AEDUINO - Aprinderea a doua leduri.

Folosind schema de la exemplul ( Primul program in Arduino. Aprinderea unui led. ) anterior vom monta încă un led la pinul 8. Calcularea rezistorului se face la fel și vom avea ca rezultat aceiași valoare (100Ω).

Schema folosită:

În Arduino IDE vom scrie următorul program:

void setup() 

{

pinMode(9,OUTPUT);

pinMode(8,OUTPUT);

}

void loop()

 {

digitalWrite(9,HIGH);

digitalWrite(8,HIGH);

}

După cum observați , față de primul program, avem în plus încă două linii de program: pinMode(8,OUTPUT) prin care setăm pinul 8 ca fiind de ieșire; iar digitalWrite(8,HIGH) va aprinde ledul conectat la pinul 8.

ARDUINO - Primul program in Arduino. Aprinderea unui led.

Să se facă lumină!!!!!!

Când lucrăm cu circuite electronice este obligatoriu să știm câte ceva despre componentele electronice pe care le folosim și puțină teorie.

În fiecare capitol vom trece în revistă câte ceva despre componentele pe care le utilizăm, ceva teorie și puțină cultură generală.

Într-un circuit electric/electronic curentul electric circulă dintr-un punct cu potențial ridicat ( + ) către un punct cu potențial scăzut ( - ), cu alte cuvinte curentul circulă de la + la –( GND ). Curentul va căuta calea cu rezistența cea mai mică spre masă ( GND sau Ground ). Un circuit de curent continuu ( DC ) este caracterizat de : curent, tensiune, rezistență; iar relația dintre acestea este dată de legea lui Ohm, care spune: intensitatea curentului electric care circulă printr-o porțiune de circuit este direct proporțională cu tensiunea aplicată la bornele circuitului și invers proporțională cu rezistența electrică a porțiunii de circuit. Produsul dintre rezistența electrică și intensitatea curentului electric care o străbate se numește cădere de tensiune. Pentru a înțelege vom lua drept exemplu un circuit simplu ce va aprinde un led.

Pentru a aprinde un led avem nevoie de o baterie și două fire. Legând firele la baterie și apoi la led vom observa aprinderea acestuia. Până aici totul este bine. În general un led funcționează la o tensiune de până în 5V ( 1,5 ÷ 3V ) și îi trebuie un curent I de până la 20mA. În cazul în care deținem o baterie de 9V ( sau o sursă de alimentare ) și vrem să aprindem led-ul va funcționa dar pentru o perioadă scurtă de timp, asta deoarece îl alimentăm cu o tensiune prea mare. Pentru a regla căderea de tensiune pe led la maxim 3V va trebui să îi punem o rezistență în față astfel încât tensiunea U (V) = 9V sa se dividă în Uled=3V și restul de 6V sa fie căderea de tensiune pe rezistor. În același timp tot din valoarea rezistorului putem regla și curentul ce trece prin led la I=20mA.

În următoarea schemă vom introduce rezistor

în serie cu led-ul și ne vom folosi de legea lui Ohm pentru a calcula valoarea lui ( rezistor ) astfel ca prin led să circule un curent de maxim 20mA și căderea de tensiune pe led să fie de 3V.

Conform schemei

Aplicăm legea lui Ohm pe rezistor:  

Am aplicat legea lui Ohm pentru a afla valoare lui R1 știind curentul ce va trece prin el I=20mA si căderea de tensiune pe el Ur = 6V.

Cunoscând cum se calculează valoarea unui rezistor folosit pentru a aprinde un led, să construim schema noastra folosind placa de dezvoltare Arduino Mega2560:

Pentru a aprinde ledul din figura de mai sus trebuie ca la iesirea pinului 9 să avem 5V. Observăm in figură un rezistor in serie cu ledul, este rezistorul de care am discutat mai sus. Calculăm valoarea rezistorului:

Am calculat valoarea rezistorului ca fiind 100Ω. În continuare vom scrie următorul program ( cod ) în IDE-ul Arduino astfel:

• Deschidem Arduino

• Va apere pe ecran următoarea fereastră

• Conectăm placa de dezvoltare la PC, dar nu inainte de a lega led-ul și rezistorul la placă.

• mergem în meniul ”Instrumente opțiunea ”Placă:…….” , alegem placa de dezvoltare folosită 

•      Accesăm meniul ”Instrumente” opțiunea ”Port ” și alegem portul de comunicare

După acești pași vom scrie următorul program:

După cum am scris în capitolul ”Arduino IDE” în funcția setup() se pun datele de configurare ( pini folosiți,      starea pinilor, etc ). În cazul nostru , pentru a aprinde led-ul , vom folosi pinul 9 și va fi pin de ieșire, din el trebuie să iasă tensiunea de 5V. În interiorul funcției loop() se scriu instrucțiunile care vor face ca led-ul să se aprindă.

