Arduino - A co to takiego ?

Wiele razy już na tym blogu pojawiło się tajemnicze słowo Arduino.

Najprościej rzecz ujmując jest to programowalna czarna skrzynka do której możemy podłączyć dedykowane układy wejściowe dające naszej skrzynce jakieś dane (np. przyciski, czujniki, przełączniki) oraz układy wyjściowe odbierające dane z czarnej skrzynki (np. diody, wyświetlacze, silniczki, przekaźniki).

Skrzynka ta ma wbudowany język programowania, który możemy modyfikować na komputerze oraz wgrywać ponownie poprzez kabel USB.

Z tego też względu możemy niemal dowolnie projektować i testować proste układy elektroniczne oraz sterować nimi poprzez zmianę kodu programu.

Tą dowolność ogranicza kilka czynników:

- dostępność elementów kompatybilnych z projektem Arduino;

- moc elementów wyjściowych;

- liczba i rodzaj wejść/wyjść;

- prawa i zasady obowiązujące w elektronice.

Projekt Arduino powstał w 2005 r. we Włoszech jako Open Hardware czyli jako projekt ogólnodostępny, tani i elastyczny tak aby nawet początkujący hobbysta chcący nauczyć się elektroniki czy informatyki urządzeń mógł realizować własne pomysły. Dlatego na rynku jest już kilkanaście rodzajów płytek inspirowanym projektem Arduino np. LEONARDO, UNO, NANO, ROBOT oraz różnego rodzaju klony wcześniej wymienionych.

Typowa płytka Arduino zawiera kontroler, cyfrowe i analogowe linie wejścia/wyjścia oraz interfejs USB dla połączeń z komputerem.

Kontroler jak sama nazwa wskazuje kontroluje -  nie, nie bilety - kontroluje czy coś zmieniło się na wejściu, czy są nowe dane do programu lub czy program ma zmienić i wysłać coś na wyjście.

Cyfrowe wejścia i wyjścia przyjmują jedynie wartości 0 albo 1 - czyli albo są wyłączone (0 - brak napięcia) albo włączone (1 - jest napięcie). Wejścia cyfrowe dostają sygnały cyfrowe np. poprzez przyciski a wyjścia cyfrowe są wykorzystywane np. do sterowania segmentami wyświetlaczy lub do zmiany stanów przekaźników z wyłączonych na włączone lub odwrotnie.
Jak osiągnąć wartości cyfrowe na pinach w naszym układzie  - to w sumie proste - 1 występuje gdy podajemy ok. 5V a 0 ustawia się jak mamy ok. 0V.


Wejścia i wyjścia analogowe mogą przyjmować z kolei każdą wartości z zadanego zakresu. Jeżeli więc dozwolony jest zakres napięcia 0 .... 10 V to na pinach możemy znaleźć różne wartości np. 2,3 V i 5,8 lub 9,8 V.  Wejścia analogowe mogą służyć do pomiarów temperatury, poziomu wody czy wilgotności powietrza. Wyjścia analogowe zaś mogą służyć do sterowania regulatorami czy serwo-napędami.


Wszystko to razem, krótko mówiąc, daje bardzo prosty komputer, czyli to co tygrysy lubią najbardziej !!!

Kilka słów o zawartości paczki

Na rynku jest wiele zestawów Arduino z różną ilością czujników i elementów elektroniki.

Te tańsze zawierają jedynie płytkę programatora oraz kabel do podłączenia z komputerem.

Te droższe zwłaszcza dla początkujących zawierają wiele czujników oraz dodatkowe instrukcje montażu lub odnośniki do poradników umieszczonych na stronach dystrybutorów.

Sprawdźmy wiec co zawiera moja paczka.

Duże przeźroczyste pudełko o wymiarach 23 x 16 x 6 cm z dobrej jakości tworzywa, zamykane na dwa niebieskie zatrzaski. Z boku znajduje się uchwyt do zawieszania na haku - podejrzewam, że chodzi o haki sklepowe.

W środku dodatkowe przegródki oraz wyjmowana tacka z przegródkami aby rozdzielić między sobą zawartość. W sumie mamy pięć dłuższych oraz trzy krótsze przegródki, w których możemy rozdzielić elementy naszych układów elektronicznych.

Poniżej zdjęcie pudełka wraz z zawartością.

Po wyjęciu wszystkich elementów z pudełka możemy zauważyć, że praktycznie wszystkie sensory oraz sama płytka Arduino zostały zapakowane w torebki antystatyczne, zapobiegające przed wyładowaniami elektrostatycznymi.

