Jak rozpoznać poszczególne elementy zestawu Arduino? Jak znaleźć w zestawie rezystor, potencjometr, diodę RGB czy różne czujniki? Na te i inne pytania odpowiadamy w tej części strony.

Płytka Arduino

Arduino to elektroniczna płytka do programowania, zaprojektowana zgodnie z zasadami ruchu Open Hardware (ang. „otwarty sprzęt”), co oznacza, że jej twórcy udostępnili jej konstrukcję w taki sposób, by inni mogli z niej korzystać, rozwijać ją i udoskonalać zgodnie z potrzebami. W potocznym rozumieniu Arduino jest niewielkim „komputerkiem”, do którego można podłączyć różne elementy (diody, czujniki, silniczki itp.), tworzyć proste układy elektroniczne i budować rozmaite, czasem zaawansowane, urządzenia.

Arduino wykorzystywane jest przez pasjonatów projektujących do użytku domowego różne urządzenia według własnych pomysłów. Może to być elektroniczny zamek do drzwi, mechanizm zmieniający wodę w akwarium, zaprogramowana zabawka, a nawet prosty telefon własnej produkcji. Na bazie Arduino powstały roboty edukacyjne do nauki programowania, takie jak LOFI robot czy wykorzystywany w projekcie MoboLab – robot mBot. Arduino jest doskonałym narzędziem do nauki programowania – takim, które daje możliwość rozpoczęcia programistycznej przygody tak bardziej na poważnie . Wielu programistów – twórców innowacyjnych rozwiązań, urządzeń czy starrupów (firm technologicznych) zaczynało zabawę z programowaniem właśnie od Arduino!

Z Arduino można rozwijać hobby, uzdolnienia, wyobraźnię i umiejętności wymyślania własnych projektów oraz wdrażania ich w życie. Budowane urządzenia nie wymagają dużych nakładów finansowych, a dzięki olbrzymiej społeczności działających na całym świecie programistów-pasjonatów, można znaleźć w sieci samouczki Arduino, porady, przykłady zrealizowanych projektów oraz inspiracje do wymyślania własnych urządzeń.

Arduino podłączamy do komputera kablem USB. Na płytce znajdują się liczne złącza wejścia/wyjścia, zwane „pinami”, do których przypinamy zewnętrzne elementy. W górnej części płytki znajdują się piny cyfrowe (digital), oznaczone numerami od 0 do 13, a w dolnej częśći – piny analogowe, oznaczone symbolami od A0 do A5. W projekcie „MoboLab – roboty i tablety w Twojej szkole” używamy wersji Arduino Uno z mikrokontrolerem ATmega328. W licznych, dostępnych w sieci materiałach można spotkać się też z takimi określeniami Arduino, jak: „platforma programistyczna”, „mikrokontroler” (który faktycznie jest częścią Arduino) czy „moduł z mikrokontrolerem”.

 

Płytka stykowa

Płytka stykowa w naszym zestawie to płytka z otworami (+ / -), do których „wtykamy” diody oraz pozostałe elementy tworzonego układu. Takie płytki umożliwiają szybkie tworzenie układów elektronicznych bez konieczności lutowania, dzięki czemu w układach można łatwo wprowadzać zmiany. Nasza płytka posiada 830 otworów.

 

Diody RGB

Dioda RGB to trzy diody w jednej, czyli dioda, która może świecić w każdym kolorze. Barwę światła diody uzyskuje się dzięki zmieszaniu trzech kolorów podstawowych (R – czerwony, G – zielony, B – niebieski). Dioda RGB może być w wersji ze wspólną katodą oraz ze wspólną anodą. W naszych zestawach mamy obie wersje diody – różnią się one sposobem podłączania diod. Najdłuższa nóżka diody to katoda (masa) albo – w wersji ze wspólną anodą – anoda (plus).

