Roberto Gallea: Workshop Arduino, giorno #1 Concetti Fondamentali

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Workshop Su Arduino tenuto da Roberto Gallea al Fablab Palermo di via XX settembre, 36 http:://fablabpalermo.org

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  • 1. Arduino hands-on workshop Giorno 1 – Concetti fondamentali Roberto Gallea – roberto.gallea@unipa.it
  • 2. Benvenuti! • Chi sono io? • Perché siete qui? • Cosa è Arduino? • Cosa NON è Arduino?
  • 3. Chi sono io? • Roberto Gallea • (pieichdi-enginiar-in-compiuter- sains-super-yeah) • Non importa perché tanto non serve
  • 4. Perché siete qui • … ? • DIVERTIRCI!
  • 5. Cosa è Arduino? • Piattaforma Open-source per la prototipazione elettronica • Composta da una parte di hardware ed una di software • Artisti, designers, hobbysti, CHIUNQUE! Arduino is an open-source electronics prototyping platform based on flexible, easy-to-use hardware and software. It's intended for artists, designers, hobbyists, and anyone interested in creating interactive objects or environments.
  • 6. Cosa NON è Arduino • NON è un computer – è un physical computer • NON è un giocattolo (forse!) • NON è costoso (!)
  • 7. La famiglia Arduino Arduino Uno Rev3 Arduino BT Arduino Due Arduino Fio Arduino Mini Arduino Micro Lilypad Arduino Arduino Mega 2560 Arduino Leonardo Arduino Ethernet Arduino Duemilanove
  • 8. KIT!
  • 9. Contenuto dei kit 1 x Arduino Uno R3 compatible board 1 x 8x8 LED Matrix Display 1 x 4-digit 7-segment Display 2 x 1-digit 7-segment Display 1 x Shift Register 30 Jumper Cables 4 x Push Buttons 2 x Speakers 1 x Tri-colour LED Module 1 x Battery Box 1 x 830 Point Solderless Breadboard 1 x 5V Relay Board 1 x Potentiometer 3 x Light Dependant Resistor (light sensor) 1 x Infrared LED 1 x Infrared Sensor 1 x Temperature Sensor 2 x Tilt Sensors / Switches 15 LED's 8 x 220R Resistors 5 x 1K Resistors 5 x 10K Resistors Infrared Remote Control USB Cable
  • 10. Arduino - hardware Atmega328P-PU Connettore USB AC Adapter Pin digitali (PWM~) Pin analogici (IN) Pin alimentazione, etc.
  • 11. Arduino - Software • Linguaggio programmazione simile al C • Codice organizzato in «sketch» • Due funzioni principali – setup() – loop()
  • 12. Sensori ed attuatori • Sensori: dispositivi elettronici che misurano una quantità fisica (come la luce o il suono) e la traducono in una tensione • Attuatori: dispositivi elettronici che trasformano un segnale elettrico di ingresso in movimento o altre forme di impulsi (luce, suono, etc.)
  • 13. Sensori ed attuatori
  • 14. HANDS ON!
  • 15. OUTPUT DIGITALE
  • 16. Blink sketch Collegare l’anodo al Pin 13 Collegare il catodo a GND Caricare il blink sketch da File->Esempi->Basics->Blink
  • 17. • Potrebbe non essere così semplice! • Occhio a non bruciare i LED! • I LED standard sono in grado di assorbire fra 1,2V e 3,4V (dipende dal colore) • I pin di Arduino erogano fino a 5V! • Come assorbire la tensione in eccesso? Blink sketch
  • 18. Richiami di elettronica • Corrente (I) – Quantità di elettroni che passano per un punto, misurata in Ampere (A), 1A = 6.280.000.000.000.000.000 elettroni/s • Tensione (V) – Pressione o Forza elettrica, chiamata anche Potenziale. La caduta di tensione è la differenza di potenziale che si verifica ai capi di un conduttore • Potenza (P) – Il lavoro compiuto dalla corrente elettrica • Resistenza (R) – I conduttori non sono perfetti. Essi resistono in una qualche misura al passaggio della corrente. L’unità di misura della resistenza è l’Ohm. • Carico – La parte di un circuito che compie un lavoro (un motore, una lampadina, un led, etc.) è riferito come carico.
