Una esperienza di laboratorio con Arduino e Snap4Arduino, una versione di linguaggio di programmazione a blocchi simile a Scratch, adatto ai più piccoli, dalle scuole medie fino al primo biennio di scuola superiore.
Indice dei contenuti
Requisiti
Non occorrono particolari requisiti, se non rudimenti di coding o Scratch, un po’ di manualità e praticità che ci servirà per assemblare dei semplici circuiti di esempio.
Preparazione Software
– Scaricare ed installare Arduino IDE. Mentre scriviamo, il software ha raggiunto la versione 1.8.10 ed è disponibile per i sistemi operativi Windows, Linux, Linux ARM, Mac OS X ed una versione online via browser. Il link di riferimento è qui
– Scaricare ed installare Snap4Arduino. Giunto alla versione 5.1.0, decisamente matura, è il nostro IDE simile a Scratch che ci permetterà di pilotare il nostro Arduino in modo “grafico”. E’ disponibile per Window, Linux, Mac OS e una versione per il browser Chrome/Chromium come estensione, molto comoda. Esiste una alternativa molto promettente che si chiama Mind+ come editor offline di Scratch e annessi ma non è ancora supportato su piattaforme Mac e Linux. Lo trovate qui.
I test e le immagini di questo articolo sono condotti su Linux Ubuntu 19.04,
Preparazione Hardware
– Dotiamoci di una basetta Arduino. In commercio ne esistono di diverse tipologie e versioni. Quelle Arduino Originali le potete acquistare dal sito ufficiale qui. Prezzi modici e prestazioni assolutamente certificate, con cura dei particolari come la basetta in plastica che isola il wafer di silicio verde. Per questo laboratorio, ci basta Arduino Uno (Rev. 3). Essendo le specifiche di Arduino open, esistono versioni compatibili perfettamente funzionanti ed adeguate anche alle nostre esigenze didattiche. In questo esempio usiamo una versione Arduino Leonardo compatibile, stesso chip, stesse risorse hardware ma ad un costo leggermente inferiore. Alcune marche compatibili, però spesso hanno costi talmente ridotti da avere anche hardware non all’altezza, ad esempio con i pin non ben isolati. Quindi occhio a quello che acquistate: l’originale sta intorno ai 20 euro, le compatibili possono costare anche una manciata di euro attualmente.
– Una breadboard o volgarmente detta “mille fori”. Ne esistono due versioni una lunga con circa 800 buchi ed una più piccola (in foto) con circa 400 fori. Costano circa 3 euro la piccola, 6/7 euro la grande. Indifferente per noi la dimensione.
– 7 cavetti con inserti metallici, detti Dupont o jumper wire, maschio/maschio. Ne esistono di lunghezze e colori differenti, non hanno particolari differenze se non aiutarci a vedere meglio e allontanare la basetta.
– 3 resistenze da 220 ohm
– 3 diodi led
– Un cavetto USB simile a quello della stampante o a quello del caricatore smartphone, dipende dalla versione di Arduino che avete.
Esperienza 1: il semaforo
1. Assemblaggio
Lo schema in foto dovrebbe guidarci ad assemblare la nostra basetta mille fori. Cominciamo magari prima assemblando solo gli elementi che fanno riferimento al led rosso, così da prendere confidenza inizialmente col tutto. L’aggiunta successiva dei ledi gialli e verde è una ripetizione. Notiamo che i led hanno un verso, senza scendere in dettagli elettronici che non ci competono, è un po’ come dire il verso + e – delle batterie. Solitamente il terminale più lungo di un led è l’anodo (+) e quello più corto è il catodo (-). Colleghiamo gli anodi alle porte digitali del nostro Arduino o simil Arduino. Qui abbiamo scelto le porte 13,12,11 ma una qualsiasi di quelle nel lato “digital” è perfettamente uguale, l’importante è ricordarsi il numero o tenerlo presente per poi pilotare l’accensione del led. Alla gambetta più lunga associamo le nostre resistenze, qui da 220 ohm. In realtà il nostro assemblaggio funzionerebbe anche senza ma le resistenze, servono ad attenuare la tensione sul led senza farlo danneggiare prematuramente. A chi non ha confidenza con la breadboard, ricordo che lungo le file laterali la corrente scorre nel senso della lunghezza della tavoletta, proprio come le righe rosse e blu, dall’inizio alla fine, lato a lato senza interruzioni. Nella parte centrale, le linee scorrono in modo trasversale alla basetta interrotte però dallo spacco centrale. I cavetti e i led sono di colore esemplificativo per simulare l’effetto di un semaforo tradizionale. Il cavetto nero va verso un pin GND, ce ne sono tre ed è indifferente quale. Il cavetto nero potete collegarlo in qualsiasi punto del canale – dove arrivano i piedi, stando solo attenti a scavalcare il solco centrale che interrompe il flusso.
2. Cambiamo il firmware del nostro Arduino.
Snap4Arduino, ha bisogno di un piccolo software che dobbiamo installare su Arduino per far si che riconosca il codice generato dai nostri blocchi Scratch. Si chiama Firmware ed in particolare il Firmware piuttosto famoso per applicazioni di coding: StandardFirmata. In realtà è semplicissimo: basta aprire l’IDE Arduino, scegliere File->Esempi->Firmata->StandardFirmata. Una volta che ci si è aperto lo sketch, premiamo i bottoni V verifica e -> Carica in alto a sinistra. Verificate che Scheda e Porta sotto la voce strumenti siano adeguati. Questa operazione va eseguita una tantum.
3. Colleghiamo il nostro Arduino a Snap4Arduino
Perfetto colleghiamo ora il nostro Arduino al software. Basta Schiacciare il bottone “Collega Arduino” nella sezione azzurra Arduino. Nell’esempio sotto, c’è anche un esempio di come potremmo eseguire in sicurezza uno script se Arduino è collegato o, se scollegato, far comparire un messaggio di errore.
4. Scriviamo il nostro programmino
A questo punto scrivere il nostro programmino è semplice ed una implementazione è la seguente. Una volta pronto usate le bandierine verdi e rossa sulla destra in alto per avviare e spegnere il software caricato in corsa sul nostro Arduino.
Esperienza 2: un campanello di allarme
1. Assemblaggio
L’esperienza è molto semplice. Assembliamo un campanello, attivo o passivo. Ha due soli poli, in genere quello + è contraddistinto da un simboletto analogo. Il polo positivo lo colleghiamo ad un pin digitale, ad esempio il 7. L’altro ad una terra GND. Sotto l’immagine con le istruzioni realizzata con il software per farlo suonare.
Al lettore, la fantasia di far creare un ritmo particolare o jingle famoso alternando le pause. Trovate anche in rete colonne sonore di film come Star Wars o classici della musica riadattati per coinvolgere soprattutto i più piccoli.
Ultima modifica 17 Ottobre 2023