ARDUINO CORSO BASE
- 1. CORSO BASE DI ARDUINO
- 2. CHE COS’È UN LED? • LED è l'acronimo di "light-emitting diode" ovvero diodo ad emissione luminosa. Deve essere alimentati a corrente costante e polarizzata. COSA POSSIAMO FARE CON UN LED? Con un led ed altri componenti si possono creare infiniti circuiti. Noi abbiamo svolto 3 lavori: - Accendere un led con una batteria da 9v - Accendere un led con patate o limoni - Usare il potenziometro in un circuito con un LED
- 3. LED ACCESO DA UNA BATTERIA DI 9 VOLT TRAMITE TINKERCAD, ABBIAMO PROVATO AD ACCENDERE UN LED CON UNA BATTERIA DA 9 VOLT
- 4. L’ESPLOSIONE DEL LED Collegando la batteria di 9v direttamente al led (l’anodo alla parte positiva e il catodo alla parte negativa). facendo cosi il led esploderebbe perché perché il voltaggio è troppo alto. LA RESISTENZA CI PERMETTE DI ACCENDERE IL LED Applicando una resistenza tra il led e la batteria viene limitato il passaggio della corrente elettrica e arriva una quantità di corrente giusta per far accendere il led. SCHEMA DEL CIRCUITO APPENA ESEGUITO Per descrivere meglio un circuito si utilizza uno schema che indichi gli elementi attivi e passivi e le loro connessioni
- 5. QUANTE PATATE SERVONO PER ACCENDERE UN LED? È POSSIBILE ACCENDERE UN LED CON UNA PATATA? SE SI, QUANTE NE SERVONO?
- 6. UNA SOLA PATATA NON BASTA PER ACCENDERE IL LED Collegando una sola patata al led, quest’ultimo non si accende a causa dello scarso voltaggio della patata DUE PATATE ACCENDONO IL LED Collegando due patate in serie il voltaggio delle due patate si somma e il led riceve una quantità di voltaggio sufficiente per accendersi, anche se emana una luce molto leggera a causa del voltaggio non troppo alto COLLEGAMENTO IN SERIE E IN PARALLELO Si parla di collegamento in serie quando due o più componenti sono collegati in modo da formare un percorso unico per la corrente elettrica che li attraversa. Si parla di collegamento in parallelo quando i componenti sono collegati ad una coppia di conduttori in modo che la tensione elettrica sia applicata a tutti quanti allo stesso modo.
- 7. REGOLARE LA RESISTENZA CON IL POTENZIOMETRO COME ULTIMO LAVORO UTILIZZIAMO IL POTENZIOMETRO IN UN CIRCUITO CON LED E BATTERIA DA 9V PER REGOLARE LA RESISTENZA CHE COS’È UN POTENZIOMETRO? Un potenziometro è un componente elettrico che agisce come divisore di tensione variabile. Di solito hanno tre terminali, uno dei quali è collegato con la manopola di regolazione.
- 8. POTENZIOMETRO REGOLATO AL MINIMO Come possiamo vedere dall’immagine, regolando il potenziometro al minimo, la resistenza è bassissima e il led esplode AUMENTIAMO LA REGOLAZIONE ED AUMENTA LA RESISTENZA Regolando il potenziometro su una maggiore resistenza, mano a mano vedremo che il led emanerà sempre meno luce, lo si nota meglio dal susseguirsi delle immagini.
- 9. CIRCUITO AND E CIRCUITO OR IL CIRCUITO AND E IL CIRCUITO OR SONO DUE CIRCUITI CHE HANNO LA STESSA FUNZIONE, NEL NOSTRO CASO QUELLA DI ACCENDERE UN LED, MA CHE COMPIONO L’AZIONE IN MODO DIVERSO.
