Τι είναι το Arduino;
Το Arduino είναι μια ηλεκτρονική πλατφόρμα ανοιχτού κώδικα που βασίζεται σε εύχρηστο υλικό και λογισμικό. Οι πλακέτες Arduino μπορούν να διαβάζουν εισόδους π.χ. φως σε έναν αισθητήρα, ένα δάχτυλο σε ένα κουμπί ή ένα μήνυμα Twitter και να τις μετατρέπουν σε έξοδο π.χ. ενεργοποιώντας έναν κινητήρα, ανάβοντας ένα LED, δημοσιεύοντας κάτι στο διαδίκτυο. Μπορείτε να πείτε στην πλακέτα σας τι να κάνει στέλνοντας ένα σύνολο οδηγιών στον μικροελεγκτή της πλακέτας. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιείτε τη γλώσσα προγραμματισμού Arduino (με βάση την καλωδίωση/wiring) και το λογισμικό Arduino (IDE), που βασίζεται στην επεξεργασία/processing.
Η γλώσσα προγραμματισμού που χρησιμοποιεί είναι εύκολη στη σύνταξη και διατίθεται σε πλατφόρμες Linux, Mac και Windows με άδεια χρήσης GPL (καθένας που λαμβάνει ένα αντίγραφο λογισμικού με άδεια GPL είναι ελεύθερος να χρησιμοποιεί αυτό το λογισμικό, να το μετατρέπει και να το διανέμει σε τροποποιημένη ή μη μορφή.)
Γιατί Arduino;
Το Arduino είναι ένα βασικό εργαλείο για να μάθετε νέα πράγματα. Οποιοσδήποτε – παιδιά, χομπίστες, καλλιτέχνες, προγραμματιστές – μπορεί να αρχίσει να ασχολείται μόνο με τις οδηγίες βήμα προς βήμα ενός κιτ ή να μοιράζεται ιδέες στο διαδίκτυο με άλλα μέλη της κοινότητας του Arduino.
Υπάρχουν πολλοί άλλοι μικροελεγκτές και πλατφόρμες μικροελεγκτών διαθέσιμες για φυσικούς υπολογιστές. Το Arduino απλοποιεί τη διαδικασία εργασίας με μικροελεγκτές, αλλά προσφέρει κάποιο πλεονέκτημα για δασκάλους, μαθητές και ενδιαφερόμενους ερασιτέχνες σε σχέση με άλλα συστήματα:
- Φθηνό – Οι πλακέτες Arduino είναι σχετικά φθηνές σε σύγκριση με άλλες πλατφόρμες μικροελεγκτών. Η φθηνότερη έκδοση της μονάδας Arduino μπορεί να συναρμολογηθεί με το χέρι και ακόμη και οι προσυναρμολογημένες μονάδες Arduino κοστίζουν λιγότερο από $50 (< 45€)
- Cross-platform – Το λογισμικό Arduino (IDE) εκτελείται σε λειτουργικά συστήματα Windows, Macintosh OSX και Linux. Τα περισσότερα συστήματα μικροελεγκτών περιορίζονται στα Windows.
- Απλό, σαφές περιβάλλον προγραμματισμού – Το λογισμικό Arduino (IDE) είναι εύχρηστο για αρχάριους, αλλά αρκετά ευέλικτο για να το επωφεληθούν και οι προχωρημένοι χρήστες.
- Λογισμικό ανοιχτού κώδικα και επεκτάσιμο – Το λογισμικό Arduino δημοσιεύεται ως εργαλεία ανοιχτού κώδικα, διαθέσιμα για επέκταση από έμπειρους προγραμματιστές. Η γλώσσα μπορεί να επεκταθεί μέσω βιβλιοθηκών C++ και όσοι θέλουν να κατανοήσουν τις τεχνικές λεπτομέρειες μπορούν να κάνουν το άλμα από το Arduino στη γλώσσα προγραμματισμού AVR C στην οποία βασίζεται. Ομοίως, μπορείτε να προσθέσετε τον κώδικα AVR-C απευθείας στα προγράμματα Arduino, εάν το θέλετε.