În interiorul funcției setup() vom scrie:

pinMode(9,OUTPUT) = configurează pinul 9 ca pin folosit și să se comporte ca un pin de ieșire.

În momentul de față am configurat pinul folosit ca fiind pinul 9 și este un pin de ieșire.

Am configurat pinul 9 ca fiind pinul folosit și este de ieșire, acum urmeaza să ii spunem microcontroller-ului să aprindă led-ul. Aceasta se face prin următoarea instrucțiune ( comandă )scrisă în interiorul funcției loop():

digitalWrite( 9 , HIGH ) = pune pinul 9 de ieșire în starea 1 logic ( 1-corespunde valorii 5V iar 0 – corespunde stării 0V)

Acum nu ne mai rămâne decât să verificăm/compilăm programul și să încărcăm programul în microcontroller, astfel:

Ø  Accesăm meniul ”Schiță” opțiunea ”Verifică/Compilează”

Ø  Dacă avem erori va trebui să le corectăm și apoi să verificăm/compilăm din nou.

Ø  După corectarea erorilor accesăm meniul ”Schiță” opțiunea ”Încarcă”

În momentul acesta led-ul se va aprinde.

În următoarea figură se prezintă cum ar trebui sa arate fereastra cu programul scris.

ARDUINO - Ce găsim pe placa electronica Arduino?

Sunt foarte multe variante de placi arduino, dar in majoritatea cazurilor veți găsi următoarele componente:

POWER și COMUNICAȚIA USB – alimentarea poate fi o sursă externă ( 2 ) sau se poate lua tensiunea necesară din conexiunea USB (1) care de asemenea face legătura dintre partea software și placa electronică. Mare atenție când folosiți sursa de alimentare externă, tensiunea acesteia trebuie să fie cuprinsă între 6 – 12 V .

Pinii 3V3(5), 5V (4), GND(3), AnalogIn(6), Digital PWM(7,8), Aref (9) – sunt foarte bine gândiți pentru că puteți să vă conectați la ei cu simple fire. La majoritatea plăcilor Arduino acești pini, dar și ceilalți, sunt marcați vizibil pe placa.

·         GND = masa;

·         5V si 3V3 = sunt pini la care avem o tensiune de 5V respectiv 3V3 pe care o putem folosi pentru a alimenta altceva.

·         AnalogIn = cu acești pini putem citi date analogice de la diferiți senzori analogici si transformate în date digitale.

·         Digital PWM = acești pini sunt pentru a primi și transmite date la/către diferite componente;

·         Aref = referința analogica. Este utilizată pentru a seta o referință externă pentru limita superioara .

Reset Button ( 10 ) – în cazul în care placa se blochează si nu mai rulează codul apăsăm acest buton și programul va începe de la început.

Power LED Indicator (11) – ne arată dacă placa este alimentată sau nu

Tx, Rx (12) – sunt pinii de comunicație. Aceștia ne arată dacă se recepționează sau transmit date.

Main IC (13) – microcontroller-ul

Voltage Regulator (14)  – în cazul în care alimentăm placa de la o sursă externă având tensiunea cuprinsă între 12 -19V acesta nu lasă să pătrundă decât tensiunea necesară placii fără să o distrugă, dar daca tensiunea este mai mare de 20V acesta se va arde și cu mari sanse se va strica și placa arduino.

ARDUINO - Instalare drivere si IDE-ul

Arduino Instalare drivere

Pentru a putea folosi platforma Arduino, indiferent de model, va trebui să accesați adresa www.arduino.cc , căutați la secțiunea DOWNLOAD pachetele software corespunzătoare sistemului de operare și descărcați-le.

Instalare pe WINDOWS

După ce ați descărcat pachetele software pentru Windows, instalați-l ( în cazul pachetului cu extensia .exe ) sau dezarhivați arhiva zip într-un director unde doriți dumneavoastră ( ex. C:\Arduino ).

Conectați cablul USB la placa de dezvoltare și la PC.

