Arduino – Pengantar Perangkat Mikrokontroler DIY

Anda dapat Arduino mengubah apa pun menjadi komputer hari ini. Jika Anda melihat LED atau LCD dengan keypad, seseorang mungkin memasukkan laptop ke dalam perangkat itu. Beberapa di antaranya bahkan berisi enam, tujuh, atau lebih komputer kecil, yang disebut mikrokontroler.

Di dalamnya, Arduino adalah yang paling populer. Jika Anda membayangkan membuat perangkat elektronik Anda dengan komputer built-in, Anda harus memahami apa itu dan bagaimana fungsinya.

Baru setelah itu Anda dapat pergi dan membeli beberapa kit dari toko PCB dan memulai proyek Anda.

Apa itu Arduino?

Komputer mikrokontroler kecil ini biasanya disebut sebagai pengontrol tertanam atau unit mikrokontroler (MCU). Mereka adalah sistem komputer lengkap dengan segala sesuatu yang dapat Anda bayangkan yang akan masuk ke komputer. Semuanya memiliki unit pemrosesan pusat untuk menjalankan program, penyimpanan RAM sementara, sistem penyimpanan permanen, dan port untuk periferal dan aksesori.

Mikrokontroler hanyalah komputer tujuan individu yang dibuat dan dirancang untuk melakukan hanya beberapa tugas tertentu. Sebagian besar waktu, perangkat ini hanya menjalankan satu program yang disimpan di beberapa ROM. Padahal, Anda juga dapat melampirkan penyimpanan eksternal ke dalamnya. Either way, mereka dianggap perangkat berdaya rendah, dan ini adalah pesona mereka. Anda dapat menjalankannya sepenuhnya dengan baterai.

Arduino hanyalah mikrokontroler versi open source. Itu datang sebagai papan pengembangan perangkat keras yang dapat Anda gunakan untuk merancang dan membangun perangkat Anda sendiri. Sempurna untuk pengotak, penghobi, dan pembuat, Arduino mengacu pada jenis desain papan tertentu dan perusahaan yang memproduksinya, dan komunitas pengembang yang menggunakannya. Karena itu, Anda dapat menemukannya di hampir setiap toko atau katalog elektronik atau suku cadang PCB.

Platform ini hadir sebagai papan sirkuit fisik yang dapat diprogram, mikrokontroler itu sendiri, dan perangkat lunak atau IDE (lingkungan pengembangan terintegrasi) yang Anda gunakan untuk membuat program yang dijalankan perangkat. Populer di kalangan pengembang baru, Arduino tidak memerlukan perangkat pemrogram terpisah, membuatnya jauh lebih ramah pengguna daripada kit mikrokontroler lain di pasaran. Bahkan menggunakan versi sederhana dari bahasa pemrograman C++, membuatnya mudah untuk diprogram.

1.1 Apa yang menyusun Arduino?

Papan Arduino dilengkapi dengan beberapa komponen dan antarmuka yang sudah diinstal sebelumnya ke papan sirkuit cetak tunggal (PCB) sebagai kit mikrokontroler. Komponen ini menetapkan faktor bentuk standar yang membuat mikrokontroler lebih mudah diakses.

Komponen Dasar

Meskipun desainnya telah berubah selama bertahun-tahun, kit Arduino dasar dilengkapi dengan komponen berikut:

Sematkan konektor

Ada dua jenis pin:diatur dalam pola tertentu, pin ini memungkinkan Anda menghubungkan MCU ke bagian lain dari perangkat kustom Anda. Mereka juga memungkinkan Anda untuk memasang papan tambahan anak perempuan, yang disebut “perisai”, ke perangkat Anda.

Digital – Konektor input/output (I/O) status tunggal yang dapat Anda atur ke aktif atau nonaktif. Kebanyakan Arduino memiliki 14 pin digital.

Analog – Konektor multi-status yang dapat membaca rentang nilai. Anda dapat menggunakannya untuk kontrol yang lebih halus. Biasanya ada enam.

