Świat technologii kręci się wokół komponentów elektronicznych, które wykonują zautomatyzowane zadania. W tym celu niezbędne są urządzenia, które... łatwe programowanie i możliwość dostosowania do zadań które są wymagane.
Arduino to urządzenie, którego oprogramowanie i sprzęt mają otwarte źródło, Dlatego jest to idealne narzędzie do tego typu prac. W tym artykule pokażemy Ci, jak to zrobić. Czym jest Arduino i jakie są jego najważniejsze zalety? który musi wykorzystać tę technologię.
Ponadto pokażemy Ci najważniejsze elementy płyty głównej i różne zastosowania, jakie możesz zastosować w tego typu urządzeniach. Nie przegap niczego, jeśli chcesz zostać ekspertem w dziedzinie zautomatyzowanej mechanizacji.
Czym jest Arduino i jaka jest historia tej marki?
Arduino to nazwa platform elektronicznych i płytek jednoobwodowych o otwartym kodzie źródłowym, produkowanych przez firmę o tej samej nazwie.Charakteryzują się one posiadaniem pojedynczego mikroprocesora, RAM i porty wejściowe, które razem tworzą kompletne urządzenie służące do budowy komponentów elektronicznych dla różnych dyscyplin. Dzieli również nazwę ze społecznością zaangażowaną w zapewnienie ciągłości projektu.
Rozwój, zarówno sprzętu jak i oprogramowania, jest bezpłatny i można go rozpowszechniać Są one objęte licencją GNU General Public License oraz GNU Lesser General Public License. W związku z tym te płyty komputerowe mogą być produkowane, dystrybuowane i sprzedawane bezpłatnie przez dowolną osobę lub firmę.
Urządzenia te zostały stworzone w 2003 roku przez grupę studentów z Włoch Ich misją było znalezienie narzędzia, które ułatwiłoby jego wdrożenie wszystkim użytkownikom, bez względu na to, czy są początkującymi, czy też pracują w konkretnym zawodzie. Głównym celem było utrzymanie kosztów nabycia na możliwie najniższym poziomie. i że ma największą możliwą wszechstronność. Jego nazwa pochodzi od włoskiego paska, który nawiązywał do Marquis Arduino I, gdzie twórcy spotkali się podczas prac nad projektem.
W 2005 roku była to pierwsza płyta sprzedana z 8-bitowym mikrokontrolerem AVRJednak dopiero siedem lat później nastąpiła znacząca ewolucja, która doprowadziła do powstania nowych modeli, które zaczęły wykorzystywać 32-bitowe kontrolery ARM Cortex M3. Początkowo wiązało się to z pewnymi trudnościami w montażu płyt, ponieważ architektury AVR i ARM nie są identyczne, a zatem instrukcje dla każdej z nich zawierały różne specyfikacje dla asemblera.
Po utworzeniu Arduino LLC produkcję i sprzedaż tych płytek rozpoczęły firmy zewnętrzne, które płaciły prowizję właścicielowi oprogramowania.Pod koniec 2008 roku, w którym powstała firma, jej wspólnicy zaczęli doświadczać problemów wewnętrznych. Było to spowodowane rejestracją znaku towarowego. „Arduino” We Włoszech zaangażowana była jedna z tych firm, co skomplikowało sprawę, gdy Arduino LLC starało się o globalną rejestrację swojego znaku towarowego. W rezultacie, w styczniu 2015 roku rozpoczęły się spory prawne o kwestie finansowe.
Szacuje się, że w 2013 roku sprzedano ponad 700 000 tablic rejestracyjnych. przez dostawcę Adafruit Industries. To dowód sukcesu i akceptacji, jaką te urządzenia technologiczne cieszą się wśród opinii publicznej.
Fundacja Arduino została założona w tym samym roku, w którym ogłoszono partnerstwo między firmami i ARM Holdings.którego siedziba w Cambridge będzie wówczas zarządzać znaczną częścią tej nowej firmy. To generuje fundamentalne zmiany strategiczne, które umożliwiają dalszy postęp w marketingu tych tablic, których koszt wynosi około 30 euro.
Jakie są główne zalety sprzętu i oprogramowania Arduino?