În acest moment windows-ul va începe instalarea drivere-lor. În cazul în care a-ți descărcat pachetul software in format zip instalarea se va opri la un moment dat, e ceva normal nu intrați în panică ci doar urmăriți următorii pași:

• ·         Click pe Start menu -------------- Control Panel;
• ·         Click pe System and Security ;
• ·         Click pe System -------------Device Manager;
• ·         Căutați la Ports ( COM&LPT ): Arduino xxxxxx(COMx) sau Unknown device;

• ·         Click dreapta pe Arduino xxxxxx ( COMx ) sau Unknown Device ------------------ Update Driver Software

• ·         Click pe ”Browse my computer for Driver software” ;
• ·         Mergeți în directorul unde a-ți dezarhivat arhiva zip, descărcată de la www.arduino.cc, apoi accesați subdirectorul ”Drievrs” ------- click OK -------- click NEXT ;
• ·         Windows-ul va instala drivere-le ;
• ·         După terminare asigurațivă că la Ports ( COM&LPT ) apare la Arduino xxxxxx ( COM x ) portul (ex. COM4, COM3,...etc ) sau în loc de Unknown Device apare denumirea plăcii de dezvoltare iar între paranteze portul de comunicație (ex. Arduino Mega 2560 ( COM 4 ) ).

Atenție!!!!! Dacă utilizați sistemul de operare Windows 8 va trebui să dezactivați semnătura de driver ( driver signature )

Dezactivare semnătura de driver (driver signature ) pentru Windows 8:

Windows-ul 8 vine cu o mică funcție de securitate cu privire la drivere. Daca vrem să instalam un driver fără semnătură o să întâmpinăm anumite probleme asa că va trebui sa dezactivăm temporar sau permanent această opțiune de securitate.

Dezactivare temporară:

·         Din meniul Metro Start Screen, deschidem Settings ( mișcăm mouse-ul in colțul din dreapta –sus a ecranului și așteptăm puțin până apare o bară de meniu și selectăm sau dam click pe icoana simbolizată printr-o roată dințată );

·         Click pe ” More PC Settings ” ;

·         Click ” General ” ;

·         Dăm în jos folosind scoll-ul și dăm click pe ” Restart now ” sub ” Advanced startup ”;

·         Așteptăm puțin ;

·         Click pe ” Troubleshoot ”;

·         Click pe ” Advanced Options ” ;

·         Click pe ” Windows Startup settings ” ;

·         Click ” Restart ” ;

·         Când calculatorul se restartează, selectăm opțiunea ” Disable driver signature enforcement ” din listă;

Dezactivare permanentă:

• ·         În meniul Metro Start  Screen
• ·         Tastăm ” cmd”
• ·         Click dreapta pe ” Command Prompt ” și selectăm “Run as Administrator”
• ·         Scriem:  bcdedit -set loadoptions DISABLE_INTEGRITY_CHECKS bcdedit -set TESTSIGNING ON
•       Restartăm calculatorul.

Instalare pe MAC OS x

• ·         După descărcarea software-ului , dați dublu-click pe arhiva zip sau pe fișierul descărcat.
• ·         Copiați aplicația Arduino in directorul Applications.
• ·         Conectați placa de dezvoltare Arduino la PC.

Este posibil , dar asta în funcție de versiunea Mac OS x , să nu fie nevoie de drivere. În cazul în care va apare fereastra ” Network Preferences ” apăsați pe butonul ” Apply ”.

Instalare pe LINUX.

În cazul în care utilizați ca sistem de operare LINUX va trebui să vizitați site-ul ( pagina de internet ) www.arduino.cc/linux .

ARDUINO IDE

După instalarea drivere-lor vom rula aplicația Arduino.exe din directorul de instalat sau directorul unde am dezarhivat arhiva zip. Aplicația arduino va arăta ca în figura următoare:

Aplicația va arăta puțin diferit în funcție de sistemul de operare ( Windows, Linux, Mac ) dar va conține aceleași meniuri , butoane,...etc.

Fereastra Arduino IDE se poate împărți în trei mari zone:

1. 1.       Zona de comenzi și meniuri ;
2. 2.       Zona de text ;
3. 3.       Zona de mesaje ;

Zona de comenzi și meniuri

Această zonă conține : bara de titlu, meniurile și icoanele. Bara de titlu reprezintă numele fișierului  și versiunea programului. Sub bara de titlu sunt o serie de meniuri: Fișier ( File ), Editare ( Edit ), Schiță ( Sketch ),Instrumente ( Tools ), Ajutor ( Help ), fiecare având și submeniuri.

Sub partea de meniuri sunt icoanele care sunt practic scurtături ale celor mai importante comenzi aflate în meniuri : Verifică ( Verify ), Încarcă ( Upload ), Nou ( New ), Deschide ( Open ), Salvare ( Save ), Terminal Serial ( Serial Monitor ).

Meniul Fișier ( File ) = conține opțiuni de salvare, deschidere, printare, exemple, preferințe.

