Uwaga! Post będzie zawierał tłumaczenie w formie cytatów dla osób nie znających języka geekowskiego w szczególności dialektu hardwerowego.

Rozpoczynam cykl wpisów dotyczących platformy Arduino. Chciałbym zainteresować Was tym ciekawym tematem. Zakładam, że nasi czytelnicy nie posiadają wiedzy z zakresu elektroniki oraz programowania, dlatego w opisach będę stosować uproszczenia i generalizacje. Pierwszy wpis będzie wstępem zawierającym podstawy teoretyczne, a w kolejnych przedstawię kilka projektów na różnych poziomach trudności, które mogą służyć w domu lub sprawdzą się jako zabawka, czy pomoc dydaktyczna. Do realizacji projektów warto zaprosić małych pomocników. Zabawa kabelkami, łączenie ich i podłączanie jest świetnym sposobem na spędzenie wspólnie czasu. Kto wie, czy maluch dzięki tym chwilom nie złapie bakcyla elektroniki i pasji do programowania.

Arduino? Nie znam takiego dania.

Arduino to mikrokontroler, który może obsługiwać wejścia i wyjścia cyfrowe i analogowe, a także interfejs UART lub / oraz USB. Funkcjonalności te pozwalają na podłączanie i zaprogramowanie urządzenia, a także na podłączenia różnego rodzaju czujników, ekranów, klawiatur oraz innych rozszerzeń umożliwiających chociażby odczytywanie i przesyłanie zebranych danych. Duży wpływ na sukces tej platformy miał przystępny język programowania, a także proste i darmowe IDE (platforma programistyczna). Platforma jest rozwijana od 2005 i w tym czasie zyskała zastępy wiernych fanów tworzących na jej podstawie niezliczone ilości projektów. Jej członkowie chętnie dzielą się swoimi pomysłami, gotowymi rozwiązaniami, czy pomocą przy budowie i programowaniu. Wbrew pozorom Arduino nie służy jedynie zabawie i nauce. Jego implementacje można spotkać nawet w pełni profesjonalnych zastosowaniach.

Arduino to taki tenteges, do którego podłączamy inne wichajstry. Na tentegesie palą się diody, które potwierdzają że wszystko działa. Jako że ilość dostępnych wichajstrów jest spora, to i sporo można z tego zbudować. Wiele ludzi korzysta z tentegesa co potwierdza, że rozwiązanie jest dobre i warte uwagi.

Arduino? A komu to potrzebne?

Urządzenie pozwala na budowę różnego rodzaju czujników (np. stacje pogodowe, czujników zbliżeniowych), sterowników, kontrolerów, robotów itp. Możemy je wykorzystać do wyświetlania parametrów (np. innych urządzeń), a także budować interfejsy. Urządzenie może być zasilane bateryjnie lub z USB, a w przypadku użycia odpowiednich komponentów bezpośrednio z gniazdka. Moduły do komunikacji pozwolą na obsługę zdalną, odczytywanie informacji, a także komunikację z innymi urządzeniami, czy zarządzanie poprzez sieć.

Inne platformy

Popularność mikrokomputerów jest spora, producenci elektroniki prześcigają się w tworzeniu nowych mniejszych lub bardziej funkcjonalnych urządzeń (lub wyspecjalizowanych). Niektóre posiadają obsługę systemu operacyjnego (w zdecydowanej większości jest to Linux, ale są wyjątki), inne są rozbudowanym mikrokontrolerem, a jeszcze inne służą implementacji algorytmów sztucznej inteligencji w zastosowaniach mobilnych. Oto kilka przykładów:

• Arduino (nano, uno, mega, leonardo, itp.)
• Raspberry Pi
• Banana Pi
• LattePanda
• Nvidia Jetson
• Asus Tinker Board
• i wiele wiele innych

Moduły rozszerzające

Dodatki rozszerzające możliwości Arduino możemy podzielić ze względu na funkcje które pełnią. Uwaga! Niektóre tańsze moduły mogą być słabej jakości.

• wyświetlacze (olbrzymia różnorodność – od monochromatycznych do kilku calowych wyświetlaczy dotykowych)
• klawiatury (membranowe, dotykowe, oparte o mikro switche)
• czujniki (ogrom i różnorodność funkcji czujników )
• komunikacja (Bluetooth, Ethernet, WiFi, Podczerwień, GPS, GSM, radiowe, RFID, CAN, itp.)
• diody, głośniki
• kontrolery silników, serwomotorów
• moduły zasilające ( zasilanie bateryjne, regulatory napięcia, przekaźniki )
• ekspandery, multipleksery (np. zwiększające ilość wejść / wyjść)
• shieldy (nakładki rozszeżające dedykowane dla danego rodzaju urządzenia)
• obudowy

Pozostałe elementy, które warto mieć na początek:

• Płytka prototypowa (płytka stykowa) – dzięki niej nie będziemy musieli lutować projektu w celu sprawdzenia jego działania
• Przewody połączeniowe (ze zworkami, męsko-męskie, żeńsko-żeńskie, męsko- żeńskie) – warto mieć każdego rodzaju, bo różne moduły mogą mieć inne sposoby połączenia
• Zestaw rezystorów

W swoich wpisach będę posługiwał się klonem Arduino Nano. Działa praktycznie identycznie jak oryginał, kosztuje ok 12 -15 zł (jeśli nie masz lutownicy warto kupić ze zlutowanymi pinami). Na początku zabawy z elektroniką może się zdarzyć, że zniszczysz samo urządzenie lub moduł rozszerzający. Dobrze posiadać po kilka sztuk danej rzeczy.

Oprogramowanie

Arduino to także oprogramowanie. Oprócz samego IDE warto także zapoznać się z programami pomocniczymi np. służącymi do symulowania projektu, gdzie możemy wirtualnie wybrać i połączyć ze sobą komponenty, a następnie zaprogramować nasze wirtualne urządzenie. Osobiście korzystam z https://fritzing.org/. Polecam zarówno samo oprogramowanie jaki i dział projektów użytkowników.

Na rynku dostępne są „zestawy startowe”. Najczęściej posiadają szereg podstawowych elementów tj. samo urządzenie , czujniki/ klawiatury, kable diody itp. Dobre dla osoby początkującej, która chce zapoznać się z tematem. Jeśli masz już pomysł na projekt, warto samemu skompletować potrzebne komponenty.

Arduino to doskonały pomysł na prezent dla dziecka interesującego się technologią. (niezależnie, czy dziecko ma 8 czy 48 lat). Pozwala na rozwijanie wiedzy i umiejętności zarówno z zakresu elektroniki oraz programowania nawet dla osób nie posiadającej żadnej wiedzy z tego zakresu.