медленно окислялись со временем и теряли электрическую связь в любом типе промышленного или лабораторного приложения, которое, как ожидается, будет использоваться регулярно (отсюда замена ваших перемычек на спаянные провода). Однако экраны, вероятно, подходят для сред с низкой влажностью и комнатной температурой, поскольку они, как правило, гораздо более безопасны и прочно соединены, чем отдельные перемычки.

Обратите внимание, что вы можете припаять провода к любому Arduino, даже к Uno, Leonardo или Mega, например, просто припаяв их к открытым частям штырьков на нижней стороне платы. Вы также можете отрезать и отпаять женские разъемы и либо припаять их непосредственно к отверстиям, либо припаять мужские разъемы, которые затем припаять к другим печатным платам. Мне особенно нравятся Arduino Nano, Pro Mini и Micro, поскольку они маленькие, имеют открытые отверстия или штыревые разъемы и могут быть легко припаяны к профессионально изготовленной печатной плате или дешевой макетной плате для лучшего монтажа в конечном приложении. Продолжайте читать ниже, чтобы узнать больше подробностей об этом.

Я инженер-исследователь в области аэрокосмической техники и регулярно использую Arduino в своей работе для решения проблем. Вот несколько примеров современных приложений, которые я реализовал и которые основаны на платах Arduino и используют их :

1. Бессенсорный датчик оборотов бесщеточного двигателя, контроллер двигателя и устройство сбора данных для стендовых испытаний
2. контроллер замкнутого контура линейного привода (разрешение линейного шага составляет 0,01 мм [10 мкм], полный диапазон перемещения составляет от 0 до 15 мм); Arduino управляет платой драйвера привода с помощью специального сигнала ШИМ с использованием библиотеки Timer1 (http://playground.arduino.cc/code/timer1); положение считывается с помощью специального алгоритма считывания квадратурного энкодера на Arduino; привод используется для очень точного наведения определенных инструментов; Arduino за 30 долларов заменяет плату за 500 долларов, которую выпускает производитель привода, и Arduino дает нам гораздо больше функциональных возможностей, чем могла бы дать нам плата за 500 долларов. Arduino и привод будут использоваться для точного наведения лазера для экспериментов в аэродинамической трубе.
3. Интерфейсы контроллера полета между MATLAB и стандартным передатчиком радиоуправления (чтение и запись сигналов связи RC PWM и PPM)
4. Профессиональный интерфейс связи киностудии на роботизированной управляемой системе камер (информационный лист и видео).

Это всего лишь несколько случаев. Если это работает, делайте это. Однако, как только вы создадите прототип с помощью беспаечной макетной платы, рекомендуется, по крайней мере, вручную припаять окончательную конфигурацию к постоянной макетной плате, чтобы сделать ее более прочной и устойчивой к шумам (т. е. в первую очередь: чтобы у нее были прочные соединения, которые не могут легко корродировать, ломаться, разваливаться или вибрировать).

Вот статья о пайке, которую я написал (http://electricrcaircraftguy.blogspot.com/2014/08/recommended-soldering-kit.html#.VP-JCPzF-So). см. ссылки внизу для рекомендуемых руководств по пайке. Статья о том, как делать "дорожки для пайки", оказалась для меня особенно полезной, когда я прошел этап макетной платы и начал прототипировать вещи на двухсторонней перфорированной плате.

Вот несколько двухсторонних макетных плат (или «perf boards»), на которые стоит обратить внимание, когда вы дойдете до этого этапа: (поиск на eBay по запросу «double sided pcb») http://www.ebay.com/sch/i.html?_from=R40&ghostText=&_sacat=0&_nkw=double+sided+pcb&rt=nc&LH_BIN=1 — берите те, в которых есть все маленькие отверстия. Вы также можете поместить все это в пластиковый корпус, если хотите. Вы можете припаять Arduino (особенно Nanos или Micros, что проще) к одной из этих плат.

