Che cos’è Arduino?
Arduino è una piattaforma open-source che consiste in una scheda a circuito stampato (PCB) e in un’applicazione software nota come ambiente di sviluppo integrato (IDE). La scheda fisica programmabile è nota anche come microcontrollore. Il software viene eseguito sul computer e viene utilizzato per scrivere e caricare il codice sulla scheda tramite un cavo USB.
L’hardware e il software Arduino sono perfetti per chi è interessato a progettare e costruire progetti interattivi, come designer, artisti e hobbisti. Le schede possono interagire con telecamere, interruttori, LED, motori, pulsanti, altoparlanti e molto altro.
I circuiti stampati Arduino sono utilizzati in molte applicazioni come la robotica e i sistemi audio, per la progettazione di prototipi e lo sviluppo di controlli basati su codice. Il codice Arduino è una versione di C++, un linguaggio di programmazione facile da usare, che rende Arduino più accessibile e interessante per i principianti.
In che cosa consiste Arduino?
Esistono diversi tipi di schede Arduino destinate a scopi diversi. Nonostante la presenza di alcuni componenti diversi su ciascuna scheda, queste caratteristiche sono generalmente coerenti con tutti i tipi di schede Arduino:
USB/Spina di alimentazione
Ogni scheda Arduino deve avere accesso all’alimentazione. Questo può avvenire tramite un cavo USB collegato dal computer alla scheda o tramite un alimentatore a muro. Nella Figura 1 qui sopra, la porta USB è contrassegnata come (1) e il jack (per l’alimentazione a parete) è contrassegnato come (2). Una scheda Arduino è in grado di ricevere energia solo a una velocità inferiore a 20 volt. Qualsiasi alimentazione superiore a tale valore può sovraccaricare e distruggere la scheda Arduino. La quantità di alimentazione consigliata è compresa tra 6 e 12 volt. Per caricare il codice sulla scheda Arduino, il metodo da utilizzare è il cavo USB.
I pin
I pin consentono di collegare i fili alla scheda per costruire circuiti, di solito utilizzati insieme a una breadboard e a un filo. I pin sono dotati di “intestazioni” in plastica nera per consentire ai fili di inserirsi nella scheda. Una scheda Arduino dispone di una serie di pin, situati intorno ai bordi, che si possono vedere nella Figura 1 etichettati da 3 a 9. Questi sono:
- GND (Terra) – Arduino dispone di più pin GND (3), utilizzati per la messa a terra del circuito. Un circuito viene messo a terra quando uno dei fili conduttori collegati al circuito viene intenzionalmente collegato direttamente alla terra.
- 5V (4) e 3,3V (5) – Questi pin sono semplici. Uno fornisce 3,3 V di alimentazione e l’altro ne fornisce cinque. La maggior parte dei componenti di Arduino può funzionare con entrambe le potenze.
- Analogici (6) – Questi pin sono visibili nella Figura 1, sotto la sezione “analog in”. Questi pin sono in grado di leggere il segnale di un sensore analogico e di convertirlo in una cifra digitale leggibile.
- Digitale (7) – Sul lato opposto della scheda sono visibili i pin digitali (0-13). Questi possono essere utilizzati per l’ingresso e l’uscita digitale.
- PWM (8) – Alcuni dei pin digitali sono contrassegnati dal simbolo “~” nella Figura 1 precedente. Questi pin possono essere utilizzati per il normale uso digitale, ma hanno anche la possibilità di essere utilizzati per la modulazione di larghezza di impulso (PWM). La PWM è un metodo per ottenere risultati analogici con mezzi digitali.
- AREF (9) – Si riferisce al riferimento analogico. Spesso non viene utilizzato, ma può servire per impostare una tensione di riferimento esterna come potenza massima per i pin di ingresso analogici.
Pulsante di reset
Premendo il pulsante di reset (10) si collega temporaneamente il pin di reset alla massa e si riavvia qualsiasi codice caricato su Arduino.
Indicatore di alimentazione ON a LED
Accanto alla dicitura “ON” nella Figura 1 si trova una spia LED. Questa dovrebbe accendersi quando Arduino è collegato a una fonte di alimentazione e indica che la scheda è alimentata.
LED TX RX
TX (trasmissione) e RX (ricezione) indicano i pin che consentono la comunicazione seriale. Questi segnali sono visibili nella Figura 1 due volte, accanto ai pin digitali 0 e 1 e poi anche dagli indicatori LED TX e RX (12). Questi indicatori LED mostrano quando Arduino sta trasmettendo e ricevendo dati.
Circuito integrato principale
Acronimo di circuito integrato, è visibile nella Figura 1 (13). È essenzialmente il cervello della scheda Arduino. I circuiti integrati possono variare da una scheda all’altra, ma è importante sapere quale si sta utilizzando, perché è un elemento fondamentale per caricare un nuovo programma sulla scheda con il software Arduino. Il tipo di circuito integrato è solitamente indicato sulla sua superficie.
Regolatore di tensione
Il regolatore di tensione (14) è importante per mantenere la giusta quantità di energia in circolazione attraverso la scheda. In sostanza, elimina l’energia in eccesso per non danneggiare Arduino. Tuttavia, questo è un limite e non significa che si possa collegare a qualsiasi fonte di alimentazione. Il massimo dovrebbe essere 20 volt.