Tanah – Berlabel GND, ketiga pin ini memungkinkan Anda menghubungkan perangkat ke ground.

Kekuatan – Empat pin 5-volt dan lima 3-volt memberikan sinyal daya ke add-on dan attachment lainnya.

Modulasi Lebar Pulsa (PWM) – Delapan pin digital berfungsi ganda sebagai konektor PWM. Mereka dapat mensimulasikan sinyal output analog untuk aplikasi seperti peredupan LED

Referensi Analog (AREF) – Terkadang digunakan untuk mengatur tegangan eksternal, tetapi sembilan pin ini jarang digunakan.

Konektor daya

Konektor ini memberi daya pada perangkat dan menghasilkan daya tegangan rendah untuk LED, sensor, dan lainnya. Anda dapat menggunakan konektor dengan adaptor AC atau baterai kecil.

Prosesor Utama

CPU mikrokontroler adalah jantung dari platform. Ini memungkinkan Arduino untuk mengeksekusi perintah dan membuat keputusan berdasarkan berbagai input dan program yang berjalan. Chit yang sama akan bervariasi antara jenis Arduino, tetapi sebagian besar kit memasok chipset Atmel dengan memori onboard yang berbeda. Model prosesor standar meliputi:

• ATmega8
• ATmega168
• ATmega328
• ATmega1280
• ATmega2560

Konektor serial

Sebagian besar papan Arduino dilengkapi dengan port USB standar yang memungkinkan Anda menghubungkan MCU ke komputer Anda untuk memuat program baru. Pada beberapa board, port USB juga berfungsi ganda sebagai konektor daya.

Tombol Setel Ulang

Papan Arduino juga berisi tombol reset. Menekan tombol memicu pin reset. Ini me-restart semua kode yang sedang berjalan., sempurna ketika Anda ingin menguji sesuatu tetapi program Anda tidak memiliki fitur restart.

Indikator LED Daya

Beberapa MCU Arduino dilengkapi dengan LED Daya yang menunjukkan jika unit menyala. Umumnya, LED menyala saat Anda menghubungkan tim ke sumber listrik. Jika lampu ini tidak menyala, kemungkinan besar ada yang tidak beres.

LED Mengirim dan Menerima Sinyal

Beri label sebagai TX (transmisi) dan RX (terima); LED ini menunjukkan aktivitas komunikasi serial. Mereka memberikan petunjuk visual yang halus ketika unit menerima atau mengirimkan data.

Pengatur Tegangan

Meskipun tidak dapat diprogram oleh pengguna, papan Arduino dilengkapi dengan pengatur tegangan. Regulator mengontrol jumlah tegangan yang melewati papan. Tentu saja ada batasannya, tetapi sebagian besar proyek tidak akan memiliki voltase lebih dari 20 volt.

1.2 Pengaya dan Aksesori Arduino

Komponen di atas hadir dengan semua MCU Arduino, tetapi mereka bukan satu-satunya komponen elektronik yang dapat Anda gunakan dengan platform. Papan sesuai dengan semua standar IEEE dan ISO. Jadi, Anda dapat menggunakan suku cadang apa pun untuk membuat proyek Arduino Anda bermanfaat. Namun, spesifikasi platform Arduino memang membutuhkan beberapa add-on yang sesuai dengan platform. Karena itu, sebagian besar pemasok Arduino juga membawa beberapa sensor dan pelindung Arduino. Tidak ada proyek Arduino yang akan lengkap tanpa mereka.

Sensor

Anda dapat menggunakan sedikit kode untuk mengontrol Arduino dan berinteraksi dengan serangkaian sensor.