- Ανοιχτός κώδικας και επεκτάσιμο υλικό – Τα σχέδια των πλακών Arduino δημοσιεύονται με άδεια Creative Commons, έτσι οι έμπειροι σχεδιαστές κυκλωμάτων μπορούν να φτιάξουν τη δική τους έκδοση της ενότητας, επεκτείνοντάς την και βελτιώνοντάς την. Ακόμη και σχετικά άπειροι χρήστες μπορούν να δημιουργήσουν την έκδοση breadboard της ενότητας για να κατανοήσουν πώς λειτουργεί και να εξοικονομήσουν χρήματα.
Αν και μικροσκοπικό (7×5 cm) οι δυνατότητες που προσφέρει είναι πάρα πολλές. Μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε σε εφαρμογές ρομποτικής και γενικότερα σε αυτοματισμούς, καταφέρνοντας έτσι πάρα πολλά όπως: την κίνηση servo, stepper και DC κινητήρων, τη λήψη πληροφοριών από διάφορους αισθητήρες (θερμοκρασίας, υγρασίας, υπερύθρων κ.α), την αμφίδρομη σειριακή επικοινωνία μεταξύ Arduino και PC χρησιμοποιώντας γλώσσες προγραμματισμού (όπως Java και python), όπως επίσης την αναπαραγωγή και αντίληψη ήχων.
Για εκπαιδευτική χρήση χρησιμοποιείται μαζί με ένα breadboard – raster
Αν το ανοίξετε θα δείτε ότι οι οπές που υπάρχουν πάνω του είναι συνδεδεμένες μεταξύ τους. Αυτό σημαίνει ότι 2 καλώδια συνδεδεμένα πάνω στην ίδια γραμμή (πράσινη, κόκκινη ή μπλε) είναι συνδεδεμένα και μεταξύ τους.
Όσο για το λογισμικό που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε, ο επεξεργαστής του εκτελεί εντολές σε γλώσσα που ο ίδιος καταλαβαίνει. Υπάρχει λοιπόν το λογισμικό IDE, το οποίο μπορείτε να κατεβάσετε στη διεύθυνση https://www.arduino.cc/en/software ανάλογα με το λειτουργικό σύστημα που διαθέτει ο υπολογιστής σας.
Για ερασιτέχνες και μαθητές δημοτικού, υπάρχει και η δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί το Scratch και με τη βοήθεια ενός διερμηνέα που «ανεβάζετε» στο Arduino αυτό μπορεί να καταλάβει και να εκτελέσει το πρόγραμμα που του δίνετε μέσα από το Scratch.
Υπάρχει το S4A το οποίο δουλεύει με το Arduino uno και στο οποίο μπορείτε να γράψετε πρόγραμμα, να το ανεβάσετε στο Arduino, το οποίο περιέχει εσωτερικά το διερμηνέα και ο οποίος δίνει τη δυνατότητα στο Arduino να αντιλαμβάνεται και να εκτελεί τις εντολές του προγράμματος.
Εσείς όμως, για να μάθετε κάτι χωρίς καν να χρειαστεί να αγοράσετε τίποτα, θα χρησιμοποιήσετε το TINKERCAD. Μια online πλατφόρμα μέσα από την οποία μπορείτε να δουλέψετε σε περιβάλλον παρόμοιο με αυτό του Scratch, αλλά έχετε μαζί και την προσομοίωση του Arduino με το breadboard και τους αισθητήρες του, ώστε να βλέπετε τη λειτουργία του αλγόριθμου/προγράμματος που γράφετε.
Για την εγγραφή σας στο TINKERCAD χρειάζεστε το class code και το Nickname που σας έχει δώσει η κυρία (τουλάχιστον το Nickname του ενός μαθητή της ομάδας στο εργαστήριο) για να συνδεθείτε στην τάξη σας και να υλοποιήσετε το κύκλωμα της εκάστοτε άσκησης.