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Cominciamo a prendere confidenza con Arduino, esaminando in generale la funzionalità delle sue porte di comunicazione. Per quanto potente esso sia, se non è collegato a qualche dispositivo esterno, le sue funzionalità saranno del tutto inutili. Paragoniamo, per assurdo, la scheda di sviluppo a un uomo, che può comunicare con il mondo circostante con i propri mezzi (gesti, parole, sorrisi, sguardi, etc). Può anche acquisire informazioni grazie ai propri sensi (vista, olfatto, tatto, etc). Senza tali canali l'uomo sarebbe come un sasso e non sarebbe in grado di comunicare.
Arduino diffonde le proprie decisioni grazie alle porte di output, inviando loro dei segnali elettrici. Ma acquisisce anche informazioni dall'esterno attraverso la ricezione di altri segnali elettrici, tramite le porte di input.
Alle porte di output, altrimenti dette "di uscita", possono essere collegati gli attuatori. Si tratta di dispositivi diversificati che concretizzano una azione visibile e pratica. Contempliamo tra essi i diodi LED, le lampade, i buzzer, i motori, i display, gli allarmi, i relay, etc.
Alle porte d'input (o d'ingresso) si connettono, invece, i sensori. Essi hanno la funzione d'interpretare informazioni fisiche esterne alla scheda e comunicarle secondo diverse esigenze. Ricordiamo, ad esempio, le fotoresistenze, i sensori di temperatura e di pressione, i pulsanti e gli interruttori, eccetera.
Le due categorie, come si buon ben capire, utilizzano la corrente elettrica ma lavorano in modo diametralmente opposto.
L'esempio pratico che segue è molto semplice e attua un sistema completo, formato da:
- Un pulsante n/a (sensore);
- Una unità logica decisionale (il nostro Arduino);
- Un diodo LED (attuatore).
Il progetto prevede l'accensione del diodo LED per un tempo pari a 5 secondi ogni volta che si preme il pulsante. Tale funzionamento si trova, spesso, nella illuminazione delle scale di un palazzo o di un condominio. Si tratta, dunque, di un prototipo molto facile da realizzare ma che è utile per far comprendere, al principiante, come avviene l'intero processo. Anche i sistemi più complessi possono basarsi su quello proposto. Il layout del cablaggio mostra le connessioni da effettuare.
Lo schema elettrico è semplice ma il principiante deve soffermarsi, soprattutto, al dimensionamento dei componenti. Il diodo LED non può essere collegato direttamente alla tensione elettrica della porta di Arduino, si brucerebbe subito. Occorre limitare la corrente che passa con una resistenza. Per funzionare essa esige una corrente di circa 20mA. Il suo valore è di 220 ohm ed è calcolato con la legge di Ohm: I=(5-2):0,015.
Per l'ingresso il discorso è diverso. La porta 6 è mantenuta "normalmente" a massa (livello logico basso) tramite la sua resistenza di pull-down da 10 Kohm. La pressione del pulsante causa, invece, il collegamento di tale porta alla sorgente di alimentazione (Vcc) in modo da commutare il suo stato in livello logico alto. Il software controlla proprio questi cambiamenti di tensioni sulla porta d'ingresso.
Il programma è molto breve ma mette in pratica tutte le richieste d'analisi, ossia controlla lo stato di un ingresso e, all'occorrenza, pilota un'uscita. Il lettore lo studi bene, anche in vista di approfondimenti nelle prossime puntate del corso.
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