Płytka stykowa 830 otworowa do której będziemy mocowali drobne elementy elektroniki oraz przewody tworzące obwody elektroniczne :

Moduł diody LED RGB :

Moduł Zegara Czasu Rzeczywistego DS1302 Module :

Pilot na podczerwień :

Moduł Joysticka :

Czujnik dźwięku Sound Sensor :

Przewody połączeniowe typ męsko-męski :

Serwomechanizm z trzema systemami przekazania napędu tzw. orczykami :

Moduł sterujący silnika krokowego :

Czujnik wilgotności i temperatury powietrza DHT11 Module :

Przewody połączeniowe typ żeńsko-męśki : 

Przewód zasilania Arduino z baterii 9V :

Przewód USB do zasilania oraz programowania :

Wyświetlacz dwurzędowy LDC 2 x 16 :

Wyświetlacze LED jednocyfrowe, czterocyfrowe oraz 8*8 DOT :

Silnik krokowy :

Czujnik poziomu wody Water Level Sensor :

Moduł wyświetlacza LCD 2 x 16 1602 IIC :

Klawiatura 4x4 Matrix Keyboard :

Karta magnetyczna, chip oraz moduł zdalnego dostępu RC522 :

Arduino UNO R3 wraz z 40 pinową listwą męską:

Rezystory :

Potencjometr nastawny :

Diody LED żółte, niebieskie, czerwone :

Diody LED RGB oraz fotodioda :

Fotorezystory :

Przyciski typu switch:

Buzzery czyli coś jakby głośniczki :

Czujnik zderzeniowy Tilt Sensor :

Czujnik podczerwieni : 

Czujnik temperatury 0 - 100 stopni Celcjusza LM35DZ :

Układ scalony do obsługi diod LED 74HC595 :

Moduł przekaźnika jednokanałowego 5V :

Dodatkowo przy okazji zakupiłem następujące elementy :

Czujnik ultradźwiękowy HC-SR04:

Czujnik wilgotności gleby :

Moduł przekaźnika dwukanałowego 5V :

Moduł przekaźnika czterokanałowego 5V :

Jak widać czeka nas długa przygoda aby spróbować podłączyć, uruchomić i poznać zasadę działania  każdego z powyższych elementów.

Paczka dotarła !

No wreszcie jest ! - krzyknąłem  na poczcie, gdy zobaczyłem dużą paczkę w żółtej kopercie.
Pani z okienka dziwnie spojrzała, ale pewnie nie byłem pierwszym, który czekał z niecierpliwością na paczkę z dalekich Chin. 

Nie ma co ukrywać, produkty zza oceanu docierają po kilku tygodniach od zamówienia, ale mają jedną niezaprzeczalną zaletę - są kilkukrotnie tańsze niż te same kupowane w naszym kraju. Do tego nierzadko koszt przesyłki wynosi całe ZERO, gdyż co ciekawe rząd chiński dopłaca do przesyłek zagranicznych.

Niektórzy twierdzą, że skoro chińskie to pewnie "badziewne" ale niech każdy z Was policzy wokół siebie rzeczy, które posiada - ile tak naprawdę rzeczy posiada napis Made in China bądź Made in PRC (People's Republic of China).
To normalne i funkcjonalne rzeczy, w pełni sprawne i niejednokrotnie lepsze i tańsze od naszych lokalnych.

Co do samego zakupu z Chin to obecnie nic bardziej prostszego, odpalany odpowiednią stronę lub aplikacje zajmującą się pośrednictwem sprzedaży chińskich towarów, logujemy się, wybieramy produkty, płacimy za nie i czekamy, czekamy, czekamy. Osobiście korzystam z trzech platform zakupowych - Aliexpress, Wish oraz Joom. Każda z nich ma swoje wady i zalety, ale nie chcę się teraz rozpisywać na ten temat.

Gdy już przyjdzie odpowiedni czas to możemy cieszyć się naszymi produktami, lecz jeżeli paczka nie dotrze to mamy gwarancję zwrotu pieniędzy przez pośrednika. Co ciekawe, producent lub chiński sprzedawca otrzymuje nasze pieniądze dopiero gdy my potwierdzimy odbiór produktów i nie będziemy mieli zastrzeżeń co do jakości i działania produktów.

W ciągu kilkunastu miesięcy zakupów na chińskim rynku zdarzyły mi się tylko dwa przypadki w których paczka nie dotarła. Wszystkie koszty oczywiście zostały zwrócone.
Dodatkowo mogłem liczyć na zwrot całkowitych kosztów lub częściową ich rekompensatę w przypadku drobnych uszkodzeń produktów - tu tylko wystarczyło opisać uszkodzenia i pośrednik zwracał część pieniędzy.

A więc wracając do tematu bloga - Arduino UNO R3 dotarło ! Pora zacząć odkrywać jego możliwości...