Sebagian besar vendor Arduino menawarkan sensor untuk mengukur:

• Cahaya
• Suhu
• Derajat kelenturan
• Tekanan
• Kedekatan
• Percepatan
• Karbon monoksida
• Radioaktivitas
• Kelembaban
• Tekanan barometrik

Breadboard Arduino

Anda juga bisa mendapatkan papan tempat memotong roti tanpa solder untuk proyek Anda. Papan ini memungkinkan Anda membuat prototipe dan bereksperimen dengan desain dan tata letak sirkuit Anda tanpa menyolder komponen Anda secara permanen ke PCB Anda. Anda dapat bereksperimen dan menguji ide tata letak dan desain Anda. Papan tempat memotong roti tidak memiliki adaptor daya. Jadi, akan membantu jika Anda menggunakan kabel jumper untuk menyalakannya melalui mainboard.

Perisai

Potongan terakhir dari teka-teki Arduino adalah perisai Arduino. Papan anak pra-bangun ini pas di atas papan utama Arduino untuk menawarkan kemampuan tambahan.

Beberapa fungsi perisai standar termasuk

Mengontrol motor

Konektivitas internet

Jaringan dan komunikasi seluler dan seluler

Pengontrol layar LCD

Pengembang Arduino menggunakan lingkungan pengembangan terintegrasi (IDE) resmi Arduino untuk menulis program Arduino mereka. IDE berbasis Java open-source bekerja pada semua platform yang menjalankan Windows, Mac, dan Linux. Ini memberi Anda lingkungan yang unik untuk menulis dan menguji kode yang ditulis dalam bahasa pemrograman Processing sebelum mengunggahnya ke perangkat Anda.

Arduino Uno – Arduino Paling Populer

Karena tidak ada dua proyek yang sama, grup Arduino merilis spesifikasi untuk beberapa jenis papan Arduino. Salah satu yang paling populer dari jenis papan ini adalah Arduino Uno.

Sebagai pilihan yang sangat baik untuk pemula, Arduino Uno MCU seharga $22 adalah board tanpa tulang. Itu hanya datang dengan komponen penting, tetapi memungkinkan Anda untuk merancang proyek Anda dengan cara Anda. Dengan berat 25 gram, PCB berukuran 68,5 x 53,4 milimeter ini juga cukup ringan untuk dimasukkan ke dalam enklosur.

Versi saat ini, Arduino Uno R3, hadir dengan:

• Mikroprosesor ATMega328P
• 14 pin input/output digital
  • 6 PWM keluar
  • LED internal (terhubung ke Pin 13)
  • Voltase 5 volt, 3,3 volt, dan pin ground keluar

• Enam pin analog
• Port USB
• Soket listrik
• Tombol setel ulang
• Tegangan pengoperasian 5 volt
• Memori flash 32 KB
• 2 KB SRAM dan 1 KB EEPROM

Uno mungkin bukan papan Arduino pertama, tetapi yang paling aktif digunakan. Ini juga merupakan faktor bentuk yang paling didokumentasikan dengan banyak tutorial dan forum proyek di seluruh Internet.

Arduino Mega – MCU untuk proyek BESAR

Secara efektif empat MCU Uno dalam satu, Arduino Mega adalah papan untuk proyek besar Anda. Didukung oleh chip Atmel ATmega2560, Mega membawa empat port serial ke meja dengan port USB terpisah untuk daya dan antarmuka dengan komputer. Ia bahkan menawarkan prosesor ATmega16U2 khusus hanya untuk port USB tambahan. Anda juga dapat memberi daya pada MCU dengan baterai.

Mega memiliki:

• 54 Pin input/output (I/O) digital dengan 14 pin yang kompatibel dengan PWM
• 16 pin IO analog
• Port USB
• Jaket Listrik
• Tombol setel ulang

Sejumlah besar pin Mega membuat papan. Anda dapat menggunakannya dalam proyek yang memerlukan banyak koneksi I/O digital, LED, atau tombol.

Sisa kekuatan Mega MCU berasal dari prosesornya. Mikroprosesor ATmega2560 dapat melakukan apa saja yang dapat Anda lakukan. Ini fitur kecepatan clocking 16 MHz, 256 KB flash, 8 KB SRAM, dan 4 KB EEPROM. Semua ini menjadikan Arduino Mega sebagai papan masuk untuk printer 3D dan robotika.

