ארדואינו אונו  – Arduino uno

ארדואינו הוא לוח פיתוח שכולל סביבת פיתוח קלה ונוחה למשתמש. בנוסף, הארדואינו מקבל קלט מחיישנים שונים, כגון חיישני טמפרטורה, אור ומרחק. יתר על כן, הוא מעבד את הנתונים הללו, ועל בסיס התוכנה שנכתבה בו, הוא מחליט האם וכיצד להפעיל פלט כלשהו, למשל נורה, מנוע או מסך. למעשה, הארדואינו הוא לוח המבוסס על מיקרו-בקר, שניתן לחבר אליו רכיבי חומרה שונים. בעזרת התוכנה, ניתן לשלוט ברכיבים אלה ולקבל מידע מהם. כך שהארדואינו יכול לשמש כפלטפורמה ליצירת פרויקטים אלקטרוניים ורובוטיים מגוונים.

את הארדואינו ניתן לחלק לחומרה ותוכנה:

החומרה – רכיבים וחיישנים
התוכנה – רצף הוראות שכתוב בשפת תכנות ארדואינו והיא אומרת ללוח הארדואינו מה לעשות. המשתמש (אנחנו) כותבים את התוכנה.

המאפיינים העיקריים:

1. מעבד: תדר שעון 16MHZ.
2. מתח עבודה: 5V.
3. רגלים/הדקים: כל הדק (קלט/פלט) יכול לספק או לקבל זרם של עד 40mA.
4. רגלים דיגיטליות: 14 כניסות/יציאות דיגיטאליות.
5. רגלים אנלוגיות: 6 כניסות/יציאות אנלוגיות.

ללוח ארדואינו יש מעבד אשר אחראי על ביצוע כל הפקודות שאנחנו כותבים לארדואינו. בעזרת התוכנה של הארדואינו, אנו יכולים לגשת אל המעבד הזה ולהורות ללוח מה לעשות. כלומר, התוכנה מאפשרת לנו לתקשר עם המעבד ולשלוט בפעולת הלוח. למשל, ניתן להפעיל ולכבות את הרגלים הדיגיטליות שעל לוח הארדואינו בעזרת פקודות למעבד.

בנוסף, המעבד מעבד את הנתונים מחיישנים ורכיבים המחוברים ללוח. על בסיס עיבוד זה והתוכנה שנכתבה, המעבד יודע להפעיל בהתאם את יציאות הלוח כמו נורות ומנועים. כלומר, המעבד הוא המוח שמאחורי הפעולות והבקרה של הלוח, בהתבסס על התוכנה שאנו מזינים לתוכו.

כאשר לוח הארדואינו מופעל ע”י כבל USB אשר מספק לו:

1. מתח – 5v.
2. זרם – עד 40mA לכל רגל.
3. מאפשר העברת נתונים – צריבה של התוכנה + קבלת ושליחה בתקשורת טורית.

תרשים חשמלי של לוח ארדואינו:

הסבר על הרגלים של לוח ארדואינו:

1. לוח הארדואינו אונו כולל 14 רגליים דיגיטליות אשר מאפשרות פלט וקלט של אותות דיגיטליים. רגליים אלה הן הדרך שלנו להוציא או להכניס מתח דיגיטלי מ/ללוח.
2. בנוסף, קיימות 6 רגליים אנלוגיות בלוח אשר בעצם ממירות את המתח המשתנה שהן מקבלות לערך דיגיטלי בין 0 ל-1023. רגלים אלה מסומנות כ-A0 עד A5 ויכולות גם הן לשמש ככניסות או יציאות דיגיטליות.
3. כמו כן, ישנם 3 רגלי GND בלוח אשר מהווים נקודת ייחוס של אפס או מינוס, כלומר הן מספקות חיבור לקרקע.
4. בנוסף לכך, קיימות רגלי אספקת מתח של 5 וולט אשר מספקות מתח קבוע לרכיבים וחיישנים שמחוברים ללוח. מתח זה אינו ניתן לשליטה באמצעות התוכנה.
5. עוד כולל הלוח את הרגלים 0 ו-1 אשר יכולות לשמש גם הן להעברת מידע סידרתי בין הלוח לבקרים חיצוניים אחרים.
6. לבסוף, הרגלים A4 ו-A5 בלוח מיועדות ספציפית לתקשורת בפרוטוקול I2C בין הארדואינו לרכיבים נוספים.

חשוב לזכור:

כמות הזרם של הרגלים הדיגיטליים מוגבלת ל-40mA לכל רגל. לכן, בעוד שאין בעיה להדליק נורת לד ישירות מהרגלים, הרי שאם רוצים להפעיל רכיב הצורך זרם גבוה יותר, כמו מנוע, אי אפשר לחבר אותו ישירות לרגלים הדיגיטליות. זאת מכיוון שכמות הזרם הנדרשת על ידי המנוע עולה על 40mA לרגל.

לכן, במקרים שכאלה יש להשתמש בממסר – זהו מתג אלקטרוני אשר מאפשר להעביר זרם גבוה יותר דרכו. הממסר מנתק או מחבר למעשה את המעגל של המנוע למתח, על פי אות דיגיטלי מהרגלים של הארדואינו. כך ניתן להפעיל רכיבים הצורכים זרם גבוה יותר. הממסר יפורט בהמשך החוברת.