- 10. IL CIRCUITO AND La caratteristica di un circuito AND è quella di avere 2 interruttori collegati in serie. In questo caso, per accendere il LED, bisogna accendere entrambi gli interruttori. Facendo cosi, il LED riceve come INPUT due valori di ingresso pari a 1. Ma cosa vuol dire valore di ingresso 1? LA TABELLA DI VERITÀ DELL’AND Le tabelle della verità (o tabelle logiche) sono tabelle usate nella logica per determinare se una determinata proposizione è vera o falsa. Il valore 1 indica il VERO mentre lo 0 indica il FALSO. Nel caso dell’elettronica l’1 rappresenta l’accensione di un dispositivo. Ricapitolando, con un collegamento in serie, il LED per avere 1 come valore serve che entrambi gli SCHEMA DEL CIRCUITO AND TABELLA DI VERITÀ DEL CIRCUITO AND
- 11. IL CIRCUITO OR Al contrario di quello AND, la caratteristica di un circuito OR è quella di avere due interruttori collegati in parallelo, di conseguenza basta solo l’input di uno dei due per far accendere il LED. LA TABELLA DI VERITÀ DELL’OR Ora che gia sappiamo cos’è e come funziona la tabella della verità, basta solamente sapere che nella tabella della verità dell’OR, basta solo un valore su due VERO per ottenere VERO come risultato. Quindi con il collegamento in parallelo, il LED ottiene 1 quando almeno un interruttore dà valore 1 SCHEMA DI CIRCUITO OR TABELLA DI VERITÀ DEL CIRCUITO OR
- 12. CIRCUITO AND IN FUNZIONE SU TINKERCAD Dopo aver visto cos’è e come funziona un circuito AND, lo pratichiamo su Tinkercad e vediamo che funziona esattamente come è stato detto in precedenza; per accendere il LED entrambi gli interruttori devono essere attivi. CIRCUITO SPENTO CIRCUITO CON UN INTERRUTTORE ACCESO (LED SPENTO) IL LED SI ACCENDE CON L’ATTIVAZIONE DI ENTRAMBI GLI INTERRUTTORI
- 13. LA TABELLA DI VERITÀ DELL’AND NELLA PRATICA Dopo aver spiegato cos’è una tabella della verità dell’AND, ecco un breve video per far capire ancor più semplicemente come funziona, con l’ausilio di Tinkercad.
- 14. CIRCUITO OR IN FUNZIONE SU TINKERCAD Dopo aver verificato il circuito AND, andiamo a praticare anche il circuito OR su Tinkercad, in questo caso basterà solamente un interruttore attivo per far accendere il LED CIRCUITO SPENTO IL LED SI ACCENDE CON L’INPUT DI UN SOLO INTERRUTTORE
- 15. LA TABELLA DI VERITÀ DELL’OR NELLA PRATICA E dopo la tabella di verità dell’AND, anche per quella dell’OR c’è un video realizzato su Tinkercad per semplificare l’apprendiment o
- 18. PROGRAMMARE IN ARDUINO SU TINKERCAD • Prima di programmare un arduino vero e proprio, è consigliato fare molta pratica su Tinkercad, un ambiente di sviluppo virtuale sul quale possiamo lavorare sia sulla parte hardware che su quella software. • Il primo lavoro da fare è quello di riprodurre un led lampeggiante.
- 19. LA PARTE HARDWARE • Prima di iniziare a programmare, ovviamente, dobbiamo creare il nostro circuito e potremo scegliere tra una vasta selezione di componenti, qui di sotto troverete la componente hardware del led lampeggiante.
- 20. LA PROGRAMMAZIONE • Una volta composto il circuito, non ci resta che programmare l’arduino e dirgli cosa fare, cosi come vedete nell’immagine seguente, nella quale c’è un esempio di codice che fa lampeggiare un LED. Una volta fatto ciò, basterà avviare la simulazione e il led inizierà a lampeggiare.
