ארדואינו, החברה שחוללה מהפכה בעולם האלקטרוניקה

עולם הטכנולוגיה סובב סביב רכיבים אלקטרוניים המבצעים משימות אוטומטיות. לשם כך, יש צורך במכשירים שהם... תכנות קל ומתאים למשימות שנדרשים.

ארדואינו הוא מכשיר שהתוכנה והחומרה שלו מורכבים... קוד פתוח, לכן, זהו כלי אידיאלי לעבודה מסוג זה. במאמר זה, נראה לכם כיצד. מהו ארדואינו ומהם היתרונות החשובים ביותר שלו? שחייב להשתמש בטכנולוגיה הזו.

בנוסף, נראה לכם את המרכיבים החשובים ביותר של לוח אם ואת היישומים השונים שתוכלו לתת לסוג זה של מכשיר. אל תפספסו דבר אם אתם רוצים להיות מומחים במיכון אוטומטי.

מה זה ארדואינו ומה הסיפור מאחורי המותג הזה?

ארדואינו מתייחס לפלטפורמות אלקטרוניות בקוד פתוח וללוחות מעגלים בודדים המיוצרים על ידי חברה בעלת אותו שם.הם מאופיינים בכך שיש להם מיקרו-מעבד יחיד, א RAM ופתחי קלט אשר יחד יוצרים מכשיר שלם המשמש לבניית רכיבים אלקטרוניים עבור תחומים שונים. הוא גם חולק את אותו שם עם הקהילה המוקדשת להבטחת המשכיות הפרויקט.

הפיתוח, הן של החומרה והן של התוכנה, ניתן להפצה בחינם הם מורשים תחת הרישיון הציבורי הכללי של GNU והרישיון הציבורי הכללי הקטן של GNU. לכן, לוחות מחשב אלה ניתנים ליייצור, להפצה ולמכירה ללא תשלום על ידי כל אדם או חברה.

מכשירים אלה נוצרו בשנת 2003 על ידי קבוצת סטודנטים מאיטליה. משימתם הייתה למצוא כלי שיקל על יישומו עבור כל המשתמשים, בין אם הם מתחילים או בעלי מקצוע ספציפי. המטרה העיקרית הייתה לשמור על עלות הרכישה שלה נמוכה ככל האפשר. ושיש לו את הרבגוניות הגדולה ביותר האפשרית. שמו מגיע מבר איטלקי שהתייחס ל-Marquis Arduino I, שם נפגשו היוצרים במהלך הפרויקט.

בשנת 2005, זה היה הלוח הראשון שנמכר עם מיקרו-בקר AVR של 8 סיביות.אבל רק שבע שנים מאוחר יותר היא עברה אבולוציה משמעותית, שהובילה לדגמים חדשים שהחלו להשתמש בבקרי ARM Cortex M3 בעלי 32 סיביות. בתחילה, הדבר הציב כמה אתגרים בהרכבת הלוחות, מכיוון שארכיטקטורות ה-AVR וה-ARM אינן זהות, ולכן להוראות עבור כל אחת מהן היו מפרטים שונים עבור האסמבלר.

לאחר הקמת Arduino LLC, לוחות אלה החלו להיות מיוצרים ונמכרים על ידי חברות חיצוניות, ששילמו עמלה לבעל פיתוח התוכנה.בסוף שנת 2008, שנת הקמתה, החלו השותפים המייסדים לחוות בעיות פנימיות. זאת עקב רישום הסימן המסחרי. "ארדואינו" באיטליה, אחת החברות הללו הייתה מעורבת, מה שיצר סיבוך כאשר חברת Arduino LLC ביקשה לרשום את הסימן המסחרי שלה ברחבי העולם. כתוצאה מכך, החלו סכסוכים משפטיים על עניינים פיננסיים בינואר 2015.

בשנת 2013, ההערכה היא כי נמכרו יותר מ-700 לוחיות רישוי. על ידי הספקית Adafruit Industries. זה מדגים את ההצלחה והקבלה של מכשירים טכנולוגיים אלה בקרב הציבור.

קרן ארדואינו הוקמה באותה שנה בה הוכרזה שותפות בין חברות לבין ARM Holdings.אשר מטה החברה בקיימברידג' ינהל חלק משמעותי מהחברה החדשה. דבר זה יוצר שינויים אסטרטגיים מהותיים המאפשרים התקדמות נוספת בשיווק הצלחות הללו, שעלותן כ-30 אירו.

מהם היתרונות העיקריים של חומרה ותוכנה של ארדואינו?

