L2 - ARDUINO E COLLEGAMENTI

Prima di passare ai primi progetti con Arduino è necessario inevitabilmente affrontare i fondamenti dei collegamenti elettrici. Non indugerò più di tanto sui principi dell'elettronica, né tanto meno su quelli di fisica dell'elettricità, ma un minimo di consapevolezza occorre acquisirla.

L'idea di base è quella del Circuito Elettrico. Un Circuito elettrico è rappresentato da una sorgente di energia elettrica (una pila ad esempio), un utilizzatore (ad esempio una lampadina), e dei collegamenti che portano la corrente dalla pila all'utilizzatore e che la riportano indietro costruendo un circuito ed un percorso rigorosamente chiuso.

Una soluzione di continuità all'interno di questo cammino, interrompe il passaggio della corrente (è il principio di funzionamento dell'interruttore).

Cosa sono quelle lettere? V è il potenziale elettrico.

In fisica ogni fenomeno è dettato e spinto da una DIFFERENZA, e continua fino a che questa differenza non si è in qualche modo annullata. Due corpi a contatto a temperatura diversa generano un flusso di calore dal corpo a temperatura maggiore al corpo a temperatura minore, fino al raggiungimento dell'equilibrio termico. Questa differenza è definita appunto come Forza Spingente.

Il Potenziale elettrico, o meglio ancora, la DIFFERENZA DI POTENZIALE, è la responsabile della creazione della corrente elettrica che fluisce nei cavi di collegamento e si misura in Volt.

I è l'intensità di corrente elettrica generata dal potenziale e si misura in Ampere.

R è la grandezza meno comprensibile. R rappresenta la resistenza al passaggio e all'avvenimento di un qualsiasi fenomeno. Spesso faccio l'esempio di una partita di rugby. Se dovessi portare il mio bel pallone ovale nell'area di meta avversaria, lo farei velocemente senza la squadra avversaria, ma se la mischia avversaria è bella schierata, non so se riuscirei mai a raggiungere l'altra parte del terreno di gioco. Nel caso di corrente elettrica la Resistenza si misura in Ohm.

Come sono collegate queste tre grandezze? Mostrandolo in un simpatico disegno direi che il POTENZIALE spinge la CORRENTE, mentre la RESISTENZA, stringe la sezione rallentandone la corsa.

In realtà sono collegate dalla LEGGE DI OHM, una legge fisica che sancisce come POTENZIALE e INTENSITA' DI CORRENTE siano direttamente proporzionali, mentre POTENZIALE e RESISTENZA siano inversamente proporzionali. In breve:

Avremo modo di ritornare su questo concetto nelle lezioni successive.

E ARDUINO? beh richiamiamo una parola detta nella lezione scorsa. Arduino è un MICROCONTROLLORE ed in quanto tale ha la possibilità di fornire energia elettrica (nel nostro caso modulandola tra 3,3 e 5 V), ma anche di controllare, mediante gestione dei suoi PIN, il passaggio o meno di segnali elettrici in ingresso ed in uscita.

Modificando lo schema fatto all'inizio

Un semplice computer, mediante presa USB, può fornire energia elettrica alla scheda Arduino a cui possono essere collegati sensori ed attuatori e programmati. Il primo collegamento è quello elettrico in senso stretto. Dal PIN 3,3 o dal PIN 5 viene erogata corrente elettrica che raggiunge l'utilizzatore (la lampadina ad esempio) che la restituisce e la rimanda indietro a uno dei tre PIN GND (GROUND), praticamente la terra del circuito.

I dati vanno collegati ai PIN ANALOGICI E DIGITALI.

Rilanciamo una domanda allora.... E se dobbiamo collegare più Lampadine, più sensori, più attuatori? Come fare visto che il PIN di ALIMENTAZIONE di Arduino è praticamente unico? Bisogna ricorrere ad una BREADBOARD, una BASETTA MILLEFORI che vedete illustrata in foto qui di seguito.

La BREADBOARD ha una enorme caratteristica, quella cioè che ognuno dei fori è elettricamente collegato ad alti, cosa che mi consente di moltiplicare le possibilità di collegamento. In particolare ogni foro di ognuna delle linee orizzontali (POWER RAILS) è elettricamente collegato agli altri. Per cui se porto la corrente al primo foro, anche l'ultimo dei fori sarà elettricamente collegato.

Lo stesso accade per le righe verticali nella foto (TERMINAL STRIPS) dove, però, il collegamento si interrompe al centro.

Proviamo a spiegarlo meglio introducendo uno strumento di simulazione che vedremo nella prossima lezione, FRITZING, un software gratuito in versione BETA disponibile al link che segue (http://fritzing.org/home/). Per ora osserviamo il disegno

Abbiamo immaginato di portare un cavo di collegamento dal PIN 5V di Arduino al primo dei fori della riga orizzontale della BREADBOARD. Come vedete tutti i fori si sono illuminati di verde, indice del fatto che sono tutti elettricamente collegati in serie. Potrei così immaginare di prelevare la corrente da uno qualsiasi di quei fori, ad esempio, collegando un LED per ognuno di essi.

Alla stessa maniera posso collegare il PIN GND (Ground) al primo dei fori della striscia orizzontale in alto per averli tutti elettricamente collegati. Possiamo così immaginare di prendere la corrente di ritorno da tutti i LED collegati in precedenza e riportarli in questi fori perché chiudano tutti contemporaneamente il circuito col cavo che arriva ad Arduino.

Benissimo, lezione finita. e presto parleremo dei software di simulazione di Arduino.