2. La det bli lys Ditt første Arduino program

Transkript

1 2. La det bli lys Ditt første Arduino program Det første vi skal gjøre nå, er å få den Orange "L"-lampen til å blinke. På denne måten sørger vi for at vi kan snakke med Arduinoen, og at vi får lastet opp nye programmer til den. L-lampen er koblet sammen med port 13 på Arduinoen, slik at vi kan få denne til å blinke ved å slå av og på spenningen til Port 13. For å få til dette, skal vi gå inn i Blockuino og programmer et lite program for å få lampen til å blinke Få L-Lampen til å blinke Det første vi trenger er de to klossen vi finner under Struktur. Disse må alltid være med i absolutt alle Arduino-programmene. Disse klossene gjør akkurat det de sier: Inne i setup-klossen skal vi fortelle Arduinoen hvilke av portene vi ønsker å bruke, samt hva vi skal bruke portene til. Setup-klossen kjøres kun en gang - helt i starten av programmet vårt. Inne i loop-klossen skal vi derimot programmere programmet vårt. Innholdet i loopklossen kjøres igjen og igjen så fort Arduinoen klarer å utføre dem. Vi starter dermed med å trekke ut en Setup-kloss og en Loop-kloss fra Klosslisten til Scriptområdet. Vi trekker ut en Setup-kloss og en Loop-kloss fra Klosslisen til Scriptområdet Legg merke til at vi får generert Arduino-koden automatisk i Kodeområdet. Figur 2.1 Vi trekker ut en setup-kloss og en loop-kloss Deretter skal vi fortelle Arduinoen hvilke porter vi skal benytte oss av. Ettersom vi ønsker å få L- lampen til å blinke skal vi bruke port 13. Denne porten skal vi benytte som OUTPUT, ettersom vi ønsker å styre lampen. Men før vi skal gjøre det inne i setup-klossen skal vi lage en ny variabel for porten. Denne skal vi trekke ut fra Variabler-overskriften fra Klosslisten og koble sammen rett over setup-klossen i Scriptområdet.

2 1: Vi trekker ut en Lag ny variabel med navn og typekloss 2: Vi endrer på navnet fra element ved å velge Ny variabel... fra nedtrekksmenyen 3. Endre navnet til variabelen ved å skrive "lampe" i dialogboksen som dukker opp 4: Vi trekker ut en verdikloss og kobler den sammen med variabel-klossen 5: Endre verdien til 13, for å gi variabelen lampe verdien 13 Legg merke til at koden i Kodeområdet oppdaterer seg! Figur 2.2 Vi lager en ny variabel for lampen Nå har vi en variabel som forteller oss hvilken port vi ønsker å styre lampen fra. Dermed kan vi nå fortelle Arduinoen at vi ønsker å bruke "lampe-porten" som OUTPUT. Det gjør vi ved å trekke en definer pin-kloss ut fra Maskinvare Kontroll-overskriften til setup. 1. Vi trekker ut en Definer Pin kloss fra Maskinvare Kontroll-overskriften 2. Vi trekker ut en Variabelkloss til hullet i Definer Pinklossen 3. Vi endrer på variabelen vi ønsker å bruke fra element til lampe 4. Vi endrer fra INPUT til OUTPUT Figur 2.3 Vi definerer lampe-porten som OUTPUT Nå har vi opprettet en ny variabel og fortalt Arduinoen at vi skal bruke port 13 (lampe-porten) som OUTPUT. Dermed er alt klart for at vi kan lage selve programmet vårt inne i loop-klossen. For å få lampen til å blinke må vi gjøre følgende 4 steg. Slå spenningen på lampe-porten på Vente litt Slå spenningen på lampe-porten av Vente litt til