Pierwszą cechą charakterystyczną tych urządzeń jest ich prostota. Zarówno w językach programowania, jak i w płytkach drukowanych, które są opracowywane tak, aby oprogramowanie działało jak najprościej. Jak już wspominaliśmy, Arduino jest projektem typu open sourceDzięki temu każdy użytkownik, bez względu na poziom wiedzy, może uzyskać dostęp do oprogramowania i wprowadzać w nim bezpłatne ulepszenia.
Obsługuje różne systemy operacyjne takich jak Windows, Linux i macOS. Dzięki temu jest to bardzo przydatne narzędzie do uruchamiania i programowania na dowolnym komputerze, niezależnie od systemu operacyjnego. Dlatego Arduino wspiera kompatybilność między użytkownikami Ponieważ usunięcie bariery systemu operacyjnego pozwala ludziom na częstszą interakcję, bez zewnętrznych ograniczeń w rozwoju Arduino.
kiedy potrzebujesz Do programowania mikrokontrolera należy użyć języka bazującego na Wiring.gdzie, jeśli chcesz Aby zaprogramować środowisko, będziesz musiał użyć Processing.Ułatwia to rozwój projektów, gdyż te języki programowania są stosunkowo proste, zwłaszcza gdy już się z nich skorzysta. C (lub C++) lub Java.
Jak już wspomnieliśmy, Arduino wykorzystuje zazwyczaj dwa mikrokontrolery. Jeden to AVR, który działa z napięciem 5 V, a drugi to ARM Cortex-M3, który wykorzystuje napięcie 3,3 V. W rezultacie powstała szeroka gama płyt głównych z portami wejściowymi i wyjściowymi. co pozwala na większą wszechstronność w stosunku do zamierzonego zastosowania.
Aby te urządzenia mogły działać i oddziaływać z innymi elementami, Potrzebują czujników lub siłownikówPolecenia te mogą nakazać Arduino pracę niezależnie od komputera lub mogą określać, jakie działania ma wykonać.
Jak działają płytki Arduino? Kluczowe komponenty
Arduino Składa się z talerza który jest oparty na mikrokontrolerze, który może być ARM Cortex M3 32-bit lub AVR i którego język programowania będzie w środowisku IDE Arduino. To ma układy scalone Służą one do tworzenia instrukcji, które tworzą program umożliwiający Arduino interakcję z innymi urządzeniami.
Do mikrokontrolera można podłączyć różne urządzenia peryferyjneDotyczy to zarówno interfejsów wejściowych, jak i wyjściowych. Dzięki temu kontroler może przetwarzać dane zgodnie z zainstalowanym oprogramowaniem i wysyłać informacje potrzebne do wykonania instrukcji.
Inne komponenty, które posiada Arduino Są to piny analogowe, cyfrowe, uziemienia i PWM.Ponadto posiada przycisk resetowania, wskaźniki zasilania i regulator napięcia.
Jakie urządzenia i aplikacje mogę tworzyć za pomocą Arduino? Wszystko, co możesz zrobić
Arduino można wykorzystywać w dwóch głównych grupach. Jednym z nich jest użycie tego narzędzia jako mikrokontroleraPosiada oprogramowanie, które działa niezależnie od komputera. Pozwala to na sterowanie urządzeniami, które komunikują się z Arduino za pomocą siłowników.
Drugą grupę stanowią przypadki, gdy płyta służy jako interfejs dla urządzenia, który musi wykonać określone zadanie. Wymaga to podłączenia Arduino do różnych czujników lub siłowników. Wysyłają one sygnał do płyty głównej, która następnie nakazuje komputerowi wykonanie określonej czynności. Jest to powszechne w grach wideo.
Wyjaśnimy bardziej szczegółowo wszystkie zastosowania, jakie możesz mu nadać:
Robotyka
Robotyka jest idealną dziedziną dla Arduino. Stwierdzenie to wynika z faktu, że za pomocą tych płytek można budować ruchy mechaniczne przy użyciu impulsów elektronicznych za pomocą poleceń wykonywanych przez program komputerowy. Polecenia są tworzone przez komputer i wysyłane przez komputer do Arduino w celu wykonania., w zależności od potrzeb.
Ponieważ są to rozwiązania typu open source, łatwiej jest uwzględniać te urządzenia, ponieważ można je dostosować do dowolnego rodzaju projektu.Ze względu na swój rozmiar lub rozmieszczenie pinów, które umożliwiają wszechstronne wprowadzanie i wyprowadzanie prądu elektrycznego.