הדבר הראשון שעלינו להדגיש כמאפיין של מכשירים אלה הוא הפשטות שלהם. הן בשפות תכנות והן בלוחות המעגלים שפותחו כדי לגרום לתוכנה לעבוד בצורה פשוטה ככל האפשר. כפי שאמרנו לכם קודם, ארדואינו הוא פרויקט קוד פתוחלכן, כל משתמש יכול לגשת לתכנות ולבצע שיפורים בחינם, ללא קשר לרמת הידע שלו.

הוא תומך במערכות הפעלה שונות כגון Windows, Linux ו-macOS. זה הופך אותו לכלי שימושי מאוד להפעלה או תכנות בכל מחשב, ללא קשר למערכת ההפעלה. לכן, ארדואינו מעודד תאימות בין משתמשים מכיוון שעל ידי הסרת מחסום מערכת ההפעלה, זה מאפשר לאנשים לקיים אינטראקציה בתדירות גבוהה יותר מבלי שתהיה מגבלה חיצונית על פיתוח ארדואינו.

כשאתה צריך כדי לתכנת את המיקרו-בקר תשתמשו בשפה מבוססת חיווט.איפה אם תרצה כדי לתכנת את הסביבה, תצטרכו להשתמש ב- Processing.זה מאפשר פיתוח פרויקטים קל, מכיוון ששפות תכנות אלו פשוטות יחסית, במיוחד לאחר שהשתמשו בהן. C (או C++) או Java.

כפי שציינו קודם, ישנם שני מיקרו-בקרים המשמשים בדרך כלל את ארדואינו. האחד הוא ה-AVR, הפועל ב-5 וולט, בעוד שה-ARM Cortex-M3 משתמש ב-3,3 וולט. התוצאה היא מגוון רחב של לוחות אם עם יציאות קלט ופלט. מה שמאפשר גמישות רבה יותר לשימוש המיועד לו.

כדי שהמכשירים הללו יוכלו לתפקד ולקיים אינטראקציה עם אלמנטים אחרים, הם צריכים חיישנים או מפעיליםפקודות אלו יכולות להורות לארדואינו לעבוד באופן עצמאי ממחשב, או שהן יכולות להורות לארדואינו אילו פעולות עליו לבצע.

כיצד פועלים לוחות ארדואינו? רכיבים מרכזיים

הארדואינו זה מורכב מצלחת אשר מבוסס על מיקרו-בקר אשר ניתן ARM Cortex M3 32 סיביות או AVR ושל מי שפת תכנות זה יהיה בתוך סביבה Arduino IDE. יש לזה מעגלים משולבים אלה משמשים ליצירת הוראות שיהוו תוכנית שתאפשר לארדואינו לקיים אינטראקציה עם מכשירים אחרים.

ניתן לחבר מגוון ציוד היקפי למיקרו-בקרזה חל הן על ממשקי הקלט והן על ממשקי הפלט. זה מאפשר לבקר לעבד את הנתונים בהתאם לתכנות המותקן בו ולפלט את המידע הדרוש לביצוע ההוראות.

הרכיבים האחרים שיש לארדואינו אלו פינים אנלוגיים, דיגיטליים, הארקה ו-PWM.בנוסף, הוא כולל כפתור איפוס, מחווני הפעלה ווסת מתח.

אילו סוגי מכשירים ויישומים ניתן ליצור עם ארדואינו? כל מה שניתן לעשות

ניתן להשתמש בארדואינו בשתי קבוצות עיקריות. אחת מהן היא כאשר כלי זה משמש כמיקרו-בקריש לו תוכנה שעובדת באופן עצמאי מכל מחשב. זה מאפשר לו לשלוט במכשירים שמקיימים אינטראקציה עם הארדואינו באמצעות מפעילים.

הקבוצה השנייה היא כאשר הלוח משמש כממשק עבור מכשיר, אשר חייב לבצע משימה מסוימת. זה דורש חיבור הארדואינו לחיישנים או מפעילים שונים. אלה ישלחו אות ללוח האם, אשר לאחר מכן יורה למחשב לבצע פעולה ספציפית. פעולה זו נפוצה במשחקי וידאו.

נסביר ביתר פירוט את כל השימושים שתוכלו לתת לו:

רובוטיקה

רובוטיקה היא תחום אידיאלי עבור ארדואינו. אמירה זו נובעת מהעובדה שבאמצעות לוחות אלה ניתן לבנות תנועות מכניות עם דחפים אלקטרוניים באמצעות פקודות המבוצעות על ידי תוכנה. הפקודות נוצרות ממחשב ונשלחות על ידי המחשב לארדואינו לצורך ביצוע., בהתאם לצרכים.