Meniul Editare ( Edit ) = conține funcțiile de copiere, decupare, lipire, căutare și alte opțiuni comune unui procesor de texte.

Meniul  Schiță ( Sketch ) = conține funcțiile de verificare/compilare a programului înainte de încarcare, includere librării și alte opțiuni importante.

Meniul Instrumente ( Tools ) = conține o varietate de funcții printre care si selectarea plăcii de dezvoltare folosite, selectarea portului, terminalul serial.

Meniul Ajutor ( Help ) = Conține legături către diverse pagini web si informații diverse despre Arduino IDE și placile de dezvoltare suportate de Arduino IDE.

Bara de icoane

Verifică/Compilare   verifică codul de program de erori înainte de încărcare în placa de dezvoltare.

Încărcare = încarcă programul în placa de dezvoltare, mai precis în microcontroller. Mare atenție ca înainte de încărcare să se verifice dacă este selectată corect placa de dezvoltare și portul de comunicare ( meniul Instrumente ------ Placă și meniul Instrumente ------ Port ).

Nou = creează o schiță nouă în care urmează să scriem un nou cod de program.

Deschidere             = deschide o schiță existentă.

Salvează    = salvează schița in lucru.

Terminal serial   =  este utilizat pentru a comunica între placa de dezvoltare și IDE. Pe monitor va apărea datele trimise către placă si datele primite de la placă.

Zona de text

În această zonă vom scrie codul de program. Fiecare program arduino are două funcții principale și necesare pentru ca să funcționeze. Aceste funcții sunt :setup() și loop().

Funcția setup() se execută o singură dată și conține datele de configurare a microcontrollerului sau a plăcii de dezvoltare ( ex. ce pini sunt utilizați, ce pini sunt de intrare, de ieșire, dacă utilizăm portul serial,...etc.).

Funcția loop() se execută, după executarea funcției setup(), continuu până când se apasă butonul RESET sau alimentarea plăcii este întreruptă.

Zona de mesaje

Toate mesajele cu privire la schița curentă, erori de program, alte erori vor apărea în această zonă.

În partea de jos-stânga a zonei de mesaj se poate vedea numele plăcii Arduino folosite și portul de comunicare.

ELECTRONICA - Unități de Măsură

Unități de Măsură

Unitățile de măsură utilizate de Sistemul International ( S.I. ) pentru tensiune, curent și rezistență sunt : volt ( V ), Ampere (A ) și Ohm ( Ω )

Câteodată este necesară folosirea multiplilor sau submultiplilor acestor unități de măsură în cazul în care valorile măsurate sau calculate sunt foarte mari sau foarte mici.

În tabelul următor vă prezint o mare parte a unităților de măsură a S.I. utilizate în electronică si/sau electrică:

Parametru electric	Unitate de măsură	Simbol	Descriere
Tensiune	Volt ( V )	V, E sau U	Potențial electric V=IxR
Curent	Ampere ( A )	I sau i	Curentul electric I=V/R
Rezistență	Ohm ( Ω )	R	Rezistență în c.c.  R=V/I
Conductanță	Siemen ( S )	G	G=1/R
Capacitate	Farad ( F )	C	C=Q/V
Sarcină electrică	Columb ( C )	Q	Q=CxV
Inductanță	Henry ( H )	L sau H
Putere	Watts ( W )	W	P=VxI
Impedanță	Ohm ( Ω )	Z	Rezistență în c.a.
Frecvență	Hertz ( Hz )	Hz sau f	f=1/T

În tabelul următor prezint multiplii și submultiplii utilkizați în electronică și electrică :

Prefix	Simbol	Valoare	Puteri ale lui 10
Tera	T	1000000000000	1012
Giga	G	1000000000	109
Mega	M	1000000	106
Kilo	K	1000	103
centi	c	1/100	10-2
mili	m	1/1000	10-3
micro	µ	1/1000000	10-6
nano	n	1/1000000000	10-9
pico	p	1/1000000000000	10-12

Utilizând multiplii / submultiplii vom evita să scriem valori foarte mari.

Câteva exemple:

• în cazul în care într-un circuit electric / electronic măsurăm o tensiune de 1000 V, aceasta o putem scrie astfel :

                            

                 1000V = 10³ V

                       10³ = Kilo          = 1KV

• în cazul rezistențelor de valoare mare, în loc să scriem 1000000 Ω vom scrie 1MΩ

            

                        1 000 000 Ω = 1 x 10⁶ Ω = 1MΩ

Tot cu ajutorul acestora putem să facem și conversii.