my observations.lv » Arduino

Step 2 – ejam, pērkam, maksājam un gaidām

fich — Sun, 06 Jun 2010 10:27:59 +0000

Turpinu rakstīt par Arduino un šoreiz par to, kur iegādāties to visu un par ko ieteicams padomāt pirms maciņa atvēršanas. Man pirmā paciņa tika atsūtīta negaidīti atri – nepilnas nedēļas laikā. Tomēr tikpat ilgu laiku pirms pirkšanas nācās pavadīt meklējot veikalus, variantus un izsverot savas vēlmes.

Lai gan oficiālajā Arduino veikalu sarakstā ir atrodams arī pašmāju “Argus“, tomēr jau sākumā pieņēmu lēmumu pirkumus veikt ārzemju veikalos. Iemesli samērā triviāli – piem., ASV internetveikalos ir plašāka izvēle un draudzīgākas cenas. Arī ebay.com šoreiz neizvēlējos, jo uzskatīju, ka var veikli iekrist uz kādu nekvalitatīvu vai faulty produktu; turklāt specializētajos internetveikalos produktiem klāt ir pievienota plaša informācija – saslēgšanas shēmas, izmantošanas piemēri. Tiesa gan, daži oficiālie izplatītāji tirgo arī izmantojot ebay.com vai arī pārdod tur jau gatavus risinājumus – mašīnas, kas izbrauks labirintus, robots, kas mācēs staigāt, utt.

Pirms ārzemju internetveikala izvēles es ieteiktu izvērtēt divas lietas. Pirmkārt, apmaksas iespējas (vai var izmantot PayPal) un to, vai izplatītājs ir gatavs sūtīt preces uz Latviju par samērīgu cenu. Veicot savus pirkumus konstatēju, ka uz Latviju tiek piedāvāts sūtīt preces izmantojot “USPS First Class Mail International” – nav iespējams apskatīt sūtījuma statusu piegādātāja mājaslapā (resp., “no tracking number”), ir iespējams sūtījumu apdrošināt, bet var gadīties aizķeršanās muitā (interesanti, ka atsevišķos veikalos pat tāpēc piedāvā deklarēt zemāku sūtījuma vērtību). Otrkārt, ieteiktu pavērtēt paša veikala mājaslapu. Līdzīgi kā ar jebkura uzņēmuma mājaslapu, arī šos internetveikalus iedzīvina emuāri, forumi, projektu piemēri ar video un attēliem, saslēgšanas shēmas un projektu skeči. Īpaši svarīgi ir atrast tehnisko pamatinformāciju (“datasheet”) par pērkamo preci, jo, ja tādas nav, var izrādīties pagrūti pieslēgt piem., LCD ekrānu pie Arduino mikročipa un likt tam elpot (bez dūmiem).

Nākamais jautājums – ko pirkt?
Daudzviet tiek piedāvāti gatavi komplekti (“kits”), kuri, it īpaši absolūtiem iesācējiem (piem., man) ir ļoti vilinoši – vienā pirkumā var iegādāties mikročipu, dažus sensorus, rezistorus, daudz vadiņus un pat nelielu pamācību grāmatu. Principā, tas ir labs risinājums, jo tādējādi nav nepieciešams to visu gādāt pašam (ieskaitot akrila pamatni, maketēšanas plati, ērtu kasti glabāšanai). Komplekti dažādos veikalos būs dažādi, bet kopējā iezīme ir viena – vienmēr var atrast pamatkomplektus (“starter kit” vai “budget kit”), paplašinātos komplektus un speciaizētos komplektus (“sensor pack”, utt.). Es ieteiktu stingri izvērtēt savas vēlmes – varbūt sākumā pietiks ar vismazāko komplektu – tāpat uzreiz nesanāks vizu izmēģināt un būs jāapgūst pietiekami daudz pamatlietu. Turklāt visas papildlietas (arī sensorus, rezistorus, kastes) var lēti piepirkt klāt. Īpaši tas attiecas uz nopietnākām lietām – GPS, grafiskie displeji, datu ierakstītāji atmiņas nesējos – daži no tiem varbūt tikko ir izstrādāti un dokumentācija / programmēšanas bibliotēkas tikai top vai arī to izmantošanai nepieciešamas pamatīgākas programmēšanas, shēmu saslēgšanas vai lodēšanas iemaņas (jo daudzus vairogus – “shields” – piegādā izjauktā veidā).
Tāpat jāatzīmē, ka mazās detaļas (IR sensorus, diodes, rezistorus) var izdevīgi nopirkt arī atsevišķi un varbūt pat nedaudz labākus (piem., gaišākas diodes, lielākas izvēles pretestības). Cenas dažādos veikalos daudz neatšķiras un pērkot lietas vairumā bieži tiek piedāvāta atlaide. Vienīgais mīnuss – tieši detaļu meklējumos būs virtuāli jāapciemo vairāki veikali – dažos no tiem, kur piedāvā labus komplektus, nav liela detaļu izvēle un otrādi.

