Yeni Başlayan için Arduino! Arduino Nedir ? Ne işe yarar ? Özellikleri ve Çeşitleri

Arduino, tek başına çalışan hareketli nesneler geliştirmek amacıyla kullanılabileceği gibi bilgisayar üzerinde çalışan yazılımlara da bağlanabilir. Hazır üretilmiş kartlar satın alınabiliyor ya da kendileri üretmek isteyenler için donanım tasarımı ile ilgili bilgilere ulaşılabilmektedir. Arduino geliştirme kartı üzerindeki mikroişlemci Arduino programlama dili ile programlanır. Bu program Processing tabanlı Arduino Yazılım Geliştirme Ortamı yardımı ile karta yüklemesi yapılır.

Arduino Nedir ? Nasıl Çalışır ?

Arduino kolay bir şekilde çevresiyle etkileşimde bulunabilen sistemler tasarlanabilir açık kaynaklı bir geliştirme platformudur. Bu yüzden kullanıcı istediği gibi düzenlemeler yapabilir. Arduino, kütüphaneleri sayesinde zorlanmadan programlanabilir. Analog ve dijital girişleri sayesinde analog ve dijital bilgiler işlenebilir. Sensörler ile çalışabilir olma durumu sayesinde sensörlerden gelen veriler kullanılabilir. Yaşadığımız dünyaya kolay algılanabilir çıktılar (ses, ışık, hareket, yazı, resim vs.) üretilebilir. Kart ile robotik ve elektronik uygulamaları rahatlıkla gerçekleştirilebilir. Arduinoda kullanılan programlama dili kolay olduğundan, çok sayıda kaynağa ulaşmak mümkündür. Yazılımları ücretsiz olarak indirilebilir ve Mac OS X, Windows ve Linux desteği bulunması sayesinde işletim sistemi uyum sorunu yaşanmadan uygulama geliştirilebilir.

Arduino Modelleri ve Çeşiştleri

Her geçen gün yeni arduino kartları ve dolayısıyla arduino çeşitleri ortaya geliştirilmekte ve üretilmektedir. Genel olarak arduino çeşitleri şu şekildedir:

• Arduino Uno R3
• Arduino Leonardo
• Arduino Micro
• Arduino Pro Mini
• Arduino Robot
• Arduino Yun
• Arduino Mega ADK
• Arduino Mega 2560
• LilyPad Arduino
• Arduino Nano
• Arduino DUE

Açık Kaynak Yazılım Nedir ? Arduino IDE Nedir ?

Programlar, binlerce kaynak kodu satırından meydana gelmektedir. Programlama dilini bilmeyenler kullanıcılar için fazla karışık görülebilecek bu kodlar, bir uygulama dosyası olarak derlemesi yapılır. Derleme işlemi bittikten sonra kaynak kodlarına ihtiyaç kalmaz. Dolayısıyla iTunes gibi bir yazılımı çalıştırma evresinde kaynak kodunu görmez, sadece ürünün son halini görünmeye başlar.

Çoğu kullanıcı için bu zaten olması gereken bir durumdur. Açık kaynak kodlu yazılımlar ise kaynak kodlarıyla beraber yayınlanması tercih edilir. Geliştirici, bazen onları derler, kaynak kodlarının yanında bir uygulama dosyası halinde de sunabilir. Bazı durumlarda ise derleme işi kullanıcı gerçekleştirmesi için bırakılır. Açık kaynak kodlu yazılım, kaynak kodları tüm isteyenlere açık olan yazılımdır. Bunun anlamı, onun üzerinde herhangi bir değişiklik yapılması ile kendi sürümünüzü meydana getirebileceği şeklinde aktarılabilir.

Arduino ide, hem indirilebilir hem de online kodlama versiyonu ile her yerden kodlama yapma olanağı sunuyor. Arduino ide kullanımı basit, hızlı bir şekilde programlamaya başlanabilecek açık kaynak programıdır. arduino uno programlanabilmesi için c/c++ dillerini bilinmesi gerekir. Ancak bu programları bilmeden de blok tabanlı programlama yöntemiyle arduino programlama yapmak mümkündür.

