Όλο το υλικό για το Arduino βρίσκεται στην ιστοσελίδα
https://open-hardware.gr



Πρόχειρο βοηθητικό υλικό

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΕΤΡΗΣΕΩΝ





#1 (γενική εισαγωγή)

Γενικές πληροφορίες για το εργαστήριο, στόχοι και ζητήματα που θα μας απασχολήσουν.


Στις σύγχρονες εφαρμογές έχουμε ολοκληρωμένα ψηφιακά συστήματα μετρήσεων. Από ποια συστατικά αποτελούνται; Η πορεία του σήματος που παράγει ο αισθητήρας μέχρι την τελική υπηρεσία που προσφέρει η εφαρμογή (απεικόνιση, αποθήκευση, μετάδοση, κλπ). Σε αυτό το βίντεο θα αποκτήσουμε μια γενική εικόνα ενός ολοκληρωμένου συστήματος μέτρησης που συνδυάζει πολλές τεχνολογίες και επιστημονικά-τεχνικά πεδία (αισθητήρες, φίλτρα, μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό, κλπ). Ένα τέτοιο σύστημα θα πρέπει να σχεδιάζει ο σύγχρονος μηχανικός.



Δείτε την εισαγωγή στα ολοκληρωμένα ψηφιακά συστήματα με διαφάνειες








#2 (γνωριμία με το Arduino)

Γνωριμία με το Arduino και την ανάπτυξη κυκλωμάτων

Βασικές γνώσεις

Επειδή το Arduino ελέγχει εξωτερικά κυκλώματα, είναι βασικό να έχετε ορισμένες βασικές γνώσεις που θα σας βοηθήσουν να κατανοήσετε τη λειτουργία τους. Για παράδειγμα, ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα με αντίσταση και LED αντιπροσωπεύει τη λογική σύμφωνα με την οποία το Arduino μπορεί να ελέγξει μια εξωτερική διάταξη. Για παράδειγμα, το άναμμα του LED μπορεί να αντιστοιχεί στο σήμα ενεργοποίησης μιας αντλίας μέσω του αντίστοιχου κυκλώματος ελέγχου. Σε αυτό το βίντεο θα μελετήσουμε ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα και θα κάνουμε ορισμένους βασικούς υπολογισμούς.





Ο ρόλος του Arduino

Για ποιο λόγο να χρησιμοποιήσουμε το Arduino; Ποιος είναι ο ρόλος ενός ψηφιακού προγραμματιζόμενου συστήματος; Ποια είναι η φιλοσοφία χρήσης ενός τέτοιου συστήματος; Μπορεί ένα τέτοιο σύστημα να αντικαταστήσει τη λογική λειτουργίας ενός κυκλώματος;





Arduino UNO

Το Arduino UNO είναι η δημοφιλέστερη έκδοση Arduino. Στο εργαστήριο θα χρησιμοποιήσουμε κατά βάση, αυτή την έκδοση. Σε περιπτώσεις χρήσης άλλων εκδόσεων (π.χ. Nano), ισχύει η ίδια φιλοσοφία λειτουργίας και προγραμματισμού. Δείτε το βίντεο που παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά του Arduino UNO.



#3 (ανάπτυξη εφαρμογών με το Arduino)

Προγραμματισμός του Arduino

Πώς προγραμματίζουμε το Arduino; Ποιο περιβάλλον προγραμματισμού μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε; Δείτε τον προγραμματισμό του Arduino σε Linux/Windows, καθώς και την επιλογή του Web editor.






Μόνιμο κύκλωμα και breadboard

Στην ανάπτυξη των εφαρμογών χρησιμοποιούμε το breadboard για γρήγορες και εύκολες συνδέσεις. Σε αυτό το βίντεο θα γνωρίσουμε τη χρήση του breadboard. Αρχικά, παρουσιάζεται η υλοποίηση ενός κυκλώματος σε πλακέτα γενικής χρήσης, για να μπορούμε να συγκρίνουμε τα πλεονεκτήματα του breadboard.




Εφαρμογή φωτεινού σηματοδότη


#4 (το Arduino ως πλατφόρμα ελέγχου)

Σε αυτή την άσκηση θα προγραμματίσουμε στην πράξη το Arduino, ξεκινώντας με τον έλεγχο ενός LED. Ταυτόχρονα, θα κάνουμε και μερικούς βασικούς υπολογισμούς (π.χ. ρεύμα). Μαζί με τον έλεγχο του LED, θα εμφανίζουμε στην οθόνη και ένα σχετικό μήνυμα για την κατάστασή του. Με αυτό τον τρόπο, θα μελετήσουμε την επικοινωνία του Arduino με τον υπολογιστή. Αυτή η τεχνική, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εμφάνιση των μετρήσεων στην οθόνη. Ένας στόχος της άσκησης, είναι να πάρουμε μια πρώτη ιδέα για τον έλεγχο του LED, στη θέση του οποίου μπορεί να είναι συνδεδεμένο ένα κύκλωμα ελέγχου μιας αντλίας.


