Spis treści:
Arduino zawsze było znane z tworzenia prostych i dostępnych rozwiązań elektronicznych dla uczniów, hobbystów, artystów, edukatorów (takich jak ja) czy też profesjonalistów. Ich płytki, shieldy (nakładki rozszerzające) zna wielu z nas. Od teraz możliwe jest tworzenie własnego interaktywnego projektu z modułami elektronicznymi spod znaku Arduino, bez konieczności zgłębiania tajemnic elektroniki.
Będzie więc łatwiej, szybciej niż kiedyś, a przy tym dużo bardziej efektownie dzięki możliwości sterowania układami przez telefon lub Internet. Poznajcie Arduino Plug and Make Kit z modułami Modulino®.
Czym jest Arduino Plug and Make Kit?
Arduino Plug and Make Kit to zestaw, który pozwala użytkownikom bez konieczności znajomości podstaw elektroniki w prosty i przyjemny sposób kontynuować przygodę z programowaniem, a zacząć z tworzeniem projektów elektronicznych. Wcześniejsza znajomość takich podstaw często podnosiła minimalny wiek użytkowników albo wymuszała skupianie się zarówno na elektronice jak i programowaniu..
Dzięki dołączonej do zestawu płytce Arduino UNO R4 WiFi, zaprojektowanym przez Arduino od podstaw siedmiu unikalnym modułom rozszerzającym o nazwie Modulino® (czujniki i elementy wykonawcze), a także kursowi on-line (choć w tej chwili niedostępnemu w języku polskim), w zaledwie kilka chwil stworzyłem kontroler do gry oraz inteligentną lampkę.
Przy tej okazji po raz pierwszy udało mi się przetestować głośno reklamowane środowisko Arduino Cloud z edytorem kodu w chmurze i programowalnym kokpitem do tworzenia aplikacji sterowanych przez Internet. Testy te można uznać za owocne i pomyślne.
Arduino Plug and Make Kit - zawartość zestawu
Nie ukrywam, że od dawna jestem fanem stylistyki i formy produktów Arduino. Tym razem Arduino postawiło na dość pokaźne pudełko, jak zwykle bardzo ładnie i kolorowo zadrukowane. Wnętrze pudełka zostało zaprojektowane w taki sposób, aby wydzielić dwie czytelne sekcje: po lewej stronie elektronika, po prawej elementy do montażu. Zabrakło mi w zestawie dedykowanych insertów (wytłoczek, pudełeczek) do odłożenia nieużywanych w projekcie modułów – można jednak wsadzić do dedykowanej kartonowej planszy.
W zestawie znajdziemy płytkę Arduino UNO R4 WiFi – ciekawe połączenie mikrokontrolera RA4M1 z ESP32-S3 (obsługuje Wi-Fi® 2,4 GHz). Zestaw uzupełniają wspomniane wcześniej, debiutujące moduły Modulino®.
Trzeba tu zauważyć, że to pierwszy i jak dotąd jedyny zestaw Arduino z produkowanymi przez siebie niezależnymi modułami, z nowym standardem stosowanych połączeń, pasującym właśnie do Arduino® UNO R4 WiFi. Wśród modułów znajdziemy:
- Modulino® Knob: prostą gałkę typu enkoder, do precyzyjnej regulacji wartości.
- Modulino® Pixels: osiem programowalnych diod RGB, które mogą jasno świecić, przygasać lub zmieniać kolor.
- Modulino® Distance: precyzyjny podczerwony czujnik odległości (dokonuje pomiarów w zakresie od 1 mm do 120 cm).
- Modulino® Movement: do dokładnego rejestrowania ruchów, takich jak pochylenie, obrót czy przechył (realizowane przez 3-osiowy cyfrowy akcelerometr i 3-osiowy cyfrowy żyroskop).
- Modulino® Buzzer: do generowania alarmów lub prostych melodii.
- Modulino® Thermo: czujnik wilgotności i temperatury (-10 °C to +80 °C pracujący z dokładnością ±0.2 °C).
- Modulino® Buttons: trzy przyciski do szybkiej nawigacji w projektach ze zintegrowanymi trzema żółtymi diodami LED.
W zestawie znalazły się również przewody w standardzie QWIIC do łączenia modułów Modulino®, kabel USB-C do połączenia Arduino z komputerem, śrubki, dystanse montażowe oraz płytka montażowa.
Płytka montażowa to coś, czego zawsze mi brakowało w tego typu zestawach. W kilka chwil wybrane w projekcie moduły Modulino® i płytka Arduino znajdą swoje miejsce, niczym na płycie głównej komputera. Tworzony zestaw stanie się pełnoprawnym prototypowym urządzeniem, a do tego po prostu ładnym. Płytka jest solidna, kolorowa, dość spora i wyposażona w otwory montażowe.
