L1 - INTRODUZIONE AD ARDUINO

ARDUINO è il nome dato a delle schede elettroniche di prototipazione per la realizzazione di semplici progetti di elettronica e robotica alla portata di tutti.

Citando Wikipedia (https://it.wikipedia.org/wiki/Arduino_(hardware)), Arduino è una piattaforma hardware composta da una serie di schede elettroniche dotate di un microcontrollore. È stata ideata e sviluppata in data 2003 da alcuni membri (Massimo Banzi in testa insieme a David Cuartielles, Tom Igoe, Gianluca Martino, e David Mellis ) dell'Interaction Design Institute di Ivrea come strumento per la prototipazione rapida e per scopi hobbistici, didattici e professionali.

Il nome della scheda deriva da quello del bar di Ivrea frequentato dai fondatori del progetto, nome che richiama a sua volta quello di Arduino d'Ivrea, Re d'Italia nel 1002

Nella Figura è riportata la scheda che di cui ci occuperemo in queste pagine, ovvero la scheda Arduino Uno. Ovviamente nel corso del tempo ed a seconda delle necessità, le schede si nono moltiplicate per forma e dimensioni e sono state corredate da Shield che rendono la scheda principale capace di interagire con dispositivi internet in quella conosciuta come IoT (Internet of Things), motori, sensori, relè e qualsiasi altro sistema robotico.

E' giusto accennare ad una delle più grandi rivoluzioni portate avanti dal sistema Arduino. Gli schemi hardware e il sorgente software sono resi disponibili con licenze copyleft, mentre il nome Arduino e il logo sono marchi registrati e possono essere usati solo dietro permesso. questo ha trasformato in breve il prodotto, in una vera e propria comunità che condivide progetti, idee, che suggerisce soluzioni. Il modo migliore per imparare Arduino? Provare, provare, provare e partecipare alla comunità online.

Queste lezioni vogliono essere lezioni operative ed indirizzate ai miei studenti di scuola media. Non indugerò in dettagli tecnici da approfondire nel caso si voglia migliorare nell'uso del mezzo e diventare veri e propri Maker. In ogni caso, per dovere di cronaca, di seguito riporto le principali caratteristiche tecniche della scheda, che presenta un microcontrollore ATmega 328P:

• Memoria Flash 32 kB
• Memoria EEPROM: 1 kB
• Memoria SRAM: 2 kB
• Porte di ingresso e uscita (I/O): 14
• Porte con PWM: 6
• Porte con ingresso analogico (ADC): 6
• Dimensioni: 68.6 x 53.3 mm

Cosa diversa è capire il suo funzionamento, necessario per i collegamenti elettrici di quelli che, nella lezione precedente, abbiamo chiamato Sensori ed Attuatori. di seguito riporto la foto del PINOUT di Arduino, ovvero di tutti i PIN che possono essere utilizzati.

Beh sicuramente uno schema del genere spaventa, ed allora proviamo a semplificare il tutto.

Cominciamo dall'Alimentazione.

Come indicato in figura, la scheda Arduino Uno può essere alimentata o collegandolo ad un computer con la presa USB, o utilizzando un voltaggio analogo come alimentazione esterna.

Per i collegamenti, invece, si utilizzano i PIN, ovvero quei fori che si vedono ai due lati della scheda. Cominciamo dalla zona di Alimentazione(indicata con POWER sulla scheda).

La scheda può erogare una alimentazione di 3,3 V o 5V così come indicato dalle scritte. Due fori sono destinati al Ground (GND), ovvero al ritorno della corrente per la chiusura dei circuiti (ne parleremo diffusamente nelle prossime lezioni). il PIN indicato con Vin (che noi non useremo), viene utilizzato spesso quando la scheda è alimentata dall'esterno e si vuole, quindi, erogare un voltaggio diverso dai 5V nominali di Arduino.

In alto, invece, i PIN numerati da 0 a 13 sono definiti PIN DIGITALI.

Questi PIN possono gestire segnali di INPUT e segnali di OUTPUT tutti a 5 V e del tipo Booleano, ovvero con i classici 0/1, ACCESO/SPENTO, ALTO/BASSO, tipici dell'informatica. In buona sostanza, se immaginiamo una lampadina, un LED, con questi PIN posso dare l'informazione di ACCESO e di SPENTO, o ricevere, ad esempio, un messaggio di superamento di un valore di soglia nel caso di un sensore esterno.

Infine, in basso, i 6 PIN ANALOGICI.

Questi PIN sono solo di INPUT, ossia questi pin servono principalmente per acquisire dei segnali provenienti da sensori di tipo analogico: trimmer, potenziometri, fororesistenze, ultrasuoni, IR, Temperatura, umidità ecc… ossia tutti quei sensori che possono generare un segnale analogico in funzione della loro stimolazione (luminosa, meccanica, ecc) se ad esempio volessi rilevare la distanza con un sensore IR dovrai utilizzare uno di questi pin.

Ci siamo, lezione finita. Nelle prossime lezioni una panoramica sul sistema per collegare sensori e attuatori, sui sistemi si simulazione dei collegamenti (FRITZING e TINKERCAD) e sul linguaggio di programmazione da usare (Mblock, un sistema SCRATCH LIKE a blocchi logici).