In questo articolo ho il piacere di parlarvi di uno dei più attraenti kit Arduino per principianti, il Grove Beginner Kit di Seeed Studio. Un potente e versatile sistema modulare con fattore di forma All-In-One, alimentato da una scheda a microcontrollore compatibile con la nota Arduino Uno. E' la soluzione ideale per la prototipazione rapida poiché contiene già tutto ciò di cui avete bisogno per realizzare i vostri progetti di elettronica. Analizziamone ora le caratteristiche.

Un kit per neofiti ed esperti di progettazione elettronica

Per imparare a utilizzare la scheda a microcontrollore Arduino è necessario avere una certa dimestichezza con l'hardware open source, le interfacce e il codice, ma anche avere una certa abilità con le tecniche di saldatura, oltre ovviamente a tanta pazienza e voglia di imparare. Chi utilizza solitamente Arduino lo sa bene. Riassumiamo brevemente le potenzialità della piattaforma Arduino, che può essere utile soprattutto per chi non ha mai avuto esperienza con questa scheda. Con Arduino si possono realizzare piccoli progetti elettronici non troppo complessi, a basso consumo di energia e di corrente e che non richiedono grande potenza di calcolo e memoria. Il prodotto del quale parlo in questo articolo è il Grove Beginner Kit, nato dalla collaborazione tra Arduino e Seeed Studio. Come tutti i sistemi hardware open source, anche il Grove Beginner Kit è utile per la sperimentazione. E' lo strumento ideale per sperimentare e approcciarsi con la scheda a microcontrollore più utilizzata al mondo, ma anche una soluzione adatta a neofiti sprovvisti di un solido background di esperienze pregresse nella progettazione elettronica e nei linguaggi di programmazione. A differenza della maggior parte degli starter kit sul mercato, il Grove Beginner Kit si presenta come una soluzione integrata con sensori e scheda in un unico pezzo. Il set di sensori presenti sulla piastra rende il componente adatto ai più svariati progetti del mondo IoT. E' vero, nessuno strumento può ritenersi più efficiente dello "sporcarsi le mani" con l'assemblaggio dei componenti elettronici, tuttavia, i kit di apprendimento offrono spesso un valido aiuto per approcciarsi alla risoluzione dei problemi in modo intuitivo e soprattutto per prendere dimestichezza con il coding e la robotica allenando creatività e intuito negli utenti finali.

Non hai mai utilizzato la piattaforma Arduino e ti piacerebbe prendere dimestichezza con questo strumento?

A questo link puoi trovare informazioni utili su Arduino e diversi progetti spiegati passo passo.

Il Grove Beginner Kit for Arduino di Seeed Studio è disponibile a catalogo sul sito di TME Electronic Components che ne fornisce anche la documentazione tecnica di supporto e le specifiche. Se avete bisogno di realizzare un'applicazione ma non sapete quale strumento scegliere, TME supporta i clienti nella selezione della tipologia di scheda Arduino in linea con le esigenze del progetto, e fornisce le specifiche tecniche dettagliate dei prodotti. Il kit è appositamente progettato sia per i principianti sia per semplificare l'attività degli insegnanti nella didattica delle materie STEAM (Science Technology Engineering Art Mathematics), è perciò uno strumento fondamentale per la formazione e l'apprendimento dei rudimenti della programmazione di un microcontrollore. Il Grove Beginner Kit viene ampiamente utilizzato in scuole e istituti di formazione di molti paesi del mondo. La modularità del sistema lo rende utile non solo nelle lezioni in classe, ma anche per l'apprendimento da remoto, oggi come non mai prassi comune per la scuola a distanza. Tuttavia, proprio perché è uno strumento ideale per la prototipazione rapida, può essere scelto non solo da chi parte da zero con la programmazione di un micro, ma anche da utenti più esperti che hanno già una conoscenza approfondita della materia e desiderano creare i propri progetti in modo veloce e senza particolari "lungaggini" nell'installazione dei collegamenti, concentrandosi esclusivamente sulla programmazione senza lavorare sull'hardware. Grove Beginner Kit è un sistema modulare dotato di un set di sensori, per realizzare progetti in modo rapido senza doversi interfacciare con l'elettronica vera e propria, saldature, componenti, breadboard e cavi. Nulla di tutto questo. Basta avere un Grove Beginner Kit tra le mani ed il gioco è fatto. Una piastra di prototipazione completa che già integra su un unico circuito stampato tutti i componenti perfettamente funzionanti per qualsiasi tipo di progetto, al fine di semplificarne la sperimentazione. Vediamone ora le caratteristiche.

