Progetti reali con ARDUINO

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1 Progetti reali con ARDUINO Introduzione alla scheda Arduino (parte 5ª) gennaio 05 Giorgio Carpignano I.I.S. PRIMO LEVI C.so Unione Sovietica 490 (TO) Materiale didattico:

2 Servomotori per radiocomandi Può essere posizionato con una rotazione dell albero compreso tra 0 e 80º Un circuito di feedback interno (controreazione) e ingranaggi si prende cura di mantenere la posizione corretta Facile da utilizzare e collegare: utilizza solo 3 fili di collegamento con alimentazione a 5V. In generale, il "servomotore" è un motore con un meccanismo di feedback (composto da sensore di posizionamento e sua logica di controllo) che permette di inviare comandi di posizione allo stesso senza che sia necessario effettuare la lettura di posizione per verificare la corretta posizione.

3 I servomotori dove si utilizzano? In robotica, negli effetti cinematografici, nei presepi e nei teatrini dei burattini si usano estensivamente. Ogni volta che avete bisogno di effettuare un piccolo controllo, un movimento ripetibile più volte. La rotazione dell alberino può essere trasformata in un movimento lineare con un semplice circuito meccanico.

4 I servomotori Sono disponibili in molte dimensioni Dai modelli più piccoli (9 grammi) A quelli più grandi per le auto (57 grammi) TUTTI però possiedono solo 3 cavi di collegamento. La frequenza di aggiornamento del PWM è di 50 Hz (ogni 0 msec.) L impulso varia da a msec. msec = posizione dell alberino completamente ruotata con senso antiorario msec = posizione dell alberino completamente ruotata con senso orario

5 Movimento dei servomotori Per posizionare il servomotore occorre trasmettere una serie di impulsi della durata da a msec. Per mantenere la posizione occorre ripetere periodicamente la trasmissione dell impulso. E necessario un certo tempo per ruotare. Se gli impulsi sono troppo veloci l alberino non si sposta. Ricorda msec. = 000 sec.

6 Buzzer piezoelettrico La parola piezein in greco significa "spremere" Alcuni cristalli, quando sono sottoposti ad una forte pressione, creano una scintilla. Si è scoperto che il processo è reversibile, cioè va anche nel senso opposto quando viene sottoposto ad una tensione ai suoi capi si flette per emettere il suono (flettere qualcosa avanti e indietro permette di muovere l aria circostante emettendo un suono)

7 Buzzer piezoelettrici e altoparlanti Collegamento tramite conduttori. Basta applicare una tensione oscillante per ottenere un suono Il buzzer supporta l'elemento piezoelettrico ed ha una cavità risonante per il suono. Occorre applicare una tensione fluttuante perché se vien utilizzata solo un livello costante high oppure low non funzionerà.

8 Allarme DIN-DON per apertura cassetto o frigorifero Si richiede l implementazione di un software in grado di: Generare due note (din-don con uscita digitale ad onda quadra) tramite buzzer o altoparlante quando viene illuminata dalla luce ambiente la fotoresistenza

9 Allarme DIN-DON per apertura cassetto o frigorifero allarme_din_don.ino

10 Misura della temperatura LM35 Low Cost Sensore tipo LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors Range di temperatura: da 55 a +50 C (contenitore plastico tipo TO-9) Accuratezza: ±3 4 C su tutta la scala, ±/ C ambiente) Bassa impedenza di uscita (0. Ω per ma carico) Uscita in tensione lineare +0.0 mv/ C Alimentazione tra 4 30V Visto di sotto dal lato terminali

11 Misura della temperatura con LM35 Sensore_Temperatura_LM35.ino

12 Misura della temperatura DS8B0 Sensore tipo DS8B0 (-Wire Digital Thermometer) Range di temperatura: da 55 a +5 C (contenitore waterproof completamente isolato) Risoluzione: programmabile da 9 a bit, accuratezza ±/ C ambiente Uscita digitale: livello TTL compatibile con lettura fino a 3 sensori differenti collegati sulla stessa linea Alimentazione tra 3,3 5V Tempo di conversione della temperatura: 750 msec. max. a bit valori compresi tra

13 Misura della temperatura DS8B0 Sensore_Temperatura_DS8B0.ino Parte ª

14 Misura della temperatura DS8B0 Sensore_Temperatura_DS8B0.ino Parte ª

15 Misura della temperatura con Termistori NTC Come definizione un termistore di tipo NTC (Negative Temperature Coefficient) è un resistore metallico sensibile alla temperatura che fornisce una diminuzione del valore resistivo nominale in conseguenza di un incremento della temperatura. Con un valore compreso tra %/K a 6%/K, si ha un coefficiente negativo della temperatura di circa 0 volte maggiore degli altri metalli. L elevata sensibilità dei termistori NTC è ideale nelle applicazioni di misura della temperatura in cui si richiede un basso costo. I sensori NTC vengono utilizzati generalmente entro un range di misura della temperatura compreso tra 40 e +300 C.

