Pewnie, że można! I w ten sposób Arduino upodabnia się do komputera ośmiobitowego z lat osiemdziesiątych. A nawet z siedemdziesiątych, bo skromne dwa kilobajty pozwalają tylko na 120x96 monochromatycznych pikseli. Ale w tym wypadku o zabawę chodzi przecież, choć nie do końca, bo odpalenie jakiejś grafiki na historycznym już telewizorze zaczyna robić wrażenie.Biblioteka TVout wykorzystująca ośmiobitowe Uno nie tylko pozwala wyświetlać teksty – z dowolnych krojów, także modyfikowanych przez użytkownika – ale także wspiera rysowanie grafik wektorowych: linii, prostokątów i okręgów jak również umożliwia wyświetlanie obrazów w pełnej rozdzielczości. Ta zresztą nie jest zdefiniowana sztywno i można ją nieco przekraczać, ale wszystko zależy od konkretnego projektu i telewizora, tolerującego pewne wyjścia ze standardu, który ma już ponad siedemdziesiąt lat.Najważniejsze, że zbudowanie interfejsu jest wyjątkowo proste: potrzebne są tylko dwa rezystory. Sama biblioteka jest bardzo wydajna i pozostawia dla użytkownika sporo zasobów, dzięki czemu jest możliwe kreślenie nawet dość skomplikowanych struktur trójwymiarowych. O zagadnieniu dokładniej opowiem wkrótce.

116.png

Czy do Arduino można podłączyć telewizor?

Kolejny przykład, w którym Arduino ucieka ze szkół i amatorskich biurek w przemysł pochodzi od AMB Vapor Monitoring. Jak zwykle w przypadku zastosowań przemysłowych <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/arduino-opta">Opta</a> została tutaj zatrudniona w procesie monitorowania ciśnienia wody w kilkuset punktach oddalonych od siebie na tyle, by połączenie całości za pomocą sieci przewodowych nie miało sensu ekonomicznego.Tutaj główną rolę odegrała chmura Arduino – oczywiście w wersji profesjonalnej. Każde ze stanowisk zostało wyposażone z czujnik ciśnienia i moduł Opta. Najważniejszą możliwością było tutaj stworzenie rozbudowanego panelu ze statystykami i wykrywaniem anomalii, które ilustrowane kolorem pozwalają gąszczu danych odnaleźć od razu miejsca krytyczne i podejmować szybkie decyzje o zmianie konfiguracji dystrybucji wody, jak również dokonywać napraw i przeglądów. Informacje te dostępne są nie tylko w centrum zarządzania, ale wszędzie, gdzie jest to potrzebne, także na smartfonach. Aplikacja umożliwia stworzenie priorytetów dostępu, z ograniczeniami na czynności o większej autonomii od obserwacji.Jak wspomniano, dzięki stworzeniu aplikacji w ramach działania przedsiębiorstwa i wykorzystaniu seryjnie produkowanych peryferiów i modułów Arduino, zaoszczędzono setki tysięcy dolarów, a oszczędności wynikające z możliwości serwisowych w przyszłości i skalowania systemu są wręcz trudne do oszacowania. Więcej na temat projektu można przeczytać <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://www.arduino.cc/pro/case-studies-amb-vapor-monitoring/">tutaj.</a>

115.png

Arduino na poważnie - monitorowanie jakości wody

Kolejnym projektem, w którym Arduino z zabawki awansuje do składnika życia przemysłowego jest uwspółcześnienie parku maszynowego przez Steelcase – firmę projektową, zajmującą się przede wszystkim tworzeniem mebli biurowych. Tutaj także użyto <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/arduino-opta">Opta,</a> który jest profesjonalną rodziną Arduino. Problemem były elementy linii przemysłowych związane z przesuwaniem płyt i innych składników mebli, które rozkalibrowywały się i nie było to wykrywane odpowiednio wcześniej, ze względu na zbytnie skomplikowanie takiego procesu dla realiów czasów, gdy te urządzenia tworzono.Za pomocą systemów Opta i sensorów – w tym wypadku współczesnych, znacznie tańszych i osadzanych w większej ilości, stało się możliwe wykrywanie zmian na etapie jeszcze tolerowanym przez linie przemysłowe we wszystkich trzynastu fabrykach firmy. Oczywiście tutaj także wyniki przesyłane są do chmury i poddawane ocenie całościowo, z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, która po nauczeniu się zachowań systemu jest w stanie wykrywać anomalie o wiele szybciej od człowieka.Sposób taki nie tylko obniża przestoje na skutek awarii, ale pozwala także zwiększyć wydajność systemu, przyspieszając miejsca krytyczne, których zachowania wpływające na całość umykały dotąd obserwatorom. Ten etap zresztą jest obecnie wdrażany i oczekuje się rezultatów niemożliwych do osiągnięcia drogą klasyczną. Więcej na temat projektu możemy przeczytać <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://www.arduino.cc/pro/case-studies-steelcase/">tutaj.</a>