Caratteristiche funzionali

Il kit di avvio viene fornito all'interno di una pratica confezione di cartone dall'aspetto molto curato e accattivante (Figura 1), piccola e facilmente trasportabile, delle dimensioni di un tablet. Il Grove Beginner Kit di Seeed Studio si presenta come una scheda unica integrata con componenti elettronici, una piastra con un circuito stampato delle dimensioni di 17.69 x 11.64 x 1.88 cm e peso lordo di 128.9 g. Il kit è removibile e i moduli built-in possono essere utilizzati singolarmente. All'interno della confezione sono riportate stampate le principali istruzioni del linguaggio di programmazione con Arduino:

• setup()
• loop()
• pinMode()
• digitalWrite()
• Serial.print()
• digitalRead()
• analogRead()
• analogWrite()
• delay()
• Serial.begin()

Nella parte esterna della confezione viene invece riportata la Bill of Materials, una breve descrizione del kit corredata di tutti i componenti montati sulla piastra. Nella confezione è presente il circuito stampato con i vari componenti, un cavo micro USB per il collegamento della scheda al computer e 6 cavi Grove aggiuntivi utili se, ad esempio, si vogliono aggiungere altri sensori.

Figura 1. La pratica confezione del Grove Beginner Kit

In Figura 2 è rappresentato l'hardware del kit, con tutta la componentistica on-board. Il Grove Beginner Kit monta una scheda compatibile con Arduino UNO, per cui non è necessario acquistare separatamente la scheda Arduino. La board compatibile è una scheda a microcontrollore Seeeduino L0TUS basata su micro ATmega328p. Il kit è equipaggiato anche con tutta una serie di moduli sensore per Arduino, selezionati tra quelli che trovano maggiore applicazione nel mondo di makers e hobbisti. Sulla scheda a microcontrollore LoTUS sono presenti le prese per l'inserimento dei cavi di collegamento e i classici pin. Come è ben visibile dall'immagine, sulla scheda centrale sono presenti 12 connettori Grove. A bordo, oltre alla shield centrale, è montata una serie di sensori e attuatori, tra i quali un pulsante, un LED, un buzzer, un display OLED SSD1315 con design compatto delle dimensioni di 0.96'' e a basso consumo di potenza, per visualizzare i dati dei sensori, un potenziometro rotativo, un sensore di luce, un sensore di suono, un sensore di temperatura e umidità DHT11, un sensore per la pressione dell'aria BMP280, un accelerometro a tre assi LIS3DHTR. Di default tutti i moduli sensore sono precablati, il set di sensori è montato di pezzo e collegato alla scheda principale tramite i fori di stampaggio del PCB, per cui non è necessario utilizzare i classici cavetti di connessione per il collegamento né altri componenti elettronici, il che rende l'esperienza nel processo di progettazione molto più rapida e fluida (Figura 3). I moduli sensore sono estraibili e possono essere collegati con i cavi Grove standard in dotazione. E' quindi possibile procedere con due tipologie di progettazione, sia con il kit completo sia con i moduli singoli rimossi dalla piastra. I moduli e i pin della scheda sono riassunti nella tabella di seguito.

