إذا كنت كمهندس تحب تجربة المكونات الإلكترونية المختلفة ولكنك لا تملك الدراية الكافية ، فإن الأردوينو هو ما تحتاجه للبدء في مجال الإلكترونيات.

ما هو الأردوينو ؟

الأردوينو عبارة عن لوحة إلكترونية مفتوحة المصدر تعتمد على وحدة التحكم الدقيقة, ويمكن برمجتها باستخدام برنامج Arduino IDE سهل الاستخدام.

ما هي موكنات الأردوينو ؟

لوحة Arduino UNO

وهي ليست اللوحة الوحيدة في الأردوينو ,بل هناك لوحات أخرى مثل  Arduino Lilypad و Arduino Mini و Arduino Mega و Arduino Nano.

ومع ذلك ، أصبحت لوحة Arduino UNO أكثر شهرة من اللوحات الأخرى لأنها تحتوي على توثيق أكثر تفصيلاً.

أدى ذلك إلى زيادة الاعتماد عليها في النماذج الإلكترونية، مما أدى إلى إنشاء مجتمع واسع خاص بها.

تتكون لوحة Arduino UNO  من المكونات الرئيسية التالية:

• موصل USB (USB connector).
• مقبس الطاقة (Power port).
• متحكم (Microcontroller).
• مشابك الإدخال التناظرية (Analog input pins).
• مشابك رقمية (Digital pins).
• مفتاح إعادة الضبط (Reset switch).
• الهزاز الكرستالى (Crystal oscillator).
• رقاقة واجهة (USB interface chip) USB.
• مصابيح(TX RX LEDs) TX RX.

الآن دعونا نلقي نظرة أقرب على كل مكون.

أولاً: موصل USB (USB connector)

هوع بارة عن منفذ USB يُستخدم لتحميل البرنامج على لوحة الأردوينو ومكن أيضاً تشغيل اللوحة من خلال هذا المنفذ.د.

ثانياً: مقبس الطاقة (Power port)

يتم تشغيل لوحة الأردوينو من خلال محول تيار متناوب إلى تيار مستمر أو من خلال بطارية.

حيث يتم توصيل الطاقة الكهربائية عن طريق توصيل قابس مركزي مقاس 2.1 مم بمقبس الطاقة باللوحة.

تعمل لوحة Arduino UNO بجهد 5 فولت ولكن يمكنها تحمل جهد حتى 20 فولت.

وفي حال تم تزويد اللوحة بجهد أعلى فهناك منظم جهد (يقع بين مقبس الطاقة وموصل( USB  يحمي اللوحة من الاحتراق.

ثالثاً: متحكم (Microcontroller)

يُعد من أبرز وأهم القطعة في الأردوينو , وهو عبارة عن مستطيل أسود اللون به 28 دبوساً.

المتحكم الدقيق المُستخدم في لوحة UNO هو Atmega328P تم تصنيعه من قبل شركة Atmel وهي شركة تصنيع وحدات تحكم دقيقة رئيسية.

يحتوي Atmega328P على المكونات التالية:

• ذاكرة (Flash memory) 32 كيلو بايت، يتم تخزين البرنامج الذي تم تحميله من Arduino IDE عليها.
• ذاكرة الوصول العشوائي(RAM) بحجم 2 كيلو بايت، تُستخدم هذه ذاكرة وقت التشغيل.
• وحدة المعالجة المركزية (CPU): تتحكم في كل ما يجري داخل الأردوينو وتقوم بجلب تعليمات البرنامج من ذاكرة فلاش وتشغيلها بمساعدة ذاكرة الوصول العشوائي.
• ذاكرة للقراءة فقط (EEPROM) سعة 1 كيلوبايت قابلة للمسح والبرمجة كهربائياً.

Atmega328P مبرمج مسبقًا بحيث  يتيح تحميل برنامج Arduino جديد مباشرةً على الجهاز، دون استخدام أية أجهزة خارجية مما يجعل لوحة Arduino UNO سهلة الاستخدام.

رابعاً: مشابك الإدخال التناظرية (Analog input pins)

تحتوي لوحة Arduino Uno على ستة مشابك لإدخال الإشارة التناظرية، مرقمة من الصفر و حتى الرقم خمسة.

يمكن لهذه الدبابيس قراءة الإشارة من جهاز استشعار تناظري مثل جهاز استشعار درجة الحرارة, ومن ثم تحويلها إلى قيمة رقمية بحيث يفهمها المتحكم الصغري .

هذه المداخل تقوم بقياس قيمة الجهد فقط ولا تقيس التيار الكهربائي لأنها تحتوي مقاومة داخلية ذات قيمة عالية جداً

وبالتالي يمر تيار صغير جداً من خلال هذه المداخل.

على الرغم من أن هذه المداخل تسمى مداخل تناظرية وهي لإدخال الاشارات التناظرية افتراضياً

يمكن أيضاً استخدام هذه المداخل للإدخال الرقمي أو الإخراج  أيضاً.

خامساً: مشابك رقمية (Digital pins)

تحمل هذه المشابك أرقام من الصفر وحتى الرقم 13, يمكن استخدامها في الإدخال أو الإخراج.

عندما يتم استخدامها للإخراج، فإنها تعمل كمصدر لإمداد الطاقة للمكونات المتصلة بها

ووفر تيار كهرابائي 40 مللي أمبير بجهد 5 فولت، وهو أكثر من كافٍ لإضاءة مصباح LED.

وعند استخدامها للإدخال، فإنها تقرأ الإشارات من الجهاز المتصل بها.

يتم تمييز بعض هذه المشابك الرقمية برمز المَدَّة (~) بجوار أرقام المشابك ( 3 و 5 و 6 و 9 و 10 و 11).

تعمل هذه المشابك الرقمية بشكل عادي, ولكن يمكن استخدامها أيضاً لتعديل عرض النبضة (PWM) الذي يحاكي الإخراج التناظري , مثل تلاشي مؤشر LED للداخل والخارج.

سادساً: مفتاح إعادة الضبط (Reset switch)

عندما يتم النقر فوق هذا المفتاح، فإنه يرسل نبضة منطقية إلى مفتاح إعادة الضبط الخاص بالمتحكم الدقيق ويتم إعادة تشغيل البرنامج مرة أخرى من البداية.

قد يكون هذا مفيداً جداً في حال لم يتم تكرار الكود الخاص بالبرنامج، ولكن يتم اختباره عدة مرات.

سابعاً: الهزاز الكرستالى (Crystal oscillator)

هو هزاز بلوري مصنوع من الكوارتز يهتز 16 مليون مرة في الثانية وفي كل هزة يقوم المتحكم الدقيق بإجراء عملية واحدة

على سبيل المثال، الجمع والطرح وما إلى ذلك.

ثامناً: رقاقة واجهة (USB interface chip) USB

يُمكن اعتبارها كمترجم إشارات, حيث تقوم بتحويل الإشارات الواردة في مستوى USB إلى مستوى تستطيع أن تفهمه لوحة Arduino UNO.

تاسعاً: مصابيح(TX RX LEDs) TX RX

تُستخدم TX للإرسال و RX للاستقبال, و هي مؤشرات LED التي تومض عندما ترسل لوحة UNO البيانات أو تقوم باستقبالها.

المصدر: اضغط هنا

• إعداد: المهندس خليل محمود
• تحرير: المهندس بشار الحجي