L’ultimo decennio è stato contrassegnato da un aumento delle problematiche legate al rispetto dell’ambiente ed al risparmio energetico. Il riscaldamento del pianeta, la guerra in Ucraina e la conseguente crisi energetica, impongono tutti a ripensare alle abitudini quotidiane.

La scuola ha il dovere di intervenire sulle nuove generazioni, fornendo loro le competenze e la sensibilità necessaria per rispettare il nostro pianeta.

Noi di Arduino Facile siamo convinti che i piccoli gesti, quelli concreti, alla portata di tutti, siano quelli che maggiormente ci avvicinano alla realtà, che, a volte, ci sembra lontana da noi.

All’ITIS “E.Mattei” di Urbino (https://www.itisurbino.edu.it/), gli studenti della 3BMC, dell’indirizzo di Meccanica e Meccatronica, si sono cimentati nella realizzazione di un cestino “intelligente”, che, alle pratiche igieniche, unisca ad esempio la raccolta differenziata dei rifiuti.

Il punto di partenza è stato il nostro articolo https://www.arduinofacile.it/2021/05/13/il-cestino-smart/

Successivamente la classe è stata divisa in gruppi di 4/5 studenti che hanno lavorato in modalità jigsaw: ogni componente si è specializzato in una particolare competenza, che poi ha condiviso con i compagni.

Il resto è stato un mix di fantasia ed immaginazione…

Ogni gruppo, infatti, ha interpretato a suo modo la consegna, ed ha elaborato una propria versione del cestino smart. Ne è nata una competizione agguerrita in cui ha avuto la meglio il gruppo denominato “Marrakesh” che ha realizzato un cestino con apertura a due ante, e una spia ad indicare il riempimento.

Le istruzioni di montaggio sono disponibili nella seguente presentazione preparata dai componenti del gruppo

Al secondo posto si è piazzata un’altra versione, ancora più amica dell’ambiente: un cestino formato maxi, con due ante, per differenziare i rifiuti

Infine, sul podio un cestino più classico con la segnalazione di apertura.

Obiettivo: Pilotare un motore passo-passo tramite Arduino

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Motore Stepper (e.g. Nema17 1.7A 1.8° 42MM Stepper Motor – 42shdc3025-24b)
• 1 Driver A4988
• 1 Alimentatore a 12 V e 2 A a corrente continua

Teoria: Il motore passo-passo, detto anche stepper, è un motore elettrico sincrono in corrente continua, senza spazzole, che permette la suddivisione della rotazione in piccoli angoli detti step. E’ un motore molto preciso e veloce e facilmente controllabile tramite una scheda elettronica, denominata “driver”. Esso viene collegato ad Arduino, e rende il controllo del motore molto facile, permettendo, con soli due uscite digitali, di controllare la velocità, la direzione e l’angolo di rotazione.

Il driver è il vero protagonista del controllo del motore passo-passo. Si pone tra Arduino e il motore e viene collegato come dal seguente schema:

I pin STEP e DIR servono per controllare la rotazione (e la velocità) e la direzione e vanno collegati a due uscite digitali di Arduino. Sulla destra invece l’A4988 presenta i pin per il collegamento al motore. GND (in basso) e VDD servono per alimentare la scheda tramite Arduino. Fondamentali sono i pin 1A, 1B, 2A e 2B che vanno collegati alle fasi del motore, come descritto più avanti. Infine, i pin GND e VMOT riguardano l’alimentazione del motore e vanno collegati all’alimentatore a 12 V.

Il motore necessita di 200 impulsi per completare un giro. Il programma si basa su cicli che gestiscono la rotazione. La velocità di rotazione dipende dal tempo di attesa tra un impulso e un altro all’interno dei singoli cicli di rotazione.

La pausa tra un impulso e un altro (e quindi la gestione della velocità di rotazione) dipende dalla funzione delayMicroseconds presente all’interno del ciclo di rotazione.

Collegamento Circuitale:

Codice:

Personalizzazioni: E’ possibile collegare un potenziometro e un pulsante per gestire la direzione e la velocità di rotazione.

Obiettivo: Come controllare due servomotori utilizzando un Joystick per Arduino.

