Advies
Met zijn microcontrollers biedt Arduino ontwikkelaars een open source platform met hardware- en softwarecomponenten en een grote gemeenschap van gratis ontwikkelaars. De eenvoudige bediening is geschikt voor iedereen die geïnteresseerd is in het realiseren van interactieve projecten.
Het hart van het systeem is de hardwarecomponent die bestaat uit een microcontroller met analoge en digitale in- en uitgangen. De software is een geïntegreerde ontwikkelomgeving gebaseerd op de Java-toepassing Wiring IDE. In de ontwikkelomgeving wordt een programma geschreven met opdrachten in C of C++. Dit is eenvoudig te lezen dankzij een groot aantal voorgedefinieerde bibliotheken en kan door iedereen worden gebruikt.
Volgens de fabrikant zijn de huidige modellen van het Arduino-bord verdeeld in vier klassen:
Instapniveau
Met het instapniveau kunt u in één handomdraai sensoren uitlezen, een LED aansturen of een motor in beweging zetten.
Geavanceerde functie
De uitgebreide functies bieden meer toepassingsmogelijkheden met een uitgebreid prestatiespectrum.
Internet of Things
De IoT-producten zijn speciaal geoptimaliseerd voor creatieve projecten in verband met het World Wide Web.
Onderwijs
Het educatieve niveau biedt geschikte hardware en software die docenten kunnen gebruiken voor praktisch en innovatief leren. Ze creëren een interactieve leeromgeving om leerlingen op een onderhoudende manier uit te nodigen in de wereld van elektronica en programmeren.
De eerste Arduino is ontwikkeld in 2005. De ATmega8 werd toen geproduceerd in een oplage van 200 stuks. Op dat moment was al een kwart van de boards doorgegeven aan onderwijsinstellingen.
Een Arduino shield is een op zichzelf staande module die in het Arduino-bord kan worden gestoken om de pinnen aan te passen en het uit te rusten met uitgebreide functies. Er zijn talloze uitbreidingsmogelijkheden, bijvoorbeeld voor het aansturen van motoren, voor het gebruik van externe gegevensopslagapparaten, voor gegevensoverdracht via radio, voor het integreren van displays en voor communicatie via WIFI of zelfs via het GSM-netwerk.
U kunt ook zelf een shield voor de Arduino in elkaar zetten. Voor degenen die liever zelf een prototype-project ontwikkelen dan een geprefabriceerd schild gebruiken, is het Arduino Proto Shield de juiste keuze.
Het is ontworpen om op het Arduino-bord te passen en alle benodigde aansluitingen kunnen erop worden overgezet. Alle pinnen die nodig zijn om het bord met het shield te verbinden, moet u echter zelf solderen. Hierdoor kan de ontwikkelaar vrij zijn eigen componenten op het vooraf bepaalde gatenpatroon solderen en zelf de verbindingen bepalen.
Met het Proto Shield is de ontwikkelaar vrij om te bepalen welk circuit hij de Arduino wil laten verwerken. Componenten kunnen worden gebruikt voor through-hole- of oppervlaktesolderen, TH- of SMD-ontwerp. Als u flexibel wilt zijn, kunt u ook een breadboard kopen om op het bord te plakken. Hierdoor kunnen de componenten worden ingestoken zonder te solderen en kunnen wijzigingen aan het circuitontwerp in een handomdraai worden aangebracht.
De Arduino als besturingseenheid kan de beweging van een actuator beïnvloeden. De draairichting en de snelheid waarmee een actuator beweegt vormen de basis voor het uitvoeren van een mechanisch proces.
Het Arduino Motor Shield R3 is geschikt voor het aansturen van motoren met behulp van een Arduino UNO. Met de L298P driver heeft het een dubbele brugdriver die gebruikt kan worden om inductieve belastingen zoals DC motoren, stappenmotoren, magneetkleppen of relais aan te sturen. Hij kan worden gebruikt om de draairichting en snelheid van één stappenmotor of twee gelijkstroommotoren te regelen. De voedingsspanning varieert van 5 volt tot 12 volt en de maximale stroom is 2 ampère per kanaal, of maximaal 4 ampère met een externe voeding.
