Introduzione all'elettronica con i microcontrollori: Arduino
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Il documento discute le tecnologie di controllo open source, con un focus su Arduino e la prototipazione elettronica. Viene presentata l'importanza dei microcontrollori e delle schede di prototipazione rapida, che semplificano l'accesso a strumenti di progettazione per artisti e designer. Vengono inoltre esplorate le possibilità di applicazione in progetti di automazione domestica e design interattivo.
Introduzione all'elettronica con i microcontrollori: Arduino
- 1. TRASFORMA IL TUO MONDOTRASFORMA IL TUO MONDO PROGETTANDO HARDWARE INTERATTIVO Gli oggetti diventano intelligenti con le nuove tecnologie di controllo open source: il caso Arduino • Stefano Varano co fondatore Roma Makers e Fablab Roma Makerse Fablab Roma Makers Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 4. ELETTRONICA DI LOGICA E DI POTENZA Progettazione con componenti discreti passivi ecomponenti discreti passivi e digitali. Esempio: accendereEsempio: accendere gradualmente un led a 5 ampere e 12 voltsp POSSIBILE SOLUZIONE CON 25 COMPONENTI Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 5. ELETTRONICA DI LOGICA E DI POTENZA • Logica statica, definita in progettazioneprogettazione • Calcolare i valori dei componenti in base allacomponenti in base alla logica I b i t t• Ingombro consistente POSSIBILE SOLUZIONE CON 25 COMPONENTI Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 7. ELETTRONICA DI LOGICA E DI POTENZA I MICROCONTROLLORI • Logica programmabileLogica programmabile • Schema semplificato • Riduzione di ingombro • Flessibilità: dal prototipo alla preserie con rifornimento sicuro dei componenti POSSIBILE SOLUZIONE CON 10 COMPONENTI Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 9. ELETTRONICA DI LOGICA E DI POTENZA I MICROCONTROLLORI Per iniziare a progettare il prototipo è statoprototipo è stato semplificato l’accesso a queste tecnologie. Sono state introdotte le schede di prototipazione rapida, come Arduino, Flyport di OpenPicusFlyport di OpenPicus, Aria della Acme e Raspberry Pi. Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source p y
- 10. PROGETTI REALIZZATI CON L’AUSILIO DI SCHEDE DI PROTOTIPAZIONEI SCH I PROTOTIPA ION APPLICAZIONI Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 13. ARDUINO Arduino is an open‐source electronics i l f b dprototyping platform based on flexible, easy‐to‐use hardware and software It's intended for artistssoftware. It s intended for artists, designers, hobbyists and anyone interested in creating interactive objects or environments. OPEN SOURCE, HARDWARE SOFTWARE, COMMUNITY SISTEMA Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 14. ARDUINO PIATTAFORMA IN EVOLUZIONE GRAZIE ALLA COMMUNITY La scelta dell’open source nei processi produttivi ha portato a unaproduttivi ha portato a una progettazione evolutiva che ha coinvolto la community del sito: y • Coinvolgimento • Richieste reali dei futuri clientiRichieste reali dei futuri clienti • Test senza spese della scheda realizzata Nel 2014 Arduino festeggia 10 anni! Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source gg
- 16. ARDUINO: LE SCHEDE ARDUINO MEGA 2560 Microcontroller ATmega2560 Operating Voltage 5V Di it l I/O Pi 54 ARDUINO UNO Microcontroller ATmega328 Operating Voltage 5V Di it l I/O Pi 14 ( f hi h 6 Digital I/O Pins 54 (of which 15 provide PWM output) Analog Input Pins 16 DC Current per I/O Pin 40 mA Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output) Analog Input Pins 6 DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current per I/O Pin 40 mA Flash Memory 256 KB of which 8 KB used by bootloader SRAM 8 KB EEPROM 4 KB DC Current per I/O Pin 40 mA Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source Clock Speed 16 MHz Costo circa 40 euro Clock Speed 16 MHz Costo circa 20 euro
- 17. ARDUINO: LE SCHEDE ARDUINO PRO MINI Microcontroller ATmega168 ARDUINO YUN Li i Wifi E h Sd Costo circa 20 euroARDUINO YUN: Linino e Wifi, Ethernet, Sd Microcontroller ATmega32u4 Operating Voltage 5V Digital I/O Pins 20(of which 7 provideDigital I/O Pins 20(of which 7 provide PWM output) Analog Input Pins 12 DC Current per I/O Pin 40 mADC Current per I/O Pin 40 mA Flash Memory 32 KB of which 4 KB used by bootloader SRAM 2,5 KB EEPROM 1 KB LillyPad Microcontroller ATmega32u4 Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source Clock Speed 16 MHz Costo circa 60 euro Costo circa 20 euro