  • 19. Legge di Ohm • Ecco a cosa possono servire le resistenze! • Luminosità led proporzionale all’intensità della corrente che lo attraversa • I led sopportano una corrente di circa 20mA (milliampere) 1ma = 10-3A • Esempio: Led giallo da 2,1V. Devo assorbire 2,9V => 2,9 = 0.02*R • R = 2,9/0.02 = 145 Ohm • I valori standard sono limitati, devo prendere il valore superiore più vicino (150 Ohm) • Normalmente per essere sicuri, usare 220 Ohm e si possono evitare i calcoli, al più il led è meno luminoso V = IR (ma rimane certamente integro!)
  • 20. = 10Kohm Leggere le resistenze = ? = 1Mohm= ?
  • 21. La breadboard • Lo sviluppo di un circuito è un processo iterativo e richiede molte modifiche -> processo dinamico e rapido • Un circuito definitivo richiede la saldatura dei componenti -> processo statico e lento • Processi contrastanti, come conciliarli?
  • 22. La breadboard
  • 23. La breadboard
  • 24. Blink sketch (caso generico)
  • 25. ESERCITAZIONE #1
  • 26. Esercizio #1 – 7seg display
  • 27. Esercizio #1 – 7seg display Creare uno sketch che cicli tutte le cifre da 0 a 9 ogni mezzo secondo e poi ricominci
  • 28. INPUT DIGITALE
  • 29. Button sketch
  • 30. Bottone non premuto - Se il bottone non è premuto fra i piedini del bottone non passa corrente - Il Pin 2 è connesso direttamente a GND passando per la resistenza e legge uno stato di bassa tensione (LOW)
  • 31. Bottone premuto - Se il bottone è premuto fra i piedini del bottone si crea un collegamento - Il Pin 2 viene connesso a 5V e legge uno stato di alta tensione (HIGH)
  • 32. Memorizzare lo stato
  • 33. CONSIDERAZIONI?
  • 34. Memorizzare lo stato v2
  • 35. CONSIDERAZIONI?
  • 36. Memorizzare lo stato v3
  • 37. PULSE WIDTH MODULATION (OUTPUT ANALOGICO)
  • 38. PWM • Non solo ON/OFF (0/5V) • Come regolare la luminosità del LED? … Pensando allo sketch «difettoso» del bottone con stato, vengono delle idee?
  • 39. PWM
  • 40. Fading LED
  • 41. Hold & Dim
  • 42. Dita o luce, stesso circuito e sketch
  • 43. INPUT ANALOGICO
  • 44. Velocità variabile
  • 45. Luminosità variabile
  • 46. Potenziometro • Va bene qualunque semplice sensore! • Provare con il potenziometro…
  • 47. Luminosità variabile - Pot
  • 48. COMUNICAZIONE SERIALE
  • 49. Comunicazione seriale • Arduino può utilizzare la connesione seriale (USB) non solo per l’alimentazione… • …Ma anche per comunicare con il computer host – Scambio dati – Debug
  • 50. Monitor seriale
  • 51. ESERCITAZIONE #2
  • 52. Esercizio #2 • Creare un circuito e il relativo sketch • L’utente ha a disposizione – 2 bottoni – 1 a scelta fra potenziometro e fotoresistenza • Premendo i bottoni l’utente aumenta o diminuisce il numero di led accesi • L’intensità dei led è regolata col potenziometro (o la fotoresistenza)
  • 53. Esercizio #2
  • 54. Link utili • Arduino Books http://www.arduinobooks.com/ • Arduino Projects @ Instructables http://www.instructables.com/id/Arduino-Projects/ • Arduino Tutorials http://arduino.cc/playground/Main/TutorialList • Electronics Technique Resources http://arduino.cc/playground/Main/ElectroInfoResources • PLAYGROUND http://arduino.cc/playground/
  • 55. Al prossimo incontro Grazie! +
  • 56. BONUS – RELAY!
  • 57. Relay elettromagnetici • Interruttori azionati elettronicamente • Per attivare e disattivare apparecchi ad alte tensioni (lampadari, cancelli automatici, ventilatori, etc.) • Attenzione a lavorare con la 220V!!!
  • 58. Relay elettromagnetici Quando nella bobina non passa corrente la molla tira l’armatura azionando il contatto NC (normally closed) Quando nella bobina passa corrente, il l’elettromagnete si attiva e l’armatura viene tirata azionando il contatto NO (normally open)