Teknologiens verden drejer sig om elektroniske komponenter, der udfører automatiserede opgaver. Til dette formål er det nødvendigt at have enheder, der er nemme at programmere og kan tilpasses de nødvendige opgaver.
Arduino er en enhed, hvis software og hardware er open source , hvilket gør den til et ideelt værktøj til denne type arbejde. I denne artikel viser vi dig, hvad Arduino er, og de vigtigste fordele ved at bruge denne teknologi.
Derudover lærer vi dig om de vigtigste komponenter i et printkort og de forskellige anvendelser, du kan give denne type enhed. Gå ikke glip af noget, hvis du vil blive ekspert i automatiseret bearbejdning.
Hvad er Arduino, og hvad er historien bag dette mærke?
Arduino refererer til open source-software og elektronikplatforme med enkelt kredsløbskort, der produceres af virksomheden med samme navn . De er kendetegnet ved at have en enkelt mikroprocessor, RAM og inputporte, som tilsammen danner en komplet enhed, der bruges til at bygge elektroniske komponenter til forskellige applikationer. Det fællesskab, der er dedikeret til projektets fortsatte udvikling, deler også det samme navn.
Hardware og software er frit tilgængelige og licenseret under GNU General Public License og GNU Lesser General Public License. Derfor kan disse computerkort fremstilles, distribueres og sælges gratis af enhver person eller virksomhed.
Disse enheder blev skabt i 2003 af en gruppe italienske studerende, hvis mission var at finde et værktøj, der ville gøre dem nemme at implementere for alle brugere, uanset om de var begyndere eller professionelle. Hovedformålet var at holde anskaffelsesomkostningerne så lave som muligt, samtidig med at alsidighederne maksimeres. Deres navn stammer fra en italiensk bar, opkaldt efter markisen Arduino I, hvor skaberne mødtes under projektet.
I 2005 var det det første printkort, der blev solgt med en 8-bit AVR-mikrocontroller . Det var dog først syv år senere, at det gennemgik en betydelig udvikling, der førte til nye modeller, der begyndte at bruge 32-bit ARM Cortex M3-controllere. I starten forårsagede dette nogle problemer under samling af printkortene, da AVR- og ARM-arkitekturerne ikke er de samme, og derfor havde instruktionerne til hver især forskellige specifikationer for assembleren.
Da Arduino LLC var blevet dannet, begyndte virksomheden at producere og sælge disse printkort gennem eksterne virksomheder, som betalte en provision til ejeren af softwareudviklingen . I slutningen af 2008, året det blev oprettet, begyndte de stiftende partnere at opleve interne problemer. Dette stammede fra en af dem, der registrerede varemærket "Arduino" i Italien, hvilket skabte en komplikation, da Arduino LLC forsøgte at registrere sit varemærke på verdensplan. Som følge heraf begyndte der i januar 2015 retssager om økonomiske anliggender.
I 2013 anslås det, at Adafruit Industries solgte over 700 bundkort . Dette demonstrerer succesen og den udbredte accept af disse teknologiske enheder blandt offentligheden.
Arduino Foundation blev oprettet samme år, som et partnerskab med ARM Holdings blev annonceret , hvor virksomhedens hovedkvarter i Cambridge overtog en betydelig del af den nye virksomhed. Dette førte til grundlæggende strategiske ændringer, der muliggjorde yderligere fremskridt i kommercialiseringen af disse boards, som koster omkring €30.
Hvad er de vigtigste fordele ved Arduino hardware og software?
Det første, man skal fremhæve ved disse enheder, er deres enkelhed, både i programmeringssprogene og i printkortene, der er designet til at gøre softwaren så nem som muligt. Som vi nævnte før, er Arduino et open source-projekt . Derfor kan enhver bruger få adgang til programmeringen og foretage forbedringer gratis, uanset deres ekspertiseniveau.
Det understøtter forskellige operativsystemer som Windows, Linux og macOS. Dette gør det til et meget nyttigt værktøj, der kan køres eller programmeres på enhver computer, uanset operativsystem. Derfor fremmer Arduino kompatibilitet mellem brugere , fordi det ved at eliminere operativsystembarrieren giver folk mulighed for at interagere oftere uden eksterne begrænsninger for Arduino-udvikling.
Når du skal programmere mikrocontrolleren, skal du bruge et ledningsbaseret sprog , mens du skal bruge Processing, hvis du vil programmere miljøet . Dette giver dig mulighed for nemt at udvikle projekter, da disse programmeringssprog er relativt simple, især hvis du allerede har brugt C (eller C++) eller Java.
Som vi nævnte, er der generelt to mikrocontrollere, der anvendes af Arduino. Den ene er AVR, som kører på 5 volt, mens ARM Cortex-M3 bruger 3,3 V. Dette resulterer i en bred vifte af boards med input- og outputporte , hvilket giver større alsidighed afhængigt af den tilsigtede anvendelse.
