electronics lab [with arduino] | day 2

ELECTRONICS LAB [WITH ARDUINO]

Daniele Costarella

Teatro Carlo Gesualdo / Casina Del Principe – Avellino – 28 > 31 agosto 2013

Salvatore Carotenuto

>>> DAY #2

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Electronics LAB [with Arduino]28 > 31 agosto 2013 2

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Il programma di oggi

La tecnica PWM:● controllo di LED;● controllo di piccoli carichi;

Effetti luminosi:● LED fading;● i LED RGB;● sequence generators;

3Electronics LAB [with Arduino]28 > 31 agosto 2013

La tecnica PWM

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Rimontiamo il seguente circuito:

La tecnica PWM

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Cosa succede se facciamo lampeggiare molto velocemente il LED?

// Modulazione di larghezza di impulso (PWM) #define LED 13 // LED sul pin 13 void setup() { pinMode(LED, OUTPUT); // imposta il pin come output } void loop() { digitalWrite(LED, HIGH); // accende il LED delay(10); // aspetta 10 millisecondi digitalWrite(LED, LOW); // spegne il LED delay(10); // aspetta 10 millisecondi }

La tecnica PWM

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Il duty cycle

Periodo

TON

TOFF

Tempo

Am

piez

za

La tecnica PWM

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Il duty cycle

Duty Cycle 50%

Duty Cycle 75%

Duty Cycle 25%

La tecnica PWM

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Facciamo alcuni esperimenti

1. 10ms acceso e 10ms spento

2. 5 ms acceso e 15ms spento

3. 75 ms acceso e 5ms spento

La tecnica PWM

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I pin PWM dedicati

il PWM è una tecnica per ottenere risultati analogici con mezzi digitali

Funzione Spiegazione

analogWrite(pin, valore)

Scrive un valore analogico (una forma d'onda PWM) sul pin passato come parametro.Parametri: pin: il pin da usare valore: compreso tra 0 (sempre spento) e 255 (sempre acceso)

La tecnica PWM

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Il duty cycle

Duty Cycle 50% - analogWrite(pin, 128)

Duty Cycle 75% - analogWrite(pin, 192)

Duty Cycle 25% - analogWrite(pin, 64)

La tecnica PWM

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Il nuovo circuito: utilizziamo i pin PWM dedicati

La tecnica PWM

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Cosa succede se facciamo lampeggiare molto velocemente il LED?

// Modulazione di larghezza di impulso (PWM) #define LED 9 // LED sul pin 9 (PWM) void setup() { pinMode(LED, OUTPUT); // imposta il pin come output } void loop() { analogWrite(LED, 128); // duty cycle al 50% }

La tecnica PWM

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Facciamo alcuni esperimenti, ora però con i pin dedicati

1. LED acceso allo 0%;

2. LED acceso al 25%;

3. LED acceso al 50%;

4. LED acceso al 75%;

5. LED acceso al 100%;

La tecnica PWM

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Solo per i LED?

La tecnica PWM

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Esempio: controlliamo un motore

La tecnica PWM

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Transistor

● Il motore DC utilizza più potenza di quella che Arduino è in grado di erogare.

● Se connettiamo il motore direttamente ai pin di Arduino, rischiamo di danneggiare la scheda.

● Utilizziamo, allora, un piccolo transistor (Es. PN2222) come switch che, utilizzando una piccola corrente da Arduino è in grado di pilotare correnti più elevate (motore).

La tecnica PWM

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Transistor

● Il transistor ha tre terminali. La maggior parte della corrente fluisce dal Collettore all'Emettitore. Ciò avviene se “accendiamo” il transistor, ossia se facciamo fluire una corrente nella Base.

● Il resistore connesso a D3 limita la corrente di Base. Se connettiamo il motore direttamente ai pin di Arduino, rischiamo di danneggiare la scheda.

● Il diodo è inserito per la protezione del circuito.

La tecnica PWM

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Esempio 1: rampa

// Modulazione di larghezza di impulso (PWM) #define MOTOR 3 // controllo motore sul pin 3 void setup() { pinMode(MOTOR, OUTPUT); // imposta il pin come output } void loop() { analogWrite(MOTOR, 64); // motore al 25% delay(1000); // aspetta 1 secondo analogWrite(MOTOR, 128); // motore al 50% delay(1000); // aspetta 1 secondo analogWrite(MOTOR, 192); // motore al 75% delay(1000); // aspetta 1 secondo analogWrite(MOTOR, 255); // motore al 100% delay(1000); // aspetta 1 secondo }

La tecnica PWM

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Esempio 2: variamo la velocità manualmente

// Esempio 2: DC Motor int motorPin = 3; void setup() { pinMode(motorPin, OUTPUT); Serial.begin(9600); while (! Serial); Serial.println("Velocità [da 0 a 255]: ");} void loop() { if (Serial.available()) { int speed = Serial.parseInt(); if (speed >= 0 && speed <= 255) { analogWrite(motorPin, speed); } }}