- 21. REALIZZARE UN SEMAFORO IN ARDUINO • Grazie ai LED RGB, che emettono luci di diverse colori, possiamo realizzare un semaforo con Arduino. Nell’immagine, la componente hardware.
- 22. IL CODICE • Qui di fianco, il codice per realizzare il semaforo. Per la prima volta incontriamo le Costanti. #define RED 8 #define GREEN 2 #define BLU 7 void setup() { pinMode(RED,OUTPUT); pinMode(BLU,OUTPUT); pinMode(GREEN,OUTPUT); } void loop() { //combinazione per il rosso digitalWrite(RED, HIGH); digitalWrite(BLU, LOW); digitalWrite(GREEN, LOW); delay(1200); //combinazione per il verde digitalWrite(RED, LOW); digitalWrite(GREEN, HIGH); digitalWrite(BLU, LOW); delay(1200); //combinazione per il giallo digitalWrite(GREEN, HIGH); digitalWrite(RED, HIGH); digitalWrite(BLU, LOW); delay(1200); }
- 23. COSTANTI E VARIABILI • Le costanti vengono indicate con #define NOMECOSTANTE 1(o qualsiasi altro numero), e una volta creata una costante, ogni volta che il codice leggerà il nome scelto, la sostituirà con il numero che abbiamo indicato. • Le variabili si indicano con int NOMEVARIABILE = 0, cosi facendo creeremo un valore che come dice il nome, varia, e quindi può aumentare o diminuire.
- 24. LE FUNZIONI LE FUNZIONI CHE DICHIARIAMO IN UN CODICE POSSONO ESSERE DI QUATTRO TIPI. FUNZIONE CHE NON PRENDE E NON RESTITUISCE NULLA FUNZIONE CHE PRENDE VALORI MA NON NE RESTITUISCE NESSUNO FUNZIONE CHE NON PRENDE NULLA MA RESTITUISCE UN VALORE FUNZIONE CHE PRENDE DEI VALORI E NE RESISTUISCE ALTRI
- 25. LED A DISSOLVENZA • Sull’arduino troviamo alcuni pin analogici che ci permettono di decidere quanta intensità dare al led, cosi facendo e aiutandoci con quale funzione, possiamo creare un led a dissolvenza. La componente hardware è sempre la solita.
- 26. CODICE • Nel codice troviamo variabili e costanti che abbiamo già visto precedentemente, troviamo la funzione analogwrite che permette di dare una certa quantità di intensità al LED, a differenza di digitalwrite. La funzione «for» ci aiuta a non dover ripetere più volte il codice.
- 27. SEMAFORO A DISSOLVENZA • Cosi come con il LED semplice, anche un LED RGB ovviamente può dissolversi, e quindi possiamo creare un semaforo a dissolvenza. Il codice sarà un po’ più lungo ma funziona nello stesso modo di come abbiamo già visto.
- 28. PIEZO MELODY • Dopo aver svolto lavori con i led, cambiamo i nostri componenti hardware e andiamo sui sintetizzatori vocali. Anche queste componenti è possibile trovarle su Tinkercad.
- 29. CODICE • Nel codice troviamo «map», una funzione che ci permette di proporzionare l’unità di misura che riceve il piezo, con quelle che invia l’arduino.
- 30. FAR CANTARE IL PIEZO • Con il piezo possiamo riprodurre vere e proprie note e quindi anche delle canzoni, nel codice che vedremo, riprodurremo l’inno alla gioia. La parte hardware comprende piezo e arduino.
- 31. IL CODICE • Il codice è leggermente complesso e troviamo nuove funzioni come «tone», inoltre incontriamo gli array, ovvero elenchi di variabili.
- 32. PIEZO A ULTRASUONI • Il piezo possiamo combinarlo con un sensore ad ultrasuoni per creare un sensore a distanza simile a quello delle auto. Ci serviranno un piezo, un arduino e un sensore ad ultrasuoni.