Tipi di PCB Arduino
Il tipo più recente di Arduino è il già citato Arduino Uno, che è il PCB ideale per i principianti e contiene tutto ciò che serve per iniziare a costruire progetti elettronici. Tuttavia, esistono molti tipi di PCB Arduino che servono a scopi diversi. È essenziale sapere quale utilizzare per il proprio progetto specifico. Di seguito vengono presentati alcuni degli altri membri della famiglia Arduino:
LilyPad Arduino
LilyPad Arduino è un microcontrollore progettato per i tessuti elettronici e la tecnologia indossabile. Il retro piatto e gli ampi pad di connessione del LilyPad consentono di cucirlo negli indumenti con un filo conduttore. Il LilyPad impedisce che si rovini, è lavabile e si connette senza problemi con altri dispositivi.
Arduino Leonardo
Leonardo è la prima scheda di sviluppo Arduino a utilizzare un microcontrollore con USB integrata. È basata sul microcontrollore ATmega32u4 e dispone di 20 pin di ingresso/uscita digitali (di cui sette possono essere utilizzati come uscite PWM), una connessione microUSB e un pulsante di reset. È alimentato con un alimentatore CA/CC e può essere collegato a un computer direttamente tramite USB.
Arduino Mega
Arduino Mega è l’opzione perfetta per i progetti che richiedono molti pin, poiché il microcontrollore dispone di 54 pin di ingresso e uscita. Il PWM è abilitato con 14 di questi pin, mentre 16 servono come pin analogici e quattro sono destinati all’uso della porta hardware. La scheda dispone anche di una memoria flash da 256 KB in cui memorizzare i dati. Può essere collegato a un computer tramite connessione USB.
Arduino Nano
La Nano è la scheda più piccola con cui è possibile realizzare i propri progetti. La scheda dispone di 22 pin di ingresso e uscita digitali, sei dei quali sono in grado di gestire il PWM. Contiene anche una memoria flash da 32 KB per i dati. Funziona con un cavo USB Mini-B invece che con uno standard e ha un consumo energetico estremamente ridotto.
Strumenti utili da utilizzare con Arduino
Per sfruttare appieno le potenzialità di Arduino è necessario collegarlo ad altri componenti. I sensori e gli shield possono essere utilizzati per dare vita ai vostri progetti.
I sensori
Arduino può interagire con una serie di sensori, tra cui luce, temperatura, pressione, prossimità, umidità e molto altro ancora con un semplice codice.
Shield
Le shield sono schede di circuito precostituite che possono essere montate sul PCB di Arduino per abilitare funzionalità aggiuntive. Le shield possono essere utilizzate per controllare motori, connettersi a Internet, controllare uno schermo LCD e molto altro ancora.
I vantaggi di un Arduino
Arduino è un ottimo strumento da utilizzare per costruire e progettare molteplici progetti elettronici. Ecco alcuni motivi per cui è opportuno utilizzare Arduino:
- Economico – Rispetto ad altri microcontrollori, Arduino è un’opzione più economica e pratica.
- Facile da usare – Il circuito stampato è ideale sia per i principianti che per gli esperti, grazie al suo IDE facile da usare.
- Pronto all’uso – Il circuito stampato Arduino è un pacchetto completo, dotato di tutti i componenti necessari per iniziare a progettare progetti, tra cui un oscillatore, un’interfaccia di comunicazione seriale, un microcontrollore, un masterizzatore, un LED e un regolatore a 5V.
- Affidabile – Sia che si tratti di progetti elettronici complessi o semplici, Arduino PCB è una scelta affidabile. Le schede sono già dotate di porte d’ingresso e d’uscita saldate.
- Software e hardware open-source – L’hardware open-source Arduino permette agli utenti di costruire facilmente progetti di elettronica, con vari pin digitali e analogici. Il software è facile da usare, ma può anche essere esteso dai programmatori per ampliare il linguaggio attraverso le librerie C++.
Il kit di avviamento Arduino
L’Arduino Starter Kit è il miglior punto di partenza per il vostro primo progetto Arduino. Il kit, creato esclusivamente per i principianti, vi guida passo dopo passo attraverso i fondamenti dell’uso di Arduino. Creato intorno alla scheda Arduino UNO, il kit è corredato da un libro che vi aiuterà a costruire una serie di progetti inventivi durante l’apprendimento.
Inoltre, vi verrà fornita una scelta dei componenti elettronici più popolari e pratici, risparmiandovi il tempo e la fatica di cercare e scegliere tutto il necessario. Il kit vi aiuterà a utilizzare sensori e attuatori per controllare il mondo reale, partendo dalle basi dell’elettronica per arrivare a progetti più complessi. Una volta terminati i progetti del kit, avrete a disposizione una selezione di software, circuiti e, soprattutto, conoscenze che potrete utilizzare per passare a compiti più difficili.
Arduino uses its own code which is a version of C++, but it is possible to run Arduino with Python too. For a step-by-step guide of running Python on Arduino, take a look here.
Arduino and Raspberry Pi are not the same. Arduino is a microcontroller board and Raspberry Pi is a microprocessor based mini computer used to perform ALU (Arithmetic Logic Unit) operations. The Arduino board is also much simpler to use than Raspberry Pi.
The Arduino Uno is the ideal PCB for beginners as it’s easy to use, it provides all the basic functionality requirements for simple projects and it’s also cheap.
As Arduino is relatively simple to learn, it will generally take around 3-4 months to master the basics.
The best way to learn Arduino is to get hands-on and buy one.
The Arduino IDE is easy to download and runs well on Windows, Mac OS X and Linux. You can download the IDE from the Arduino website. For full instructions on how to install the software and start using your board click here.
Arduino PCB can send data to another computer using WiFi, Ethernet, Bluetooth or the serial connection.
EEPROM (electronically erasable programmable read-only memory), an SD card plugged into a shield, cloud data storage, FRAM (ferroelectric random access memory), a database on another device, a USB flash drive.