Introduction: ARDUINO MANUAL - Toggle Button
En arduino är en enkortsdator, en liten, inte särskilt kraftfull dator som kan utföra processer genom att man programmerar instruktioner som överförs till den. I detta projekt skall du skriva ett program till Arduinon och koppla en lampa med en strömbrytare till den. Målet är att det skall finnas en lysdiod som vid första knapptrycket på strömbrytaren tänds, och vid nästa släcks. Detta kallar vi för en togglebutton. Funktioner som denna kan vi se i nyare hus där strömbrytaren inte växlar mellan ett ”på” och ett ”av” läge utan man trycker en gång för att tända, och igen för att släcka.
Step 1: Arduinons Komponenter
Vad är då en Arduino som vi skall använda oss av? Den har ungefär samma storlek som ett kreditkort och består bland annat av en processor som utför programmet vi gett den, och ett minne som kan lagra dem. Det vi ska fokusera på är dock inte detta, Arduinon har även också in- och utgångar. Alltså platser dit sladdar och liknande kan kopplas för att ta emot eller skicka information till och från Arduinon. I bilden nedan är två ingångar markerade, en för att ge Arduinon ström (1.) och den andra för att koppla in den till datorn för överföring av instruktionerna, och denna kan även den ge ström till Arduinon (2). I bakgrunden av bilden nedan syns även sladdar som är inkopplade till andra in- och utgångar, dessa kommer förklaras mer noggrant senare.
Step 2:
För att genomföra detta projekt krävs först några grundläggande kunskaper inom ellära. Det vi skall undersöka här är Ohms lag. Detta är ett linjärt samband, likt svt-triangeln som gås igenom i fysiken på högstadiet. Formeln ser ut såhär:
R=U/I
Denna formel kan se lite knepig ut, men den är egentligen väldigt enkel. R i formeln står för resistans, och detta har enheten Ohm (Ω). Resistansen bestäms som ni ser i formeln av kvoten U/I. Här står U för spänningen, denna mäts i enheten Volt (V). I står för ström och mäts i enheten Ampere (A). Varför är detta viktigt för oss? Jo, för att vår lysdiod skall lysa behöver den ta emot rätt spänning. Mer om detta kommer senare.
Innan jag förklarar vilken roll resistansen spelar ska jag gå igenom vilka komponenter (delar) som skall användas för projektet.
Step 3: Material/komponenter
Ni behöver följande:
1 Arduino Uno, 1 PC med Arduinoprogramvara, 1 USB-typ B-kabel, 1 LED-lampa, 1 kopplingsbord, 5 kablar, 2 resistorer, 1 togglebutton (strömbrytare). I bilden syns alla komponenter i samma ordning som de är skrivna.
Step 4: Komponenternas Egenskaper
LED-lampan jag använde i mitt exempel hade en maxspänning på 1,8V. Detta innebär att den inte klarar av mer än detta. Detta blir ett problem då Arduinon matar ut 5V. Maxspänningen skiljer mellan olika typer av dioder (LED-lampor) så ni får själva hålla reda på vilken maxspänning er lampa har. Det är nu jag får förklara mer om resistans och Ohms lag, som jag nämnde tidigare. På diodens förpackning står även ett annat tal, på min stod det 10mA, alltså 0,01 Ampere. Detta använder vi när vi skall räkna ut hur stor resistans vår resistor skall ha. Ställ upp en ekvation med dina egna värden på detta sätt:
R=U/I=(5V-1,8V)/0,01A=320Ω
Här subtraherade jag spänningen som Arduinon ger ut med spänningen som dioden tål, sedan dividerade jag detta med lampans strömtal. Vad man får fram då är hur stor resistans vi måste ha i vår krets. Nu skall vi alltså ha en resistor, resistansen ser man med hjälp av en färgkod på förpackningen (se bild). Vi skulle ha en resistans på 320Ω, men om vi tittar bland talen under färgkodstabellen ser vi att det inte finns just det talet. Vi tar då lite för mycket resistans då vi ser att det finns 330Ω. För att ta reda på vilken resistor vi ska ha tittar vi i första spalten med siffror, där det står First digit, eller första siffran. I vårt tal är den första siffran 3, så vi skall ha orange, den andra är också tre, så då har vi två orangea streck. I tredje spalten står det multiplikatorer, alltså inte vanliga tal. Vi väljer här x10 eftersom 330=10*33. Detta får man anpassa och kombinera för att få fram rätt resistans. Vi kan se att vi skall ha en resistor med strecken: orange, orange, brun. Detta syns även i bilden på vår resistor i förra steget.
