Corso Base Arduino ed Elettronica
Primo incontro del 18/11
Introduzione ad Arduino e basi di elettronica
Relatore: Roberto Beligni
[email protected]
Da dove nasce Arduino?
Massimo Banzi faceva l'insegnante all'Interaction
Design Institute di Ivrea, e i suoi studenti si
lamentavano di non riuscire a trovare un
microcontrollere potente ma economico per
gestire i loro progetti artistici robotizzati.
Nell'inverno del 2005, Banzi stava discutendo il
problema con David Cuartielles, un ingegnere
spagnolo specializzato in microchip, che in quel
periodo era ricercatore ospite presso la scuola.
I due decisero di creare la loro scheda e
chiamarono David Mellis, uno degli studenti di
Banzi,
per
scriverne
il
linguaggio
di
programmazione. In soli due giorni, Mellis scrisse il
codice.
Da dove nasce Arduino?
Nei tre giorni successivi la scheda era completata.
La chiamarono Arduino e fra gli studenti ha avuto
un successo immediato.
Quasi tutti, anche se non sapevano niente di
programmazione di computer, sono riusciti a
utilizzare l'Arduino per fare qualcosa di bello,
come rispondere a dei sensori, far lampeggiare
delle luci o controllare dei motori.
Poi, Banzi, Cuartielles e Mellis, insieme a Gianluca
Martino, hanno messo online gli schemi elettronici
e hanno investito circa 3mila euro per produrre il
primo lotto di schede.
Che cosa è Arduino?
Arduino è una scheda elettronica di piccole
dimensioni con un microcontrollore e circuiteria di
contorno, utile per creare rapidamente prototipi e
per scopi hobbistici e didattici.
Il nome della scheda deriva da quello di un bar di
Ivrea (che richiama a sua volta il nome di Arduino
d'Ivrea, Re d'Italia
nel 1002)
frequentato da
alcuni dei fondatori
del progetto.
Che cosa è Arduino?
Con Arduino si possono realizzare in maniera
relativamente rapida e semplice piccoli dispositivi
come controllori di luci, di velocità per motori,
sensori di luce, temperatura e umidità e molti altri
progetti che utilizzano sensori, attuatori e
comunicazione con altri dispositivi.
È fornito di un semplice ambiente di sviluppo
integrato per la programmazione.
Tutto il software a corredo è libero, e gli schemi
circuitali sono distribuiti come hardware libero.
Open Software – Open Hardware
i codici sorgente,
il bootloader e
l'ambiente di
sviluppo sono
liberamente
scaricabili
posso
modificare /
ricostruire una
scheda Arduino,
e mettere in
commercio dei
cloni
Gli
Origin
ali
Arduino UNO
Arduino mega
Arduino n
ano
Arduino Leonardo
Arduino Robot
Arduino Esplora
Seeduino
BreadBoard Arduino
Cloni
Lilypad: arduino modificato
per essere cucito su abiti e
tessuti in genere
Applicazione di LilyPad su
Cos'è un microcontrollore
E' un componente elettronico programmabile
che consente di sviluppare dispositivi
intelligenti
a basso costo.
È un piccolo computer, con velocità e memoria
ridotta, quindi consumi inferiori
Microcontrollore
Chip programmabile, progettato per
applicazioni specifiche
Caratteristiche generali da considerare sono:
Casa produttrice
Forma del chip, o package
Numero dei piedini
Frequenza di oscillazione
Componenti aggiuntivi
Memorie utilizzabili (ram flash eeprom)
Come si usa?
Scritto un programma, bisogna convertirlo in
un linguaggio comprensibile al chip,
utilizzando il compilatore;
Fatto questo è possibile passare
l'informazione al micro, attraverso
un'interfaccia (il programmatore).
