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Come è fatta la scheda Arduino

Come è fatta la scheda Arduino

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Conosciamo da vicino i vari componenti che compongono la scheda di Arduino, la scheda per la prototipazione elettronica rapida

Adesso che conosciamo un po’ cos’è Arduino e tutto il mondo che ci sta attorno, possiamo iniziare a vedere più da vicino com’è fatta la scheda Arduino Uno, scheda che possiamo considerare come base e riferimento per tutto lo sviluppo su questo progetto.

Se analizziamo da vicino la scheda possiamo identificare quali sono le componenti principali che la vanno a costituire, nell’immagine sotto possiamo distinguere un elenco di componenti principali:

  1. Una porta USB (a sinistra nell’immagine)
  2. Un connettore (Jack) per l’alimentazione (sotto)
  3. il chip ATmega 328 ovvero il microcontrollore/cervello del nostro sistema (chip grosso al centro)
  4. un pulsante di reset (per il riavvio della scheda)
  5. un piccolo ma luminoso led “power on” che indica lo stato di accensione della scheda
  6. connettore PIN Input Output digitale, per collegare i componenti aggiuntivi, di cui sei possono essere usati come segnale pwm (ne parleremo in dettaglio più avanti)
  7. PIN di ingresso analogico, per misurare segnali con sensori vari
  8. PIN Alimentazione
Nell'immagine possiamo notare le principali componenti di Arduino, il grande integrato quasi al centro della scheda è la CPU (Microcontrollore) ovvero il cervello della scheda
Le componenti principali di Arduino

Come possiamo facilmente immaginare la porta USB serve per collegare al computer la nostra scheda Arduino. Una volta collegato Arduino al PC avremo la possibilità di effettuare più operazioni, ad esempio caricare un nuovo programma (chiamato sketch) nella scheda, effettuare delle comunicazioni tra la scheda Arduino ed il computer per scambiare dati ed infine anche alimentare il dispositivo. Appena colleghiamo la scheda al pc possiamo infatti vedere come essa si accenda illuminando il Led Power ON, Arduino è perfettamente in grado di funzionare senza bisogno di ulteriore alimentazioni aggiuntive.

Naturalmente non sempre è bene utilizzare un computer intero per alimentare una piccola scheda elettronica come la nostra (salvo nei  casi dove non siano previste comunicazioni con il pc), se vogliamo quindi fornire un alimentazione alternativa al nostro progetto dobbiamo collegare un alimentatore da 9 volt all’apposito Jack di Alimentazione. 

Un alimentatore da 9 volt è l’ideale per far funzionare arduino, ma possiamo utilizzare tensioni che vanno dai 7 ai 12 volt. Con un’alimentazione di questo tipo possiamo creare dei circuiti che necessitano di un alimentazione superiore ai 5 volt forniti dalla porta USB del computer.

L’alimentazione fornita ad Arduino può essere condivisa con il resto del circuito che noi andremo a creare su di esso, questo lo potremo fare tramite i pin di alimentazione che troveremo nel connettore apposito, contraddistinto dalla scritta POWER, possiamo vedere che sono disponibili il pin di massa, l’alimentazione a 5V e anche un ulteriore alimentazione a 3,3V per i dispositivi alimentati a questa tensione.

Per alimentare a batteria il nostro circuito invece, oltre al jack di alimentazione di cui abbiamo accennato prima con un apposito adattatore per batteria a 9 volt, possiamo utilizzare i pin Vin e GND nella parte destra del “connettore power”, renderemo così “mobili” i nostri progetti.

Al centro della scheda possiamo vedere il nostro microcontrollore (CPU), l’Atmega 328, appena un po’ più su e sulla destra c’è il pulsante di reset che ci permette di resettare il nostro sistema e farlo ripartite con una semplice pressione del pulsante.

Sopra possiamo vedere 14 pin di input/output digitale, dal nostro programma possiamo configurare questi pin come ingresso oppure come uscita a seconda delle nostre necessità, potremo poi leggere o scrivere il loro valore (che sarà ON oppure OFF).

Tramite questi pin possiamo ad esempio accendere e spegnere un led, nel caso lo abbiamo configurato come uscita (OUTPU), oppure leggere lo stato di un pulsante nel caso della configurazione come ingresso (INPUT).

Nella parte bassa della scheda, sulla destra possiamo vedere i 6 pin di ingresso analogico. Tramite questi pin possiamo collegare ad Arduino dei sensori che forniscono delle tensioni in ingresso variabile a seconda del valore misurato. Questi valori saranno poi convertiti da Arduino in un valore che va da 0 a 1024 per poterli poi processare nei nostri sketch.

L’insieme del connettore da 14 pin di I/O digitale, più il connettore da 6 pin analogico viene generalmente definito GPIO che sta per General Purpose Input Output ovvero ingressi e uscite di utilizzo generico.

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