git.piffa.net Git - arduino/blob - var/lezioni.rst_original

   1 ===================================
   2 Argomenti per Lezioni Arduino Base
   3 ===================================
   4
   5
   6   :Author: Andrea Manni
   7   :Copyright: GFDL
   8   :Version: 0.9
   9
  10 .. sectnum::
  11
  12 .. contents:: Indice degli argomenti
  13 .. |date| date::
  14
  15 Generato il |date| con: http://docutils.sourceforge.net/rst.html
  16
  17
  18 Note: this is the first draft befor ispell check.
  19
  20 Appunti e materiali per lezioni del corso base su Arduino. Questo documento e' da considerarsi come una traccia degli argomenti considerati e non il manuale definitivo delle lezioni.
  21
  22 Il corso
  23 ==========
  24
  25 Il corso di base di Arduino e' rivolto a chi si approccia per la prima volta al mondo dei makers, fornendo le basi di elettronica, informatica e elettronica per orientarsi e poter iniziare a interagire nell'innovativo mondo dell'elettronica digitale.
  26
  27 Obbiettivo del corso e' utilizzare la piattaforma Arduino come primo approccio all'elettrinica digitale, potendo cosi' lavorare sulle basi di elettronica, informatica e programmazione. Le varie tematiche verrano affrontate praticamente dagli studenti con prototipi funzionanti basati sull'elaborazione delle informazioni fornite da vari tipi di sensori al microcontroller Arduino che elaborera' i dati per comandare vari tipi di attuatori come motori, luci LED, altoparlanti.
  28
  29 Contesto
  30 ------------
  31
  32 Negli anni recenti molto e' cambiato nel panorama dell'elettronica, la contaminazione con gli ambienti aperti del settore informatico, la disponibilita' di sistemi miniaturizzati a basso costo ha reso disponibili nuove piattaforme come Arduino o RaspBerryPi, soluzioni economiche e flessibili.
  33
  34 Grazie a queste ed altre tecnologie oggi sono alla portata dell'hobbista soluzioni che fino a pochi anni fa erano esclusiva dell'automazione industriale, per via degli alti costi e dell'esclusivita' delle varie implementazioni.
  35
  36 Oggi il Free Software, Open Source e Open Hardware, Crowdfounding hanno rivoluzionato l'elettronica con una serie di dispositivi che hanno riportato la creativita' elettronica nella disponibilita' dei makers, dai micro cotroller come Arduino a nuovi strumenti come le stampanti 3D permettono a un vasto pubblico di dedicarsi a robotica, domotica e a tutte le ultime innovazioni tecnologiche.
  37
  38 Finalita'
  39 -----------
  40
  41 Tutta questa flessibilita' e disponibilita' di nuove soluzioni puo' pero' disorientare chi si approccia a queste soluzioni, sia per chi e' ai primi passi che per coloro che magari hanno precedenti esperienze con  solo alcune delle discipline che si amalgamano con Arduino.  Scopo del corso e' quindi stabilire delle fondamenta di informatica e elettronica per poi poter crescere sia con Arduino che con le altre tecnologie alla moda.
  42
  43
  44 Durante lo svolgimento del corso i partecipanti imparerranno a programmare in Arduino C in ambiente Gnu/Linux utilizzando una breadboard e diversi input/output.
  45
  46
  47 Introduzione
  48 ================
  49
  50 - Cos'e' un microcontroller (tutto compreso, memoria calcolo inputr-outpt)/ attuatore
  51 - Cenni alle classi di elaboratori
  52 - Cos'e' l'informatica e la programmazione
  53 - Elettronica e elettronica digitale
  54
  55 Perche' l'informatica ha bisogno di un attuatore: interazione con il reale.
  56 Elettronica digitale: vantaggi di usare un sofware (esempio di un bottone, logica booleana): cablatura instantanea, aggiunta di features.
  57
  58
  59 Avvertenze
  60 ---------------
  61
  62 Precauzioni per non danneggiare la scheda durante l'uso:
  63
  64 * Applicare materiale isolante (fondo in polistirolo) sotto alla scheda.
  65 * Applicare isolante al connettore USB per staccare il cavo senza statica.
  66 * Solo la porta 13 ha una resistenza integrata, per tutte le altre usare una resistenza da ''~300 ohms''.
  67
  68 Precauzioni per non danneggiare la scheda durante l'uso:
  69
  70 * Applicare materiale isolante (fondo in polistirolo) sotto alla scheda.
  71 * Applicare isolante al connettore USB per staccare il cavo senza statica.
  72 * Solo la porta 13 ha una resistenza integrata, per tutte le altre usare una resistenza da ~300.
