Провід

Якщо елементи розташовані на платі, то провідниками є її мідні доріжки. Якщо елементи рознесені, використовують дроти. Провід розрізняють за типом металу, з якого вони складаються, по товщині (перетину) та кількості жил. Найпоширеніший варіант - це мідні дроти. Мідні дроти є основою з'єднань у побутовій електроніці через малий опір електричного струму, хорошу теплопровідність і гнучкість, а також можливість якісного паяння.

Нагрів проводів

Провід має дуже низький опір. Чи так воно мало, що його можна ігнорувати? Якщо провід протікає великий струм, провід нагріватиметься. І якщо провід стає гарячим, значить деяка напруга падає на самому дроті, в результаті для будь-якого підключеного пристрою напруга виявиться меншою за розрахункову.

За допомогою закону Ома ми можемо дізнатися про конкретну величину. Припустимо, дуже довгий відрізок дроту має опір 0,2 Ом. За схемою ми повинні пропустити через нього струм 15 А, щоб запустити пристрій, який споживає багато енергії. Обчислюємо: R = 0,2 (опір проводу), I = 15 (сила струму в ланцюзі):

Три вольти - несуттєва величина, якщо у вас є високовольтне джерело живлення, але коли ви використовуєте акумулятор на 12 В, такий відрізок дроту споживатиме чверть від наявної напруги. У таких випадках намагаються використовувати товстіший кабель, щоб по можливості знизити падіння напруги.

Типи дротів

Існують одножильні та багатожильні дроти. Одножильні дроти застосовуються в з'єднаннях, які не піддаватимуться зміщенням щодо один одного.Якщо такі дроти часто перегинати, вони швидко ламаються і пристрої перестають працювати через відсутність живлення.

При роботі з Arduino найпопулярніший провід - монтажний одножильний провід 22 калібру (діаметр 0,64 мм).

Товщина дроту вимірюється системою AWG (American Wire Gauge, американський калібр проводів)10. Калібр дроту – це показник товщини провідника. Чим вищий калібр, тим тонше провід. Чим менший калібр, тим товщі провід, відповідно тим нижчий його опір. Провід 20-го калібру (діаметр 0,81 мм) надто товстий для роботи з Arduino, а 24-го калібру (діаметр 0,51 мм) – надто тонкий. Оптимальна товщина дроту - 22-й калібр (діаметр 0,64 мм), і вам буде набагато простіше працювати, якщо ви купите інструмент (див. нижче), що підходить саме для цього калібру.

Самі дроти продаються в бухтах. Такий варіант підходить для досвідчених радіоаматорів, які збирають складні схеми з великою кількістю дротів різної довжини. Ардуїнщики частіше використовують готові нарізані дроти з клемами Dupont, які використовуються на безпайкових макетних платах. Вони можуть мати з'єднання типу "тато-тато", "тато-мама", "мама-мама".

Багатожильні дроти добре переносять вигини, тому їх часто використовують у роботобудуванні для з'єднання рухомих частин.

Інструмент для зачистки проводів

Проводи для роботи з електронікою покриті пластиковою ізоляцією. Існують спеціальні інструменти, що дозволяють швидко та зручно видалити невелику ділянку ізоляції, щоб оголити провідник. Багато людей користуються для цього зубами, кусачки, ножі і т.д. Але краще використовувати спеціальний пристрій для зачистки проводів.

Принцип роботи простий - вставляєте провід у відповідний за розміром отвір, стискаєте губки та видаляєте ізоляцію. Слід використовувати правильні варіанти для певного діаметра дроту.

Arduino Uno: опис, підключення, розпинування

Arduino Uno – найпопулярніший продукт компанії Arduino Software. Це залізо працює за допомогою мікроконтролера ATMega328. Вона виступає посередником між користувачем та мікроконтролером.

На Arduino uno є всього 20 виходів з яких 14 цифрових та 6 аналогових. У ній два роз'єми: для USB та для підживлення плати. Також кварцовий генератор на 16 МГц. Ще є ISCP і кнопка перезавантаження.

Для нормальної та стабільної роботи плата підключається через USB або підключити до джерела живлення від 7-12В.

Характеристики Arduino Uno :

• Мікроконтролер: ATmega328P
• Діапазон допустимої напруги живлення: 5-20 В
• Напруга живлення, що рекомендується: 7-12 В
• Кількість цифрових вводів/виводів: 14
• ШІМ: 6 цифрових пінів можуть бути використані як висновки ШІМ
• Кількість аналогових висновків: 6
• Максимальна сила струму: 40 mAh з одного висновку та 500 mAh з усіх висновків
• Flash пам'ять: 32 кб
• SRAM: 2 кб
• EEPROM: 1 кб
• Тактова частота: 16 МГц

Елементи плати

• МК ATMega328 – це серце платформи Arduino Uno, 8-бітний мікроконтролер на архітектурі AVR
• МК ATMega16U2 – це додатковий мікроконтролер він потрібен оскільки мікроконтролер ATMega328 не містить USB інтерфейсу та ATMega16U2 з прошивкою USB-UART допомагає у прошивці та комунікацією з ПК
• Порт USB Type-B – потрібен для прошивки та живлення плати.
• Роз'єм DC – це роз'єм живлення для підключення зовнішнього джерела напруги від 7 В – 12 В
• Знижувальний регулятор 3V3
• Знижувальний регулятор 5V
• Кнопка скидання – RESET
• ICSP роз'єм ATMega328 - виконує 2 функції

1. Використовується для передачі сигнальних пінів інтерфейсу SPI під час підключення шилдів.
2. Призначений для прошивки у мікроконтролер ATMeega328 через зовнішній програматор. Наприклад, Boatloader.