Tabella 1. Denominazione dei pin predefiniti relativi ai moduli e interfacce dei componenti

Figura 2. Disegno schematico del Grove Beginner Kit - i componenti elettronici integrati nella scheda

Vediamo ora in dettaglio il contenuto del kit.

Tabella 2. Lista dei componenti integrati nel kit

Sulla scheda è precaricata una demo "plug and play" che consente di provare contemporaneamente i diversi sensori del kit; dopo aver dato alimentazione alla scheda collegando il cavo micro USB al computer, premendo il pulsante e ruotando il potenziometro possiamo selezionare i sensori e osservare i risultati sul display OLED.

Figura 3. Vista anteriore del Grove Beginner Kit for Arduino

Arduino IDE

In questo paragrafo vi mostrerò come potete utilizzare il software per far funzionare la scheda. Come per ogni scheda Arduino, per iniziare è necessario utilizzare il noto ambiente di sviluppo integrato, l'IDE (Integrated Development Environment) di Arduino (Figura 4), che dovrete installare se non lo avete ancora fatto. La shield è già pronta per l'utilizzo e permette di testare subito il codice, è sufficiente collegarla al computer tramite il cavo micro USB in dotazione nel kit. Come esercizio di prova consiglio di caricare subito un primo sketch sul kit per prendere dimestichezza con questo potente strumento. E' possibile scaricare e installare l'IDE di Arduino per i vari sistemi operativi qui.

Figura 4. Ambiente di sviluppo Arduino IDE

La compilazione e il caricamento dello sketch sono davvero molto semplici e intuitivi. Prima di iniziare a scrivere codice muovendosi nell'ambiente di sviluppo, è necessario installare il driver USB CP2102 CP210x USB to UART Bridge VCP Drivers - Silicon Labs (silabs.com).

A installazione completata, connettiamo la scheda al nostro computer.

Dopodiché è possibile iniziare a lavorare con l'IDE aprendo l'ambiente di sviluppo integrato sul nostro computer. Arrivati a questo punto clicchiamo su Tools--> Board e selezioniamo il modello corretto di scheda di sviluppo. In questo caso possiamo selezionare come scheda "Arduino/Genuino Uno". Cliccare Tools--> Port per selezionare la porta corretta, nel nostro caso viene selezionata la porta COM6. Per gli utenti Mac sarà /dev/cu.SLAB_USBtoUART. Ora è necessario creare un nuovo file Arduino che andremo a nominare Hello.ino, quindi possiamo copiare il seguente codice:

void setup() 

{ 
Serial.begin(9600); // initializes the serial port with a baud rate of 9600
} 
void loop() 

{ 
Serial.println("hello, world"); // prints a string to a serial port
delay(1000); //delay of 1 second
}

Premere il pulsante Verify button(✓) per compilare lo sketch e, al termine della compilazione, premere il pulsante button(→).

Cliccare Tools --> Serial Monitor per visualizzare i risultati del programma in esecuzione.

Un primo semplice esempio è il LED che lampeggia. Lo sketch per far lampeggiare il LED sulla scheda è:

void setup ()

{

pinMode(4, OUTPUT);

}

void loop () 

{

digitalWrite (4, HIGH);

delay(2000);

digitalWrite(4, LOW);

delay(2000);

}

Come si può notare dallo sketch, il LED è collegato sulla scheda al pin digitale 4.

Non resta che iniziare a sviluppare i nostri progetti con il Grove Beginner Kit di Seeed Studio, utilizzando le apposite librerie e i datasheet inseriti nella documentazione di seguito.

Documentazione tecnica consultabile

• DHT11-Technical-Data-Sheet
• Grove-Barometer_Sensor-BMP280-BMP280-DS001-12_Datasheet
• LIS3DHTR datasheet
• OLED Display Module
• Seeed Studio Grove Beginner Kit

Scopri il Grove Beginner Kit visitando la pagina web di TME Electronics.

Sul sito web di TME Electronics trovi anche una gamma completa di soluzioni Arduino per i tuoi progetti visitando questa pagina.

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