Neliela piezīme – īpašs stāsts var gadīties ar kamerām. Latvijā ir Nacionālais stratēģiskas nozīmes preču un pakalpojumu saraksts un Stratēģiskas nozīmes preču aprites likums, kuros noteikts īpašs statuss atsevišķām precēm un reglamentēta to izmantošana un pirkšana. Kopš 2009. gada novembra šaja sarakstā ir iekļautas “vadu un bezvadu videokameras un televīzijas kameras (izņemot mobilos telefonus un datoru kameras), kuras maskētas kā citi priekšmeti vai kuru izmērs ir 40 x 40 x 40 mm vai mazāks, vai kuru diametrs ir 25 mm vai mazāks, vai kuras aprīkotas ar adatas cauruma lēcu (pinhole lens)”. Lieki bilst, ka ar tādu kameru kā attēlā pa labi (ņemts no šejienes) var sanākt aizķeršanās (lai gan – ko uzskata par kameru? Šis ir tikai sensors…)

Finally – Kur pirkt?
Es izvēlējos Arduino Experimenter’s Kit (ARDX) no adafruit.com (par to, vai bija vērts uzreiz pirkt tādu, var izlasīt starp rindām šī raksta sadaļa par to, ko pirkt). Adafruit.com vērtēju augstu, jo preces tika piegādātas ātri, saziņa ar personālu bija lieliska (bija aizķeršanās ar piegādes veida izvēli) un preču aprakstos ir pieejama detalizēta informācija. Turklāt, pie katras komponentes tiek apkopota informācija par emuāra ierakstiem, kas satur arī saites uz citiem resursiem, piemēram, uz šo.
Brīdī, kad paciņa bija piegādāta, atskārtu, ka vēl šo to ar laiku gribētu nopirkt – kastītes gatava projekta salikšanai, vadus, rezistorus, lāzerdiodes, IR diodes, dažādus sensorus un displejus. Līdz šim esmu atklājis vairākas vietnes (sarakstu apsolos papildināt), kurass uzskaitu (imho) lietderīguma kārtībā:

Bet nu – pie darba. Cerams, ka jau drīzumā varēšu padalīties ar pirmajiem iespaidiem.

Attēlos (izņemot foto ar kameru uz monētas) – kā es saņēmu un izpakoju savu pirmo paciņu – te pieminēto Arduino Experimenter’s Kit.

Hello world, my name is Arduino

fich — Fri, 21 May 2010 17:36:15 +0000

Līdz šim vienmēr esmu saskāries ar to, ka visu tehnoloģisko (un programmnodrošinājuma) jauninājumu padziļinātā apmācība sākas ar programmu “Hello World”. Mana interese pēdējās dienās ir pārtapusi vēlmē šo programmu izveidot izmantojot Arduino iespējas. No Rūda par šo programmējamo mikrokontrolieri uzzināju pirms kāda laiciņa, tomēr tikai tagad beidzot izdevās atlicināt līdzekļus starta pakas iegādei.

Bet par visu pēc kārtas. Pirmkārt jau sāku ar to, ka palūkojos spogulī (un diplomā) un pāris reizes sev atkārtoju: “Ar elektrību, shēmām, rezistoriem un programmēšanu esmu uz jūs. Pamēģināt ko jaunu tomēr gribu.” Nolēmu šeit veidot jaunu katergoriju, kurā centīšos regulāri apkopot gūtos iespaidus un zināšanas.