Programmare arduino
Arduino ha un suo
ambiente di sviluppo
detto IDE gratuito e
multipiattaforma
scaricabile da internet
http://arduino.cc
per verificare la correttezza
del listato e compilarlo
per creare un nuovo file
per aprirne uno
per salvarlo
per caricarlo sulla scheda
C++ su arduino
void setup() {
//istruzioni eseguite solo la prima volta
}
void loop() {
//istruzioni eseguite finché il micro è
alimentato
}
Queste due funzioni devono essere sempre
presenti nel listato, sono il punto di partenza di
tutto il programma
setup()
loop()
Far lampeggiare un led
Helloblink.ino
const short int led = 12;
void setup() {
pinMode(led,OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(led,HIGH);
delay(500);
digitalWrite(led,LOW);
delay(500);
}
Il micro di Arduino
Atmega 328 (default)
Chip a foro passante
28 piedini, 20 dei quali utilizzabili, i restanti
servono per l'alimentazione ed il clock (a
16Mhz)
Memoria flash (dove vengono caricati i
programmi) ed EEPROM per archiviare dati
permanentemente
La piedinatura di arduino
14 piedini di I/O digitale
(DIGITAL), numerati da 0
a 13 (6 dei quali sono
predisposti per generare
impulsi)
6 piedini per l'input
analogico (ANALOG IN),
numerati da 0 a 5
Il piedino digitale 13 è già
collegato ad un led,
pertanto ha già una
resistenza
La piedinatura di arduino
Cosa vedremo in questo corso...
Adesso parliamo un po'
di Elettronica di base
Elettronica di base
I 220 Volt che escono
dalla presa del muro
cosa sono?
Elettronica di base
Differenza di potenziale (o
tensione):
Spinge gli elettroni a
muoversi
Si misura in Volt [V]
Intensità di Corrente:
Flusso di elettroni, che si
muovono da una zona
di maggiore potenziale
elettrico ad una zona di
minore potenziale
Si misura in Ampere [A]
Elettronica di base
Generatore di tensione:
continua (pila, cella solare)
alternata (dinamo, alternatore)
Elettronica di base
Resistenza:
Si oppone al flusso degli
elettroni
Lo fa dissipando la
corrente trasformandola
in calore
Si misura in ohm [Ω]
Elettronica di base
Colori delle resistenze
Elettronica di base
Resistenze in serie e in parallelo
Due resistenze
collegate in serie
equivalgono ad una
resistenza pari alla
somma delle due.
10Ω
Due resistenze
collegate in parallelo
equivalgono ad una
resistenza, di valore
Rtot =
10Ω
10Ω
20Ω
10Ω
1
1 1
+
R1 R2
5Ω
Elettronica di base
Potenziometro e trimmer:
sono delle resistenze variabili
Fotoresistenza, termoresistenza, sensori di forza:
sono sempre resistenze variabili, la variazione
della resistenza è data dal variare di grandezze
fisiche (Es. luce, temperatura, torsione)
Elettronica di base
Diodo:
speciali componenti formati da due
semiconduttori, la corrente li
attraversa solo in un determinato
verso.
Diodo LED:
sono dei particolari diodi in grado di
emettere luce se attraversati da
una corrente di giusta polarità.
Elettronica di base
Diodo
0,7 V
Elettronica di base
Prima legge di Ohm
La differenza di potenziale, l'intensità di corrente e
la resistenza sono legate da una legge:
V=I*R
Volt = Amper * Ohm
Ne consegue che:
I=V / R
R=V / I
(NOTA: I piedini di arduino forniscono max 40 mA)
Elettronica di base
POTENZA
(effetto Joule)
P=V·I
Si misura in Watt [W]
Watt = Volt * Amper
Elettronica di base
Analisi circuitale - esperimenti
La somma delle
correnti che entrano
ed escono in ogni
nodo è uguale a zero
I1-I2-I3=0
Elettronica di base
Multimetro digitale
Serve per misurare la
corrente, la differenza di
potenziale e la resistenza
La differenza di potenziale
si misura in parallelo
La corrente in serie
V
A
Elettronica di base
Come leggere i sensori analogici
- il partitore di tensione
Corso base arduino ed elettronica
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