Arduino lessen/les 0

Wat is een Arduino? Wat kun je ermee?

Een Arduino is een bordje ("printed circuit board") met een microcontroller. Met een Arduino kun je meten (via sensoren) en sturen (via actuatoren). Er is een programmeeromgeving (IDE) waarmee je op een eenvoudige manier software kunt ontwikkelen voor de Arduino.

De Arduino wordt veel gebruikt voor ontwerp-projecten en voor het maken van prototypes, onder andere door opleidingen voor Industrial Design. Door het werken met een Arduino kun je veel leren over computer-hardware en -software, terwijl je werkt aan nuttige of interessante toepassingen. Een bijkomend voordeel is dat de meeste elektronische onderdelen die je nodig hebt, heel erg betaalbaar zijn.

Opdracht 1. Wat is een Arduino?

Bezoek de officiële Arduino website, en bekijk de verschillende onderdelen. Raadpleeg eventueel de achtergrondinformatie (Arduino). Beantwoord de volgende vragen:

• Wat is een microcontroller?
• Welke microcontroller(s) vind je op een Arduino UNO bordje?
• Wat is een sketch?
• Geef een aantal voorbeelden van sensoren die je op een Arduino kunt aansluiten.
• Geef een aantal voorbeeld van actuatoren die je op een Arduino kunt aansluiten.
• Hoe kun je een Arduino aansluiten op het internet?

Opdracht 2: wat is jouw Arduino-droomproject?

Bedenk een project dat je met Arduino zou kunnen uitvoeren. Dit kan een project zijn dat iemand al eerder gedaan heeft, maar je kunt natuurlijk ook je eigen fantasie gebruiken.

• geef een globale beschrijving van het project;
• geef aan waarom je dit leuk, interessant, of relevant vindt;
• wat heb je hiervoor nodig?
  • welke sensoren (drukknop, temperatuursensor, lichtsensor, enz.)
  • welke actuatoren (motoren, relais, waterklep, pompje, luidspreker, enz.)
  • welke kennis & vaardigheden?

Als je een goed idee hebt, kun je dat mogelijk later bij ICT in de Wolken uitvoeren. Je kunt je kennis en vaardigheden voor je project stap voor stap opbouwen.

Enkele bronnen van inspiratie voor mogelijke toepassingen:

• https://blog.arduino.cc
• https://blog.adafruit.com/category/arduino/
  • https://learn.adafruit.com/category/flora
• https://www.sparkfun.com/news/tags/arduino

Je kunt natuurlijk ook zelf zoeken op het web, en op YouTube.

Opdracht 3: microcontrollers in en om huis

Het hart van de Arduino is een microcontroller. Afhankelijk van de versie is dat bijvoorbeeld een AtMega328, een ARM M0, of weer een andere versie.

• geef een aantal voorbeelden van apparaten in je eigen omgeving (thuis) waarin een microcontroller toegepast zou kunnen zijn. Welke functie zou die kunnen vervullen?
• geef een voorbeeld van een toepassing thuis die zinvol gebruik zou kunnen maken van een microcontroller die in het internet verbonden is.

Installeren van de software

Arduino IDE

Met behulp van de Arduino IDE kun je programma's voor de Arduino invoeren, veranderen, en laden naar de Arduino. Je kunt deze omgeving ook gebruiken voor de communicatie tussen de Arduino en de hostcomputer, bijvoorbeeld voor tekstuitvoer vanuit de Arduino naar het scherm van je computer (zodat je kunt zien wat er gebeurt).

Downloaden en installeren

De Arduino ontwikkelomgeving kun je downloaden van de Arduino website: http://arduino.cc/en/Main/Software. De software is beschikbaar voor Windows, Mac OS X, en Linux.

De handleiding voor het installeren vind je op:

1. http://arduino.cc/en/Guide/Windows (voor Windows)
2. http://arduino.cc/en/Guide/MacOSX (voor Mac OS X)
3. http://playground.arduino.cc/Learning/Linux (Voor Linux)
   1. Het is mogelijk om de Arduino-software te installeren op een Raspberry Pi.

Testen van de IDE (met een Arduino-bordje)

Je kunt met de IDE je Arduino-programma's invoeren en controleren (compileren). De volgende stap is het laden van je programma in de Arduino. Om uit te testen of het werkt, kun je het Blink-voorbeeld gebruiken. Dit is voor de Arduino wat "Hello World" is voor andere omgevingen.

1. Zorg ervoor dat de Arduino aangesloten is via de USB-kabel op de computer, en dat de IDE opgestart is.
2. Selecteer in de Arduino IDE het Blink-voorbeeld (menu: Bestand->Voorbeelden->0.1Basics->Blink).
3. Compileer en laad het programma naar de Arduino (knop met pijl naar rechts, boven het venster met de Blink-code). Op de Arduino moet er nu een kleine LED gaan knipperen (1 sec. aan, 1 sec. uit, herhaald).
4. Let op mogelijke foutboodschappen in het zwarte venster onder de Blink-code.
5. Om zeker te weten dat het werkt, verander je in het Blink-voorbeeld op beide plaatsen delay(1000); in delay(100);, en herhaal je de bovenstaande stap. De LED moet nu zichtbaar sneller gaan knipperen.

Deze laatste stap is een zinvolle extra controle, omdat het Blink-programma vaak standaard geïnstalleerd is op een Arduino. Dit kun je ook controleren door de Arduino aan te sluiten op een USB-voeding: het programma dat op de Arduino staat wordt dan direct uitgevoerd, daar is geen andere computer voor nodig.

Fritzing software (optioneel)

De Fritzing software heb je niet beslist nodig, maar deze is wel erg handig. Hiermee kun je tekeningen maken van de hardware-schakelingen bij de Arduino. Deze schakelingen kun je op verschillende manieren laten zien: (i) als elektronica-schema; (ii) als tekening van een breadbord met draadjes en onderdelen; (iii) als "printed circuit board (PCB)". Je kunt een dergelijk PCB via Fritzing laten maken; je moet er dan nog zelf de onderdelen op solderen. Op deze manier kun je bijvoorbeeld je eigen Arduino-shield maken.

Op de Fritzing-website kun je ook veel voorbeelden vinden van projecten die met een Arduino gemaakt zijn: zie http://fritzing.org/projects/.

1. download de Fritzing software: http://fritzing.org/download/
2. installeer deze software volgens de handleiding op diezelfde pagina
3. start de software, en selecteer het voorbeeld Bestand->Open Voorbeeld->Arduino->Digital->Output->Blink
4. vergelijk Weergave->Toon breadboard, Weergave->Toon Schema, en Weergave->Toon PCB
5. je kunt een weergave exporteren als PNG-bestand (of in een ander formaat); dit is de manier waarop veel van de schema's op deze wiki gemaakt zijn.

Je kunt hier ook je eigen schakelingen maken, in de vorm van een schema, of in de vorm van een breadboard met onderdelen. Fritzing kan ook de ene vorm in de andere omrekenen.

NB: je kunt met Fritzing hardware-schakelingen tekenen, maar niet simuleren. Daarvoor heb je andere (veel grotere/complexere) software nodig.