Step 5: Koppla Kablarna
Börja med att koppla in en kabel där det står 5V på Arduinon, detta är utgången vi kommer få spänning från. Detta är på bilden den vänstra kabeln.
Step 6:
Koppla den andra änden av kabeln någonstans på kopplingsbordet. För att följa instruktionen på lättaste sätt, koppla då in den vid den blåa pricken.
Step 7:
Nästa steg blir att koppla in vår togglebutton, som kommer göra det möjligt att tända och släcka lampan! Använd bilderna i de olika stegen för att se var komponenterna skall kopplas in. Koppla in de högra pinnarna av strömbrytaren på samma rad som den första kabeln. Denna rad är i bilden markerad. Om inte lampan fungerar i senare steg kan strömbrytaren vara felroterad. Testa då att rotera den 90 grader.
Step 8:
Nu kopplar vi in den första resistorn, gör detta på samma rad som strömbrytaren (se bild) men inte på samma rad som den första kabeln. Böj ned benen på resistorn och lämna två tomma platser i kopplingsbordet mellan benen.
Step 9:
Vad vi nu skall göra är att dra en kabel från resistorn (se bild) till GND på Arduinon. GND står för ground, som betyder att den är jordad.
Step 10:
Nu kopplar vi in nästa kabel, som kommer vara ”länken” mellan strömbrytaren och dioden. Koppla in den på samma rad som strömbrytaren och den första kabeln, den är på bilden markerad med en rosa prick.
Step 11:
Den "rosa" kabeln kopplar vi nu in till en ingång på Arduinon. Vi använde nummer 7.
Step 12:
Välj nu en tom rad på kopplingsbordet och koppla in en till kabel där, nu börjar vi snart koppla lampan!
Step 13:
Koppla in den andra änden av kabeln till port 13 på Arduinon, detta blir vår utgång. (Mer info om detta kommer senare)
Step 14:
Koppla nu in en resistor på samma rad som den nya kabeln, återigen kan ni använda bilden för att se hur resistorn skall kopplas in.
Step 15:
Nu är det dags att koppla in dioden. Dioden har ett längre och ett kortare ben. Ta det längre benet (kallas anod) och koppla in det på samma rad som resistorn. Lämna en tom plats mellan benen.
Step 16:
Nu är det dags för det sista steget innan programmeringen börjar, vi ska koppla en kabel från dioden tillbaka till den jordade porten på Arduinon som finns bredvid port 13, som vi använde i förra steget. Leta efter beteckningen GND för att hitta den. Denna kabel skall kopplas till kopplingsbordet på samma rad som diodens korta ben (katoden), och bredvid resistorn. (se bild)
Step 17: Programmering
När alla kablar nu är kopplade är det dags att koppla in Arduinon till datorn för att börja programmera. Ta USB-kabeln och koppla den till Arduinon och till en av USB-ingångarna på datorn. När detta är gjort öppnar du Arduinoprogramvaran på datorn och skapar en ny fil. Programmering är inget man lär sig på en dag, så det kommer vara svårt att förstå alla steg direkt. Jag försöker förklara det grundläggande för att ni skall förstå vad som händer. Något första som är viktigt att tänka på är att en dator inte förstår dina misstag, utan du måste skriva koden helt korrekt för att programmet skall fungera. När filen har skapats ser den ut som bilden ovan.
Som ni kan se i bilden finns det meningar efter två snedstreck, här står instruktioner till läsaren. I nästa steg ser ni hela koden, med förklaringar på höger sida om varje rad. Enda sättet att förstå mer av vad koden betyder är att programmera mycket och öva, så det kommer vara svårt att förstå den första gången.
Step 18:
I denna bild ser ni koden med förklaringar vid varje steg, så skriv av denna kod och försök ändra lite kopplingar till Arduinon och ändra lite i koden!
Step 19: Klart!
Nu är programmeringen klar, tryck på pilen över koden, för att ladda upp koden till Arduinon och testa den.