114.png

Arduino na poważnie - wykrywanie anomalii linii produkcyjnych

Nieraz wspominałem o migracji Arduino z czysto edukacyjnych zastosowań w stronę przemysłu i jak najbardziej poważnych zadań stawianych przed tą platformą. Oczywiście nie ma wówczas mowy o płytce stykowej i chwiejących się połączeniach, a najlepiej także zrezygnować z modułów uniwersalnych na rzecz typowo przemysłowych. Co nie znaczy, że dobrej klasy płytki Nano czy Mini nie nadają się do takich zadań, lecz należy wówczas zadbać o źródło zasilania, ekrany i optoizolację.Jako przykład podrzucę niedawno znalezioną informację o tym, jak to amerykański Atlas Machine and Supply, producent sprężarek i konserwator sprzętu przemysłowego, zatrudnił środowisko <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/arduino-opta">Opta</a> oraz arduinową chmurę do scentralizowania zarządzaniem systemami, które serwisuje. Cechą charakterystyczną przedsięwzięcia jest rozdrobnienie systemów: jak to bywa w przemyśle, każdy przypadek jest indywidualny i łączy nieraz różne epoki. Niektóre z systemów pracują nieprzerwanie od 25 lat i dłużej, a jak wiadomo, rzeczywistość projektowa wyglądała wówczas zupełnie inaczej.Największym problemem jest brak wsparcia dla wielu systemów, które zostały zamknięte już lata temu. Wymiana całych linii produkcyjnych to ogromne koszty. Dużo taniej użyć uniwersalnej platformy o możliwie wielkiej elastyczności, która w każdym wypadku może zastąpić sterowniki stworzone wiele lat temu, nie tylko pozbawione obecnie zamienników, ale często także wsparcia ludzkiego, gdyż ci, którzy pisali wówczas aplikacje, często od dawna są już na emeryturze.Przedsiębiorstwo stworzyło na bazie Arduino Opta także system zarządzania produkowanymi przez siebie sprężarkami. Zdalny dostęp za pomocą chmury Arduino – oczywiście w programie przemysłowym – umożliwia panowanie nad wszystkim w jednym miejscu i dużo sprawniejsze zarządzanie nawet bardzo złożoną siecią urządzeń. Więcej na temat projektu możemy przeczytać <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://www.arduino.cc/pro/success-story-atlas-machine-and-supply/">tutaj.</a>

113.png

Arduino na poważnie - zarządzanie siecią sprężarek

Słowo wyświetlacz ująłem w cudzysłów, bo ciężko tak mówić o matrycy diod na nowym Uno R4, ułożonej w ekran 12x8 pikseli. A jednak bardzo popularny przenośny Brickgame czy też Tetris bazuje na siatce 10x20 bloczków na ekranie LCD i umożliwia realizację kilkunastu gier. Wszystko więc zależy od wyobraźni. Tej nie brakuje z pewnością twórcom współczesnych adaptacji popularnych tytułów, przeniesionych na tak spartański ekran.Budowę prostej konsoli wspiera omawiany niedawno przeze mnie kit <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/plug-and-make-nowy-kit-dla-arduino">Plug and Make,</a> na który składa się kilka płytek umożliwiających złożenie projektu z manipulatorami: tu w szczególności występują moduły z potencjometrem, przyciskami, buzzerem i sensorem ruchu. Zestaw taki pozwala na zbudowanie grywalnej konsolki, która oprócz niewątpliwych zalet wprost niesie przede wszystkim wartość edukacyjną. Ta bierze się nie tylko z potencjału programistycznego, ale też łatwości złożenia całości w chwilę – dzięki wyeliminowaniu lutowania i stosowania krosów na płytce stykowej.Oczywiście kolejną wielką wartością jest społeczność i chmura z gotowymi projektami, które są skomentowane, przetestowane i ciągle żywe – przez użytkowników z całego świata. I tutaj taka dygresja: napisanie gry zręcznościowej nie tylko jest wyzwaniem samym w sobie, ale pozwala przyjrzeć się na przykład algorytmom obsługi manipulatorów, ich odpowiedzi dynamicznej i takiemu ukształtowaniu charakterystyki pracy, by osiągnąć jak najlepsze rezultaty podczas pracy z tą konkretną aplikacją. Wiedza jednak pozostaje i raz poznany temat będzie się przewijał w wielu innych projektach, na które twórca będzie patrzył już inaczej – z perspektywy nabytych doświadczeń. Dlatego tak ważne jest branie udziału nawet w tak wydawałoby się mało poważnych zadaniach, jakimi jest napisanie prostej gry – to poligon dla własnego doświadczenia i poszerzania wiedzy praktycznej. O projekcie szerzej możemy poczytać <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://blog.arduino.cc/2024/09/10/two-new-arduino-plug-and-make-kit-projects-recreate-iconic-vintage-games/">tutaj.</a>

