5 nápadov na projekt Arduino

Arduino je populárna programovateľná doska mikrokontrolérov, ktorá mala svoje začiatky okolo roku 2005. Je založený na čipoch ATmega spoločnosti Atmel a poskytuje nízkonákladovú platformu, na ktorej je možné vytvárať najrôznejšie elektronické riadiace obvody. Programovanie a používanie Arduina je pomerne jednoduché, čo ho robí atraktívnym pre študentov a nadšencov, ako aj pre inžinierov elektroniky. Doska Arduino má štandardné kolíkové konektory 2,54 mm, ktoré umožňujú ľahké pripojenie k doskám a iným elektronickým prototypovacím nástrojom. Ako mikrokontrolér je vhodný na riadenie svetiel, senzorov, motorov a ďalších zariadení v reálnom čase. Prosperujúca komunita používateľov a dodávateľov hardvéru a softvéru podporuje Arduino, čo vám umožňuje riešiť rôzne projekty.

Typický počítač alebo dokonca smartphone má oveľa viac pamäte a vynikajúcu kapacitu ako Arduino, ale nenechajte sa tým odradiť. Arduino sa špecializuje na jednoduché opakujúce sa úlohy, ako je napríklad kontrola rýchlosti motora. Vďaka vysokorýchlostnej farebnej grafike nespustí súčasne viac sofistikovaných aplikácií. Pretože sa zameriava na aplikácie elektronického riadenia, jeho tvorcovia zvolili nízkonákladový dizajn využívajúci iba niekoľko súčastí.

Samotná doska Arduino toho veľa neurobí; potrebujete niekoľko ďalších komponentov, s ktorými môže doska komunikovať a konať. Aj keď si môžete kúpiť samostatné Arduino, v hobby obchodoch sa predávajú praktické súpravy, ktoré vám pomôžu naučiť sa základy hardvéru a softvéru. Okrem samotnej dosky Arduino obsahuje dobrá súprava aj nepájivú dosku pre prototypy, rezistory, svetelné diódy (LED) a ďalšie elektronické súčasti, vedenie a 9V sieťový napájací adaptér na napájanie Arduino. Lepšie súpravy majú návod na obsluhu, ktorý vás prevedie zostavením obvodu a programovaním.

Na programovanie Arduina potrebujete počítač. Môžete použiť počítač so systémom Windows PC, Mac alebo Linux. Musíte si tiež stiahnuť kópiu Arduino Interactive Development Environment (IDE), čo je textový editor, ktorý používate na písanie kódu Arduino. IDE je open-source program, ktorý je k dispozícii bez akýchkoľvek nákladov.

Jedným z najjednoduchších a najjednoduchších projektov Arduina je LED blikač. V tomto projekte používate Arduino na zapínanie a vypínanie štandardnej LED kontrolky v cykle, ktorý sa opakuje dovtedy, kým zostane zapnutý mikrokontrolér. Anódový kábel LED zapojíte do jedného z digitálnych výstupov Arduina a katódu do uzemnenia Arduina. Spravidla používate LED diódy s rezistorom obmedzujúcim prúd, ale môžete uniknúť „nahou“ LED diódou. Doska Arduino vydáva iba malé množstvo prúdu, ktoré nedokáže vyprážať LED. Tento ľahký projekt vás oboznámi s IDE Arduino, nahrávaním programov do Arduina pomocou kábla USB a základmi kódovania. Úspešnosť, že uvidíte svetlo bliká, zvyšuje vašu dôveru v náročnejšie projekty.

Aj keď Arduino dokáže pracovať aj bez senzorov, ako v projekte svetiel, je užitočnejšie, keď pracuje s údajmi zo skutočného sveta. Krátkodobý tlačidlový spínač je jedným z najjednoduchších spôsobov ovládania Arduina. Aby to však fungovalo správne, musíte k prepínaču pripojiť rezistor 10K ohm v konfigurácii „pull-down“. Jeden z rezistorových vodičov pripojte k kladnému 5-voltovému kolíku Arduina a druhý rezistorový vodič k digitálnemu kolíku, ktorý chcete ovládať. Pripojte jednu stranu prepínača k rovnakému digitálnemu kolíku a druhú stranu prepínača k uzemňovaciemu kolíku Arduina. Pull-down rezistor núti digitálny pin buď na vysoké, alebo na nízke napätie, takže nikdy „nepláva“ na nejednoznačnej hodnote medzi nimi. Na načítanie hodnoty prepínača vo vašom programovom kóde použite príkaz digitalRead (). Po stlačení spínača použite iný digitálny pin na blikanie LED alebo na vykonanie inej akcie.

Okrem prepínačov patria medzi jednoduchšie snímače dostupné pre Arduino aj snímače pre svetlo, teplotu a magnetizmus. Variabilné odpory sú ďalším spôsobom ovládania Arduina. Doska má sadu analógových vstupných pinov, ktoré vám umožňujú ovládať Arduino pomocou signálov, ktoré sa nepretržite menia okrem zapnutia a vypnutia digitálneho kolíka.

Digitálne výstupné piny Arduina môžu poháňať malý reproduktor veľkosti dlane. Nastavením digitálneho špendlíka na vysoké a nízke hodnoty pri zvukových rýchlostiach (asi stokrát za sekundu) môžu vaše programy vytvárať tóny v reproduktore. Ak chcete vytvoriť zvukový signál, vytvorte opakujúcu sa slučku, ktorá nastaví pin vysoko, oneskorí sa o 5 milisekúnd, potom nastaví nízky pin a vykoná ďalšie 5 milisekundové oneskorenie. S celkovou dobou cyklu 10 milisekúnd vydá reproduktor tón 100 hertzov. Pomocou správneho programovania môžete vytvárať hudobné stupnice a hrať melódie. Pomocou iného programovania môžete vyrobiť bzučiak alebo sirénu.

Arduino IDE, ktoré je spustené na vašom počítači, obsahuje okno sériového monitora, ktoré prijíma a zobrazuje údaje z mikrokontroléra. Pre zložitejšie programy môže byť sériový monitor záchranou, pretože môžete zobraziť hodnoty programu na sledovanie chýb programu. Jednoduchý program, ktorý odosiela údaje na sériový monitor, vám pomôže oboznámiť sa s touto dôležitou funkciou.