Podstawy robotyki: Pierwszy prototyp | Lekcja 3
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?
Znajdziesz je tutaj: Podstawy robotyki
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
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.
Jak pracować z płytką stykową opisaliśmy w tym artykule.
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.
- 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.
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:
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).
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.
Interesuje Cię praktyczne wykorzystanie robotyki w projektach komercyjnych?
Sprawdź nasze realizacje!
Warto sprawdzić