3 For å få til det trenger vi to sett variabel til-klosser, sammen med to vent-klosser. Sett Variabel til-klossen finner vi under Maskinvare kontroll-overskriften, mens vent-klossen finnes under Styring-overskriften. Vi trekker ut to Sett Pin Tilklosser og to Vent-klosser Figur 2.4 Vi trekker ut to av klossene sett pin til og vent. Det aller siste vi må gjøre for å gjøre programmet vårt komplett nå, er å fylle igjen hullene i sett pin til-klossene. I første hull skal vi angi hvilken port vi skal styre (lampe-porten), mens vi i det andre hullet skal fortelle om lampen skal være av eller på. 1. Vi trekker ut en Variabelkloss og velger lampevariabelen fra nedtrekksmenyen 2. Vi trekker ut et På/Av-kloss fra Konstanter-overskriften for å slå lampen på 3. Vi trekker ut et På/Avkloss fra Konstanteroverskriften for å slå lampen av Figur 2.5 Vi forteller hvilken pin vi skal slå av og på ved å bruke lampe-variabelen Til slutt skal vi kopiere koden vi har fått generert i Kodeområdet til enten Arduino IDE eller til Arduino Create.

4 Vi kan også kopiere koden ved å klikke på Kopier Kodeknappen i Knapperaden Vi har nå fått generert den endelige Arduino-koden. Denne skal vi kopiere til Arduino IDE eller til Arduino Create Figur 2.6 Vi kopierer Arduino-koden til Arduino IDE eller Arduino Create Etter at vi har lastet opp koden til Arduinoen, kommer L-lampen til Arduinoen til å blinke en gang hvert sekund. Forsøk å endre variablene i vent-klossene. Hvor lenge må du vente for å få lampen til å blinke fire ganger i sekundet, eller ti, eller bare en gang hvert 3 sekund? Å få lampen på Arduinoen er litt morsomt, men det er mye morsommere å få en ekstern lampe til å blinke. Men for å få til det, trenger vi å lære litt om elektronikk og hvordan vi kan koble elektriske kretser for å få noe til å skje, slik som å få en LED lampe til å lyse Hva er elektronikk? Elektronikk har hovedsakelig to bruksområder. Ved bruke av elektrisk spenning kan vi enten: Få noe til å skje ved at vi leverer mye strøm til en elektronisk del (en komponent) Sende signaler mellom en eller flere komponenter Når vi skal sende strøm for å få noe til å skje, trenger vi mer strøm enn om vi kun ønsker å sende et signal. Vi kan for eksempel koble strøm til en motor for å få den til å rotere, til et kjøleskap for å få den til å kjøle ned maten vår, eller til en varmeovn for at det skal bli behagelig temperatur inne i huset vårt. Felles her er at vi som regel leverer en jevn strøm av elektroner til disse enhetene, som igjen utfører oppgaven sin så lenge denne strømmen av elektroner er tilstrekkelig. På den andre siden har vi signalstrøm. Her ønsker vi som regel å kun sende et signal mellom to eller flere komponenter, slik at de igjen kan reagere på dette signalet. Ofte sender vi signaler for at noe skal skje, og det innebærer som regel at vi både trenger å sende et signal, samtidig som vi trenger å sende strøm til den komponenten som skal utføre oppgaven. I vårt eksempel så skal vi jo få LED lampen til å lyse. Vi trenger dermed å sende et signal fra Arduinoens mikrokontroller til den eller de komponentene som er ansvarlig for å slå på strømmen til LED lampen. Med andre ord har vi: Signalstrøm fra mikrokontrolleren til den eller de komponentene som er ansvarlig til å sende strøm til LED lampen Strøm fra Arduinoens strømkilde til LED lampen.