Het Arduino motorschild kan via twee spanningsbronnen worden gevoed. Het Arduino-bord zelf levert 5 volt voor de logische signalen van de motordriver. Om ervoor te zorgen dat er voldoende spanning beschikbaar is, moet naast de standaardvoeding via de USB-poort ook de holle aansluiting voor de externe voeding worden gebruikt. Deze kan op het bord worden aangesloten via de 2,1 millimeter midden-positieve stekker met een voeding die 7-12 volt aan de uitgang levert. Als alternatief kan de voeding ook op het schild worden aangesloten via een batterij op de Gnd- en V-schroefklemmen in de voedingsconnector.
De motoren zelf krijgen spanning via het IC 298 op de Vin-schroefklemmen. Dit kan op de Vin-aansluitingen van de Arduino of op de strip van het shield. De motordriver L298 kan werken met een maximale motorspanning van 46 volt. Om beschadiging van het Arduino bord met spanningen boven 12 volt te voorkomen, moet de Vin Connect soldeerbrug aan de onderkant van het shield worden doorgeknipt voor gebruik.
Het schild heeft twee aparte kanalen voor het bedienen van verschillende actuators. Kanalen A en B kunnen worden gebruikt om twee motoren met één draairichting of één motor met twee draairichtingen aan te sturen. Vier pinnen worden gebruikt om elk kanaal te besturen en er zijn twee LED's beschikbaar om de voorwaartse of achterwaartse draairichting aan te geven.
De volgende pinnen zijn toegewezen aan kanalen A en B.
De draairichting wordt geregeld wanneer een hoog of laag signaal wordt toegepast op pin D12 (DIR A) of D13 (DIR B).
De snelheid wordt overgebracht via pulsbreedtemodulatie op pen D3 (PWM A) of D11 (PWM B).
Pinnen D9 (rem A) of D8 (rem B) zijn beschikbaar voor actief remmen.
De spanning voor het betreffende kanaal kan worden gemeten op pen A0 of A1. Deze zijn gekalibreerd voor een maximale spanning van 3,3 volt bij een stroom van 2 ampère.
Om twee gelijkstroommotoren aan te sluiten, worden de twee aansluitkabels elk vastgeklemd op de + en - schroefklemmen van het respectieve kanaal.
De Arduino-borden hebben een seriële interface voor communicatie met andere apparaten. Als u het bord ook wilt gebruiken om bijvoorbeeld een smart home control systeem op te zetten, zult u het systeem in een netwerk willen integreren.
Het Arduino Ethernet Shield biedt een manier om dit te implementeren met behulp van kabels. De Ethernet controller is verbonden met de Arduino via pinnen 10, 11, 12 en 13. Pinnen 4, 11, 12 en 13 zijn ook voorzien voor aansluiting op een SD-kaart.
Als het schild nu op het Arduino-bord wordt geplaatst, zijn de resterende pinnen vrij beschikbaar voor andere toepassingen. Het pakket kan nu worden aangesloten op een router via een ethernetkabel en op een voedingsbron of een computer om het bord te programmeren via de USB-interface.
Als u nu de programmeeromgeving opent, vindt u twee soorten softwareobjecten in de bibliotheek om de Ethernetmodule te bedienen: De server en de client. Een server is beschikbaar om de Ethernetmodule te verbinden met apparaten op het internet. Een client maakt een verbinding met apparaten op het internet en verstuurt verzoeken of ontvangt antwoorden.
De functies read(), write(), print() en printIn() kunnen worden gebruikt om te lezen en te schrijven naar zowel servers als clients. De functie available() wordt gebruikt om nieuwe gegevensrecords op te vragen, terwijl de functie connected() wordt gebruikt om op te vragen of een server is verbonden met de client of dat een client is verbonden met de server.
Om de module met het internet te verbinden, moeten eerst enkele adrestoewijzingen worden bepaald.