• ICSP роз'єм ATMega16U2 – призначений для прошивки мікроконтролера ATMega16U2 через зовнішній програматор.

Розміри плати невеликі, а саме 69 мм x 53 мм. Роз'єми трохи виступають за контур плати (друкованої), але лише на 2 мм.

На цій платі всього 3 способи підключити живлення: через Vin, від зовнішнього джерела або просто за допомогою кабелю USB. Плата має стабілізатор, який вбудований у платформу. Він допомагає автоматично вибрати джерело живлення та дати потрібних 5 В.

Підживлення від зовнішніх джерел йде через вхід USB.

На платі є кілька висновків, які можуть запитувати датчики, сенсори та інше. Всі ці висновки позначені:

• 5V - джерело напруги в 5 Ст. Створить стабільне п'ятивольтове підключення.
• Vin – вхід для живлення з зовні. Краще давати трохи більше 7 – 20 У, ніж перегрілося.
• 3V3 – аналогічно 5V, створює стабільне 3.3 підключення.
• GND – контакт землі. GND – це мінус.

ATMega328 – це наш мікроконтролер, він має три види пам'яті:

• Flash – 31.5 Кб (+ 0.5 Кб з'їдає завантажувач)
• SRAM або просто ОЗУ – 2 Кб
• EEPROM – 1 Кб, її можна використовувати лише за допомогою бібліотеки EEPROM

Отже, ще Arduino Uno має 14 цифрових контактів, він може працювати як на введення, так і на висновок. Щоб їх реалізувати, існують різні функції в коді програм:

• pinMode() – називаємо наш контакт
• digitalRead() – тут пишеться або HIGH, або LOW, зчитує значення
• digitalWrite() – тут також HIGH або LOW, записує значення

Усі висновки задають логічну одиницю як напругу 5 ст.

Підключення

Для початку просто скачуємо з інтернету і встановлюємо Arduino IDE. Це програма, яка перетворює код мовою Arduino на мову програмування C++ і прошиває плату. Вона незамінна для прошивки, але для програмування існують найкращі аналоги.

Далі просто підключаємо нашу плату через USB-кабель до нашого комп'ютера. Програмі потрібно буде вказати, яку саме плату ви підключили. Переходимо до Arduino IDE “Інструменти > Плата > ваша плата ( її назва)”. Далі вибираємо COM порт, куди підключена плата “Інструменти > Порт > наш порт”.

Тепер все готове для прошивки плати. Можна завантажити один із запропонованих програмою скетчів або ввести код самому. Для початку можна просто завантажити готовий код та перевірити нашу Arduino.

Для цього потрібно відкрити Arduino IDE та дивимося підключені плати через вкладку “Інструменти”, ставимо будь-який порт (крім COM1) там же.

Запустимо тестову програму, в ній використовується функція delay() для відліку часу:

int led = 8; //Оголошення змінної цілого типу, що містить номер порту до якого ми підключили другий провід

void setup() //обов'язкова процедура setup, що запускається на початку програми; оголошення процедур починається словом void

pinMode(led, OUTPUT); //Оголошення порту, що використовується, led - номер порту, другий аргумент - тип використання порту - на вхід (INPUT) або на вихід (OUTPUT)

>

void loop() //обов'язкова процедура loop, що запускається циклічно після процедури setup

digitalWrite(led, HIGH); //Ця команда використовується для включення або вимкнення напруги на цифровому порту; led - номер порту, другий аргумент - включення (HIGH) або вимкнення (LOW)

delay (2000); //Ця команда використовується для очікування між діями, аргумент - час очікування в мілісекундах

digitalWrite(led, LOW);

delay (2000);

>

Також можна відкрити "Файл - Приклади - Basic - Blink" і у вас буде схожий код з аналогічною функцією моргання світлодіода. Якщо все працює як треба, то підключення пройшло успішно.

Розпинування

Ми вже розглянули раніше деякі піни харчування, є ще 2:

• IOREF – цей пін дає інформацію про робочу напругу контролера
• AREF – підключає джерело напруги АЦП з на основі якого виробляються аналогові вимірювання

Порти на введення та виведення:

• 20 основних пінів – для загального призначення. Приймає за одиницю – 5В, а нуль – 0В.
• АЦП - 6 пінів, аналогові піни, представляє напругу в цифровому вигляді
• ШІМ – 6 пінів, аналогові піни, виводить напругу у вигляді ШІМ-сигналів
• I²C - для обміну даними між контролером і сенсорами з платами розширення, за інтерфейсом I²C
• SPI - те ж що і I²C, але для SPI
• UART – те саме, що й I²C, але для UART, не використовуйте під час прошивки налагодження.

Цифрові піни плати UNO

Аналогові піни плати UNO

Відмінність від інших плат

Розглянемо Arduino Uno та Arduino Nano

Їх основною відмінністю є габарити (габарити Arduino Uno: 6,8 см x 5,3 см, габарити Arduino Nano: 4,2 см x 1,85 см) і тип контактних майданчиків.

Роз'єми: Arduino Uno - USB Type-B, іноді Micro USB; Arduino Nano - Mini або Micro USB.

Роз'єм живлення: Arduino Uno – DC;

Тепер порівняємо Arduino Uno та Arduino Mega

Кількість пінів: Arduino Uno – 14 цифрових/6 аналогових;

Пам'ять: За обсягом пам'яті Uno значно поступається Megа.

На завершення хочу сказати, що плата Arduino Uno чудовий варіант для створення перших проектів. Характеристики даної плати дозволяють підключати датчики, світлодіоди, двигуни та інші зовнішні пристрої.