Donanım Özellikleri

Donanım özellikleri arduino çeşidine göre farklılıklar gösterebilmektedir. Temel olarak şu özellikleri taşımaktadır:

ATmega168, ATmega328 mikroişlemci

ATmega; performansı yüksek, düşük güç tüketimine sahip 8 bitlik bir mikrodenetleyiciler denilebilir. Değişik boyutlarda SRAM, EEPROM ve FLASH bellek bulundururlar. FLASH belleğe 10000 defa yazma/okuma gerçekleştirilebilmektedir. 131 adet, çoğunluğu tek çevrimde çalışan oldukça performanslı bir komut setine sahiptir. 20 MHZ’e ulaşan hızı desteklemektedir.  ATmega bütünüyle statik bir mikrodenetleyici olarak karşımıza çıkmaktadır. ATmega’yı uyku moduna getirildiğinde, saat durur ve ATmega uyku işleminden önce hangi durumda olduğunu size hatırlatacak çeşitli ayarlayıcı bayraklar ile hafızasında tutma imkanı verir. ATmega uyku modunda sadece 0.1 uA değere sahip stand-by akımı harcar.

5V Voltaj Regülatörü

Entegresi sabit 5 volt gerilim alınmasını mümkün kılan bir devre elemanıdır. Bu devre elemanın 3 bacak mevcuttur. Birinci bacağı yüksek volt için giriş, ikinci bacağı GND ve geriye kalan üçüncü bacağı 5 volt çıkışına sahiptir.

16MHz kristal osilator veya seramik rezonatör: Kare dalga veya üçgen dalga dendiği zaman akıllara genellikle osilatör bileşeni gelir. Gömülü mekanizmalarda, elektronik devrelerde bu dalga şekillerini osilatör yardımıyla elde edilir. Osilatör, bir yükseltici yardımıyla verdiği çıktının girdi olarak geri alınmasını sağlar. Bu duruma pozitif geri besleme deniyorken, bu sayede sinyal her tekrarda kendini yenilemiş olur.

SRAM

SRAM, İngilizce Static random access memory kelimelerinin ilk harflerinden oluşturulan bir kısaltmadır. Türkçe’de Durağan Rasgele Erişimli Bellek anlamında kullanılmaktadır. SRAM; Her bit depolamak için tek şeritli dayanma devrelerinin meydana gelen yarı iletken bellek türüdür. S harfi belleğe güç verildiği sürece belleğin içeriğini koruduğunu ifade eder.

EEPROM

EEPROM (Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory) kelimesinin ilk harflerinden oluşturulmuştur. Türkçe olarak çevirisi ise; Elektriksel olarak Silinebilen Programlanabilen ve Sadece Okunabilen Hafıza şeklinde yapılabilir. Bu hafıza alanına programı işleme işi sırasında müdahale edebiliyor, okuma işlemini veya üzerine yazabilme işlemini gerçekleştirebilir. Ayrıca güç kesintisi ve reset işlemleri bu bölgede ki veriler silinmeden korunmaya devam ediyor. Ram belleklere göre çok yavaş çalışan bu bölgede sadece 2KB bir bilgi kullanabilmekte, harici EEPROM ile bu değeri yükseltmek mümkün fakat fazla hafızaya gereksinim duyulduğunda, Flash Bellek – SD Kart kullanmak daha iyi bir tercih olacaktır.

Başlangıç Seviyesi İçin Arduino Yardımcı Ekipmanları ve Görevleri Nelerdir ?

Direnç Nedir ?

Devreden geçen akımı istenilen bir seviyeye ayarlar, sınırlar ve sabit tutar. Besleme gerilimi küçültüp ayırarak başka devre elemanlarına beslemeyi kolaylaştırır. Hassas devre bileşenlerinin düzenli çalışmasını sağlar. Yük görevini gerçekleştirir. Isı enerjisi üretimi sağlamak için de kullanılabilir.

Potonsiyometre Nedir ?

Potansiyometre, dışardan fiziksel bir etkiyle iç direncini artırıp azaltabilen devre bileşenidir. Sadece Arduino da değil birçok elektronik uygulamada analog okuma, pwm gibi işlemlerde sensörlerden sonra en fazla kullanılan elektronik malzemedir.

Jumper Kablo Nedir ?

Bu tarz bağlantı kabloları, devre tahtası ve Arduino gibi geliştirme kartlarının birlikte kullanıldığı devreler uyum sağlama konusunda çok başarılıdır. Uçlarında dişi ve erkek girişlerin bulunduğu üç türü bulunmaktadır. Erkek-erkek Erkek-dişi ve Dişi-dişi Projelerin boyutuna bağlı olarak birbirlerine bağlanıp, bağlantı kablosunun boyu uzatabilme imkanı da vardır.

Kondansatör Nedir ?

Kondansatör doğru akımı (DC) iletimi yapmayıp, alternatif akımı (AC) iletimi yapma özelliğine sahiptir. Bu özellikleri sayesinde çoğu devrede farklı görevler için kullanılırlar. Güç kaynağı devrelerinde filtreleme, rezonans devrelerinde istenilen frekansı üretimi yapma konusunda ve güç aktarım hatlarında gerilim düzenlenmesi ve güç akışının kontrolünü gerçekleştirmek için kullanılırlar.

