Zestawy startowe

Zgłębianie nowej dziedziny wiedzy i umiejętności wymaga szczególnej cierpliwości, odpowiednich nakładów pracy oraz samozaparcia. W przypadku tak złożonych zagadnień, jak elektronika i programowanie, dodatkowym utrudnieniem dla początkujących może być fakt, że naprawdę niewiele ze współczesnych obszarów nauki i techniki rozwija się w równie olbrzymim tempie. Choć dla wielu nowych układów scalonych czy modułów producenci proponują dedykowane zestawy startowe, to często ich ceny są zaporowe dla mniej zamożnych odbiorców. Wbrew pozorom, ciągłe zmiany i poszerzanie oferty producentów elementów elektronicznych, modułów i całych urządzeń, może działać na korzyść osób, które dopiero zaczynają wdrażać się w nowe technologie – dobrym przykładem jest platforma Arduino.

Arduino – niewielkie i niedrogie płytki, wyposażone w mikrokontroler i kilka najważniejszych obwodów peryferyjnych, w połączeniu z pojedynczymi, dodatkowymi elementami elektronicznymi lub modułami, pozwalają na budowę urządzeń, których zaprojektowanie i uruchomienie jeszcze przed kilkunastoma laty wymagałoby sporych nakładów czasu, pracy oraz sporych umiejętności. Jakby tego było mało, wykonanie wielu – często nieoczywistych – zadań za pomocą Arduino wymaga nieraz napisania zaledwie kilku lub kilkunastu linijek kodu. Aby móc w pełni wykorzystać potencjał drzemiący w niepozornych płytkach włoskiego producenta, trzeba jednak posiąść pewien zakres podstaw teoretycznych i praktycznych. Do tego celu warto sięgnąć po gotowe zestawy startowe dla Arduino, które pozwolą Ci prosty sposób rozpocząć naprawdę wciągającą przygodę z elektroniką i programowaniem.

Absolutnie minimalny zestaw, pozwalający na rozpoczęcie pracy z Arduino

Sam mikrokontroler, po wyjęciu z fabrycznego opakowania i wlutowaniu w płytkę drukowaną urządzenia (lub włożony w podstawkę) nie jest w stanie pełnić żadnych użytecznych funkcji bez właściwie napisanego i wgranego do jego pamięci Flash programu – taka sama zasada dotyczy każdego procesora dostępnego na rynku. Każdy, kto chce zająć się programowaniem mikrokontrolerów, musi zaopatrzyć się w odpowiedni programator – niewielkie urządzenie, wyposażone w zdecydowanej większości przypadków w port USB i zdolne do wgrania programu (przesłanego z komputera) do pamięci nieulotnej mikroprocesora. Jednak w przypadku Arduino programator nie jest konieczny – mikrokontrolery instalowane w modułach z tej rodziny są bowiem wstępnie zaprogramowane. Specjalny program (tzw. bootloader), zajmujący jedynie niewielką część pamięci Flash, pozwala na wgrywanie napisanej przez użytkownika (użytkowej) aplikacji bezpośrednio przez kabel USB, łączący komputer z Arduino. W niektórych modułach (np. Arduino Micro) interfejs USB jest już wbudowany w krzemową strukturę mikrokontrolera, w innych (np. Arduino Nano, Uno czy Mega) – odpowiada za to dodatkowy układ scalony, pełniący rolę konwertera USB-UART. Mamy zatem odpowiedź, co jest absolutnie niezbędne do rozpoczęcia pracy: komputer z oprogramowaniem Arduino IDE, kabel USB oraz oczywiście sam moduł Arduino. Przyjrzyjmy się zatem, co jeszcze zawierają prawdziwe zestawy startowe dla Arduino.

Co jeszcze jest potrzebne do rozpoczęcia pracy z Arduino?

Opisany minimalny zestaw startowy pozwala na uruchomienie najprostszych programów – mając do dyspozycji jedynie trzy wymienione elementy możesz napisać prosty program, który będzie w stanie migać wbudowaną diodą LED (większość płytek Arduino ma wbudowaną diodę do dowolnego użytku) i ewentualnie skomunikować się z komputerem (np. wysłać ciąg znaków, które zostaną wyświetlone na wbudowanym w środowisku Arduino IDE monitorze portu szeregowego lub odebrać komendy z klawiatury z żądaniem zmiany sposobu migania diody). To już coś, ale przecież mając do dyspozycji płytkę z mikrokontrolerem, który wykona dowolne zaprogramowane przez Ciebie operacje, z pewnością chciałbyś zbudować działające, funkcjonalne urządzenie. Każdy dodatkowy element elektroniczny lub moduł pozwala Ci rozszerzyć możliwości i zbudować kolejne, funkcjonalne urządzenia. Do podstawowego wyposażenia większości zestawów startowych dla Arduino należą:

– diody LED i rezystory,

– sygnalizatory akustyczne (buzzery),

– przyciski typu microswitch (inaczej zwane tact-switch),

– płytka stykowa (rozmiar zależy od wersji zestawu), pozwalająca na łatwy montaż prostych układów elektronicznych bez konieczności lutowania elementów,

– przewody łączące (najczęściej zakończone wtykami lub gniazdkami typu goldpin).

Bardziej złożone zestawy startowe dla Arduino oferują także wyświetlacze LCD i/lub LED, sterowniki silników (a nawet same napędy), dodatkowe czujniki i moduły (np. fotorezystory, moduły czujników odbiciowych czy czujników temperatury) i wiele innych.