112.png

„Wyświetlacz” w nowym Uno - do czego jeszcze?

RTC czyli Real Time Clock to układ scalony zaprojektowany tylko do jednego celu: bycia dokładnym zegarkiem. Układy takie mają niezależne zasilanie bateryjne i wymagają niewiele energii, dzięki czemu litowa bateria pastylkowa może im służyć wiele lat. Liczba elementów zewnętrznych także jest zminimalizowana i poza elementami mechanicznymi – koszykiem na baterię i złączami często ograniczają się wyłącznie do kwarcu. Ten zresztą należy do grupy tak zwanych kwarców zegarkowych, o znormalizowanej częstotliwości równej 32 768 Hz, czyli 2^15Historycznie już na pokładzie znajdziemy kilkanaście – kilkadziesiąt komórek pamięci podtrzymywanych bateryjnie dla własnych zastosowań. Nie ma tego wiele i zwykle zasoby te są wykorzystywane do utrzymania konfiguracji urządzenia. Ponieważ jest to RAM, a nie flash, liczba zapisów jest nieograniczona, co w pewnych sytuacjach może mieć znaczenie.Historycznie już na szczęście, powstawały układy ze zintegrowaną baterią, jednak po kilkunastu latach energia się wyczerpywała i jedyną możliwością naprawy takiego układu było jego rozwiercenie, odcięcie baterii i dołożenie zasilania z zewnątrz. Dziś jednak takich układów się już nie używa. <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/116-rtc-uklady-czasu-rzeczywistego-cz-1">W artykułach o zegarach RTC</a> przedstawiłem trzy rozwiązania: na układach DS1302, DS1307 oraz wbudowanym w nowe Arduino Uno pokładowym RTC. Warto pamiętać, że większość współczesnych mikrokontrolerów zawiera już ów podzespół niejako w gratisie i by go wykorzystać, konieczne jest dołożenie dodatkowego zasilania bateryjnego na wybrane piny – zgodnie z dokumentacją.

111.png

RTC - gdy traktujemy zegar poważnie

Modulino – idea małych, zunifikowanych peryferiów łączonych standardem Qwiic, będącym szyną I2C, aż się prosi o podobnych rozmiarów jednostkę centralną. Nano jest nieco większy, ale na pewno nie aż tak duży jak Uno, więc teraz łańcuch takich „modulin” wygląda zgrabnie. Interfejsem łączącym Nano z systemem Modulino jest niewielka płytka o nazwie Nano Connector Carrier. Nie jest to jednak tylko zwykła „przejściówka” między systemami, gdyż zawiera znacznie więcej dóbr:<ul><li>Dwa złącza Grove w standardzie analogowym lub cyfrowym.</li><li>Grove I2C</li><li>Grove UART (złącze szeregowe)</li><li>Qwiic I2C</li><li>Czytnik kart microSD</li></ul>Interfejs pozwala pracować ze standardem 5 lun 3,3 V, który wybiera się przełącznikiem i przeznaczony jest do pracy z nowymi modułami Nano, bazującymi na 32-bitowych kontrolerach. Jak więc widać, obecne rozwiązania praktycznie już w stu procentach bazują na nowych standardach, z obowiązkową pracą w chmurze. Na szczęście stare, dobre ośmiobitowce nadal są dostępne i nie zanosi się na to, by miało się to w najbliższym czasie zmienić.