Elementi di programmazione

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Il ciclo for

Simbolo Spiegazione

for (valore_iniziale, test, incremento) { // … < codice da ripetere > // … }

Esegue un blocco di codice per un certo numero di volte, ossia finchè la condizione test è vera.

for (i = 0; i<100; i++) { // … < codice da ripetere > // … }

Esempio: esegue un blocco di codice per 100 volte

Giochi di luce

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LED fading

#define LED 9 // LED collegato al pin 9int fadeValue = 0; // valore del fade

void setup() { pinMode(LED, OUTPUT); // imposta il pin come output }

void loop() { // esegue un ciclo da 0 a 254 (fade in) for (fadeValue = 0 ; fadeValue < 255; fadeValue++) { //impostiamo la luminosità del LED analogWrite(LED, fadeValue); delay(10); } // // esegue un ciclo da 255 a 1 (fade out) for(fadeValue = 255 ; fadeValue > 0; fadeValue--) { //impostiamo la luminosità del LED analogWrite(LED, fadeValue); delay(10); } }

Giochi di luce

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LED fading

#define LED 9 // LED collegato al pin 9int fadeValue = 0; // valore del fade

void setup() { pinMode(LED, OUTPUT); // imposta il pin come output }

void loop() { // esegue un ciclo da 0 a 254 (fade in) for (fadeValue = 0 ; fadeValue < 255; fadeValue++) { //impostiamo la luminosità del LED analogWrite(LED, fadeValue); delay(10); } // // esegue un ciclo da 255 a 1 (fade out) for(fadeValue = 255 ; fadeValue > 0; fadeValue--) { //impostiamo la luminosità del LED analogWrite(LED, fadeValue); delay(10); } }

Giochi di luce

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LED RGB

Giochi di luce

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LED RGB: montiamo il circuito

Giochi di luce

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LED RGB: lo sketch

//Flussi 2013 DAY 2: RGB LED

int redPin = 11;int greenPin = 10;int bluePin = 9; void setup() { pinMode(redPin, OUTPUT); pinMode(greenPin, OUTPUT); pinMode(bluePin, OUTPUT); }

void loop() { setColor(255, 0, 0); // red delay(1000); setColor(0, 255, 0); // green delay(1000); setColor(0, 0, 255); // blue delay(1000); setColor(255, 255, 0); // yellow delay(1000); setColor(80, 0, 80); // purple delay(1000); setColor(0, 255, 255); // aqua delay(1000); }

Giochi di luce

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LED RGB: lo sketch

// continua

void setColor(int red, int green, int blue){ analogWrite(redPin, red); analogWrite(greenPin, green); analogWrite(bluePin, blue); }

Giochi di luce

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LED RGB: cose da fare

● Variare il ritardo

● Altri effetti di luce (YouTube, Google)

Giochi di luce

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LED chaser

Giochi di luce

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LED chaser: lo sketch

int LED1 = 12;int LED2 = 11;int LED3 = 10;int LED4 = 9;int LED5 = 8;

void setup(){ pinMode(LED1, OUTPUT); pinMode(LED2, OUTPUT); pinMode(LED3, OUTPUT); pinMode(LED4, OUTPUT); pinMode(LED5, OUTPUT);}

Giochi di luce

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LED chaser: lo sketch

void loop(){ digitalWrite(LED1,HIGH); delay(100); digitalWrite(LED1,LOW); delay(25); digitalWrite(LED2,HIGH); delay(100); digitalWrite(LED2,LOW); delay(25); digitalWrite(LED3,HIGH); delay(100); digitalWrite(LED3,LOW); delay(25); digitalWrite(LED4,HIGH); delay(100); digitalWrite(LED4,LOW); delay(25); digitalWrite(LED5, HIGH); delay(100); digitalWrite(LED5, LOW); delay(25);}

Giochi di luce

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LED chaser: cose da fare

● Variare il ritardo

● Pilotare più LED

● Largo alla fantasia!

Giochi di luce

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Pilotare più LED: meglio usare uno Shift Register

Giochi di luce

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Pilotare più LED: lo Shift Register 74HC595

● Si può pensare allo Shift Register come un oggetto in grado di conservare 8 bit in memoria

● Per scrivere tali valori utilizziamo i pin Data e Clock del chip

Giochi di luce

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Pilotare più LED: meglio usare uno Shift Register

/*Flussi 2013 DAY 2: 8 LED e uno Shift Register*/ int latchPin = 5;int clockPin = 6;int dataPin = 4; byte leds = 0; void setup() { pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT);}

Giochi di luce

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Pilotare più LED: meglio usare uno Shift Register

void loop() { leds = 0; updateShiftRegister(); delay(500); for (int i = 0; i < 8; i++) { bitSet(leds, i); updateShiftRegister(); delay(500); }} void updateShiftRegister(){ digitalWrite(latchPin, LOW); shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, leds); digitalWrite(latchPin, HIGH);}

FINE... PER OGGI