Użyj jako mikrokontrolera
Gdy Arduino jest używane jako mikrokontroler, Celem jest kontrolowanie lub automatyzacja określonego procesu na urządzeniuDo wykonania tego zadania wymagany jest interfejs wejściowy i wyjściowy. Do tych interfejsów należy podłączyć urządzenia peryferyjne, które pomogą w efektywnym wykonaniu zadania.
Urządzenia peryferyjne są wprowadzane do pamięci mikrokontrolera, dzięki czemu, za pośrednictwem jednostki przetwarzającej, może on przesyłać informacje przez porty wyjściowe. Innymi słowy, Kiedy odczytują informacje z zewnątrz, wykonują określony proces. i wysyła automatyczną odpowiedź, zgodnie z odczytem.
Użyj jako interfejsu
Używa się go na przykład jako interfejsu do Arduino, gdy światła włączają się automatycznie po wykryciu ruchu.W tym celu będziesz musiał użyć komputera, za pomocą którego będziesz się z nim komunikować za pomocą Port USBktóry powinien włączać światła LED po wykryciu informacji zebranych przez czujniki wspomnianego interfejsu Arduino.
Operację tego typu możesz zaprogramować w języku C/C++ lub Java, bądź w dowolnym języku, który nie sprawia Ci trudności.
Xoscillo
Możesz przekształcić swój komputer w oscyloskop Arduino, osiągając pasmo przenoszenia do 1 MHz. Wyświetli on graficznie sygnały elektryczne na płaszczyźnie XY. Pozwoli Ci to… Pomoże Ci to dowiedzieć się, kiedy regulacje napięcia wejściowego występują przy danej częstotliwości.
Sprzęt naukowy do badań
Innym częstym i bardzo przydatnym zastosowaniem Arduino jest sprzęt naukowy, który może mierzyć różne aspekty nauki. Na przykład: Jest szeroko stosowany w nowoczesnych sejsmografach i meteorologiiSłużą one do produkcji urządzeń z płytkami Arduino. Pozwalają one na pozyskiwanie konkretnych informacji, bazujących na czujnikach lub elementach wykonawczych, wykorzystywanych w badaniach naukowych.
Medycyna to kolejna dziedzina nauki, która wykorzystuje Arduino do osiągania pozytywnych rezultatów dla zdrowia człowieka. Na przykład: można stworzyć mikroskop i gromadzi informacje, aby przechowywać je na komputerze, zgodnie z pewnymi parametrami.
Arduino
Studia nagrań muzycznych wykorzystują Arduino jako urządzenie sterujące połączeniem między instrumentamiPonadto dokonuje również zmian w mikrofonach, komputerach, konsolach sterowania dźwiękiem i innym sprzęcie niezbędnym do stworzenia interfejsu cyfrowego.
Arduino może przesyłać sygnały muzyczne nawet przez 16 kanałów, umożliwiając podłączenie różnych urządzeń do każdego kanału. Zapewnia to idealną równowagę w koordynacja nut muzycznych, częstotliwość dźwięku lub transmisja stereo lub wielokanałowa i inne.
Obuino
Prawdopodobnie widzisz je każdego dnia podczas jazdy samochodem i nie zdajesz sobie sprawy, że patrzysz na Arduino. OBDuino to sterownik paliwa stosowany w samochodach, który ma na celu zapewnienie jak najbardziej ekonomicznej jazdy.Natychmiast wyświetla liczbę przejechanych kilometrów i wykorzystanych książek. Generuje wyniki średnie, historyczne i bieżące.
W Europie stosuje się standardy diagnostyczne EOBD. które również służą do pełnego monitorowania różnych podzespołów silnika, takich jak ciśnienie oleju, napięcie ładowania regulatora itp.
SCA-ino
Stosowany jest również w samochodach i Służy do sterowania czujnikiem biegu jałowego silnika oraz kontrolką Check Engine przed zapłonem.Innym zastosowaniem jest określenie ilości powietrza wpływającego do kolektora dolotowego. W tym zadaniu Arduino współpracuje bezpośrednio z komputerem sterującym pojazdu.