110.png

Modulino może już pracować z Nano

Arduino idzie krok dalej, teraz do standardów płytek dołącza standard peryferiów, który – jak to standard – mieści się na identycznych płytkach drukowanych, z charakterystyczną magistralą czteroprzewodową Qwiic podłączaną do gniazdek ustawionych przeciwlegle. Można więc z płytek uczynić cały szeregowy łańcuch, który łączymy ze sobą oczywiście bez lutowania. Żeby było jeszcze czyściej, producent proponuje płytę bazową z otworkami, dzięki którym możemy osadzić kilka modułów wraz z Arduino Uno – domyślnie wersją R4 WiFi. Wśród modułów, czy raczej modulin znajdziemy:<ol><li>Potencjometr z interfejsem I2C</li><li>Moduł zawierający osiem LED-ów, wraz ze sterownikiem.</li><li>Czujnik odległości.</li><li>Czujnik ruchu.</li><li>Buzzer z interfejsem I2C</li><li>Czujnik pogodowy – temperatury i wilgotności.</li><li>Zestaw trzech przycisków z interfejsem I2C</li></ol>Oprócz tego w zestawie znajdziemy płytę bazową, wkręty i elementy mechaniczne, pięć przewodów Qwiic i Arduino Uno R4 WiFi. Oczywiście taki zestaw można sobie zbudować z elementów produkowanych niezależnie, ale oryginałem można się zainspirować, jak również skorzystać z biblioteki. Całość nastawiona jest przede wszystkim na pracę w chmurze i ma charakter edukacyjny, także dla najmłodszych fanów platformy Arduino.

109.png

Modulino – a cóż to?

O watchdogu dla Arduino napisałem <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/040-czym-jest-watchdog-cz-1">dwuczęściowy artykuł.</a> Stosując jednak nową wersję komputerka, nie możemy już użyć biblioteki napisanej dla rodziny mikrokontrolerów AVR. Na szczęście wraz z obsługą nowej płytki pojawiają się także przykłady, między którymi znajdziemy informację na temat tej pożytecznej funkcji w nowej odsłonie.Przede wszystkim będziemy musieli teraz użyć biblioteki WDT.h którą znajdziemy w systemie, jeśli ten będzie obsługiwał nowe Uno. W sekcji setup należy zadeklarować maksymalny czas, po którym nieodświeżany timer watchdoga zresetuje kontroler. Czas ten niestety nie może być dłuższy od 5592 ms i tutaj tkwi różnica wobec wersji AVR, oferujących do ośmiu sekund czasu. W końcu w pętli loop, w wybranych miejscach należy resetować licznik watchdoga, jak to się zwykle robi.<pre><code class="language-arduino">#include &lt;WDT.h&gt; &nbsp;// Biblioteka obsługi watchdoga.
void setup() {
&nbsp; WDT.begin(1000); &nbsp;// Czas odświeżania licznika watchdoga, nie dłuższy od 5592 ms
}
void loop() {
&nbsp; WDT.refresh(); &nbsp;// Resetuj timer watchdoga.
}</code></pre>Istnieje możliwość przedłużenia limitu niecałych sześciu sekund przy pomocy dodatkowego timera, ale o tym napiszę przy okazji omawiania większego projektu.

