Szybki Start Z ArduLab-PL

Cześć!

Witam cię w pierwszym, najbardziej podstawowym poradniku dotyczącym zestawu startowego ArduLab-PL. W tym wprowadzeniu omówimy fundamenty pracy z naszym zestawem edukacyjnym i zrealizujemy prosty projekt. Będzie to doskonała okazja dla każdego, kto zaczyna swoją przygodę z elektroniką i tworzeniem projektów na programowalnych płytkach. Projekt, którym się zajmiemy, to "Blink" - jego głównym zadaniem jest wywołanie miganie podłączonej diody LED.

would be soon, dear admins.

Elektronika to wspaniały narzędzie, ale wymaga odpowiedzialnego podejścia. Oto kilka podstawowych zasad, które należy zawsze przestrzegać, aby uniknąć uszkodzenia sprzętu:

• Nigdy nie należy łączyć bezpośrednio plusa (3V3, 5V) z minusem (GND) bez umieszczania między nimi jakiegoś komponentu. (obrazek A)
• Nigdy nie powinniśmy łączyć ze sobą dwóch pinów skonfigurowanych jako wyjścia. (obrazek B)
• Podłączając diodę LED, zawsze należy używać rezystora, aby zapobiec jej uszkodzeniu. (obrazek C)
• Podczas podłączania przez USB, upewnij się, że złącze jest w pełni wpięte.
• ArduLab powinien być przechowywany w miejscu suchym i czystym.

Ponieważ ten zestaw jest skierowany do osób, które dopiero rozpoczynają swoją przygodę z elektroniką, warto wyjaśnić zasadę działania płytki stykowej.

Płytka stykowa, którą znajdziesz w zestawie, to biała płytka z wieloma otworami. Dzięki niej, możemy tworzyć obwody elektryczne bez potrzeby lutowania. To właśnie stąd wzięła się jej nazwa.

W zestawie możesz natrafić na jeden z dwóch typów płytek stykowych.

Pierwszy typ charakteryzuje się dwoma węższymi sekcjami po bokach i dwoma szerszymi sekcjami w środku. Każda z szerszych sekcji zawiera 30 indywidualnych rzędów, a każda węższa sekcja podzielona jest na dwie kolumny (plusową i minusową).

Gdy podłączymy przewód do pola 3V3 (3,3 V) na naszej płytce i podłączymy go do kolumny plusowej na boku płytki, po dodaniu komponentu i zamknięciu obwodu, cała kolumna będzie pod napięciem. Natomiast jeśli podłączymy go do rzędu 23 w dowolnej szerszej sekcji, aktywny będzie cały ten rząd, ale otwory w tej samej kolumnie nie będą przewodziły prądu, chyba że zostaną do tego celu dodatkowo podłączone.

Drugi typ płytki stykowej różni się tym, że nie posiada dwóch węższych sekcji bocznych i zamiast 30, szersze sekcje mają tylko 17 rzędów. Mimo tych różnic, oba typy działają w bardzo podobny sposób.

Na dołączonym schemacie możesz zobaczyć, które otwory są ze sobą połączone. Otwory połączone liniami tego samego koloru są połączone elektrycznie. Pozostałe, nieoznaczone pola działają na tej samej zasadzie.

LED, czyli dioda elektroluminescencyjna, to mały komponent emitujący światło, który działa dzięki zjawisku zwanemu elektroluminescencją. Opiera się na złączu PN - miejscu, gdzie spotykają się półprzewodnik typu P, bogaty w elektrony walencyjne, i półprzewodnik typu N, zawierający nadmiar "dziur" (pozycji, które mogą być zajęte przez elektrony). Kiedy prąd elektryczny przepływa przez to złącze, elektrony z obszaru N przeskakują do dziur w obszarze P, uwalniając energię w postaci światła. Barwa emitowanego światła zależy od materiału półprzewodnikowego i domieszek, które kontrolują długość fali emitowanego światła.

Podczas podłączania LED ważne jest, aby zwrócić uwagę na długość nóżek: dłuższa nóżka to anoda (wejście prądu), a krótsza to katoda (wyjście prądu). Aby dioda świeciła, należy doprowadzić prąd w odpowiednim kierunku - od anody do katody.

Rezystor to kluczowy element pasywny w elektronice, który służy do kontrolowania prądu w obwodzie przez wprowadzenie do niego oporu. Jego główną funkcją jest ograniczenie przepływu prądu do pożądanego poziomu, co może być niezbędne do ochrony innych komponentów elektronicznych lub do osiągnięcia określonego działania w układzie.

Zastosowanie prawa Ohma, które określa zależność między prądem (I), napięciem (V) i oporem (R) wyraża się w równaniu I = V/R​ , co pozwala na obliczenie wartości prądu płynącego przez rezystor, gdy znane są napięcie na nim i jego opór.