Šobrīd faktiski esmu ticis līdz pārsteidzīgajam pirmajam solim – tehnikas iegādei. Par piemēriem, idejām un komponentiem runāšu tad, kad saņemšu paciņu, tāpēc tagad tikai par to, kas ir kas.

Kas tas ir – Arduino?
Tātad, Arduino ir mikrokontrolieris uz vienas PCB kartes (single-board microcontroller). Dzīvē tas faktiski izskatās kā kaut kāda mikroshēma ar salodētiem kontaktiem, visādiem bundulīšiem un mikročipiem . Otrs Arduino sirds kambaris ir samērā vienkāršā atvērtā koda programmatūra.
Arduino mikrokontrolieris, ja tam pievieno papildu dzelžus (var pat nopirkt gatavus komplektus), mācēs saņemt datus no senosriem, varēs vadīt gaismas, motoriņus un pasniegt datus uz ekrāna vai datorā. Vienkārši runājot – var uztaisīt shēmu un programmu, kas var parādīt attālumu līdz objektam uz maza LCD displeja, aprēķināt alkohola daudzumu izelpā, likt motoriņam darboties (braukt uz priekšu, pagriezties) vai veikt darbību brīdī, ja telpā uztver kustību.
Tātad, darbojoties ar Arduino, ir divi posmi – elektriskās ķēdes/ shēmas fiziskā saslēgšana un programmēšana (esot balstīta uz C/C++ programmēšanas valodas bāzes).

Sākot rakņāties interneta dzīlēs par šo tēmu, atklāju, ka ir vēl vismaz pāris termini, kas jāielāgo.

Mikrokontrolieris ir un paliek Arduino pamats. Tas izskatās kā mazāka vai lielāka mikroshēma, kurai jau ir pievienoti dažādi elementi, ieskaitot smadzeni – mirkočipu. Tomēr šie mirkokontrolieri ir dažādi. Visbiežāk piesauktais (šobrīd) ir Duemilanove, kas esot piemērots vairumā gadījumu. Darbojas ar Atmega328 čipu, kurā ir 30K vieta skečiem (tā dēvē pašu radītās “programmas” kas kaut ko liek darīt), 2K RAM atmiņa un 1K EEPROM. Uz mikrokontroliera ir paredzētas vietas datu plūsmas saņemšanai un nosūtīšanai un, šķiet, tā ir viena no nozīmīgākajām lietām, ja ar Arduino aizraujas pamatīgi. Par dārgāku naudu ir nopērkams Arduino Mega, kura nosaukums skaidri pasaka – “esmu lielāks”. Savukārt minimālisma cienītāji var izvēlēties Arduino Mini vai Arduino Nano. Mikrokontrolierim ir iespēja pieslēgties izmantojot USB kabeli.

Vairogi (shields) – faktiski plates, kurām virsū var salikt detaļas pēc savas iegribas (viena no iespējām – pirkt proto vairogu, ko tādā gadījumā reizēm sauc par BBB – Bare Bones Board, un citas mikrokontroliera daļas, un likt virsū Atmega328 čipu un visu pārējo). Ar vairogiem saprot arī papildu plates, kuras jāpievieno Arduino pamatplatei, lai nodrošinātu datu plūsmu (piem., datu sūtīšanu/saņemšanu izmantojot tīklu vai wi-fi, vai lai saglabātu datus atmiņas kartē).
Attēlā (augstāk) – mikrokontrolieris un tam pievienots vairogs ar LCD displeju augšpusē.

Maketēšanas plate (breadboard) – plate, uz kuras bez īpašām mokām var saslēgt datu sūtīšanas/saņemšanas vadus un elektrības ķēdes. Ļoti izdevīgi izmatot gadījumos, ja ar lodāmuru gribas rīkoties tikai svētdienās vai arī tiek strādāts pie projektiem no sērijas “kas notiks, ja” vai “tagad pamēģināsim šitā”. Turklāt, internetā var atrast dažādus maketēšanas plašu izklājumus, kas faktiski ir izdrukājamas lapas, kuras var uzlikt uz maketēšanas plates un kurās sazīmētas saslēgšanas shēmas.