היותם קוד פתוח מקלים על הכללת המכשירים הללו, מכיוון שניתן להתאים אותם לכל סוג של פרויקט.בין אם בשל גודלו ובין אם בשל פיזור ה-PIN שלו, המאפשרים קלט ופלט של זרם חשמלי בצורה רב-תכליתית.

שימוש כמיקרו-בקר

כאשר משתמשים בארדואינו כמיקרו-בקר, המטרה היא לשלוט או להפוך תהליך ספציפי לאוטומטי במכשיר.כדי לבצע משימה זו, נדרשים ממשק קלט וממשק פלט. יש לחבר לממשקים אלה ציוד היקפי שיסייע בביצוע המשימה ביעילות.

ציוד היקפי מוכנס לזיכרון המיקרו-בקר כך שדרך יחידת העיבוד, הוא יוכל לשלוח את המידע דרך יציאות הפלט. במילים אחרות, כאשר הם קוראים מידע מבחוץ, הם מבצעים תהליך מסוים. ושולח תגובה אוטומטית, בהתאם לקריאה.

השתמש כממשק

הוא משמש כממשק לארדואינו, למשל, כאשר האורות נדלקים אוטומטית עקב תנועה שזוהתה.לשם כך, תצטרכו להשתמש במחשב שדרכו תוכלו לתקשר איתו באמצעות יציאת USBאשר אמור להדליק את נורות ה-LED כאשר הוא מזהה מידע שנלכד על ידי חיישנים של ממשק הארדואינו האמור.

עבור סוג זה של פעולה, ניתן לתכנת אותה ב-C/C++ או Java, או כל שפה שאינה קשה עבורכם.

XOscillo

ניתן להפוך את המחשב שלכם לאוסצילוסקופ ארדואינו, ולהשיג רוחב פס של עד 1 מגה-הרץ. פעולה זו תציג אותות חשמליים בצורה גרפית על מישור XY. זה יאפשר לכם...  זה יעזור לך לדעת מתי מתרחשות תקנות קלט המתח בתדר נתון..

ציוד מדעי למחקר

יישום נפוץ ושימושי נוסף של ארדואינו הוא בציוד מדעי שיכול למדוד היבטים שונים של המדע. לדוגמה, הוא נמצא בשימוש נרחב בסייסמוגרפים ובמטאורולוגיה מודרנייםאלה משמשים לייצור ציוד עם לוחות ארדואינו. זה מאפשר קבלת מידע ספציפי, המבוסס על חיישנים או מפעילים, המשמש במחקר מדעי.

רפואה היא ענף נוסף במדע המשתמש בארדואינו כדי להשיג תוצאות חיוביות לבריאות האדם. לדוגמה, ניתן ליצור מיקרוסקופ ושהוא אוסף מידע כדי לאחסן אותו במחשב, לפי פרמטרים מסוימים.

ארדינום

אולפני הקלטות מוזיקה משתמשים בארדואינו כמכשיר ששולט בחיבור בין כלי נגינהבנוסף, הוא מבצע גם שינויים במיקרופונים, מחשבים, קונסולות בקרת שמע וכל ציוד אחר הדרוש לייצור ממשק דיגיטלי.

ארדואינו יכול לשדר אותות מוזיקה על פני עד 16 ערוצים, מה שמאפשר חיבור של מכשירים שונים לכל ערוץ. זה משיג איזון מושלם ב... קואורדינציה של תווים מוזיקליים, תדר קול או שידור סטריאו או רב-ערוצי, בין היתר.

OBDuino

אתם בטח רואים אותם כל יום כשאתם נוהגים ולא שמתם לב שאתם מסתכלים על ארדואינו. OBDuino הוא בקר דלק המשמש במכוניות כדי להפוך את הנהיגה לחסכונית ככל האפשר.זה מציג באופן מיידי את הקילומטרים שנסעו ואת הספרים שנעשה בהם שימוש. זה מייצר תוצאות ממוצעות, היסטוריות ונוכחיות.

באירופה משתמשים בתקני האבחון EOBD. אשר משמשים גם לניטור מלא של רכיבי המנוע השונים, כגון לחץ שמן, מתח טעינה של הרגולטור וכו'.

SCA-ino

הוא משמש גם במכוניות ו הוא משמש לשליטה בחיישן מהירות הסרק של המנוע ובנורית Check Engine לפני ההצתה.שימוש נוסף הוא לקבוע את כמות האוויר הנכנסת לסעפת היניקה. במשימה זו, הארדואינו עובד ישירות עם ה-ECU של הרכב.