Ayarlanabilir Hareket Sensörü Nedir ?

İngilizcede kullanılan ismi Passive İnfraRed Sensör yani Pasif Kızılötesi Sensör olan bu ekipman objelerden yayılan kızılaltı (IR) ışın değişimini tespitini yapmak için bir Fresnel lens ve kızılaltı ışına duyarlı sensör aracılığı ile, 6 metreye kadar mesafedeki hareketleri algılama özelliğine sahiptir; ucuzdur, kullanımı kolaydır; alarm sistemleri, harekete duyarlılığı sayesinde aktif olan ışıklar gibi uygulamalar için idealdir.

Röle Modülü Nedir ?

Arduino modül türü olan röle modülü, düşük akımlar kullanımı yaparak yüksek akım çeken cihazları anahtarlamada kullanılan devre bileşenine denir. Oldukça basit bir çalışma prensibi bulunmaktadır: rölenin bobinine enerji verildiğinde mıknatıslanan bobin bir armatürü hareket ettirerek kontakların birbirine temasını sağlar ve devrede iletim sağlanmış olur.

Buzzer Nedir ?

Arduino modülleri içerisinde buzzer verilen voltaja göre farklı ses sinyalleri sağlayan bir cihazdır. Maliyetleri az, üretimi basit ve çok hafif yapıda olmalarından dolayı kullanım alanı çok geniştir. Hırsız alarmları, araçlarda uyarı veren çoğu sistem, bazı zil sesleri, kısaca uyarı almak, korunmak, ayrım yapmak amaçlı her yerde kullanılabilen bir cihazdır.

7 Segment Display Nedir ?

İçerisinde 7 adet LED bulunduran ve 0 ile 9 arasındaki rakamları üzerinde görüntülenmesi mümkün olan 7 segment display, sayısal gösterge bileşenidir. 7 segment ekran; klima, duvar saati, sıcaklık göstergesi gibi gösterge kullanılan alanda kendine yer bulur.

Yağmur Sensörü Nedir ?

Birbirine paralel olarak çekilmiş iletken hatların su ile teması oluşması durumunda sensör çıkış pininde bir değer atanmaktadır. Besleme voltajı ve toprak bağlantısı gerçekleştirerek, sensör çıkış bacağından okuma yapılabilmektedir. Dijital ve analog çıkış verdiğinden dolayı, başka çeşitli sistemlere rahatlıkla uyarlanabilir. Sensör üzerinde yer alan pot yardımı ile sensör hassasiyeti ayarlanabilmektedir.

8*8 Matris Ekran Nedir ?

Arduino modülü Led Matris çok kullanışlı bir çıkış elemanıdır, standart bildiğimiz 7 segment ekran gibi kısıtlı değil daha geniş bir görüntüleme alanı sağlar bu sayede isterseniz rakam göstermek için isterseniz de tabela yapmak için kullanabilirsiniz.

Ateş Sensörü Nedir ?

Ateş algılayıcı sensör kartı 760 nm – 1100 nm arasındaki dalga boyunda olan ateşi tespit etmek için faydalanılan bir sensör kartıdır. Üzerinde bir tane kızılaltı ışın alıcı bulundurur. Yangın söndüren robotlar üzerinde ateş algılama sensörü olarak kullanılabilmektedir. Üzerindeki trimpot ile hassasiyet ayarı yapma becerisi ve hem analog hem de dijital şekilde çıkış verisi alma imkanı vardır. Ürünün kolay prototipleme tasarımı yapılabilmesi için dişi-dişi veya dişi-erkek jumper kablo kullanımı tercih edilebilir.

LDR Işık Sensörü Nedir ?

Foto direnç, üzerine düşen ışığın şiddetine bağlı olarak değişen dirence sahip bir elemandır. Direnci, üzerine düşen ışık miktarıyla ters orantılı olarak değişir. Gündelik kullandığımız çoğu elektronik alette “fotosel” ismiyle yaygın olarak kullanılır.

Ultro Sonic Mesafe Sensörü HC-SR04 Nedir ?

Hc-sr04 ultrasonik sensör sonar (Sound Navigation and Ranging ) kullanımı sayesinde karşısındaki nesneye olan mesafesini hesabını yapabilen bir giriş kaynağıdır. Sonar denilen sistem ses dalgalarını kullanılması sayesinde cismin uzaklığını boyutunu elde edilmesini sağlar. Bu tür sensörlerin esin kaynağı yunuslar ve yarasalar olarak bilinmektedir. Onlar da sonar ile iletişim kurma becerisi ile hareket eder. 2cm – 400cm arası mesafe en sağlıklı okuma yapıldığı aralık olarak aktarılabilir. Üzerinde bir alıcı ve bir verici modül mevcuttur.