Jeżeli chodzi o połączenie rezystorów, możemy je łączyć na dwa podstawowe sposoby: szeregowo i równolegle. W połączeniu szeregowym całkowity opór obwodu jest sumą oporów poszczególnych rezystorów. Natomiast w połączeniu równoległym odwrotność całkowitego oporu obwodu jest sumą odwrotności oporów poszczególnych rezystorów, co prowadzi do zmniejszenia całkowitego oporu.

Wybór metody połączenia rezystorów zależy od wymagań projektu i pożądanego efektu w obwodzie. Zrozumienie tych koncepcji jest kluczowe dla skutecznego projektowania i budowania funkcjonalnych układów elektronicznych.

Połącz PIN 13 (lub inny PIN wybrany w kodzie) z dowolnym rzędem na płytce stykowej, co pozwoli uniknąć konieczności lutowania. Następnie użyj rezystora, aby połączyć ten rząd z innym. Do nowego rzędu podłącz diodę LED, pamiętając, aby krótsza nóżka diody (która zazwyczaj jest biegunem minusowym) była skierowana w stronę kolejnego rzędu. Ostatni rząd należy połączyć z dowolnym PINem na płycie oznaczonym jako GND (Ground, czyli masa).

Sprawdź poprawność swojego połączenia, porównując je z obrazem wyżej.

Zanim przystąpimy do pisania kodu, konieczne jest pobranie i zainstalowanie odpowiedniego oprogramowania, które ułatwi nam pracę. Takie oprogramowanie to IDE (Integrated Development Environment - Zintegrowane Środowisko Programistyczne), które pomaga w organizacji i upraszcza proces tworzenia kodu. W ramach tego samouczka skorzystamy z Arduino IDE, które jest standardem wśród narzędzi do programowania płyt Arduino i jest dostępne do pobrania na stronie..

Dla użytkowników systemów Windows lub Linux: należy pobrać plik .zip przeznaczony dla Pańskiego systemu operacyjnego. Po pobraniu, wybierz miejsce na dysku, kliknij na plik prawym przyciskiem myszy i wybierz opcję "wyodrębnij wszystko" lub odpowiednik w zależności od systemu. Następnie, po rozpakowaniu, wystarczy uruchomić plik "Arduino IDE.exe", aby rozpocząć pracę z IDE.

Dla użytkowników MacOS: pobierz wersję pliku dedykowaną dla MacOS. Po pobraniu, otwórz plik, a następnie przeciągnij ikonę "Arduino IDE" do folderu "Aplikacje". Teraz Arduino IDE jest gotowe do uruchomienia z poziomu folderu aplikacji.

Teraz czas na kilka kluczowych ustawień.

Po pierwsze, podłącz swoją płytę do komputera. Następnie, w aplikacji Arduino IDE, kliknij na "Narzędzia" znajdujące się na górnym pasku menu. Wybierz opcję "Płytka", a potem z listy dostępnych płyt wybierz "Arduino Uno". Po dokonaniu tego wyboru, wróć do menu "Narzędzia", tym razem wybierając "Port". Z listy dostępnych portów wybierz ten, do którego podłączona jest twoja płyta. Jeśli nie jesteś pewien, który to port, spróbuj odłączyć płytę, sprawdzić, która opcja zniknęła z listy, a następnie po ponownym podłączeniu zobaczyć, który port się pojawił - to będzie właściwy port.

Przechodzimy teraz do pisania kodu:

Warto zwrócić uwagę na komentarze w kodzie, które znajdują się po znakach "//" lub są wpisane między "/* */". Te fragmenty tekstu nie są wykonywane jako część programu, ale służą jako wyjaśnienia i wskazówki dla programisty, pomagające zrozumieć działanie poszczególnych części kodu. Staraj się czytać i rozumieć komentarze, aby lepiej orientować się w tym, co dzieje się w każdej linii programu.

// Dodajemy bibliotekę do sterowania Arduino, aby możliwe było używanie kodu na platformie PlatformIO
#include <Arduino.h>

// Definiujemy, że LEDPIN-em będzie PIN 13
#define LEDPIN 13

/*
 * Ta metoda uruchamia się jako pierwsza, tu należy umieścić ustawienia początkowe
 */
void setup(){
// Ustawiamy LEDPIN jako pin wyjściowy
 pinMode(LEDPIN, OUTPUT);
}


/*
 * Ta metoda uruchamia się jako druga i będzie się powtarzać w nieskończoność
 */
void loop(){
// Przy każdym uruchomieniu włącza się dioda LED, czeka sekundę, znowu się wyłącza i ponownie czeka sekundę
 digitalWrite(LEDPIN, HIGH);
 delay(1000);
 digitalWrite(LEDPIN, LOW);
 delay(1000);
}

Teraz kliknij na "Wgraj" (ikonka strzałki) i to wszystko :D