Pre-requisiti

Il Servomotore

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 2 Servomotori
• 1 Joystick KY-023K

Teoria: Il Joystick è una dispositivo elettronico che trasforma i movimenti di una leva manovrata dall’utente in una serie di segnali elettrici, questi segnali possono essere in seguito utilizzati per controllare un software (e.g., videogame), un’apparecchiatura o un attuatore meccanico. Possono esistere due differenti tipologie di Joystick:

• Joystick Digitale: Rileva solamente la direzione dell’inclinazione della leva.
• Joystick Analogico: Rileva anche l’ampiezza dell’inclinazione.

Nello specifico in questo articolo viene illustrato il funzionamento di uno dei controller più tipicamente utilizzati e presenti nei vari kit Arduino: il “Dual Axis Joystick Module KY-023“, Questo dispositivo, basato sul controller della PlayStation2, utilizza due potenziometri bi-assiali per controllare l’asse X e l’asse Y. Inoltre è possibile premere il controller per attivare uno switch. Nello specifico, la tensione di funzionamento del dispositivo è compresa nel range 3.3 – 5 V. Mentre le dimensioni sono pari a 2.6 x 3.4 cm.

Nella tabella a seguire è riportata la piedinatura utile per collegare in modo corretto il Joystick KY-023.

In questo articolo il Joystick viene utilizzato per comandare due differenti servomotori. Un servo è associato all’asse X ed un altro è invece associato all’asse Y. La posizione di riposo dei due servomotori è per entrambi 90 gradi. Spostando il Joystick lungo l’asse X si può modificare la posizione del servo associato all’asse X di un angolo variabile da 0 a 180 gradi. Lo stesso accade modificando la posizione del joystick lungo l’asse y.

Collegamento Circuitale:

Codice:

Obiettivo: Ruotare un Servo Motore tramite un potenziometro

Pre-requisiti

Il Servomotore

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Servomotore
• 1 Potenziometro

Teoria: Il Servomotore è uno particolare tipo motore ampiamente utilizzato sia in contesti industriali sia nell’ambito del modellismo. Nel dettaglio, il servomotore è impiegato in tutte le applicazioni che prevedono il controllo della posizione di in motore in corrente continua ed il raggiungimento di un determinato angolo in modo preciso indipendentemente dalla posizione iniziale. Le caratteristiche principali del servomotore sono:

Come già accennato, i servo
motori sono dispositivi molto utilizzati in svariati ambiti perché permettono
la rotazione del proprio albero in base ad un angolo prestabilito.

I servomotori sono stati utilizzati per la prima volta nel mondo del modellismo RC, generalmente per controllare lo sterzo delle auto RC o i flap su un aereo RC o per aprire botole su un drone. Con il tempo, hanno trovato il loro uso anche nella robotica, nell’automazione e in svariati progetti Arduino.

Solitamente l’albero può ruotare da 0 a 180 gradi e usando Arduino, possiamo dire a un servo di andare in una posizione specificata

In questo tutorial vedremo come interconnettere il servo motore ad Arduino e come farlo ruotare tramite un potenziometro con pochissime istruzioni.

Collegamento Circuitale:

Risultato:

Codice:

Obiettivo: Semplice comando di un servomotore

Componenti elettronici:

• Arduino UNO
• Breadboard
• 1 Servomotore

Teoria: Il Servomotore è uno particolare tipo motore ampiamente utilizzato sia in contesti industriali sia nell’ambito del modellismo. Nel dettaglio, il servomotore è impiegato in tutte le applicazioni che prevedono il controllo della posizione di in motore in corrente continua ed il raggiungimento di un determinato angolo in modo preciso indipendentemente dalla posizione iniziale. Le caratteristiche principali del servomotore sono:

• Tensione di alimentazione
• Coppia Massima (espressa in Kg)
• Angolo di rotazione

I servomotori sono caratterizzati da tre cavi che devono essere opportunamente collegati ad Arduino:

• Il cavo di alimentazione positiva (+)
• Il ground (-)
• Il controllo

Collegamento Circuitale:

Codice:

Personalizzazioni: E’ possibile modificare la velocità e l’angolo di rotazione del servomotore intervenendo direttamente sulle variabili in gioco.