Humanitarny Czytelnik
Humanitarny Czytelnik w rzeczywistości Jest to biblioteka mieszcząca do 5000 tytułów książek, które można czytać na domowym telewizorze.Potrzebne jest połączenie USB, które umożliwi interakcję użytkownika z dużym ekranem. Pozwoli to użytkownikom na łatwy i szybki wybór interesującego ich produktu. Cechą charakterystyczną tego urządzenia jest niska cena.
Humanitarny PC
Z urządzeniem Arduino Możesz emulować maszynę działającą jak komputer, która będzie miała klawiatura normalny i ekranowyktóry może być telewizorem w Twoim salonie.
Chociaż Arduino ma mikrokontrolery, pamięć RAM, wyjście audio, porty wejściowe i wyjściowe, a nawet pamięć zewnętrzną z kartą MicroSD Choć spełnia funkcję pełnoprawnego komputera PC, nie nadaje się do wykonywania skomplikowanych zadań programistycznych. Idealnie nadaje się do gier.
Ardupilot
Arduino wykorzystywane jest również w lotnictwie. i służy do wspomagania bezzałogowego statku powietrznego, czyli tego, co powszechnie nazywamy DronyDzięki tym urządzeniom samolotem można sterować za pomocą poleceń zdalnych; są one wyposażone w czujniki umożliwiające emisję i odbiór sygnałów radiowych.
Ale jest on stosowany nie tylko w samolotach, ale także w pojazdach lądowych. Przykładem są samochody zdalnie sterowane. Armie korzystają z technologii, która początkowo opierała się na komponentach Arduino.
ArduinoPhone
Wszechstronność Arduino jest tak duża, że można za jego pomocą tworzyć nawet telefony komórkowe. z funkcją ładowania fotowoltaicznego. Technologia ta może wydłużyć czas pracy baterii nawet do 50 godzin. Obsługuje również mikrofony i głośniki do prowadzenia rozmów.
Choć jego konstrukcja nie jest prostaNie jest też wykluczone, że ArduinoPhone trafi w ręce początkujących użytkowników, którzy znają podstawowe zasady lutowania i integracji układów.
Maszyny sterowane numerycznie (CNC)
Sterowanie numeryczne komputera to program zainstalowany na Arduino i Służy do zachowania stałej kontroli nad położeniem elementu.Innymi słowy, jest ona stosowana w celu osiągnięcia niezwykłej precyzji podczas procesów obróbki, które są wykonywane na maszynie w celu uzyskania precyzyjnych rezultatów w danym obiekcie.
Programowanie odbywa się w wymiarze 3D za pomocą osi XYZOkreśla wysokość, głębokość i szerokość, jaką powinien mieć pożądany element fizyczny. Dlatego CNC to skrót od Computer Numerical Control (komputerowe sterowanie numeryczne) w przypadku różnych maszyn.
Otwórz Theremin One
Z Arduino Możesz kontrolować theremin bez konieczności fizycznego kontaktu z instrumentemDzięki możliwości wstępnego zaprogramowania urządzenia, otrzymasz precyzyjny elektroniczny instrument muzyczny z prostym programowaniem.
Drukarki 3D
Drukarka 3D jest typowym przykładem zastosowania robotyki w połączeniu z płytką Arduino.Odbywa się to niezależnie od komputera. Wystarczy włączyć instrukcje, aby urządzenie obliczeniowe mogło samodzielnie wykonywać wszystkie polecenia wydawane zewnętrznie.
Programowanie jest bardzo podobne do programowania maszyny CNC, ponieważ wykorzystuje osie X, Y, Z. Jednak jej działanie jest odwrócone. Dzieje się tak, ponieważ w przypadku druku 3D trzeba zbudować element od podstaw, podczas gdy w przypadku sterowania numerycznego konieczne jest udoskonalenie tego elementu fizycznego, aby uzyskać pożądany efekt.
Ambilight
Więc możesz to mieć na swoim telewizorze Kontrast jest dostosowywany do poziomu oświetlenia w pomieszczeniu, w którym znajduje się telewizor.Wymagane jest Arduino. Urządzenie będzie sterować sprzężeniem zwrotnym światła emitowanego przez ekran w odniesieniu do naturalnego światła otoczenia. To rozwiązanie nazywa się Ambilight.
W tym Konieczne są czujniki zewnętrzne który pozwala określić stopień korekcji, jaki musi wprowadzić duży ekran.
