Corso Base Arduino ed ElettronicaPrimo incontro del 18/11

Introduzione ad Arduino e basi di elettronica

Relatore: Roberto Beligni rbeligni@altratecnoloiga.com

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 fondatoridel 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 Hardwarei codici sorgente,

il bootloader e l'ambiente di sviluppo sono liberamente scaricabili

posso modificare /

ricostruire una scheda Arduino,

e mettere in commercio dei

cloni

Arduino mega

Arduino UNO

Gli Origin

ali

Arduino nano

Arduino Robot

Arduino Esplora

Arduino Leonardo

BreadBoard Arduino

Seeduino Cloni

Lilypad: arduino modificato per essere cucito su abiti e tessuti in genere

Applicazione di LilyPad su un tessuto

Cos'è un microcontrollore

E' un componente elettronico programmabileche consente di sviluppare dispositivi intelligentia 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 arduinoArduino 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

loop()

C++ su arduino

void setup() {//istruzioni eseguite solo la prima volta

}void loop() {

//istruzioni eseguite finché il micro èalimentato

}

Queste due funzioni devono essere sempre presenti nel listato, sono il punto di partenza di tutto il programma

setup()

Far lampeggiare un led

const short int led = 12;void setup() {

pinMode(led,OUTPUT);}void loop() {

digitalWrite(led,HIGH);delay(500);digitalWrite(led,LOW);delay(500);

}

Helloblink.ino

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 arduino14 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 baseDifferenza 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)

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.

Due resistenze collegate in parallelo equivalgono ad una resistenza, di valore

Rtot=1

1R1

+1R2

10Ω 10Ω

20Ω

10Ω 10Ω 5Ω

Elettronica di base

Elettronica di basePotenziometro 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

0,7 V

Diodo

Prima legge di OhmLa 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

AV

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

Elettronica di base

Come leggere i sensori analogici- il partitore di tensione

Elettronica di base

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