For at disse enheder kan fungere og interagere med andre elementer, har de brug for sensorer eller aktuatorer , som kan fortælle Arduinoen, at den skal arbejde uafhængigt af en computer, eller fortælle computeren, hvilke handlinger den skal udføre.
Hvordan fungerer Arduino-kort? Nøglekomponenter
Arduinoen består af et printkort baseret på en mikrocontroller, som kan være en 32-bit ARM Cortex M3 eller AVR , og programmeres ved hjælp af Arduino IDE . Den har integrerede kredsløb, der bruges til at oprette instruktioner, der danner et program, hvilket gør det muligt for Arduinoen at interagere med andre enheder.
Forskellige eksterne enheder kan tilsluttes mikrocontrolleren , både til input- og output-grænsefladerne. Dette gør det muligt for controlleren at behandle dataene i henhold til den installerede programmering og udsende de oplysninger, der er nødvendige for at udføre instruktionerne.
De andre komponenter i en Arduino inkluderer analoge, digitale, jord- og PWM-ben . Den har også en nulstillingsknap, strømindikatorer og en spændingsregulator.
Hvilke slags enheder og applikationer kan jeg lave med Arduino? Alt hvad du kan gøre
Arduinoen kan bruges på to hovedmåder. Den ene er som en mikrocontroller , der har software, der fungerer uafhængigt af en computer. Dette gør det muligt at styre enheder, der interagerer med Arduinoen, via aktuatorer.
Den anden gruppe involverer brugen af boardet som en grænseflade til en enhed , der skal udføre en specifik opgave. Dette kræver, at Arduinoen forbindes til forskellige sensorer eller aktuatorer, som sender et signal til boardet. Boardet vil derefter instruere computeren til at udføre en bestemt handling. Dette bruges almindeligvis i videospil.
Vi vil forklare mere detaljeret alle de anvendelser, du kan give det:
Robotics
Robotteknologi er et ideelt felt for Arduino. Dette skyldes, at med disse boards kan mekaniske bevægelser skabes ved hjælp af elektroniske impulser gennem kommandoer, der udføres af softwareprogrammering. Kommandoerne oprettes på en computer og sendes til Arduino til udførelse i henhold til kravene.
Da de er open source, er det nemt at integrere disse enheder i enhver type projekt . Dette skyldes deres størrelse og pin-layoutet, som muliggør alsidig strømindgang og -udgang.
Brug som mikrocontroller
Når man bruger Arduino som mikrocontroller, er målet at styre eller automatisere en specifik proces på en enhed . For at opnå dette kræves der en input-grænseflade og en output-grænseflade. Periferiudstyr, der hjælper med at udføre opgaven effektivt, skal tilsluttes disse grænseflader.
Periferiudstyr føres ind i mikrocontrollerens hukommelse, så den via processorenheden kan sende information via outputportene. Med andre ord, når den læser information udefra, udfører den en specifik proces og sender et automatisk svar baseret på aflæsningen.
Brug som en grænseflade
Den bruges som en grænseflade til Arduino, for eksempel når lys tændes automatisk, når der registreres bevægelse . Til dette skal du bruge en computer, som du via en USB-port kommunikerer med , at den skal tænde LED-lysene, når den registrerer information, der er indsamlet af sensorer på Arduino-grænsefladen.
Til denne type operation kan du programmere den i C/C++ eller Java, eller et hvilket som helst andet sprog, der ikke er svært for dig.
XOscillo
Du kan omdanne din computer til et Arduino-oscilloskop, der opnår en båndbredde på op til 1 MHz. Dette vil vise elektriske signaler grafisk på et XY-plan. Dette vil give dig mulighed for at bestemme, hvornår spændingsregulering forekommer ved en given frekvens.
Videnskabeligt udstyr til forskning
En anden hyppig og meget nyttig anvendelse af Arduino er i videnskabeligt udstyr, der kan måle forskellige aspekter af videnskab. For eksempel er det meget udbredt i moderne seismografer og meteorologi , hvor udstyr ofte er bygget ved hjælp af Arduino-boards. Dette muliggør indsamling af specifikke oplysninger baseret på sensorer eller aktuatorer, som derefter bruges i videnskabelig forskning.
Medicin er en anden gren af videnskaben, der bruger Arduino til at opnå positive resultater for menneskers sundhed. For eksempel kan man skabe et mikroskop , der indsamler information og lagrer den på en computer i henhold til specifikke parametre.
Arduinome
Musikstudier bruger Arduino som en enhed, der styrer sammenkoblingen mellem instrumenter . Den administrerer også ændringer i mikrofoner, computere, lydkontrolkonsoller og alt andet udstyr, der er nødvendigt for at skabe en digital brugerflade.