Gaz Sensörü Nedir ?

MQ-2 Gaz Sensör Modülü yaşam alanları içerisinde ve endüstride gaz kaçağını belirleme için kullanılmaktadır. LPG,i-bütan, propan, metan, alkol, hidrojen ve sigarayı gaz türlerini tespiti mümkündür. Bazı modüller sensör hassasiyet ayarı yapmak için değişken dirençli bir yapıda dizayn edilirler.

Servo Motor SG90 Nedir ?

Servo motor 0 ila 180 derece arasında 1 derecelik ayar ile dönebilen motor çeşididir. Tam tur atma imkanı yoktur. Genellikle robot kol gibi tam tur dönmesine gerek duyulmayan, hassas açılı mekanizmalarda kullanılır. Servo motor içerisinde bir adet DC motor bulundurmaktadır.

DC Motor (Redüktörlü/Redüktörsüz) Nedir ?

Robotikte en çok tercih edilen motor tipi DC çalışmalı motorlardır.  Bu motorlar 360 derece dönme kabiliyetine sahiptir. DC motorlar maliyeti düşük, küçük ve etkilidir. Ayrıca boyut, şekil ve güç bakımından çok farklı türleri olmaları da DC motorların sık kullanılmalarının bir diğer sebebidir. DC motorlar robotlar ya da herhangi bir sistemde direkt yahut dişli kutularıyla birlikte kullanılabilirler.

Joystick Shield/Modülü Nedir ?

Yapılması istenen projelerde kullanımı tercih edilen JOYSTICK projelerinin daha işlevsel olmasını sağlayabilir. Piyasada bulunan joystick modüllerine buton eklenmiş çeşitleri mevcuttur. Bu tür modüllerin kullanımı ile çeşitli projelerde kullanılmak için gerekli olan, 3-4 elektronik devre elemanının tek bir modül ile kullanmak mümkün.  Bu modülü X ve Y düzlem hareketlerini adapte edilmiş, iki adet potansiyometre ile ölçer. Bundan dolayı X ve Y düzlem pinlerinin çıktı verisi analog olmaktadır.

Bluetooth Modülü HC06/HC05 Nedir ?

Çalışma mantığı ise seri haberleşme prensibine dayanır. Tx ucu veri sağlayan ucudur, Rx ise alıcı ucu olarak bulunmaktadır. 3.3V ve 5V arasındaki gerilimlerde çalışma özelliği vardır. Ancak veri alışverişini 3.3V seviyesinde yapmaktadır. Verici ucundan gönderilen veriyi mikrodenetleyici algılama yapar fakat mikrodenetleyicinin çıkış voltajı 5V olduğu için bluetooth modülüne zarar verir. Bu yüzden mikrodenetleyici çıkış noktasına gerilim bölücü uygulayıp istenilen gerilime indirmek gerekir.

Wiriless/Wifi Modülü Nedir ?

Arduino projelerinin çoğunda kablosuz olarak bir yerden, başka bir yere veri aktarmak isteriz. Bu veriler kimi zaman diğer Arduino’ya bağlı parçaları kontrol etmek için, kimi zaman da karşı taraftaki Arduino’dan sensör verilerini almak için kullanılır. Arduino, tek başına kablosuz veri aktarımı için yeterli değildir. Arduino, kablosuz veri aktarımı için kablosuz haberleşme modüllerine ihtiyaç duymaktadır.

GSM/GPRS Modülü Nedir ?

Arduino GSM Shield, bir Arduino kartının GPRS kablosuz ağını kullanım sağlama ile internete bağlanabilmesini, sesli aramalar yapabilmesini ya da aramaları alabilmesini ve SMS mesajlarını gönderilmesini ya da alabilmesini gerçekleştirebilir. Arduino ürünlerinin tamamında bulunduğu gibi Arduino GSM Shield de açık kaynaklıdır.

Alkol Sensörü MQ-3 Nedir ?

MQ3 Alkol Sensörü havadaki alkol gazı varlığını tespit edip, konsantrasyonunu ölçümü ile analog voltaj çıkışı olarak veren bir sensör modülüdür. Alkol gaz konsantrasyonu ölçüm menzili 0.04mg/L ile 4mg/L arasında gerçekleştirilmektedir. Bu konsantrasyon ölçüm menzili nefes ölçme araçları için oldukça uygundur. MQ3 Alkol Sensörü, -100C ve 500C arasında çalışabilmektedir ve 5V besleme ile 150mA’den daha az akım çekimi yapar.