16 Misura della temperatura con Termistori NTC NTC.ino - ª parte

17 Misura della temperatura con Termistori NTC NTC.ino - ª parte

18 Misura della accelerazione con sensore MMA736L su 3 assi X, Y e Z Sensibilità regolabile a ±.5g (porre l input g-select = LOW = 0V) oppure a ±6g (g-select = HIGH = 3,3V) Vdd = +3,3V Vss = GND Xout = uscita analogica in mv relativa all accelerazione dell asse X Yout = uscita analogica in mv relativa all accelerazione dell asse Y Zout = uscita analogica in mv relativa all accelerazione dell asse Z

19 Sensore MMA736L collegamenti Con la sensibilità impostata a ±.5g (porre l input g-select = LOW = 0V) l accelerazione si può misurarla come variazione dei mv sui singoli pin di out il cui valore varia di 800 mv ad ogni variazione di g (g = accelerazione di gravità). Se la sensibilità è impostata a ±6g (g-select = HIGH = 3,3V) la variazione ad ogni g è di soli 06 mv. COLLEGAMENTI accelerometro MMA736L 3,3V GND Xout Yout Zout g-select Sleep Arduino 3,3V GND A0 A A GND / 3,3V 3,3V 3.3V su AREF

20 Misura della accelerazione con sensore MMA736L su 3 assi X, Y e Z Il datasheet dell accelerometro MMA736L indica la direzione di ogni asse rispetto all integrato per aiutarci a comprendere ad ogni movimento gli assi corrispondenti che vengono modificati.

21 Sensore MMA736L software Accelerometro_3_assi_MMA736L.ino

22 SOFTWARE E SCHEMI ELETTRICI CON INPUT / OUTPUT DA COLLEGARE ALLA SCHEDA ARDUINO

23 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino VCC=+5V I(D)=40mA D ACCESO --> PIN3 LOW (GND) D PIN3 D SPENTO --> PIN3 HIGH (+5V) D3 ACCESO --> PIN3 HIGH (+5V) PIN3 D3 D3 SPENTO --> PIN3 LOW (GND) I(D3)=40mA Versione sconsigliata! (manca la R di limitazione della corrente che scorre nel led, quindi si avrà: ID = ID3 = 40mA) Schema elettrico con led collegato al pin 3 (versione a katodo a massa e anodo al pin 3 senza resistore) Schema elettrico con led collegato al pin 3 (versione a katodo al pin 3 e anodo a Vcc senza resistore)

24 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino R=(VCC-VD)/ID=(5-,8)/0,0=30ohm=330ohm dove VCC=5V; VD=,8V; I(D)=0mA D ACCESO --> PIN3 LOW (GND) PIN3 D R PIN3 330 D SPENTO --> PIN3 HIGH (+5V) D4 ACCESO --> PIN3 HIGH (+5V) VCC=+5V R D4 330 D4 SPENTO --> PIN3 LOW (GND) R=(VCC-VD4)/ID4=(5-,8)/0,0=30ohm=330ohm dove VCC=5V; VD4=,8V; I(D4)=0mA Schema elettrico con led collegato al pin 3 (versione a katodo a massa e anodo al pin 3 con resistore) Schema elettrico con led collegato al pin 3 (versione a katodo al pin 3 e anodo a Vcc con resistore)

25 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Schema elettrico di un collegamento a led con anodo a VCC=+5V

26 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Schema elettrico di un collegamento a led con catodo a GND=0V

27 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino VCC=+5V R4 70 R4=(VCC-VD5-VCEQ)/ID5=(5-,8-0,)/0,0=300ohm=70ohm D5 D5 SPENTO --> PIN3 LOW (GND) R6=(VCC-VBEQ)/IBQ=(5-0,6)/0,00=4400ohm=3900ohm D5 ACCESO --> PIN3 HIGH (+5V) R6 PIN3 Q BC07 3 dove IBQ=ID5/hFE=0,0/00=0,000A per sicurezza di saturare Q si avrà IBQ=0,00A 3.9K Schema elettrico con led e un transistor NPN (Vcc=5V)