Вот еще один пример двухразмерной перфорированной платы. (источник изображения: http://www.elecfreaks.com/store/doublesided-protoboard-8cm-x-12cm-p-410.html)

Профессиональные печатные платы:

Если вам нужно сделать больше, чем несколько устройств, ручная пайка проводов и деталей по всей перфорированной плате может стать ОЧЕНЬ утомительной. В этом случае вам нужно разработать более профессиональную печатную плату с индивидуальными дорожками, контактными площадками и компоновкой и всем остальным для вашего проекта. Если у вас еще нет навыков проектирования печатных плат с профессиональным инструментом, таким как Eagle или KiCad, вы можете использовать Fritzing (http://fritzing.org/home/) для проектирования печатной платы, а затем отправить ее в такую компанию, как OshPark (https://oshpark.com/) для высококачественного, недорогого, мелкосерийного производства в США --- или отправить ее в лабораторию Fritzing Fab в Германии для высококачественного производства печатных плат, которая поддерживает проект Fritzing. Наконец, для пары действительно недорогих китайских вариантов, посмотрите ITEAD Studio и Seeedstudio. Fritzing и любой другой инструмент программного обеспечения САПР печатных плат может выводить необходимые файлы Gerber для производства.

Совет: при проектировании печатной платы не используйте никаких углов в 90 градусов для своих дорожек. Они могут действовать как антенны (отправляя или получая) и вызывать электромагнитные (включая радио) помехи и шум. Вместо этого используйте несколько 45-градусных кромок и углов.

Как только вы получите свои платы обратно, припаяйте к ним Arduino, а также припаяйте к ним любые дополнительные детали или оборудование, которые вам понадобятся. Теперь у вас есть вполне профессиональный продукт, даже если к нему припаяна Arduino.

Резюме:

Вкратце, да, я думаю, что Arduino великолепен. Без него я бы не знал, как даже мигнуть светодиодом или загрузить один код в микроконтроллер, потому что освоение микроконтроллеров было слишком загадочным, трудным и сложным для человека, не имеющего в этом профессиональной подготовки, например, для инженера-авиаконструктора, как я. Однако с Arduino я научился развивать свои навыки и решать реальные проблемы в профессиональной среде.

Я очень благодарен Массимо Банци, Дэвиду А. Меллису и другим, кто сделал Arduino возможным. Он изменил мою жизнь и мою способность быть полезным в этой жизни. Больше всего мне в нем нравится то, что, хотя это инструмент, предназначенный для того, чтобы заставить непрограммиста или непрофессионала делать простые вещи, например, моргать светом, используя плохо написанный блокирующий код, он открыл мне мир за пределами того, что я когда-либо мог себе представить, и это полностью работоспособный микроконтроллер, который не скрывает навсегда низкоуровневые вещи. Низкоуровневые функции AVR, регистры и т. д. ВСЕ ЕЩЕ ЕСТЬ И ДОСТУПНЫ, как только вы достигнете уровня, на котором они вам понадобятся!

Ура,
Габриэль Стэйплс

P.S. Чтобы увидеть множество очень полезных ссылок, на которые я ссылался, когда наращивал свои навыки работы с Arduino и микроконтроллерами ATmega328, пожалуйста, прочитайте эту статью, особенно все ссылки внизу: http://electricrcaircraftguy.blogspot.com/2014/01/the-power-of-arduino.html

Industruino вышел всего пару дней назад:

1. https://blog.arduino.cc/2015/09/21/industruino-makes-industrial-automation-easy-now-atheart/
2. https://industruino.com/page/home
3. https://www.youtube.com/watch?t=200&v=MhE1zlwsUu0
4. https://industruino.com/shop/product/industruino-ind-io-kit-2

Также:
1. Ruggeduino имеет гораздо лучшую защиту контактов, чем стандартный Arduino.

Один из вышеперечисленных вариантов может удовлетворить ваши потребности.

(Нет, я никак не связан с приведенными выше ссылками; я просто недавно увидел Industruino на сайте Arduino и хотел бы указать на пару других вариантов).