Arduino ESP8266 Membuat Proyek Anda Nirkabel

Tidak ada papan Arduino yang dilengkapi dengan jaringan nirkabel di papan itu sendiri. Anda tidak akan menemukannya di salah satu perisai yang tersedia juga. Anda memerlukan Modul Wi-Fi Arduino ESP8266 jika ingin menjadikan proyek Anda nirkabel.

Meskipun ada modul yang lebih baru di luar sana, ESP2866 adalah yang asli. Ini mungkin tidak dirancang untuk berfungsi sebagai MCU mandiri, tetapi proyek Anda membutuhkannya di pasar seluler saat ini.

Itu memang menawarkan beberapa konektivitas nirkabel yang layak. Papan ini dilengkapi dengan pin daya, ground, transmisi, dan terima untuk menghubungkan fitur-fitur ini ke Arduino pusat Anda, serta pin “power down yang dikontrol chip” (CH_PD) on-off. Anda juga memiliki reset dan dua pin data GPIO.

Ada satu kelemahan. ESP8266 membutuhkan sinyal daya 5 volt. Ini tidak akan bekerja dengan standar Arduino 3,5 volt.

Subsistem dan Kerangka Kerja PWM

5.1 Arduino PWM

Pulse-Width Modulation (PWM) menyimulasikan sinyal analog menggunakan sinyal gelombang persegi dengan frekuensi dan amplitudo yang bervariasi. Platform Arduino menggunakan sinyal ini untuk mengatur sirkuit analog dengan output digitalnya.

Platform Arduino PWM bukanlah perangkat keras yang terpisah. Semua papan Arduino dilengkapi dengan panggilan sistem bawaan. Anda perlu menulis program yang menggunakannya. Perintah membuat gelombang persegi melalui pin yang kompatibel.

5.2 Arduino Nano – Sempurna untuk Perangkat dan Proyek Kecil

Sebagai versi paling mini dari platform Arduino, Arduino Nano menawarkan fitur yang sama seperti Uno dalam paket yang jauh lebih kecil yang didukung oleh prosesor ATmega328P dan koprosesor Atmega168. Ini juga menggunakan perangkat lunak Arduino IDE yang sama dengan papan Arduino lainnya.

Nano hadir dengan:

• 14 pin I/O digital dengan 6 pin yang kompatibel dengan PWN
• Delapan pin analog
• Tegangan pengoperasian 5 volt
• Tombol setel ulang
• Port USB
• Port serial
• Memori flash 32kb
• SRAM 8 kb
• EEPROM 1 kb

Terlepas dari ukurannya, Nano bekerja sangat baik dengan jenis proyek berikut:

• Sistem Tertanam
• Otomatis
• Robotika
• Sistem Kontrol
• Instrumentasi

Mengapa Memilih Arduino daripada Raspberry Pi?

Platform Arduino bukan satu-satunya MCU yang ada di pasaran. Banyak MCU lain yang menawarkan fitur yang sama adalah Arduino, termasuk Raspberry Pi. Namun, PI adalah produk yang sangat berbeda dari Arduino.

Untuk satu, Raspberry PI adalah seluruh komputer. Arduinonya tidak. Komputer mikro hanyalah salah satu komponen kecil yang membentuk komputer. Karena itu, platform Arduino hanya menyediakan sebagian kecil dari apa yang ditawarkan PI. Misalnya, ia hanya dapat menjalankan aplikasi kecil dan bukan sistem operasi komputer yang lengkap.

6.1 Kekuatan dan Kelemahan dari

Itu tidak berarti Arduino tidak berguna. Ini sempurna untuk proyek elektronik yang tidak memerlukan seluruh komputer untuk berfungsi. Anda dapat menghubungkannya langsung ke komponen dan sensor Anda dan semuanya bekerja dengan baik dengan sedikit atau tanpa penyiapan.

