Arduino-hårdvara

Arduino-hårdvara

I detta kapitel kommer vi att ta en närmare titt på utvecklingskortet Arduino Uno och hur ett utvecklingskort kan utökas med ytterligare funktionalitet.

Utvecklingskortet Arduino Uno

Uno är det mest använda Arduino-utvecklingskortet. Det tillverkas av många olika företag som alla följer samma ritning. Det spelar därför mindre roll vem som har tillverkat kortet. 

Utvecklingskortet finns i olika revisioner. I skrivande stund är det revision tre som ­används och som vi utgår från i denna bok. Boken kräver inte att du har den senaste revisionen av utvecklingskortet, så det går även att följa exemplen med en äldre revision. Undantaget är de sista projekten som inte kan köras på äldre utvecklingskort då de har mindre minne än revision tre.

Arduino Uno har en USB-B-kontakt för att kopplas till datorn. USB-B-kontakten kan också användas för strömförsörjning av utvecklingskortet och många av komponenterna som kopplas på det. Om Arduino-utvecklingskortet ska användas fristående (utan att vara kopplat till en dator) kan det strömförsörjas med en nätadapter eller ett batteri som kopplas till den runda DC-kontakten (spänningen ska vara mellan 7 V och 12 V). 

Tips! Det går även att strömförsörja Arduino Uno med en så kallad powerbank (ett uppladdningsbart batteripaket med USB-kontakt som normalt används för att ladda mobiler på resan). 

Översiktsbild över Arduino Uno2.

Längs med sidorna av utvecklingskortet sitter långa kontaktlister. Den ena kontaktlisten är numrerad 0 till 13. Dessa kontakter kallas digitala GPIO-kontakter (General Purpose Input Output). De används exempelvis för att styra lysdioder och registrera när någon trycker på en knapp. På motsatt sida sitter sex analoga ingångar. De används för att koppla in bland annat analoga sensorer (t.ex. temperatursensorer). Strax intill de analoga ingångarna sitter ytterligare en liten kontaktlist med bland annat ett 5 V-stift och två jordstift. Dessa stift används för att strömförsörja de flesta saker som kopplas till utvecklingskortet. 

Utvecklingskortet är även utrustat med en uppsättning lysdioder som är praktiska för bland annat felsökning. Den gröna On-lysdioden visar att utvecklingskortet är igång. TX- och RX-lysdioderna används för att visa när data skickas respektive tas emot av utvecklingskortet. De ska blinka högfrekvent när data överförs till och från utvecklingskortet. Sist men inte minst finns lysdioden som kallas Pin 13-LED. Den kommer till nytta i kapitel 4 Arduino IDE.

Utvecklingskortet är även utrustat med en omstartsknapp. Den används om det skulle bli problem och utvecklingskortet behöver startas om.

Övriga utvecklingskort

Arduino Uno är långt ifrån det enda utvecklingskortet som finns. Ett annat exempel är Arduino Mega som är en storasystermodell till Arduino Uno. Arduino Mega har betydligt fler portar, mer minne och snabbare processorkärna. Den är populär till stora och komplexa byggen. 

Adafruit är en av de riktigt stora tillverkarna av Arduino-tillbehör och Arduino-utvecklingskort (de är till och med en officiell tillverkare). De har tagit fram ett litet utvecklingskort som heter Trinket som har blivit väldigt populärt för sin kompakta storlek och låga pris. Nackdelen med Trinket är att utvecklingskortet har färre portar, mindre minne och långsammare processorkärna än Arduino Uno. 

Kopplingsplatta

Det är inte praktiskt att koppla komponenter direkt på utvecklingskortet. I övningar och prototyparbete kopplas komponenterna i stället på en kopplingsplatta, vilken i sin tur kopplas till utvecklingskortet. Kopplingsplattor kräver ingen lödning och gör det därför snabbt och enkelt att ansluta komponenter. 

Kopplingsplattor finns i många olika utföranden. I komponentkittet som hör till denna bok finns en av de vanligaste kopplingsplattorna. Den har 30 rader med tio hål per rad som komponenter kan kopplas till. Längs med båda sidorna av kopplingsplattan finns hål som normalt används för strömförsörjning. 

Lägg märke till att samtliga hål är namngivna utifrån ett koordinatsystem (raderna har nummer och kolumnerna har bokstäver).

Lägg även märke till hur hålen är uppdelade på kopplingsplattan. Segmenteringen indikerar hur de olika hålen är sammanlänkade med varandra eller frånskilda från varandra. 

Sättet som hålen på en vanlig kopplingsplatta är sammanlänkade.4

Modul

Med en kopplingsplatta går det att bygga precis vad som helst. Med moduler går det snabbare att bygga det. Moduler är kretskort som har komponenterna färdigkopplade på sig, så att de kan anslutas direkt till utvecklingskortet med ett fåtal kopplingar. Det sparar mycket tid. 

Tryckknappar används frekvent i Arduino-sammanhang. De består av en fjädrande ­brytare och en resistor. För att slippa koppla ihop tryckknappens komponenter varje gång en tryckknapp behövs kan en färdig modul användas i stället. 

Moduler används också för att ansluta komplexa saker till Arduino-utvecklingskort. Det är praktiskt för saker som hade varit svåra att koppla ihop själv. Ett exempel på detta är ett relämodulkort som hade tagit mycket lång tid att sätta ihop på en kopplingsplatta. Kopplingsplattan hade dessutom behövt vara väldigt stor.

Relämodul ansluten till Arduino Uno

Shield (sköld)

En shield är en speciell typ av modul. Namnet betyder kort och gott sköld, men i nordiska maker-världen används främst det engelska begreppet.

Det som är speciellt med en shield är att den, till skillnad från vanliga moduler, kan monteras ovanpå utvecklingskortet. Shielden är designad så att dess stiftkontakter passar i utvecklingskortens motsvarigheter. Normalt designas de utifrån Arduino Uno (och passar då även storasystermodellen Arduino Mega). 

Shields kopplas ovanpå utvecklingskorten medan vanliga moduler kopplas bredvid.

En shield använder en eller flera av de digitala GPIO-stiften och analoga ingångarna (stiften längs med sidorna av utvecklingskortet). Stiften som shielden använder kan inte användas av något annat samtidigt. Eftersom en shield sällan ockuperar alla stiften har den vanligtvis genomgångskopplingar. Det gör att ytterligare en shield kan kopplas ovanpå den första. Detta förutsätter att de två shieldsen inte använder samma stift. 

Referenser

2. Illustration gjord med komponenter från Fritzing (fritzing.org). CC BY-SA 3.0

3. Illustration gjord med komponenter från Fritzing (fritzing.org). CC BY-SA 3.0

4. Illustration gjord med komponenter från Fritzing (fritzing.org). CC BY-SA 3.0

Senast ändrad: 2017-04-05