28 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino VCC=+5V R3 Q N907 PIN3 3.9K R5=(VCC-VCEQ-VD6)/ID6=(5-0,-,8)/0,0=300ohm=70ohm D6 ACCESO --> PIN3 LOW (GND) R5 70 R3=(VCC-VBEQ)/IBQ=(5-0,6)/0,00=4400ohm=3900ohm D6 SPENTO --> PIN3 HIGH (+5V) D6 dove IBQ=ID6/hFE=0,0/00=0,000A per sicurezza di saturare Q si avrà IBQ=0,00A Schema elettrico con led e un transistor PNP (Vcc=5V)

29 VCC=+V R7=(VCC-VD7-VD9-VD-VCEQ5)/I= (-,8-,8-,8-0,)/0,0=640ohm=680ohm R7 680 D7 R=(VCC-VBEQ5)/IBQ5= (5-0,6)/0,00=4400ohm=3900ohm D9 dove IBQ5=I/hFE=0,0/00=0,000A per sicurezza di saturare Q5 si avrà IBQ5=0,00A D7,D9,D SPENTO --> PIN3 LOW (GND) D D7,D9,D ACCESO --> PIN3 HIGH (+5V) R PIN3 3.9K Q5 BC07 3 Schema elettrico con 3 led e un transistor NPN (Vcc=V) Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino

30 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino R9=(VCC-VCEQ3-VD8-VD0-VD)/I= (-0,-,8-,8-,8)/0,0=640ohm=680ohm R8 VCC=+V K Q3 N907 R9 R8=(VCC-VBEQ3-VCEQ4)/IBQ3= (-0,6-0,)/0,00=00ohm=000ohm dove IBQ3=I/hFE=0,0/00=0,000A per sicurezza di saturare Q3 si avrà IBQ3=0,00A dove IBQ3 corrisponde a ICQ4 680 D8 R0 PIN3 3.9K Q4 3 BC07 D0 R0=(VCC-VBEQ4)/IBQ4= (5-0,6)/0,00=4400ohm=3900ohm D8,D0,D SPENTO --> PIN3 LOW (GND) D8,D0,D ACCESO --> PIN3 HIGH (+5V) D Schema elettrico con 4 led e un transistor NPN+PNP (Vcc=V)

31 D ROW MATRICE x CON ANODI SULLE COLONNE D8 COL D7 COL0 D6 ROW ROW0 D5 D4 ROW0 D3 D Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino COL0 COL MATRICE x CON KATODI SULLE COLONNE Schema elettrico di una matrice x led (con anodi sulle colonne a sinistra oppure con katodi sulle colonne a destra)

32 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino VDD=+5V MATRICE x SCANSIONE PER RIGHE VDD = +5V R6 3 N907.K COL0 N907.K COL PIN-C PIN-C0 D D ROW0 Q6 56 R0 R3 R4 3 ROW D5 D6 Q8 BC07.K 3.K 3 R9 PIN0-R R5 CALCOLO R9 E R3 VDD=VCEQ5+VD+VR9+VCEQ8; SOSTITUISCO I VALORI NOTI DOVE I = ID = 50 ma = 0,05A 5=0,+,8+R9*0,05+0,; R9=(VDD-VCEQ5-VD-VCEQ8)/I; R9 = (5-0,-,8-0,)/0,05 = 56 OHM PIN9-R0 Q5 56 SI NOTI CHE LA CORRENTE CHE SCORRE NEI SINGOLI E' STATA IMPOSTA A 50mA = 0,05A (E NON 0mA COME DA Q0 BC07 DATASHEET DEL COMPONENTE) IN QUANTO OCCORRE EFFETTUARE UNA SCANSIONE PER RIGA CALCOLO R0 E R4 VCC=VBEQ8+VR0 SOSTITUISCO I VALORI NOTI DOVE IBQ8=I/hFE=0,05/50=0,00; A GARANZIA DI UNA OTTIMA SATURAZIONE DI Q8 RADDOPPIO LA IBQ8=0,00*=0,00A; R0=(VCC-VBEQ8)/IBQ8; R0= (5-0,6)/0,00 = 00 OHM CALCOLO R5 E R6 VDD=VBEQ5+VR5; SOSTITUISCO I VALORI NOTI DOVE IBQ5=I/hFE=0,05/50=0,00; A GARANZIA DI UNA OTTIMA SATURAZIONE DI Q5 RADDOPPIO LA IBQ5=0,00*=0,00A; R5=(VDD-VBEQ5)/IBQ5; R5= (5-0,6)/0,00 = 00 OHM Schema elettrico di una matrice x led (con anodi sulle colonne alimentata a VDD=+5V) in cui viene effettuata una scansione per righe