LED gaismas (LEDs) – mazās lampiņas (spuldzītes), kuras parasti kalpo ilgi (ja nepabaro ar pālāk lielu elektrības daudzumu) un labi var noderēt, lai īstenojamajā projektā vizuāli parādītu notiekošo (piem., ja dati tiek ierakstīti, deg vai mirgo sarkana diode, ja deg zaļā diode, ierīce ir gatava nākamai darbībai). Protams, ir arī fancy projekti, kuros LED gaismas veido skaistu vizualizāciju vai pamatfunkciju (skat. te, te un te).

Motoriņi (DC Motor & Servo Motor & Stepper Motor) – pirmais minētais būs parasts elektro motoriņš (kā spēļu mašīnās), otrs – servomotoriņš (parasti ar vārpstu), trešais – līdzīgs iepriekšminētajiem. Atšķirība ir to iespējās, jaudas regulēšanā un elektrības patēriņā.

Potenciometrs (Potentiometer) – kā maza skaļuma grozīšanas podziņa, ar kuras palīdzību iespējams variēt pretestību, tādējādi, piem., regulējot LCD ekrāna kontrastu vai LED lapiņu mirgošanas biežumu.

LCD ekrāni – galvenais, kas jāzin – ir zīmju un grafiskie LCD displeji. Pirmos izmanto biežāk, bet tiem ir ierobežots attēlojamo simbolu skaits, savukārt otrā tipa displejiem esot sarežģītāka kodēšana un saslēgšana.

Sensori – to ir daudz un dažādi. Man viesbiežāk izdevās atrast temperatūras, mitruma, alkohola, kustības, attāluma mērīšanas (izmantojot IR vai virsskaņu), spiediena, trieciena, gaismas, vēja un metāla sensorus, kā arī akselerometrus, GPS moduļus (apjomīgākus sensorus šķiet sauc par moduļiem), žiroskopus un kompasus (nez vai no pēdējiem daži ir uzskatāmi par sensoriem, bet nu gribējās visus uzskaitīt vienuviet).

Tranzistori, rezistori, kondensatori un diodes – (šo tehniskās dabas cilvēki var lasīt ar smīnu vai izlaist) par šiem visiem dzirdējis biju, bet nekad nebiju iedziļinājies tajā, kas ir kas. Tranzistors noderēs strāvas vai sprieguma modulēšanai, ģenerēšani vai pastiprināšanai. Rezistors (tautā saukts par pretestību; atsevišķu rezistoru tipu sauc arī potenciometru) būs nepieciešams pretestības radīšanai elektriskajā ķēdē – t.i. nepieciešamības gadījumā izkliedē jaudu, lai elementam novadītu pareizo (samazināto) strāvas jaudu. Diodes ļauj regulēt strāvas plūsmas virzienu (salīdzinājumam – slūžas upē) un, ja saliek kopā vairākas, veidojas taisngriezis, kas pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā. Kondensators paveic pretējo, spēj uzkrāt lādiņu un palielina spriegumu. (Paldies Jurim par intro crash course!)

Kontakti (shield stacking headers),savienotājvadi (jumper wire). Kontakti esot vajadzīgi gadījumos, ja mikrokontrolierim slēgsi klāt daudz vadus vai sensorus. Ar šiem kontaktiem var piepacelt pieslēguma vietu, tā lai vieglāk pieslēgt piem., citu vairogu. Savukārt savienotājvadi ir gandrīz vai vienkārši vadi – tie var būt ar spailēm galos, bez tām vai ar uzmavām (socket-socket).

Akrila pamatne (acrylic holder). Absolūta nepieciešamība, lai pasargātu izstrādājamo lolojumu no blakus faktoru iedarbības (statiskā strāva, putekļi, ūdens, biezpiens ). Faktiski, neliela paplāte ar gumijas tapiņām malās. Jā, pērkot kādu no komplektiem (kits), bieži līdzi šo pamatni iedos. Iedos arī kastīti visa komplekta parocīgai glabāšanai.

Par veikaliem, kur var iegādāties Arduino un ar to saistītās lietas – bik vēlāk, kad pats būšu saņēmis sūtījumu.