Prawdziwe Plug and Play
Plug-and-play (PnP) zwykle oznacza „możliwość podłączenia urządzenia peryferyjnego do komputera i skonfigurowanie go automatycznie bez ingerencji użytkownika”. Dotychczas w Arduino, mimo występowania rozmaitych shieldów ułatwiających pracę z czujnikami, użytkownik musiał być świadomy do którego pinu i w jaki sposób podłączyć dany czujnik.
W zestawie Plug and Make użytkownik nie musi się zastanawiać, gdzie podłączyć moduł Modulino®. Używa jednego złącza typu QWIIC wykorzystującego I2C, a moduły podłącza w dowolnej kolejności. Techniczne szczegóły przestają być problemem. Takie podejście (bazujące na I2C) jest szczególnie pomocne dla początkujących makerów oraz edukatorów, którzy chcą skupić się na nauce lub potrzebują szybkiego narzędzia do prototypowania. To prawdziwa elektronika R&D, która świetnie sprawdza się w edukacji STEAM.
Arduino UNO R4 WiFi
Serce zestawu stanowi nowy moduł Arduino UNO R4, wyposażony w wydajny 32-bitowy mikrokontroler Renesas RA4M1 ARM Cortex M4. Płytka oferuje szesnastokrotnie więcej pamięci niż UNO R3 i trzykrotnie szybszy procesor, co pozwala na bardziej złożone projekty i precyzyjne obliczenia.
Za komunikację WiFi i Bluetooth odpowiada układ ESP32-S3-Mini. Płytka posiada również wbudowaną matrycę adresowanych czerwonych diod LED 12×8 oraz złącze QWIIC, które podłączanie komponentów sprowadza do zwykłego click-click.
Oprogramowanie Arduino Cloud
Jednym z największych atutów zestawu jest możliwość korzystania z Arduino Cloud – platformy działającej w przeglądarce, która pozwala połączyć nasze projekty z Internetem, aby zdalnie monitorować działanie projektu lub wchodzić z nim w interakcję np. sterować światłem przez Internet lub monitorować wilgotność i temperaturę mini szklarni bezpośrednio z telefonu.
To taki wstęp do Internetu Rzeczy (IoT). Z Arduino Cloud wyślemy program bezpośrednio na płytkę jednak po wcześniejszym zainstalowaniu tzw. ArduinoCloudAgent.
Całkowicie dla mnie nowa sekcja „Pulpit nawigacyjny” lub inaczej „Centrum dowodzenia” umożliwia monitorowanie i kontrolowanie swojego projektu z dowolnego miejsca, czy to z innego komputera, czy nawet ze swojego telefonu za pomocą samodzielnie dodawanych i programowanych przełączników, widgetów takich jak wykresy, kontrolki procentowe, guziki, przełączniki, mapy, wiadomości… jest tego sporo.
Po napisaniu programu, standardowo jak w przypadku Arduino bazującym na C, widgety stają się aktywne. Wykresy w czasie rzeczywistym potrafią wyświetlać przesyłane przez Internet dane np. z czujników, a wirtualne kontrolki i przyciski potrafią sterować elektroniką. A do tego wystarczy dostęp do sieci. Kokpit jest responsywny, co pozwala na równoczesne przygotowanie aplikacji na telefon.
Kurs Arduino Plug and Make Kit
Swoją przygodę z programowaniem zestawu zacząłem od przygotowanego przez producenta kursu. Nie polecam omijać pierwszych etapów kursu. Ja to zrobiłem i to był duży błąd. Kurs podzielony jest na trzy etapy:
- Pierwsze kroki – Wprowadzenie do środowiska Cloud, komponentów Modulino®.
- Projekty – Siedem przykładowych projektów pokazujących potencjał zestawu.
- Komponenty – Szczegółowa analiza możliwości każdego z modułów.
Na początku poznajemy sposób obsługi, interfejs i środowisko. Następnie przechodzimy do realizacji przykładowych projektów, po czym każdy z modułów wraz z ich sposobem programowania omawiany jest oddzielnie w lekcji. Choć każdy z etapów ma swoją rolę do odegrania, to mi najbardziej przypadły do gustu projekty.
Projekty na Arduino Plug and Make Kit
W kursie mamy możliwość zrealizowania siedmiu projektów od stacji pogodowej poprzez instrument muzyczny na inteligentnych lampkach czy kontrolerze do gry kończąc. Konstrukcja samouczków w przyjazny sposób przeprowadza nas od bazowego programu do w pełni działającego projektu. Autorzy wskazują miejsca w kodzie które należy w kolejnych krokach uzupełniać.
