Arduino - tai mikrokontroleris, elektroninis įtaisas, reaguojantis į pasikeitusius aplinkos parametrus ir galintis valdyti kitus prietaisus. Jį galima naudoti įvairiems projektams - nuo stalinio laikrodžio su žadintuvu iki robotų kūrimo. Arduino dažnai lyginamas su „LEGO konstruktoriumi“ dėl jo lankstumo ir galimybės jungti daugybę periferinių įrenginių.
Arduino valdiklių modeliai ir jų savybės
Pradiniai Arduino modeliai, tokie kaip Duemilanove, buvo populiarūs. Vėliau pasirodė patobulintos versijos, pavyzdžiui, Arduino Nano R3 prototipas, pakeitęs ankstesnį Arduino Nano. Arduino Nano yra kompaktiškas, jo dydis 4,3 cm x 1,8 cm. Nors originalūs Arduino valdikliai gali būti brangūs, rinkoje yra daug kinietiškų klonų, kurie siūlo panašias funkcijas už prieinamesnę kainą.
Arduino Nano (klono) techninės specifikacijos
- Mikrokontroleris: ATmega328.
- Procesoriaus dažnis: 16MHz.
- Atmintis:
- 30KB Flash atminties (iš 32KB, 2KB užimta BootLoader'iu).
- 2KB SRAM.
- 1KB EEPROM.
- Maitinimas: Prie kompiuterio jungiasi Mini-B USB jungtimi, iš jos gauna +5V maitinimą.
- Įtampos stabilizatorius: Integruotas.
Įvesties/išvesties kontaktai (Pins)
Arduino Nano turi įvairių kontaktų (kojelių), skirtų bendravimui su išoriniais įrenginiais:
- Skaitmeniniai įvesties/išvesties (Digital I/O Pins): Iš viso yra 16, bet dvi (TX/RX) naudojamos bendravimui su kompiuteriu, tad lieka 14.
- PWM (Pulse-width modulation) išvadai: 6 iš 14 skaitmeninių kontaktų gali būti naudojami kaip PWM. Tai leidžia gauti ne tik loginį 0 (0V) ar loginį 1 (5V), bet ir reguliuojamą įtampą (0-5V) priklausomai nuo pasirinktos reikšmės (0-255). PWM naudojamas apšvietimo ryškumui ar varikliuko greičiui reguliuoti. Pavyzdžiui, „analogWrite(3,127);“ ant D3 išvado duos 2,5V.
- Analoginiai įėjimai (Analog Input Pins): Yra 8 analoginiai įėjimai, kurie gali skaityti įtampą nuo 0V iki 5V ir konvertuoti ją į skaitmenines reikšmes nuo 0 iki 1023.
LED indikatoriai ir "Reset" mygtukas
Arduino Nano plokštėje yra keturi šviesos diodai (LED) ir "Reset" mygtukas:
- RX/TX šviesos diodai: Mirksi, rodydami duomenų siuntimo ar gavimo aktyvumą tarp kontrolerio ir kompiuterio.
- Šviesos diodas prie D13 kojos: Skirtas vartotojo programoms.
- Maitinimo indikatorius: Rodo, kad plokštė gauna maitinimą.
Maitinimas ir VIN kontaktas
Arduino gali būti maitinamas keliais būdais:
- Per USB jungtį: Nuo kompiuterio USB prievado gaunami +5V. Tačiau prie kompiuterio ne visada patogu laikyti prietaisą, o kompiuterio USB portas gali atsijungti, jei apkrova viršija 500mA.
- Per VIN kontaktą: VIN (Voltage Input) yra išorinio maitinimo kontaktas. Per jį galima prijungti išorinį maitinimo šaltinį, pavyzdžiui, seną maitinimo bloką nuo 7V iki 12V. Gamintojai nurodo, kad VIN kontaktui ribinės reikšmės yra 6V-20V. Svarbu atkreipti dėmesį, kad VIN pin yra VIENINTELIS pin, tiekiantis energiją plokštei, 5V ir 3V3 yra TIK IŠĖJIMAS.
- Naudojant akumuliatorius: Jei reikalingas autonominis veikimas, galima naudoti akumuliatorius. Pavyzdžiui, blokelį iš 6 AA tipo baterijų (6x1.2V = 7.2V) maitinimui per VIN kontaktą.
[Apžvalga] Maitinimo šaltinis Arduino projektui 9V 1A. Išpakavimas
VIN naudojimo niuansai ir rekomendacijos
Nors USB užtenka programos įkėlimui, jungiant galingesnes apkrovas, tokias kaip steperinius ar kitokius variklius, rekomenduojama naudoti išorinį 9-12V maitinimą per VIN kontaktą. Reikia atidžiai tikrinti prijungiamų modulių maitinimo reikalavimus. Pavyzdžiui, GSM moduliui gali prireikti iki 2A srovės trumpuoju impulsu siunčiant SMS, ko 9V baterija gali nepajėgti tiekti. Svarbu vengti situacijų, kai Arduino ir kiti moduliai maitinami iš skirtingų šaltinių, nes tai gali sukelti nenuspėjamus padarinius dėl srovės tekėjimo per mikroschemų vidinius komponentus.
Arduino programavimas ir ekosistema
Arduino programavimui reikalinga programinė įranga su tvarkyklėmis, kurią galima parsisiųsti iš oficialios svetainės arduino.cc. Naujausia versija, pavadinta "Arduino Software", yra nuolat atnaujinama. Parsisiųstus failus reikia išarchyvuoti į diską. Arduino ekosistema apima ne tik pačius valdiklius, bet ir daugybę bibliotekų bei bendruomenės palaikymą. Pradedantiesiems rekomenduojama atidžiai studijuoti UNO plokštės dokumentaciją ir pinout diagramas, vėliau pereinant prie kitų modelių, tokių kaip NANO, MEGA, RP2040, 33IOT.
Arduino panaudojimo sritys
Arduino leidžia įgyvendinti daugybę idėjų:
- Daviklių integravimas: Prie kontrolerio galima jungti temperatūros, apšvietimo, slėgio, pagreičio ir kitus daviklius.
- Valdymas: Valdyti šviesos diodus, skystųjų kristalų (LCD) ekranėlius, servo variklius.
- Ryšys ir duomenų perdavimas: Su GPS moduliu kontroleris gali nuskaityti koordinates, su GSM moduliu - siųsti žinutes į telefoną, o su SD kortelės moduliu - įrašinėti duomenis realiuoju laiku.
- Automatinės sistemos: Naminių gyvūnų maitinimas, laistymo sistemos, nuotolinis telemetrinių duomenų perdavimas.
- Robotika: Robotų kūrimas.