33 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino MATRICE x SCANSIONE PER RIGHE VDD = +V VDD=+V CALCOLO R7 E R VDD=VCEQ+VD9+VR7+VCEQ7; SOSTITUISCO I VALORI NOTI DOVE I = ID9 = 50 ma = 0,05A =0,+,8+R7*0,05+0,; R7=(VDD-VCEQ-VD9-VCEQ7)/I; R7 = (-0,-,8-0,)/0,05 = 96 OHM = 80 OHM Q Q 3 3 N907 R 5.6K 3 N907 3 Q3.K R 3 Q7 BC07 80 K PIN-C COL D0 ROW0 R PIN0-R R4 80 BC07 D3 D4 3 R8 BC07 R3 CALCOLO R3 E R4 VCC=VR3+VBEQ3; K SOSTITUISCO I VALORI NOTI DOVE ICQ3 = IBQ = 0,00A COL0 PIN-C0 5=R3*0,00+0,6; R3=(VCC-VBEQ3)/IBQ3; DOVE hfe=00 SI AVRA' IBQ3=ICQ3/hFE=0,00/00=0,0000A CHE DIVENTA IBQ3=0,0004A PER UNA GARANZIA D9 DI SATURAZIONE R3 = (5-0,6)/0,0004 = 96 OHM = 000 OHM = KOHM PIN9-R0 Q4 R7 R 5.6K ROW SI NOTI CHE LA CORRENTE CHE SCORRE NEI SINGOLI E' STATA IMPOSTA A 50mA = 0,05A (E NON 0mA COME DA DATASHEET DEL COMPONENTE) IN QUANTO OCCORRE EFFETTUARE UNA SCANSIONE PER RIGA CALCOLO R8 E R CALCOLO R E R VCC=VBEQ7+VR8 VDD=VBEQ+VR5+VCEQ3; SOSTITUISCO I VALORI NOTI SOSTITUISCO I VALORI NOTI DOVE IBQ87=I/hFE=0,05/50=0,00; DOVE IBQ=I/hFE=0,05/50=0,00; A GARANZIA DI UNA OTTIMA SATURAZIONE DI Q7 A GARANZIA DI UNA OTTIMA SATURAZIONE DI Q RADDOPPIO LA IBQ7=0,00*=0,00A; RADDOPPIO LA IBQ=0,00*=0,00A; R8=(VCC-VBEQ7)/IBQ7; R=(VDD-VBEQ-VCEQ3)/IBQ; R8= (5-0,6)/0,00 = 00 OHM R= (-0,6-0,)/0,00 = 5600 OHM.K Q9 BC07 Schema elettrico di una matrice x led (con anodi sulle colonne alimentata a VDD=+V) in cui viene effettuata una scansione per righe

34 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Schema elettrico per il controllo di 6 led tramite 3 pin con il metodo CHARLIEPLEXING. Led_Charlieplexing.ino

35 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Collegamenti interni ad un display a anodo comune (FND507)

36 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Collegamenti interni ad un display a catodo comune (FND500)

37 display_7_segmenti_anodo_comune.ino Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Decodifica di un display a 7 segmenti con la scheda Arduino

38 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino Decodifica da BCD a 7 segmenti con 7447A e scheda Arduino

39 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino display_7_segmenti_4_cifre_multiplexing.ino Schema elettrico di un display a 4 cifre con 7 segmenti ad anodo comune da collegare alla scheda Arduino

40 Gestione dei segnalatori ottici (led) con Arduino display seriale_74hc595.ino Decodifica di un display a 7 segmenti con integrato 74HC595 serial-toparallel/decoder/latch collegato alla scheda Arduino

41 Gestione dei pulsanti con Arduino Circuiti di controllo di un pulsante n.a. senza l utilizzo della scheda Arduino

42 Gestione dei pulsanti con Arduino Circuiti di controllo di un pulsante n.c. senza l utilizzo della scheda Arduino

43 Gestione dei pulsanti con Arduino Keypad_matrix_x.ino Schema elettrico di una matrice di pulsanti n.a. formata da righe per colonne senza diodi di protezione (fig. sinistra) e con diodi (fig. destra)

44 Gestione dei pulsanti con Arduino Circuiti di controllo di una matrice di pulsanti n.a. formata da righe per colonne con l utilizzo dei diodi di protezione

45 Gestione dei pulsanti con Arduino Schema elettrico di una matrice di pulsanti n.a. formata da 4 righe per 3 colonne Keypad_3x4.ino

46 Gestione di una matrice di pulsanti Keypad_3x4_analogico.ino Schema elettrico di una matrice di pulsanti n.a. formata da 4 righe per 3 colonne gestita con un solo ingresso analogico della scheda Arduino

47 Fine lavori. Per ora!