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). Il software viene eseguito sul computer e viene utilizzato per scrivere e caricare il codice sul PCB 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.
Le schede Arduino PCB sono presenti in molte applicazioni come la robotica e i sistemi audio. Queste vengono utilizzate per progettare prototipi e sviluppare controlli basati su codice. Il codice Arduino è una versione di C++, un linguaggio di programmazione facile da usare, che rende Arduino PCB più accessibile e interessante per i principianti.
In cosa consiste la scheda Arduino?
Esistono diversi tipi di schede Arduino destinate a scopi diversi. Nonostante la presenza di alcuni componenti diversi su ogni scheda, queste caratteristiche sono generalmente coerenti per tutti i tipi di schede Arduino:
USB/spina di collegamento
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 tensione 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.
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 tensioni.
- Analogici (6) – Questi pin sono visibili nella Figura 1, sotto la sezione “analog in”. Sono in grado di leggere il segnale di un sensore analogico e 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. Questi pin possono essere utilizzati per il normale ingresso e uscita digitale, ma hanno anche la capacità di effettuare 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. Nella maggior parte dei casi 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, riavviando qualsiasi codice caricato su Arduino.
Indicatore di alimentazione 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, indicando 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
Abbreviazione 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 valore massimo dovrebbe essere di 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:
Scopri LilyPad Arduino
LilyPad Arduino è un microcontrollore progettato per i tessuti elettronici e la tecnologia indossabile. Il retro piatto di LilyPad e gli ampi pad di connessione consentono di cucirlo negli indumenti con un filo conduttore. Il LilyPad impedisce la formazione di graffi, è lavabile e si collega senza problemi ad 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 alimentata con un alimentatore AC/DC 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 collegata 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.
Accessori per PCB Arduino
Per sfruttare appieno le potenzialità di Arduino è necessario collegarlo ad altri componenti. Per dare vita ai vostri progetti, è possibile utilizzare sensori e schermature.
Sensori
Arduino PCB può interagire con una serie di sensori, tra cui luce, temperatura, pressione, prossimità, umidità e molto altro ancora con un semplice codice.
Schermature
Le schermature sono schede di circuito precostituite che possono essere montate sul PCB di Arduino per abilitare funzionalità aggiuntive. Le schermature possono essere utilizzate per controllare motori, connettersi a Internet, controllare uno schermo LCD e molto altro ancora.
I vantaggi di un Arduino PCB
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 alle alternative, la scheda Arduino è un’opzione più conveniente e funzionale.
- Facile da usare – Il circuito stampato è ideale sia per i principianti che per gli esperti, grazie al suo IDE intuitivo.
- Pronto all’uso – La scheda Arduino è un pacchetto completo, dotato di tutti i componenti necessari per iniziare a progettare, tra cui un oscillatore, un’interfaccia di comunicazione seriale, un microcontrollore, un programmatore, un LED e un regolatore a 5V.
- Affidabile – Sia per progetti elettronici complessi che 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 consente agli utenti di realizzare facilmente progetti elettronici, grazie ai numerosi pin digitali e analogici disponibili. Il software è facile da usare, ma può anche essere esteso dai programmatori per ampliare il linguaggio attraverso le librerie C++.
Arduino è un microcontrollore?
No, Arduino non è un microcontrollore. Come già detto, è una piattaforma elettronica open-source basata su hardware e software di facile utilizzo. La scheda Arduino è un pezzo fisico di hardware che include un microcontrollore come uno dei suoi numerosi componenti. Il microcontrollore di una scheda Arduino è un computer in miniatura su un circuito integrato che dispone di periferiche di ingresso/uscita programmabili, memoria e unità di elaborazione centrale. A titolo di esempio:
- Arduino Uno utilizza il microcontrollore ATmega328P.
- Arduino Mega utilizza il microcontrollore ATmega2560.
- Arduino Nano utilizza il microcontrollore ATmega328.
Pertanto, la piattaforma Arduino include un microcontrollore insieme ad altri componenti, quali interfacce di comunicazione, regolazione dell’alimentazione e un ambiente di sviluppo di facile utilizzo.
Lo Starter Kit Arduino
Lo Starter Kit Arduino rappresenta il miglior punto di partenza per il tuo primo progetto Arduino. Il kit è basato sulla scheda Arduino UNO e include un libro che vi aiuterà a costruire una serie di progetti inventivi durante il processo di apprendimento. Creato intorno alla scheda Arduino UNO, il kit è corredato da un libro che ti aiuterà a costruire una serie di progetti inventivi durante l’apprendimento.
Inoltre, include una selezione dei componenti elettronici più popolari e pratici, risparmiandoti il tempo e la fatica di dover cercare e selezionare tutto il necessario. Questo kit ti permetterà di imparare ad utilizzare sensori e attuatori per controllare il mondo reale, partendo dalle basi dell’elettronica per arrivare a progetti più complessi. Una volta completati i progetti del kit, avrai a disposizione una selezione di software, circuiti e, soprattutto, conoscenze che potrai utilizzare per passare a compiti più difficili.
Arduino utilizza il proprio codice che è una versione di C++, ma è possibile far funzionare Arduino anche con Python. Per una guida passo-passo sull’esecuzione di Python su Arduino, dai un’occhiata qui.
Arduino e Raspberry Pi sono entrambi dispositivi di prototipazione elettronica, ma differiscono nei loro scopi e capacità. Arduino è principalmente una piattaforma per il controllo di dispositivi fisici tramite sensori e attuatori, utilizzando il microcontrollore integrato. La scheda Arduino è molto più semplice da utilizzare rispetto a Raspberry Pi.
Arduino Uno è la scheda ideale per i principianti, perché è facile da utilizzare, fornisce tutte le funzionalità di base necessarie per progetti semplici ed è anche economica.
Poiché Arduino è relativamente semplice da imparare, in genere ci vogliono circa 3-4 mesi per acquisire le basi.
Il modo migliore per imparare Arduino è mettersi subito all’opera e procurarsi una scheda.
L’IDE Arduino è facile da scaricare e funziona bene su Windows, Mac OS X e Linux. È possibile scaricarlo dal sito web di Arduino. Per le istruzioni dettagliate su come installare il software e iniziare a utilizzare la scheda, fare clic qui.
Con Arduino PCB è possibile inviare dati a un altro computer utilizzando WiFi, Ethernet, Bluetooth o la connessione seriale.
Arduino può memorizzare i dati utilizzando EEPROM (memoria di sola lettura programmabile e cancellabile elettronicamente), una scheda SD inserita in una schermatura, archiviazione dati su cloud, FRAM (memoria ferroelettrica ad accesso casuale), un database su un altro dispositivo, o una chiavetta USB.