- 33. CODICE • Il codice farà si che più l’ostacolo è vicino, maggiore sarà il rumore prodotto dal piezo. In questo caso ci troviamo per la prima volta davanti ad un sensore ad ultrasuoni e quindi nel codice vedremo anche come configurarlo.
- 34. MIXER DI COLORI • Cominciamo a svolgere lavori più complessi, iniziando col mixer di colore. Per farlo ci serviranno 3 potenziometri, una batteria da 9v e un arduino. Ciascun potenziometro corrisponderà ad un colore, cosi potremo mischiarli tra loro e anche deciderne l’intensità.
- 35. CODICE • Nel codice troviamo per la prima volta l’if, funzione molto importante che troveremo praticamente ovunque nella nostra vita. Consiste nel compiere qualcosa al verificarsi di una condizione.
- 36. LISTNER • Come prossimo esercizio abbiamo il listner, che è molto importante perché è la base di tutti i sistemi domotici. Si chiama listner proprio perché lui «ascolta» e agisce di conseguenza. In questo caso il nostro listner accenderà o spegnerà i led a seconda del comando ricevuto.
- 37. CODICE • Tralasciando le varie funzioni che già conosciamo, la cosa più importante del listner è lo switch case, che è una funzione che ci permettere di aggiungere sempre più condizioni che hanno un’azione collegata, invece di dover ripetere ogni volta «if…».
- 38. CREARE UN PRIMO PROTOTIPO DI ROBOT COME ESERCITAZIONE FINALE, HAI IL COMPITO DI CREARE UN VERO E PROPRIO ROBOT TUTTO TUO. DOPO AVER SVOLTO TANTI ESERCIZI DIVERSI CON PICCOLI CODICI, AVRAI SICURAMENTE LE COMPETENZE PER SVILJUPPARE CODICI SEMPRE PIÙ COMPLESSI PER PROGRAMMARE VERI ROBOT
- 39. LA FUNZIONE DEI MOTORI A CORRENTE CONTINUA • È importante saper utilizzare bene i motori dato che sono un metodo di spostamento molto importante per la costruzione di robot. Un motore con i morsetti collegati nel modo corretto ruoterà in senso orario, una volta alimentato. Se colleghiamo il morsetto positivo al negativo e il morsetto negativo al positivo, ruoterà in senso antiorario. Per gestire entrambi i morsetti come pin, utilizziamo un ponte H.
- 40. FAR MUOVERE IL ROBOT IN AVANTI, IN DIETRO, A DESTRA E A SINISTRA. • La direzione in cui andrà il nostro robottino dipenderà totalmente dai motori e dalla loro direzione. Prendiamo come esempio un robot con due motori. • VA AVANTI: Quando entrambi i motori vanno in senso orario. • VA INDIETRO: Quando entrambi i motori vanno in senso antiorario. • VA A SINISTRA: Quando il motore destro va in senso orario, mentre quello sinistro in senso antiorario. • VA A DESTRA: Quando il motore sinistro va in senso orario mentre quello destro in senso antiorario
- 41. TELECOMANDO PER FAR MUOVERE IL ROBOT • Possiamo comandare il movimento di un robot con il listener. Quest’ultimo consiste nel leggere ciò che viene scritto sulla seriale (o sul wifi/bluetooth) e per ogni input ha delle istruzioni precise, ad esempio se il listener riceve… «A» il robot va avanti «I» il robot va indietro «D» il robot va a destra «S» il robot va a sinistra • Collegando il robot via wifi, potremo usare dispositivi connessi alla medesima rete per manovrare il robot, magari creando un’applicazione specifica che fa da telecomando. • Facendo tutto questo, abbiamo costruito un vero e proprio robot.
- 42. ESEMPIO DI LISTENER CON DUE MOTORI CC
- 43. GRAZIE PER LA LETTURA Presentazione realizzata da Vincenzo Esposito Trovi altre guide dedicate ad Arduino e al mondo della robotica sul sito amedeolepore.com