Podstawy robotyki: Pierwszy prototyp | Lekcja 3

Spis treści

Poniższy artykuł to jedna z części tworzonego na bieżąco kursu, który pomoże Ci opanować podstawy robotyki z wykorzystaniem platformy Arduino. Chcesz przejść do pozostałych lekcji?

Dzisiejsza lekcja to wstęp do fascynującego świata robotyki. Często w procesie tworzenia robotów i urządzeń elektronicznych zaczynamy od prostego prototypu, aby zrozumieć podstawy i możliwości danego projektu.

Dzięki tej lekcji nauczycie się budować swój pierwszy prototyp w oparciu o płytkę stykową, diody, rezystory oraz oczywiście Arduino.

Część 1: Poznajemy materiały

Płytka stykowa

Sposób połączenia otworów zasilania
Sposób połączenia otworów zasilania

Płyta stykowa (ang. breadboard) to narzędzie używane w elektronice do tworzenia prototypów elektronicznych bez konieczności lutowania komponentów. Dzięki temu można łatwo testować i modyfikować obwody.

Dowiedz się jak pracować z płytką stykową z naszego poprzedniego artykułu.

Dioda led

Diody, które wykorzystujemy w elektronice zbudowane są między innymi z 2 “nóżek”. Nóżki to elektrody. Producent diody w ten sposób oznacza, którą nóżkę podłączamy do plusa, a którą do minusa.

Budowa diody led.
Budowa diody
  • Krótsza nóżka to katoda, którą podłączamy do masy, czyli minusa
  • Dłuższa to anoda, którą podłączamy do napięcia, czyli plusa


Diody zwykle pracują pod napięciem 1,2 – 1,7V.

Rezystory

Rezystor to pasywny, dwukońcówkowy element elektroniczny, który realizuje opór elektryczny jako element obwodu. W obwodach elektronicznych rezystory są używane do zmniejszenia przepływu prądu. 

Rezystory stałe mają rezystancje, które tylko nieznacznie zmieniają się w zależności od temperatury, czasu lub napięcia roboczego. Rezystory zmienne mogą być używane do regulacji elementów obwodu (takich jak regulator głośności lub ściemniacz lampy) lub jako urządzenia wykrywające ciepło, światło, wilgotność, siłę lub aktywność chemiczną.

Rezystor.
Rezystor

Rezystory są powszechnymi elementami sieci elektrycznych i obwodów elektronicznych i są wszechobecne w sprzęcie elektronicznym. Rezystory są również implementowane w układach scalonych. Rezystory możemy ze sobą łączyć. Szeregowo lub równolegle. 

Najważniejszym parametrem rezystora jest rezystancja. Im większa rezystancja tym mniejszy mamy prąd. Dodatkowo spadek napięcia jest tym większy, im większa jest wartość rezystancji. 

Zjawisko to doskonale opisuje prawo Ohma:

U = I * R

gdzie U – napięcie, I – natężenie, R – rezystancja

Oznaczenia rezystorów:

Tabela z oznaczeniami rezystorów.
Źródło: wikipedia

Cześć 2: Budujemy prototyp

Celem jest stworzenie układu, w którym dioda LED będzie świecić mrugać co 1 sekundę.

Budowanie układu

Zbuduj układ wg poniższego schematu. 
Użyj opornika / rezystora o rezystancji 220 R (lub więcej).

Prosty układ w oparciu o rezystor oraz diodę LED
Prosty układ w oparciu o rezystor oraz diodę LED

Programowanie

Pora ożywić nasz układ i napisać prosty kod, który sprawi, że dioda LED zacznie mrugać.

int pin_czerwona_dioda = 12;

void setup() {
pinMode(pin_czerwona_dioda, OUTPUT);
}

void loop() {
digitalWrite(pin_czerwona_dioda, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(pin_czerwona_dioda, LOW);
delay(1000);
}

W powyższym przykładzie dla naszej wygody użyliśmy zmiennych. Czym są zmienne, dowiecie się poniżej.

Zmienne

Zmienna jest sposobem na nazwanie i przechowywanie wartości do późniejszego wykorzystania przez program.

Deklarowanie zmiennych

Wszystkie zmienne, zanim zostaną użyte, muszą zostać zadeklarowane. Deklarowanie zmiennej oznacza określenie jej typu i opcjonalnie, ustawienie wartości początkowej (inicjalizacja zmiennej). Zmienne nie muszą być inicjalizowane (przypisywane im wartości), gdy są zadeklarowane, ale często jest to przydatne.

Składnia

int var = val;

Parametry

  • int: typ zmiennej,
  • var: nazwa zmiennej,
  • val: wartość, którą przypisujesz do tej zmiennej.

Przykład

int pin_czerwona_dioda = 12;

Programiści przy wyborze typów zmiennych powinni brać pod uwagę rozmiar liczb, które chcą przechowywać. Zmienne nie będą działać prawidłowo, gdy przypisana wartość przekroczy miejsce przeznaczone na jej przechowywanie.

Typy zmiennych

  • void – typ nieważny stosowany podczas deklaracji funkcji, która nie zwraca wartości
  • char – znak ASCII np. 'A’. 
  • unsigned char – znak ASCII zapisany jako liczba z przedziału 0 – 255
  • byte – liczba z przedziału 0 – 255
  • int – liczba z przedziału -32 768 do 32 767
  • unsigned int – liczba z przedziału  0 – 65535
  • word – liczba z przedziału 0 – 65535
  • long – liczba z przedziału -2 147 483 648 do 2 147 483 647
  • unsigned long – liczba z przedziału 0 – 4 294 967 295
  • float  – liczba z przedziału -3.4028235E+38 do 3.4028235E+38
  • double – w Arduino jak float
  • string  – tablica znaków

Cześć 3: Testowanie i analiza

Załadujcie swój program na Arduino i podłączcie układ do prądu. Jeśli wszystko zrobiliście poprawnie dioda zacznie mrugać co 1 sekundę.

Możecie z układu usunąć rezystor. Układ zadziała, ale prędzej czy później (raczej prędzej) dioda się spali. Stąd stosowanie rezystorów jest tak ważne.

Nagranie migającej diody.


Interesuje Cię praktyczne wykorzystanie robotyki w projektach komercyjnych?
Sprawdź nasze realizacje!

Marek Golan

Zostaw komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

trzy × pięć =

Przekształć
swoje pomysły w rzeczywistość

Skontaktuj się z nami i pozwól nam sprawdzić jak możemy Ci pomóc.

Najciekawsze treści na Blogu