Arduino dapat melakukan ini karena cara kerja firmware Arduino. Firmware adalah perangkat lunak inti yang menjalankan jajaran papan Arduino. Itu juga berkomunikasi dengan komputer Anda melalui USB untuk memberi Anda akses ke semua fitur yang dapat diprogram. Meskipun Anda selalu dapat mengganti firmware, Anda tidak perlu melakukannya. Anda bahkan tidak perlu me-rebootnya. Setelah Anda mengunggah kode, Anda dapat segera menjalankannya di mana saja. Tidak perlu keyboard, layar, atau sarana untuk memilih aplikasi. Dewan akan melakukan satu pekerjaan yang Anda berikan.

6.2 Raspberry Pi adalah Komputer Lengkap

Sebaliknya, Raspberry Pi adalah komputer yang berfungsi penuh. Dibutuhkan sistem operasi untuk menjalankan, yang membutuhkan reboot untuk tetap beroperasi. Papan juga tidak memiliki penyimpanan internal. Akan membantu jika Anda menyediakan perawatan micro-SD eksternal untuk menyimpan program yang ingin Anda jalankan. Meskipun memiliki Ethernet bawaan, Anda dapat memperbarui perangkat lunak tanpa harus melepas kartu.

Pi berjalan pada CPU Broadcom Arm-v6 lengkap dengan memori dan prosesor grafis HDMI. Papan ini juga berfungsi baik dengan keyboard dan mouse, memungkinkan Anda memuat varian Linux, dan memilikinya sehingga tidak ada yang tahu bahwa Anda menggunakan mesin sekecil itu untuk menggerakkan semuanya. Itulah betapa kuatnya itu. Ini adalah platform yang sempurna untuk proyek yang memerlukan interaktivitas pengguna penuh dan semua kekuatan pemrosesan tersebut.

Namun, kekuatan ini membuat Pi tidak cocok untuk proyek yang lebih kecil. Misalnya, Anda perlu mencolokkan LED ke papan Arduino untuk menyalakannya hanya dengan delapan baris kode. Pi akan membutuhkan pustaka tambahan selain kode Anda hanya untuk memulai, dan itu jika Anda sudah memiliki sistem operasi yang sudah terpasang di papan.

Itu tidak berarti Anda tidak dapat menggunakan Raspberry Pi dan Arduino untuk jenis proyek yang sama. Anda dapat menginstal pustaka kerangka kerja yang akan memberikan Pi fitur yang sama dengan Arduino. Hanya perlu lebih banyak waktu dan upaya untuk menggunakan Pi dalam sebuah proyek.

Arduino juga memiliki komunitas pengembang yang lebih besar. Sebagai platform paling populer untuk proyek elektronik, Arduino memiliki banyak tutorial bagi pemula untuk membantu Anda memulai.

Terlepas dari itu, Anda tidak pernah harus memilih di antara dua papan ini. Mereka bekerja sama dengan hebat. Dengan lampiran yang tepat, Arduino Anda dapat menjadi papan ekstensi anak untuk Raspberry Pi Anda, memberikan kedua kartu akses ke fungsi masing-masing.

Kesimpulan

Arduino adalah keluarga desain platform mikrokontroler khusus untuk proyek elektronik Do-it-yourself. Papan sekali pakai ini dilengkapi dengan semua yang Anda butuhkan untuk mengotomatisasi tugas Anda dan beberapa lainnya. Anda harus mencolokkannya ke komputer Anda, membuat beberapa kode, dan menjalankannya. Ini akan melakukan sisanya.

Untuk mendapatkan satu atau komponen lain untuk proyek Anda, hubungi kami segera. Perwakilan dari luar memahami Arduino dan siap membantu Anda memutuskan board dan add-on mana yang tepat untuk Anda. Kami bahkan dapat membantu Anda mendapatkan suku cadang yang Anda butuhkan untuk menghubungkan Arduino Anda ke Raspberry Pi untuk membawa perangkat Anda ke level berikutnya.