  73 * Non usare Arduino come un trasformatore!
  74
  75
  76 Blink
  77 --------
  78
  79 Analisi di un sketch:
  80
  81 - Struttura (setup, loop, input output)
  82 - Fondamenti di programmazione: i 4 elementi base (fare descrizione completa dopo aver fatto cicli - INPUT).
  83
  84 - Dichiarazione di variabili: LED
  85 - Funzioni per cambio di stato: digitalWrite / delay - output
  86
  87
  88 Pratica
  89 ~~~~~~~~~
  90
  91 # Fare accendere il LED per 1/10 di secondo
  92 # Far spegnere il LED per 1/10 di s.
  93
  94 Descrivere una instruzione
  95
  96
  97 * Far accendere il LED per 1/10 di secondo e un secondo
  98
  99 Questa e' una sequenza di istruzioni, accenno alle funzioni, es delay() .
 100
 101
 102
 103
 104 Verifica e compilazione
 105 ------------------------
 106
 107 Codice sorgente e codice oggetto, compilazione del codice.
 108 Controllo formale, preprocessor (#define constantName value).
 109
 110 Eseguire procedure manualmente con makefile, visualizzazione codice oggetto.
 111
 112
 113
 114 Input
 115 =====
 116
 117 Esempio con un imput, primo esempio con un bottone che fa accendere un LED.
 118
 119 Invertire il circuito del bottone / parametro della lminosita per spiegare i *vantaggi dell'elettronica digitale* rispetto a elettronica "cablata"  (cenni a PWM, varie letture degli eventi di *click*).
 120
 121 Cicli Condizionali
 122 ----------------------
 123
 124 Eventualmente usare un generatore random (esercizio per testa / croce) per introdurre i cicli condizionali.
 125
 126
 127 Ottimizzazioni
 128 ---------------
 129
 130 .. NOTE::
 131     Questa parte andra' affrontata dopo i motori (servo inclusi).
 132
 133
 134 De-bouncing, multitasking con millis(), identificare il cambio di stato.
 135
 136
 137 Sensori: dilatare i tempi di lettura, utilizzare valori medi di pu' letture (smoothing), calibrazione dei sensori utilizzando seraile e riferimenti.
 138
 139
 140
 141 Eventuali
 142 ~~~~~~~~~~
 143
 144 Transformazioni di input: da fot-sensore a piezo: Pitch follower
 145
 146
 147
 148 Analisi ulteriore
 149 ==================
 150
 151 Introdurre i data types
 152
 153
 154 Cicli iterativi: for - while
 155
 156
 157 Seriali
 158 ========
 159
 160 Inviare dati via seriale per debugging.
 161
 162 Output
 163 ========
 164
 165 LED, motori, servomotori, piezo, seriale.
 166
 167 PWM
 168 -----------
 169
 170 Esmpio con un ''byte'' di ''brightness++" per aumentare la luminosita' di un LED.
 171 Introdurre eventualmente i cicli ''for'' .
 172
 173
 174 Funzioni
 175 -----------
 176
 177 Creare una funzione con un ciclo for per aumentare / diminuire la luminosita' in base a un parametro passato alla funzione.
 178
 179
 180
 181 Piezo
 182 -------
 183
 184 Emettere suoni e melodie tramite un trasduttore piezoelettrico.
 185 - Onde sonore: frequenze e pitch.
 186 - Sketch di esempi in Digital
 187
 188
 189 (Sketches in multiple tabs, array).
 190 Pitch follower: transformazione input fi un sensore photo -> onde sonore tramite piezo.
 191
 192
 193 Calibrare l'input
 194 ------------------
 195
 196 Calibrare l'input di un potenziometro / sensore: identificare valori minimi, massimi, offset e stabilire una formula: ''Range = (1024 - offset) *  1024 / (1024 - offset) '' .
 197
 198 Utilizzare ''map()'' per fare la stessa cosa. Caso specifico: cinversione tra ''1024 <-> 256'' : usare un fattore 4.
 199
 200
 201 Usare un sensore di luminosita'
 202 -------------------------------
 203
 204 Utilizzare come sorgente di imput la resistenza rilevata da un sensore di luminosita', mappare l'input del sensore su un LED PWM / seriale.
 205
 206
 207
 208
 209 Motori
 210 ========
 211
 212 Utilizzo di un motore 5v ~14mAh direttamente su Arduino tramite un transistor e diodo. Variare la velocita' tramite PWM e un ciclo for, utilizzare un potenziometro come input analogico per variare la velocita', trovare il valore minimo di carico per attivare il motore tramite debuggin seriale.