En Arduino kan transmittere musiksignaler på tværs af op til 16 kanaler, hvilket giver dig mulighed for at tilslutte forskellige enheder til hver kanal. Dette opnår en perfekt balance i koordineringen af musikalske toner , lydfrekvens og om signalet transmitteres via stereo eller flere kanaler, blandt andet.
OBDuino
Du ser dem sikkert hver dag, mens du kører bil, og har ikke indset, at du kigger på en Arduino. OBDuino er en brændstofregulator, der bruges i biler for at hjælpe dig med at køre så økonomisk som muligt . Den viser øjeblikkeligt den tilbagelagte afstand og det forbrugte brændstof og genererer gennemsnitlige, historiske og aktuelle brændstofforbrugstal.
I Europa anvendes EOBD-diagnosestandarderne, som også tjener til fuldstændig overvågning af de forskellige motorkomponenter, såsom olietryk, regulatorens ladespænding osv.
SCA-ino
Det bruges også i biler til at styre motorens tomgangssensor og motorlampen før tænding . En anden anvendelse er at måle mængden af luft, der kommer ind i indsugningsmanifolden. I denne opgave arbejder Arduinoen direkte med køretøjets ECU.
Human læser
Humane Reader er i bund og grund et bibliotek, der kan indeholde op til 5000 bogtitler, som alle kan læses på et hjemme-tv . Alt, hvad der behøves, er en USB-forbindelse for at muliggøre interaktion mellem brugeren og skærmen. Dette giver mulighed for hurtigt og nemt at vælge den ønskede bog. Den er kendetegnet ved sin lave pris.
Den humane pc
Med en Arduino-enhed kan du efterligne en maskine, der fungerer som en computer, som har et normalt tastatur og en skærm , som kan være et fjernsyn fra din stue.
Selvom en Arduino har mikrocontrollere, RAM, lydudgang, input- og outputporte og endda ekstern lagring med et microSD- kort , og kan fungere som en komplet pc, er den ikke egnet til krævende programmeringsopgaver. Den er ideel til eksperimentering.
Ardupilot
Arduino bruges også i luftfart og assisterer ubemandede luftfartøjer, almindeligvis kendt som droner . Disse enheder muliggør fjernstyring af fly, som er udstyret med sensorer til at sende og modtage radiofrekvenssignaler.
Men det bruges ikke kun i fly, men også i landkøretøjer. Fjernstyrede biler er et eksempel. Hærer bruger en teknologi, der oprindeligt var baseret på Arduino-komponenter.
ArduinoPhone
Arduinos alsidighed er så omfattende, at det endda er muligt at lave mobiltelefoner , der kan genoplades ved hjælp af solcellepaneler. Denne teknologi kan forlænge batterilevetiden med op til 50 timer. Den understøtter også inkludering af mikrofoner og højttalere til opkald.
Selvom dens konstruktion ikke er enkel , er det ikke utænkeligt at have en ArduinoPhone for begyndere, der kender nogle grundlæggende regler for lodning og kredsløbsintegration.
Computer numerisk styringsmaskiner (CNC)
Computer numerisk styring (CNC) er et program installeret på en Arduino, der bruges til præcist at styre positionen af et element . Med andre ord bruges det til at opnå exceptionel præcision i en maskines bearbejdningsprocesser, hvilket resulterer i et præcist produkt.
Programmering udføres i 3D ved hjælp af XYZ-akserne , der bestemmer højden, dybden og bredden af det ønskede fysiske element. Derfor er CNC (Computer Numerical Control) navnet på computerstøttet styring af forskellige maskiner.
Åbn Theremin One
Med en Arduino kan du styre en theremin uden fysisk kontakt takket være forprogrammerede instruktioner, der kan integreres i enheden. Dette giver dig et elektronisk musikinstrument med høj præcision og enkel programmering.
3D-printere
En 3D-printer er et godt eksempel på, hvordan man kan bruge robotteknologi med et Arduino-board . Dette gøres uafhængigt af en computer. Du skal blot indtaste instruktionerne, så denne computerenhed uafhængigt kan udføre alle de kommandoer, du sender eksternt.
Den minder meget om en CNC-maskine, hvad angår programmering, da den bruger XYZ-akserne. Funktionen er dog omvendt. Dette skyldes, at man med 3D-printning skal bygge elementet fra bunden, mens man med numerisk styring skal forfine det fysiske element for at opnå det ønskede resultat.
Ambilight
For at justere kontrasten på dit tv i henhold til det omgivende lysniveau i rummet , skal du bruge en Arduino. Denne enhed styrer feedbacken fra skærmen i forhold til det naturlige omgivende lys. Dette kaldes Ambilight.
Til dette er det nødvendigt at have eksterne sensorer , der kan bestemme den korrektionsgrad, som den store skærm skal foretage.