 

Diody LED

Dioda LED, zwana też diodą elektroluminescencyjną, to dioda, która może świecić w jednym z różnych kolorów, np. w czerwonym, żółtym, niebieskim lub zielonym.
Diody LED są jednym z pierwszych elementów, jakie podłączamy do płytki Arduino, tak aby świeciły w sposób ciągły lub migały. Dzięki diodom można szybko opanować budowanie pierwszych układów elektronicznych i tworzenie pierwszych programów, ponieważ dioda w prosty sposób pozwala zweryfikować, czy układ działa (dioda świeci się lub nie). Dioda LED ma dwie „nóżki”: krótszą (katodę) i dłuższą (anodę). Podłączając diodę do płytki zawsze używamy rezystora (by nie spalić diody).

 

Rezystor

Rezystor (inaczej opornik) to prosty element układu elektronicznego, służący do ograniczania przepływu prądu płynącego w tym układzie. Wykorzystuje się go wtedy, gdy porzebne jest zmniejszenie napięcia lub prądu. Wielkość tego ograniczenia (tzw. „rezystancja”) wyrażona jest w omach. Rezystory wpinamy do płytki stykowej w układach z diodami (inaczej diody zostałyby spalone).

 

Potencjometr

Potencjometr to szczególny rodzaj rezystora, który służy do tego, by można było zmieniać rezystancję (wielkość ograniczenia przepływu prądu) w sposób płynny. Jest to tzw. „regulowany rezystor”. Róznica polega na tym, że nie określamy z góry, jaki ma być opór, tylko uzyskujemy właściwy opór kręcąc „gałką” potencjometru. Prtzydaje się to wtedy, gdy chcemy mieć określone paramatry (np. jasność diody, głośność dźwięku) w tworzonym układzie lub budowanym urządzeniu.

 

Tranzystor bipolarny

Tranzystor to element elektroniczny, który wzmacnia siłę prądu elektrycznego. Stosuje się go po to, by zasilić pozostałe komponenty układu, które potrzebują więcej energii.
Działanie tranzystora można porównać do działania elektronicznego przełącznika: dzięki niemu możemy „włączyć” przepływ dużego prądu. W naszych zestawach znajdują się tranzystory bipolarne, składające się z trzech warstw półprzewodnika i mające trzy „nóżki”.

 

Czujnik temperatury

Czujnik temperatury LM35DZ – analogowy THT to prosty czujnik temperatury, który można podłączyć do wyświetlacza. Za pomocą takiego czujnika można zmierzyć temperaturę wody albo jakiegoś obiektu.

Ultradźwiękowy czujnik odległości

Ultradźwiękowy czujnik odległości mierzy odległość od jakiegoś obiektu. Zasada działania czujnika polega na tym, że emituje on dźwięk, który odbija się od napotkanej przeszkody i powraca. Czujnik „czeka”, aż dźwięk powróci i oblicza czas, po którym to nastąpiło. Czujnik HC-SR04 znajdujący się w naszym zestawie, działa w zakresie od 2 do 200 cm. Jest zasilany napięciem 5 V.

Fotorezystor

Fotorezystor mierzy poziom światła słonecznego bądź sztucznego. W zestawie znajduje się fotorezystor GL5616 o rezystancji 5-10 kΩ i mocy 100 mW.

Czujnik temperatury i wilgotności powietrza

Czujnik DHT11 to prosty w użyciu miernik temperatury i wilgotności powietrza. Czujnik służy do pomiaru temperatur w zakresie od 0 C do 50 C oraz wilgotności powietrza od 20% do 95%RH. Czujnik nie nadaje się do pomiaru temperatur ujemnych, a tym samym nie przyda nam się do mierzenia temperatury np. za oknem. Dobrze sprawdzi się w pomiarach w pomieszczeniach zamkniętych. Błędy pomiaru mieszczą się w zakresie ±2C dla temperatury oraz ±5%RH dla wilgotności.