קורא אנושי

הקורא ההומני למעשה זוהי ספרייה שיכולה להכיל עד 5000 ספרים שניתן לקרוא בטלוויזיה ביתית.מה שדרוש הוא חיבור USB המאפשר אינטראקציה בין המשתמש למסך הגדול. זה יאפשר למשתמשים לבחור בקלות ובמהירות את הפריט הרצוי. הוא מאופיין במחירו הנמוך.

המחשב ההומני

עם מכשיר ארדואינו ניתן לחקות מכונה שעובדת כמו מחשב, שתהיה לה מקלדת רגיל ומסךשיכולה להיות טלוויזיה בסלון שלך.

בעוד שלארדואינו יש מיקרו-בקרים, זיכרון RAM, פלט שמע, יציאות קלט ופלט, ואפילו אחסון חיצוני עם כרטיס MicroSD למרות שהוא ממלא את הפונקציה של מחשב אישי שלם, לא ניתן להשתמש בו למשימות תכנות גדולות. זה אידיאלי למשחקים.

ארדופילוט

ארדואינו קיים גם בתחום התעופה. והוא משמש לסיוע לכלי טיס בלתי מאויש, כלומר, מה שאנו מכירים בדרך כלל כ מזל"טהודות למכשירים אלה, ניתן לשלוט במטוס באמצעות פקודות מרחוק; יש להם חיישנים לפליטה ולקליטה של ​​אותות תדר רדיו.

אבל זה לא רק בשימוש במטוסים, אלא גם בכלי רכב יבשתיים. מכוניות הנשלטות מרחוק הן דוגמה אחת. צבאות משתמשים בטכנולוגיה שהתבססה בתחילה על רכיבי ארדואינו.

ארדואינופון

הרבגוניות של ארדואינו כה נרחבת עד שניתן אפילו ליצור טלפונים ניידים. בעלי יכולות טעינה פוטו-וולטאית. טכנולוגיה זו יכולה להאריך את חיי הסוללה עד 50 שעות. היא תומכת גם בהכללת מיקרופונים ורמקולים לביצוע שיחות.

למרות שבנייתו אינה פשוטהזה גם לא בלתי נתפס שיהיה ארדואינופון למשתמשים מתחילים שמכירים כמה כללים בסיסיים של הלחמה ואינטגרציה של מעגלים.

מכונות בקרה נומרית ממוחשבת (CNC)

בקרה נומרית ממוחשבת היא תוכנה המותקנת על ארדואינו ו... הוא משמש לשמירה על מיקום של אלמנט תחת שליטה בכל עת.במילים אחרות, הוא משמש להשגת דיוק יוצא דופן בתהליכי העיבוד השבבי המותקנים על מכונה כדי להשיג תוצאה מדויקת באובייקט.

התכנות מתבצע בתלת-ממד בעזרת צירי XYZזה קובע את הגובה, העומק והרוחב של האלמנט הפיזי הרצוי. זו הסיבה ש-CNC הוא ראשי תיבות של בקרה נומרית ממוחשבת של מכונות שונות.

פתח את תרמין וואן

עם ארדואינו ניתן לשלוט בתרמין מבלי שיהיה צורך במגע פיזי עם הכליהודות לתכנות מראש שתוכלו לבצע ולשלב במכשיר, יהיה לכם כלי נגינה אלקטרוני מדויק במיוחד עם תכנות פשוט.

מדפסות תלת מימד

מדפסת תלת-ממד היא דוגמה מובהקת לשימוש ברובוטיקה עם לוח ארדואינו.זה נעשה באופן עצמאי ללא קשר למחשב. אתה רק צריך לשלב את ההוראות כך שהתקן מחשוב זה יוכל לבצע באופן עצמאי את כל הפקודות שאתה מבצע חיצונית.

זה דומה מאוד למכונת CNC מבחינת התכנות, שכן היא משתמשת בצירי XYZ. עם זאת, הפעולה שלה הפוכה. הסיבה לכך היא שבהדפסה תלת-ממדית צריך לבנות את האלמנט מאפס, בעוד שבבקרה נומרית צריך לחדד את האלמנט הפיזי הזה כדי להשיג את התוצאה הרצויה.

אמבילייט

אז אתה יכול לראות את זה בטלוויזיה שלך הניגודיות מותאמת בהתאם לרמת התאורה בחדר בו ממוקמת הטלוויזיה.נדרש ארדואינו. המכשיר ישלוט במשוב של האור הנפלט מהמסך ביחס לאור הטבעי הסביבתי. זה נקרא אמבילייט.

לשם כך, חיישנים חיצוניים נחוצים שיכולים לקבוע את מידת התיקון שהמסך הגדול צריך לבצע.