- 18. ARDUINO: LE SCHEDE ARDUINO TARDUINO Tre Processore Texas Instrument Sitara AM3359AZCZ100 (ARM Cortex‐A8) Clock Speed 1 GHz ARDUINO ZERO Microcontroller ATSAMD21G18 Operating Voltage 3.3V Di it l I/O Pi 14 ( f hi h 12 Clock Speed 1 GHz SRAM DDR3 L 512 MB RAM Networking Ethernet 10/100 USB port1 USB 2.0 device port, Digital I/O Pins 14 (of which 12 provide PWM output) Analog Input Pins 6 Analog Output Pins 1 10‐bit DAC 4 USB 2.0 host ports Video HDMI (1920x1080) AudioHDMI, stereo analog audio input and output Analog Output Pins 1, 10 bit DAC DC Current per I/O Pin 7 mA Flash Memory 256 KB SRAM 32 KB EEPROM 16 KB Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source output Digital I/O Pins (3.3V logic) 23 PWM Channels (3.3V logic)4 Clock Speed 48 MHz Costo circa XXX euro
- 19. PROTOTIPO CON SCHEDE ELETTRONICA HARDWAREPROTOTIPO CON SCHEDE: ELETTRONICA ‐ HARDWARE Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 20. PROTOTIPO CON SCHEDE ELETTRONICA HARDWAREPROTOTIPO CON SCHEDE: ELETTRONICA ‐ HARDWARE Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 21. PROTOTIPO CON SCHEDE ELETTRONICA HARDWAREPROTOTIPO CON SCHEDE: ELETTRONICA – HARDWARE GLI SHIELD ARDUINO Sempre in linea con la filosofia di semplificare l’accesso alla prototipazione elettronica l’aziendaprototipazione elettronica l azienda Arduino e altri sviluppatori hanno messo a disposizione delle schede elettroniche con una funzione specifica chiamate SHIELD. Le schede si adattano alle connessioni delle schede Arduino quindi q facilmente installabili e tramite librerie software utilizzarle. Es. GPS, Audio, Motori, Led, MIDI, Giroscopio, WiFi, Ethernet, Data Logging Bluetooth Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source Logging, Bluetooth
- 22. PROTOTIPO CON SCHEDE LOGICA SOFTWARE Il i ff IDE h PROTOTIPO CON SCHEDE: LOGICA ‐ SOFTWARE Il sistema offre un IDE che permette di scrivere, testare, compilare e caricare nel p microcontrollore il software per la logica. E’ ibil di i i iE’ compatibile con diversi sistemi operativi. Sono disponibili alcune librerieSono disponibili alcune librerie installabili e implementabili nello sketch. Sono tutte open‐source f ile permettono un facile accesso a sensori o agli shield già pronti. Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 23. Accendi luce Aspetta 10 secondi Spegni luce Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 24. Accendi luce Aspetta 10 secondi Spegni luce digitalWrite(led, HIGH); delay(10000); digitalWrite(led LOW); Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source digitalWrite(led, LOW);
- 25. PROTOTIPO CON SCHEDE ESEMPIOPROTOTIPO CON SCHEDE: ESEMPIO HARDWARE Accendi un carico led da 12 V tramite relé pilotato da un valore in lettura su una fotoresistenza Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 26. PROTOTIPO CON SCHEDE ESEMPIO i f i 0 PROTOTIPO CON SCHEDE: ESEMPIO SOFTWARE void loop(){int P_fotoresistenza = 0; int P_led = 6; int P_relay=4; void loop(){ int Valore = analogRead(P_fotoresistenza); analogWrite(P_led, 255‐(1023‐Valore)/4); i t i di it lR d(P b tt ) int P_button=12; void setup() int in=digitalRead(P_button); if(in==HIGH) { digitalWrite(P_relay,HIGH); Serial println("Hai premuto il pulsante");void setup() { pinMode(P_led, OUTPUT); Serial.println( Hai premuto il pulsante ); delay(5000); } if(Valore>600) { pinMode(P_relay, OUTPUT); pinMode(P_button, INPUT); Serial.begin(9600); if(Valore>600) { digitalWrite(P_relay,HIGH); Serial.println("Ho attivato il rele"); } else if(Valore<500) {Serial.begin(9600); } } else if(Valore<500) { digitalWrite(P_relay,LOW); Serial.println("Ho spento il rele"); } Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source } delay(150); }
- 27. PROTOTIPAZIONE: MOLTE POSSIBILITA’ TECNOLOGICHE SENSORI E ATTUATORI • Modulazioni della luce in intensità e colore • Gestione di movimenti meccanici con i motori • Controllo dei consumi energetici • Rilevazione di parametri ambientali, quali: Temperatura, umidità, gas, intensità luminosa. • Bottoni capacitivi, attivazione allo sfioramento • Sensore di colore BUONA PROTOTIPAZIONE! Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 28. DOVE SI PROTOTIPA: FORUM e BLOG forum.arduino.cc instructables.com hackaday.comforum.arduino.cc instructables.com hackaday.com makezine.com wired.itit.emcelettronica.com Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source
- 29. DOVE SI PROTOTIPA: FABLAB E INCUBATORI HAXLR8R is a new kind of accelerator program. For people who hack hardware Industrio We Build Product Companies. Yes! Industrio transforms teams Fablab Roma Makers Il laboratorio di fabbricazione digitale è un sistema di For people who hack hardware and make things. 111 days in Shenzhen and San Francisco. Industrio transforms teams into companies, and prototypes into products. 4 key pillars to build a digitale è un sistema di macchine, spazi e persone. Offre strumenti di lavoro condivisi e progetti Now up to 50K funding! successful company: Industrialization, Product Quality, Market Fit, Growth Strategy opensource. Ogni fablab è caratterizzato dalle persone che lo frequentano. E’ un incubatore di progetti a partire Roma, 22 maggio 2014 Tecnologie di controllo open source Strategy. incubatore di progetti a partire dalle idee.