 

Optyczny czujnik odbiciowy

Czujnik odbiciowy (optyczny) można wykorzystać do wykrywania przeszkód albo kontrastu podłoża (np. jako czujnik linii). W tym czujniku nadajnikiem jest dioda IR, a odbiornikiem fototranzystor.

 

Czujnik (detektor) ruchu

Czujnik ruchu typu PIR (z detektorem podczerwieni) służy do wykrywania poruszających się obiektów. Reaguje na wzrost temperatury (zmianę promieniowania podczerwonego). Wykorzystywany jest np. w różnych systemach alarmowych i oświetleniowych.

Czujnik wibracji, wstrząsów, pochylenia

Czujnik wibracji wykrywa drgania lub zmianę położenia obiektu. Można go wykorzystać do stabilizacji działania budowanych urządzeń (pełni podobną funkcję jak żyroskop).

 

Czujnik dźwięku

Moduł czujnikiem dźwięku wyposażony w wyjście cyfrowe pełni rolę prostego mikrofonu do Arduino. Za pomocą tego czujnika można wykrywać dźwięk w ortoczeniu, np. klaskanie.

 

Brzęczyk

Buzzer (brzęczyk) to sterowany elektronicznie prosty sygnalizator dźwiękowy. Buzzery stosuje się do sygnalizacji jakiegoś zdarzenia w układzie elektronicznym, np. informowania o błędzie albo reagowania na czynność wykonaną przez użytkownika (np. naciśnięcie klawisza).

 

Serwomechanizm

Serwomechanizm to urządzenie składające się z silnika napędowego prądu stałego, potencjometru, wewnętrznego układu elektronicznego sterującego pracą silnika oraz przekładni zębatej i obudowy. Serwomechanizmy (lub po prosu „serwa”) są podstawowym wyposażeniem zdalnie sterowanych modeli. Mogą mieć różne kształty i rozmiary. W zestawach startowych Arduino wykorzystuje się tzw. mikro serwa, o wymiarach do ok. 40x40x20 mm, z trójprzewodowym połączeniem i zestawem tzw. „orczyków”, które – po otrzymaniu odpowiednich sygnałów wychylają się o określony kąt (w przedziale od 0 do 180 stopni). Serwo może służyć jako prosty napęd dla robota budowego za pomocą zestawów Arduino.

 

Klawiatura numeryczna membranowa

W zestawach do Arduino znajduje się prosta klawiatura membranowa wyposażona w 16 klawiszy.

 

 

Pilot IR

Pilot do bezprzewodowego sterowania sprzętem elektronicznym. Posiada odbiornik podczerwieni i 21 klawiszy.

 

Odbiornik IR

Odbiornik podczerwieni. Wraz z pilotem IR umożliwia stworzenie komunikacji bezprzewodowej z różnymi urządzeniami w zestawach Arduino.

 

Przewody połączeniowe

Do tworzenia połączeń na płytce stykowej oraz pomiędzy płytką i Arduino służą kable. Kable są dostępne z końcówkami męsko-męskimi (czyli zakończonymi „szpilkami”) oraz żeńsko-męskimi (jedna końcówka ze „szpilką”, druga z otworem). Przewody z końcówkami męsko-męskimi są w naszych zestawach w różnych kolorach i w różnej długości. Za pomocą kabli łączymy pola na płytce stykowej i różne elementy zestawu.

 

 

Przyciski

W zestawach znajduje się 6 małych przycisków (buttonów) typu tact switch.

 

Czujnik przepływu prądu (czujnik Halla)

Czujnik pola magnetycznego działający na zasadzie czujnika Halla. Umożliwia pomiar prądu do 30A m.in. za pomocą Arduino. Czujnik tego typu wykorzystywany jest m.in. w samochodach do pomiaru prądu silniczka zamykania szyb, w układach sterowania roletami itp.

 

Przekaźniki

Układ z dwoma przekaźnikami typu SRD-05. Służy do sterowania różnymi elementami budowanych urządzeń.