Wat is Arduino: De basics voor beginners
Op deze site besteden we regelmatig aandacht aan Arduino en alle leuke projecten die je daarmee kunt opzetten. Dat vereist alleen wel enkele basiskennis. Vandaar dit artikel. Wat is Arduino precies en wat kun je er mee?
Arduino is een populair hardware- en softwareplatform onder makers en hobbyisten, omdat je er eenvoudig slimme apparaatjes mee in elkaar knutselt. Er bestaan diverse officiële Arduino-bordjes met elk andere eigenschappen. En omdat het hardware-ontwerp van al die bordjes open is, kan iedereen de bordjes namaken.
Je vindt dan ook talloze goedkopere klonen op Chinese webwinkels zoals AliExpress en Banggood en op eBay. Daarnaast bestaan er ook allerlei bordjes van derde partijen die compatibel zijn met de Arduino-software.
Anatomie van een Arduino-bordje
Het eenvoudigste en populairste Arduino-bordje is de Arduino Uno, die ondertussen al aan zijn derde revisie is. Het is een leuk bordje om mee te beginnen, omdat het veel basisfunctionaliteit bevat, maar niets overbodigs, en omdat het goed gedocumenteerd is. We gebruiken de Arduino Uno als voorbeeld om de anatomie van een Arduino-bordje uit te leggen. De Arduino Uno (zie afbeelding bovenin) bevat de volgende componenten:
1. Resetknop: herstart de code die in het Arduino-bordje geladen is. 2. Pinheaders: hierop sluit je met jumperdraden elektronische componenten aan. 3. Usb-aansluiting: hiermee upload je de code van je pc naar de Arduino. 4. Voedingsaansluiting: aansluiting voor een voedingsadapter die je Arduino van stroom voorziet. 5. Spanningsregelaar: zet de spanning van de voedingsadapter om naar een geschikte spanning voor de Arduino. 6. TX/RX-leds: deze leds knipperen tijdens het zenden (transmit) en ontvangen (receive) van data tussen de Arduino en je pc. 7. Microcontroller: het brein van de Arduino, dat je code uitvoert. 8. Statusled: brandt zolang het bordje stroom krijgt.
Verschillen tussen de Arduino-bordjes
Zoals gezegd is de Arduino Uno een geschikt bordje om mee te beginnen, maar er bestaan nog talloze andere bordjes. Vaak hangt je keuze voor een bordje af van de omstandigheden waarin je het wilt gebruiken. Op de website van Arduino vind je een handige tabel met een vergelijking van de specificaties van alle officiële bordjes.
Een belangrijk verschil zit in het aantal pinnen om andere elektronische componenten op aan te sluiten. Daar dien je rekening mee te houden als je een complexe elektronische schakeling op je Arduino wilt aansluiten. Met digitale pinnen (bovenaan op de Arduino Uno) kun je digitale signalen (0 of 1) inlezen of uitsturen, terwijl je met de analoge pinnen (onderaan rechts op de Arduino Uno) analoge signalen in de vorm van een spanning kunt inlezen of uitsturen (hoewel uitsturen niet bij de Arduino Uno). Bij enkele van de digitale pinnen staat er een tilde (~) aangeduid.
Deze pinnen kun je met pulsbreedtemodulatie (‘pulse width modulation’ of PWM) aansturen, waardoor je een analoog signaal op een digitale manier kunt simuleren. Handig om bijvoorbeeld een aangesloten led te dimmen.
©PXimport
Verder verschillen de bordjes nog wat betreft de processor, de processorsnelheid en de hoeveelheid eeprom, sram en flashgeheugen. We raden aan om niet onmiddellijk het krachtigste bordje te kopen: je zou ervan versteld staan hoeveel je met de eenvoudigste bordjes al kunt doen! Een laatste verschil tussen de verschillende bordjes is de spanning waarop ze werken: 5 V (zoals de Arduino Uno) of 3,3 V. Dat is belangrijk om te weten als je elektronische componenten op je bordje gaat aansluiten, want die kunnen niet allemaal met dezelfde spanning omgaan.
Het is gemakkelijk om het overzicht te verliezen in de stortvloed van alle Arduino-bordjes: alleen al de officiële zijn er meer dan twintig. Onderstaande modellen zijn zeker het overwegen waard! Wil je beginnen zonder al te veel met elektronische componenten te priegelen, dan is de Arduino Esplora met geïntegreerde sensoren en actuatoren leuk. De Arduino Nano is een kleine versie van de Uno, terwijl de Arduino Due een krachtig bordje is voor complexere projecten. Wil je ingebouwde wifi, dan kies je voor de Arduino MKR WIFI 1010 en om je eigen wearables te maken is er de LilyPad Arduino Simple.
Elektronische componenten aansluiten
Je kunt elektronische componenten zoals leds, sensoren en dergelijke rechtstreeks op de pinheaders van je Arduino aansluiten met jumperdraden, maar dat wordt al gauw wat slordig. Meestal prik je je componenten daarom in een breadboard, dat je via jumperdraden met de pinheaders van de Arduino verbindt.
Verder bestaan er ook Arduino-shields. Dit zijn printplaatjes die je rechtstreeks in de pinheaders van je Arduino prikt, waardoor je de functionaliteit van je Arduino-bordje eenvoudig uitbreidt zonder met draadjes te hoeven priegelen. Zo zijn er shields met extra flashgeheugen en een micro-sd-kaart, een ethernetaansluiting, Grove-connectors voor sensoren, relais, motoraansluitingen, een (aanraak)scherm, een gsm- en gps-module, sensoren enzovoort.
©PXimport
Arduino of Raspberry Pi?
Arduino is niet het enige platform voor kleine computerbordjes. Vaak wordt Arduino in één adem met de Raspberry Pi vermeld. Het grote verschil tussen beide platforms is de complexiteit. Het hart van de Arduino is een microcontroller, waarop je rechtstreeks je eigen software draait zonder besturingssysteem. De Raspberry Pi daarentegen is een volwaardige computer met een processor die een besturingssysteem draait (vaak het Linux-gebaseerde Raspbian), waarop je dan je software draait.
Een Arduino gebruik je voor eenvoudige taken die heel snel en betrouwbaar moeten werken, terwijl je een Raspberry Pi gebruikt voor complexere software en als je meerdere programma’s tegelijk wilt draaien. Overigens heb je nog andere microcontrollerbordjes dan Arduino, zoals de ESP8266 met wifi, de ESP32 met wifi en Bluetooth LE (zie voor beide ook workshop 4), de BBC micro:bit met Bluetooth LE en de nRF52-familie met Bluetooth LE en NFC.
We hebben nu de hardwarekant van Arduino uitgelegd, maar uiteraard ben je niets met deze hardware zonder software die erop draait. Daarover in een later artikel meer.