5 Her er det med andre ord signalstrømmen som bestemmer om Arduinoen skal levere strøm til LED lampen eller ikke. Hvis vi tenker oss om, er elektroniske kretser en fantastisk oppfinnelse. Kretsene fungerer ved at man benytter seg av et materiale som kan lede elektroner fra en side av lederen til en annen. Vi sier at slike materialer er strømførende, og stort sett benytter vi oss av metaller. Alle metaller er mer eller mindre strømførende, men ikke alle metaller er like godt egnet til å fungere som elektroniske ledere. Metallene vi bruker som ledere i dag er metaller som har følgende egenskaper. De leder strøm godt det vil si det er enkelt for elektronene å bevege seg gjennom metallet, eller sagt på en annen måte metallet har liten elektrisk motstand. Metallenes strømledende egenskaper blir ikke dårligere når metallet er i kontakt med luft eller fuktighet Det finnes mye av metallet på jorden, slik at prisen for metallet ikke blir for høyt På bakgrunn av egenskapene over bruker vi stort sett kobber i ledningene våre, men i deler som krever ekstra lang levetid hender det at vi bruker gull i stedet for. Gull er et betydelig dyrere metall, men dets strømledende egenskaper blir ikke dårligere ved kontakt med verken luft eller fuktighet. Rundt metallet eller lederen bruker vi et materiale som ikke leder strøm godt. Dette materialet er stort sett laget av plast eller gummi, og siden materialet ikke leder strøm kaller vi det for en isolasjon. Isolasjon Leder Figur 2.7 En ledning består av en leder og en isolasjon Nå lurer du kanskje på hvorfor metaller er gode ledere mens andre stoffer som for eksempel bomull eller plast ikke er det. Årsaken til det ligger i hvordan metallene er kjemisk sammenbundet. Alle stoffer på jorden eller i hele universet for den saks skyld består av kjemiske atomer som er kjemisk sammenbundet til molekyler. Mens de aller fleste molekyler er sammenbundet ved hjelp av van der Vaal bindinger, er metall-molekylene sammenbundet ved hjelp av en binding vi kaller metallbindinger. Alle atomer har elektroner som spinner rundt kjernen sin. Vi tenker oss at disse elektronene spinner i egne lag, og det er plass til et økende antall elektroner i hvert lag. Elektronene i det aller ytterste laget kaller vi valenselektroner. Kobber for eksempel har 32 elektroner, men bare ett eneste valenselektron som befinner seg langt fra den positive kjernen. Valenselektronet sitter dermed løst og kan hoppe mellom ett kobberatom til et annet. Når mange kobberatomer er sammenbundet på denne måten kan man sende elektrisitet gjennom molekylet ved at man påfører elektroner i den ene enden. Elektronene vil da hoppe fra atom til atom, helt til de forlater metallet i den andre enden.

6 Valenselektron Kobber - Cu 29 Protoner 35 Nøytroner Figur 2.8 Valenselektronene er ansvarlig for at metaller leder strøm godt Når vi nå har lært litt om hvordan elektriske ledere fungerer og at vi kan bruke strøm for å få noe til å skje, er det på tide at vi lærer litt om hvordan vi kan koble elektriske kretser Hvordan kobler vi elektriske kretser? For at det skal gå en strøm av elektroner gjennom en komponent må vi koble den inn i en elektrisk krets. Alle strømkilder har en positiv og en negativ ende og for å få noe til å skje må vi koble elektriske ledere slik at vi danner noe som heter en sluttet krets, hele veien fra positiv til komponenten vår, og fra komponenten hele veien til negativ. Om vi ikke har koblet hele veien fra positiv til negativ har vi ikke en sluttet krets, men noe vi kaller en ufullstendig krets med andre ord en kobling som gjør overhodet ingenting. Men ledningene våre har lav motstand det vil si at de tillater elektronene å bevege seg gjennom ledningen uten at de begrenses. Så for at vi ikke skal koble en kortslutning må vi alltid koble minst en komponent som har motstand i seg. Det kan være en motor eller en annen komponent, eller en egen komponent som vi kun bruker for å gi motstand i kretsen vår. Denne komponenten kaller vi enkelt og greit for en motstand Koble opp en LED lampe Når vi skal koble opp LED lampen til Arduinoen trenger vi følgende komponenter: 1 LED lampe 1 motstand på mellom 220 og 300 Ohm 2 koblingsledninger 1 koblingsbrett

7 Når vi fikk L-lampen på Arduinoen til å blinke, fikk vi det til ved å slå på og av spenningen til port 13 på Arduinoen. Dette fungerer ved at L-lampen er koblet sammen med port 13. Vi skal dermed koble LED lampen vår slik at vi leder spenningen fra port 13 (som er positiv), gjennom LED lampen og motstanden, og til slutt til GND (som er negativ). Når vi har gjort det har vi laget en sluttet krets og ettersom vi allerede har programmert Arduinoen til å blinke L-lampen vil LED lampen vår også blinke. Men før vi kan koble kretsen vår, må vi vite hvordan vi bruker koblingsbrettet slik at vi kan koble en sluttet krets.