108.png

Watchdog dla nowego Arduino Uno R4

Ponieważ do pewnego projektu potrzebowałem ultrajasnych wyświetlaczy, postanowiłem rzec o nich słowo, gdyż parametry współczesnych rozwiązań wręcz zdumiewają. Wyświetlacze elektroluminescencyjne są na swój sposób magiczne. W większości wypadków świecą w bardzo wąskim zakresie widma i stąd się pewno owa magia bierze: jest to raczej niespotykane w przyrodzie źródło światła. Jest w tym także pewna pułapka. Z jednej strony niektóre kolory dadzą dużo silniejszą jasność subiektywną, z drugiej – inne znowu, mimo sporej jasności będą mniej czytelne.Tak uwielbiane przez tandetę ostatnich lat niebieskie ledy w praktyce bywają najgorszym wyborem. O ile jeszcze jako wskaźniki stanu dają sobie radę, zwykle jednak oślepiając, jako cyferki nie są zbyt dobrym rozwiązaniem, ponieważ najszybciej będą tracić na czytelności. Nasze oczy w tym zakresie widma mają po prostu kiepską rozdzielczość.Znowu zielone wyświetlacze i zielono-żółte będą się nam wydawać bardzo jasne – podobnie jak niebieskie, ale dodatkowo już wyraźne. Kto jednak ma budzik z zielonymi cyferkami obok łóżka, często go obraca, bo to światło w nocy jest zbyt mocne.Cyfry pomarańczowe są świetnym kompromisem. Nie są już tak efektowne pod względem jasności, ale nadal świecą mocno, natomiast są czytelne i przyjemne w odbiorze. Do zegara nocnego jednak najlepiej będą się nadawać wyświetlacze czerwone. Przy czym mamy tu czerwień, że tak powiem: płytszą – jaśniejszą i głęboką, która gościła w kalkulatorach lat siedemdziesiątych, jednak ciemniejszą i nieco mniej czytelną. Ta jednak zupełnie nie razi i najlepiej nadaje się do budzików. Jaśniejsza również jest w porządku pod względem nocnej tolerancji, a nie wymaga tak dużego prądu, co ma znaczenie przy zasilaniu urządzenia z akumulatora.Wyświetlacze, które do mnie dotarły, należą do najjaśniejszych na rynku w najbardziej typowym standardzie 56 setnych cala. I muszę przyznać, że parametry szokują. O ile pomarańczowe potrzebują połowy miliampera do zadowalającego świecenia w warunkach zacienionego pomieszczenia, czerwone zadowoliły się połową tej wartości. Niebieskim i zielonym w zupełności wystarczy 100 mikroamperów na segment! A to oznacza konieczność użycia dwudziestokiloomowego rezystora przy świeceniu statycznym albo czterokrotnie niższej wartości dla multipleksu, jak w przykładzie, <a target="_blank" rel="noopener noreferrer nofollow" href="https://arduino.pl/articles/107-budujemy-ze-zrozumieniem-elektroniczny-budzik-cz-1">który opisywałem w tym artykule.</a> Gdzie te czasy, gdy ładowano stuomowe rezystory i modlono się, by multiplekser się nie zaciął?<img style="text-align: ; display: block" src="//arduino.pl/imgproxy/ggcA4THA0e2AjB_0B_72r0rFoLLui80zKbAZQFfTwyM/f:webp/w:1200/bG9jYWw6Ly8vaW1hZ2VzLzEwNy0xLy02ODM0LzJmYzM5LzEwNy0xLTY4MzQyZmMzOWRhOWQ4ODY4MzM4OTUucG5n.webp" class="center" loading="lazy">A jak to wszystko wygląda w dokumentacji? Czerwone wyświetlacze z tych „mniej głębokich” oferują aż 60 milikandeli i tylko dlatego nie wydają się nam tak jasne, bo czerwień nie jest tak odbierana przez człowieka. Te jak i cała reszta dopuszcza 20 mA ciągłego prądu, ale przy połowie miliampera jest już wystarczająco jasno, a przy ćwierci – jasno w warunkach wieczorno – nocnych.<img style="text-align: ; display: block" src="//arduino.pl/imgproxy/SHa2Xa_o_G5efh5VQWfJ_LfC4rP25Dx8eKhX1ZiZfCM/f:webp/w:1200/bG9jYWw6Ly8vaW1hZ2VzLzEwNy0yLy02ODM0LzJmYzNhLzEwNy0yLTY4MzQyZmMzYTM2NDk4MDI4NjQyOTgucG5n.webp" class="center" loading="lazy">Odmiana „głębokoczerwona” ma przesunięte widmo o dwadzieścia nanometrów w stronę skraju pasma i wygląda tajemniczo. Jednak o wiele ciemniej – raz że emituje 1/6 poprzedniej jasności bezwzględnej, dwa – głębsza czerwień w oczach człowieka świeci słabiej. Niewątpliwie jednak takie wyświetlacze są bardzo ładne, czego na filmie nie da się oddać.<img style="text-align: ; display: block" src="//arduino.pl/imgproxy/RJ2U-nY0DCxRhuRr5wIybnKQXmGKG2unyF7E3iM_0SE/f:webp/w:1200/bG9jYWw6Ly8vaW1hZ2VzLzEwNy0zLy02ODM0LzJmYzNhLzEwNy0zLTY4MzQyZmMzYThiM2YzMjYwOTEzMDUucG5n.webp" class="center" loading="lazy">Pomarańczowe cyferki są podobne do czerwonych płytkich, natomiast zielone biją wszelkie rekordy: 250 milikandeli w paśmie o największej czułości ludzkiego oka. To oznacza, że możemy zejść z prądem do 100 mikroamperów, a nadal jasność będzie przyzwoita.Wyświetlacze takie umożliwiają budowanie urządzeń pracujących z akumulatora, dając początek nowej ery: niezależnym gadżetom ze świecącymi cyframi, których nie trzeba odstawiać do ładowarki co dzień czy nawet raz na tydzień. Ale by coś takiego zbudować z Arduino, potrzeba nieco zabiegów. Będziemy się tym zajmować w kolejnych artykułach.

Wiadomości

Przeglądaj wg kategorii

Nasi partnerzy