Dla uproszczenia, w każdym wyzwaniu interaktywne Pulpity nawigacyjne ładowane są automatycznie po wciśnięciu przycisku. Samodzielna konfiguracja na tym etapie byłaby zbyt trudna.
Budowa kursu
Obudowa wizualna kursu jest czytelna i estetyczna. Kod napisany w języku bazującym na C wytłumaczony jest dokładnie. Autorzy zakładają, że korzystający z rozwiązania już znają podstawy języka programowania, więc podstawy są pomijane. Kodu i jego wyjaśnień jest (co zrozumiałe) dość sporo, co może mimo wszystko odstraszyć lub zniechęcić pewną grupę użytkowników.
Nie ukrywam, że brakuje mi wciąż natywnej aplikacji Arduino z wizualnym tworzeniem kodu. Autorzy rozwiązania są świadomi ograniczeń, dlatego uczciwie rekomendują rozwiązanie dla osób 14+.
Dokumentacja i dodatkowe funkcje
Kurs uzupełnia dokumentacja. Ta, krok po kroku wyjaśnia każdą z opcji w tym możliwość samodzielnego tworzenia “Pulpitów nawigacyjnych”, zdalnego sterowania aplikacją mobilną, generator obrazów dla wyświetlacza diodowego jak i generator szablonów – gotowych konfiguracji projektów z pulpitami nawigacyjnymi, które można edytować i personalizować.
Arduino Plug and Make Kit - wady i zalety
Żaden zestaw hobbystyczny czy edukacyjny nie jest idealny, ma swoje wady i zalety. Spośród zalet Arduino Plug and Make Kit zwróciłbym uwagę na:
- Bogatsze możliwości podstawowej płytki dzięki obecności w zestawie płytki Arduino UNO R4 WiFi, łączącej zalety klasycznej płytki UNO z większą wydajnością, rozszerzonymi możliwościami komunikacji WiFi i Bluetooth.
- Wygodne wyświetlanie komunikatów i ikon dzięki wbudowanemu w Arduino UNO R4 WiFi wyświetlaczowi.
- Szybkie i prostsze prototypowanie dzięki złączom typu QWIIC wykorzystującym I2C.
- Kod zawsze pod ręką dzięki „chmurowemu” środowisku z edytorem w przeglądarce.
- Łatwy start dzięki kursowi, interaktywnym szablonom, przykładom i gotowym treściom, choć raczej dla tych, co już podstawy języka C mają za sobą.
- Bazę ciekawych projektów, rozszerzającą się dzięki społeczności.
- Szerokie możliwości. Korzystanie z modułów Modulino® nie wyklucza używania innych, dotychczasowych modułów kompatybilnych z Arduino.
Warto również zwrócić uwagę na aspekty, które mogą ograniczać funkcjonalność zestawu. Są nimi:
- Brak materiałów i platformy w języku polskim, choć z drugiej strony w świecie związanym z programowaniem język angielski jest niezaprzeczalnie standardem. Być może właśnie w ten sposób warto już się oswajać z anglojęzyczną terminologią.
- Niewielka, jak dotąd, liczba dostępnych modułów Modulino®. Arduino deklaruje chęć dalszej rozbudowy tego ekosystemu.
- Konieczność podłączenia zestawu do sieci celem wykorzystania pełnego potencjału zestawu w szkole może być kłopotliwe ze względu na niektóre ograniczenia bezpieczeństwa.
- Montaż za pomocą śrub i krótkie kabelki przy konieczności kilkukrotnego przebudowywania zestawu zmusza do ciągłej pracy ze śrubokrętem.
Podsumowanie
Arduino Plug and Make Kit to zestaw, który otwiera nowe możliwości zarówno dla nastolatków jak i dorosłych miłośników elektroniki DIY. Łatwość montażu, intuicyjne oprogramowanie i ciekawy wybór modułów sprawiają, że to doskonałe narzędzie dla edukatorów pracujących zarówno z początkującymi (choć znającymi już podstawy języka C), jak i bardziej zaawansowanymi makerami.
Jego modularność oraz wsparcie w postaci chmury Arduino Cloud, generatorów szablonów wyznaczają nowe standardy w świecie wprowadzenia do Internetu Rzeczy.
Jeśli marzysz o tworzeniu ze swoimi podopiecznymi projektów IoT, a język programowania C i język angielski nie są dla Ciebie przeszkodą, Arduino Plug and Make Kit to doskonały wybór.