Oficjalne zestawy startowe Arduino

Producent oficjalnych płytek Arduino opracował zestawy startowe, będące idealnym punktem wyjścia dla osób rozpoczynających naukę elektroniki i programowania mikrokontrolerów. Najbardziej podstawowy zestaw startowy (Arduino StarterKit K000007) zawiera – oprócz płytki

Arduino Uno Rev3 – także kompatybilny przewód USB, niewielką płytkę stykową, zestaw przewodów łączeniowych, a nawet 172-stronicową książkę (w języku angielskim) i – oczywiście – komplet podstawowych elementów elektronicznych. W opakowaniu znajdziesz zestaw różnokolorowych diod LED, rezystory, podstawowe rodzaje kondensatorów o różnych pojemnościach, przyciski, fotorezystory, potencjometry montażowe, a także czujnik temperatury, czujnik przechylenia i wibracji, wyświetlacz LCD 2×16 znaków, a nawet miniaturowy silniczek DC, serwo modelarskie, buzzer, scalony sterownik silnika DC, dwa transoptory, diody prostownicze, tranzystory oraz złącze goldpin 40×1. W zestawie znalazły się także kartonowe elementy mechaniczne, służące do budowy kilku spośród układów opisanych w dołączonej do zestawu książce.

Zestawy startowe do kursów Arduino

Jeżeli chciałbyś skorzystać z dobrze opracowanych i bardzo przystępnych kursów w języku polskim, z pewnością już wstępne poszukiwania odpowiednich materiałów w Internecie doprowadziły Cię na portal Forbot.pl. Dla prowadzonych na tej platformie kursów Arduino – na różnych poziomach zaawansowania – powstały specjalne komplety niezbędnych modułów i elementów, zapakowane w praktycznych organizerach. Zdecydowana większość zestawów bazuje na wersji Arduino Uno. Zestaw startowy do kursu podstaw Arduino zawiera, oprócz samego modułu, także niewielką płytkę stykową, zestaw przewodów połączeniowych, złącze do baterii 9 V, komplet rezystorów, diod LED i przycisków, a także dwa fotorezystory, potencjometr, baterię 9 V, serwomechanizm typu micro oraz wyświetlacz LCD. Nie zabrakło także kabla USB, a nawet… modułu dalmierza ultradźwiękowego. Kurs pozwala zapoznać się z metodami programowej obsługi podstawowych elementów elektronicznych i wbudowanych funkcji mikrokontrolera zainstalowanego w Arduino – całe szkolenie stanowi doskonały wstęp do kursu zaawansowanego, dla którego także powstał odpowiedni zestaw startowy. Największy z zestawów Forbot – Mistrz Robotyki z Arduino – zawiera wszystkie elementy zestawu podstawowego, a dodatkowo także komplet elementów mechanicznych do budowy prostego robota mobilnego: dwa ogumione koła, napędy w postaci silników DC z przekładniami kątowymi, a także koszyk na sześć baterii (L)R6, zestaw czujników, nakładkę Arduino Shield ze sterownikami silników DC i niezbędne elementy złączne (śruby, nakrętki, podkładki i tulejki dystansowe).

Inne zestawy startowe dla Arduino

Jeżeli dysponujesz większymi środkami finansowymi i chcesz poznać pełen zakres możliwości, jakie daje Arduino, rozważ zakup potężnego zestawu startowego DFRobot Mega D3 Kit. W solidnym, tworzywowym organizerze znajdziesz nie tylko moduł główny (kompatybilny z Arduino Mega 2560), ale także pokaźny zestaw nakładek typu Shield, dodatkowych modułów (w tym imponujący zestaw różnego rodzaju czujników) oraz napędy, przewody montażowe, kabel USB, a nawet… miniaturowego pilota na podczerwień. Tak ogromny zestaw startowy daje wręcz niewyczerpane możliwości – nietrudno zbudować z jego pomocą elektronikę dla wielofunkcyjnego robota mobilnego, „uzbrojonego po zęby” w przeróżne sensory i elementy wykonawcze.

Co ciekawe, niektóre zestawy startowe dla Arduino są przeznaczone do nauki tak trudnych i złożonych dziedzin, jak sztuczna inteligencja. Przykładem niech będzie tutaj Dobot Arduino AI Suite – w komplecie znajduje się zaawansowany moduł z kamerą CMOS (inteligentny czujnik obrazu PixyCam ver. 2), a także zestaw elementów sterujących (joystick i przyciski) oraz diod LED. Całość jest przeznaczona do współpracy z ramieniem robotycznym Dobot Magician.

Podsumowanie

Nie ulega wątpliwości, że – szczególnie na samym początku przygody z elektroniką – warto nieco ułatwić sobie życie, decydując się na gotowe zestawy startowe dla Arduino, przygotowane właśnie z myślą o początkujących adeptach tej fascynującej dziedziny. Równoczesna nauka podstaw elektroniki i sztuki programowania mikrokontrolerów pozwala uzyskać szybko pierwsze efekty, mierzone pozyskanymi umiejętnościami projektowania własnych, coraz bardziej złożonych urządzeń. A trudno o większą satysfakcję, niż radość z samodzielnie stworzonego, działającego robota, urządzenia codziennego użytku, a nawet zabawnego, elektronicznego gadżetu.