 213
 214
 215 Servo motori
 216 --------------
 217
 218 Differenze rispetto a un motore DC, scopi di utilizzo.
 219 Caratteristichei: coppia, velocita', peso, alimentazione.
 220 Funzionamento: analogici e digitali, riduttori plastici e metallici, bearings.
 221
 222 Skretch Base e Knob. Utilizzare librerie esterne.
 223
 224 - http://handyboard.com/hb/faq/hardware-faqs/dc-vs-servo/
 225
 226
 227 Motori passo-passo
 228 -----------------------
 229
 230 Funzionamento, caratteristiche di utilizzo (consumo - coppia), campi di utilizzo (automazione power tools), differenze rispetto a servo (controllo posizione) e motori normali.
 231
 232
 233 Motori brushless
 234 -----------------
 235
 236 Differenze e caratteristiche rispetto ai motori a spazzole.
 237 Uso di una ESC, BEC.
 238
 239
 240 Caratterstiche generali
 241 -------------------------
 242
 243 Potenza, KV, voltaggio utilizzabile, amper massimi, potenza / peso, efficenza.
 244
 245
 246
 247 Elettronica di base
 248 =====================
 249
 250 Si dovranno introdurre:
 251
 252 - Legge di Ohm
 253 - Serie e parallelo, in particolare per batterie e resistenze
 254 - Caratteristiche e uso dei LED: come calcolare resistenze necessarie
 255 - Uso di transistor per motori DC
 256
 257
 258 Eventuale: saldature
 259 --------------------
 260
 261 Guida di base alle piccole saldature: cavi intrecciato, cavi dritti, PCB. Dissaldare.
 262
 263
 264 Approfondimenti
 265 ------------------
 266
 267 Resistenze: resistivita' in base a sezione e lunghezza: effetti su sere e parallelo.
 268 (Fisica) Semiconduttori: resistenze -> diodi -> transistor : cenni sul funzionamento in base ai possibili range di spostamento degli elettroni.
 269
 270
 271 Linux
 272 =======
 273
 274 Argomenti specifici per utilizzare integrare Arduino in ambiente Linux.
 275
 276 - Installazione
 277 - Leggere informazioni da seriale (redirezione INPUT, verso un file, screen), mandare informazioni (echo, cat)
 278 - Eventuale: editor alternativi, compilazione e upload manuale (creare un make file).
 279
 280
 281 Scratch
 282 -----------
 283
 284 Installare Scratch per arduino.
 285
 286 - http://webtechie.be/2014/05/08/scratch-and-arduino-on-linux/
 287 - http://s4a.cat/
 288
 289
 290 Bibliografia
 291 ============
 292
 293 Testi consigliati, non richiesti.
 294
 295 - Beginning C for Arduino: Learn C Programming for the Arduino
 296 - Practical Electronics for Inventors
 297 - Arduino Language Reference
 298 - Getting Started With Arduino 2nd Edition
 299 - Arduino for Dummies
 300
 301 Risorse on line
 302 ----------------
 303
 304 - http://arduino.cc/en/Reference/HomePage
 305 - http://www.ladyada.net/learn/arduino/index.html
 306 - https://learn.adafruit.com/series/learn-arduino
 307 - https://wiki.archlinux.org/index.php/arduino
 308 - http://arduinoprincipiante.blogspot.it/2013/04/presentazione.html
 309
 310
 311
 312
 313 Utilizzi
 314 ---------
 315
 316 - Input tramite manipolazione oggetti fisici.
 317 - Stazioni per rilevamento dati: metereologiche, movimento.
 318 - Attuatori per controllo numerico applicato a vari strumenti (stampanti 3D, frese , laser).
 319 - Device per lettura di sensori da utilizzare con smartphones - computer
 320 - Adattatore per sensori verso IoT
 321 - Attuatore per device IoT: arduino - wifi - rele = accensione / spegnimento
 322 - RFID per device domenstici: smartphone in contesti diversi = diversi profili
 323 - Interfaccia input per tutti gli scenari in cui non si puo' usare un touch screeen / tastiera
 324 - Domotica: irrigazione, controllo temperatura ambienti e acqua.
 325 - Robotica: integrazione di apparecchiature di sorveglianza, robot domestici (aspirapolvere) e da giardino (macchine agricole unmanned in miniatura).
 326 - Controllo droni, gyro, GPS, viewpoint. Ardupilot http://diydrones.com/notes/ArduPilot
 327 - Prototipi per maccine di dimensioni performance superiori.
 328
 329
 330 Progetti
 331 ----------
 332
 333 - Chorus – United Visual Artists: http://www.elmsly.com/Chorus-United-Visual-Artists
 334 - Ardupilot http://diydrones.com/notes/ArduPilot
 335