Φυλλάδιο άσκησης (για εκτύπωση) // Το Arduino ως πλατφόρμα ελέγχου


Υλοποίηση & προσομοίωση εφαρμογών στο tinkercad

Όλες οι ασκήσεις του εργαστηρίου μπορούν να πραγματοποιηθούν στο σπίτι χρησιμοποιώντας το δωρεάν web (online) εργαλείο TinkerCAD (https://www.tinkercad.com).

Δείτε το σχετικό βίντεο.

Ανοίξτε εδώ τα διαθέσιμα πειραματικά κυκλώματα στο TinkerCAD

#5 (εισαγωγή στις αναλογικές μετρήσεις)

Τι είναι οι αναλογικές μετρήσεις; Μια γενική εισαγωγή


Τεχνολογίες για αναλογικές μετρήσεις – αναλογικά και ψηφιακά σήματα



Μετατροπή αναλογικού σε ψηφιακό, ακρίβεια μετατροπέα, υπολογισμοί, βελτίωση ανάλυσης

 


#6 (πρακτική μελέτη μετατροπής σήματος)

Διαφάνειες άσκησης

Φυλλάδιο άσκησης (για εκτύπωση) // Μετατροπή αναλογικού σήματος σε ψηφιακό
Μέτρηση θερμοκρασίας στην πράξη (εισαγωγικό παράδειγμα)



#7 (αισθητήρας απόστασης)

Βίντεο για τον αισθητήρα απόστασης (υλικό αρχείου 2012)


Φυλλάδιο άσκησης (για εκτύπωση) // Αισθητήρας απόστασης
Διαφάνειες

#8 (απεικόνιση μετρήσεων σε εξωτερικές διατάξεις)

- Βασική χρήση οθόνης LCD
- Σχεδίαση νέων συμβόλων
- Μέτρηση και απεικόνιση μετρήσεων
- Μονάδα 7 τμημάτων
- Καταχωρητής ολίσθησης
- Χρονική πολυπλεξία

#9 (απεικόνιση με το λογισμικό Processing)

- Εισαγωγή - το παράθυρο της εφαρμογής
- Ανάγνωση από τη σειριακή θύρα
- Σχεδίαση εικονικών αναλογικών και ψηφιακών οργάνων
- Ανάπτυξη συναρτήσεων για παραμετροποίηση εικονικών οργάνων

#10 (διαχείριση μετρήσεων με Python)

- Python, μια σύντομη εισαγωγή


- Γραφική απεικόνιση - η βιβλιοθήκη matplotlib
- Ανάγνωση από τη σειριακή θύρα
- Γραφική απεικόνιση μετρήσεων και επεξεργασία

#11 (η υπολογιστική πλατφόρμα Raspberry Pi)

- Εισαγωγή


- Εγκατάσταση


- Αξιοποίηση της πλατφόρμας για ψηφιακό έλεγχο και ανάπτυξη εφαρμογών



#12 (μετρήσεις με το Raspberry Pi)

- Εισαγωγή
- Εξωτερικός μετατροπέας A/D
- Ανάγνωση αναλογικών μετρήσεων και απεικόνιση

#13 (απεικόνιση μετρήσεων στο διαδίκτυο)

- Εισαγωγή
- Θέματα διαδικτύου
- Ρυθμίσεις Web Server - Απεικόνιση σε απομακρυσμένο Server
- Ανάπτυξη κώδικα HTML, PHP, κλπ


Ανάλογα με τις τρέχουσες ανάγκες του εργαστηρίου αλλά και τις αντίστοιχες συνθήκες (πλήθος ομάδων, πλήθος φοιτητών, διαθεσιμότητα ωρών, χώρος εργαστηρίου, κλπ), οι εργαστηριακές ασκήσεις που φαίνονται στη σελίδα μπορεί να μην αντιστοιχούν ακριβώς σε μια εβδομάδα η κάθε μια, αλλά σε περισσότερες (για την πραγματοποίησή τους). Επιπλέον, ο καθηγητής μπορεί να επιλέξει συγκεκριμένες ασκήσεις από αυτές που είναι διαθέσιμες.


Προτεινόμενο βιβλίο από το ελεύθερο εμπόριο



Σελίδα βιβλίου>>