GUIDA ARDUINO 101 - Tutorial n°1: Cos'è Arduino

[Utente 16812]

ARDUINO (parte quarta)
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Per terminare questa mini-guida alla board Arduino, oggi vedremo in breve quali sono le sue caratteristiche:
1) microcontrollore ATmel ATmega 328;
2) tensione di lavoro: 5V;
3) tensione in ingresso da 7V a 12V;
4) ingressi analogici: 6 pin;
5) 14 pin (di cui 6 forniscono segnali PWM) I/O digitali;
6) corrente DC per ciascun pin I/O: 40mA;
7) 32kB di Flash Memory (0.5kB utilizzati dal bootloader);
8) 2kB di SRAM;
9) 1kB di EEPROM;
10) clock da 16MHz.
Ciascuno dei 14 pin digitali può funzionare sia come input che come output, usando le istruzioni pinMode(), digitalRead() e digitalWrite(). Essi sono in grado di operare tra 0V e 5V e possono "erogare" o ricevere 40mA al massimo.
I pin digitali hanno un resistore di pull-up di 20-50kOhm; per poterlo attivare (per default è disinserito) si utilizzano le istruzioni pinMode(pin, INPUT) e digitalWrite(pin, HIGH).
Inoltre alcuni pin digitali hanno speciali funzionalità, come quella di fornire segnali PWM (se impostati come uscite), comunicare col bus seriale SPI, ricevere e trasmettere dati seriali TTL e così via :sisi:
Le tensioni sui 6 pin analogici (da A0 a A5) vengono convertite in digitale a 10-bit (1024 valori) e per default i valori convertiti sono compresi tra 0V e 5V; volendo cambiare il valore di fondoscala è possibile agire sul pin AREF (mediante l'istruzione analogReference()).
Anche i pin analogici hanno alcune funzionalità speciali: ad es. sono in grado di supportare la comunicazione TWI (Two-Wire Interface) per il collegamento di periferiche lente ad una scheda madre (TWI è un bus seriale, detto anche I2C).
Infine il pin ARES, come già detto, fornisce la tensione di riferimento per gli ingressi analogici mentre il pin di RESET è in grado di resettare il microcontrollore (se portato BASSO).
A presto ;)

 

[Utente 16812]

SEGNALI PWM
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Arduino Uno fornisce 6 linee "analogiche" (in realtà si tratta di segnali digitali) d'uscita (pin 3, 5, 6, 9, 10 e 11, contrassegnati dal simbolo della "tilde" accanto al numero del pin) PWM, di cui si vuole modulare la larghezza degli impulsi (rettangolari o triangolari), modificandone il duty-cycle (Ton/(Ton+Toff)), cioè il rapporto tra il tempo di ON e l'intero periodo di ripetizione degli impulsi stessi.
Cos'è la modulazione PWM ?
E' un'operazione attraverso la quale si modifica la durata degli impulsi di una "portante" rettangolare in base al valore assunto da una "modulante" analogica.
Detto più semplicemente, i segnali PWM sono onde rettangolari, a frequenza costante, il cui duty-cycle (il ciclo di lavoro utile) è proporzionale al valore della modulante d'ingresso.
Avremo dunque un comparatore digitale che, istante per istante, confronta la tensione analogica in ingresso Vi, variabile da 0 ad un valore massimo Vm, con le onde triangolari provenienti da un generatore di dente di sega.
Se Vi<Vds il comparatore in uscita fornirà Vpwm=0, se invece Vi>Vds il comparatore "setterà" l'uscita ALTA.



Si fa notare che il segnale d'uscita del comparatore ha una forma d'onda rettangolare (a frequenza costante) e durata dello stato di ON tanto più grande quanto maggiore è il livello della tensione Vi (nel caso in figura, quanto più è piccolo il valore di Vi).
La modulazione PWM viene utilizzata nei casi in cui si vuole variare la potenza di diversi utilizzatori (ad es. la luminosità di LED e lampade, la velocità dei motori, la posizione dei servo-motori, ecc.), modificando il duty-cycle del segnale di controllo del "switch" elettronico.
In tal modo aumenta il valore medio della tensione di alimentazione del carico (e quindi la potenza assorbita dal carico stesso), in proporzione all'aumento del duty-cycle.
Con Arduino si usa la funzione analogWrite(pin, valore) per "modulare" l'uscita analogica, la quale genera un impulso con duty-cycle corrispondente ad un valore compreso tra 0 (DC=0%) e 255 (DC=100%).
A presto ?

P.S, Sullo stesso principio di funzionamento è basato il progetto dei regolatori switching (SMPS).