Elecrow All-in-one Starter Kit for Arduino Nano R4 recenzija

Elecrow je odlučio da osveži svoj Elecrow All-in-one Starter Kit for Arduino, koji je bio baziran na Atmel ATmega328P mikrokontroleru o kome smo ranije pisali novom low-cost uzdanicom u Arduino kompaniji – Arduino Nano R4 sa Renesas RA4M1 čipom. Arduino Nano R4 nam se nije posebno dopao, posebno zbog cene i nedostatka bilo kakvog radija za bežičnu komunikaciju. U trenutnom IoT svetu, gde je mesto takvim realizacijama – opravdano je pitanje.

Elecrow proizvod, All-in-one Starter Kit for Arduino Nano R4 je sa druge strane razumljiv korak, kojim u STEM segmentu, kroz zanimljivo učilo-torbicu prate jednog od vodećih proizvođača posebno u Evropi razvojnih sistema. Kod nas je Arduino Nano i inače široko rasprostranjen u školskim mejkerskim krugovima, pa bi ovo učilo moglo da pronađe put do učenika. Posebno ako bi uzelo u obzir specifičnosti RA4M1 mikrokontorolera o kome smo pisali u recenziji Arduino Nano R4.

Hardver

Elecrow se pri izradi ovog koferčeta vodio drugim principom nego kod dva ranija koje smo od njih dobili kako uradili recenziju: za Arduino i Raspsberry Pi Pico 2. Kod ta dva kita Elecrow je koristio ATmega829P, odnosno RP2350 mikrokontroler direktno zalemljen na ploču, uz dodatne elemente koji su neophodni za rad periferija u kitu. Ovim se izbeglo ugrađivanje originalnog mikrokontrolerskog sistema, pa time i realizaciju kompletnog hardvera u lokalu. Ovog puta su odlučili za, prema našem mišljenju, bolji pristup – heder u koga se ubacuje originalni Arduino Nano R4 koji se dobija u kitu. Pinovi su na ploči uz hedere jasno označeni, mada to u ovom slučaju i nema nekog praktičnog značaja, jer im nikako ne možete pristupiti na tom mestu – recimo dodatkom nekog HAT-a.

Uz kit se dobija i jedan senzor vlažnosti tla sa Crowtail (što je zapravo Grove) konektorom kojime se može direktno vezati za ploču sa desne strane. Tu je i generički IR daljinski upravljač sa 21 tasterom i najzad USB-A na USB-C kabl za programiranje i napajanje kita. Ukoliko vaš računar nema USB-A konektor, bez problema možete koristiti bilo koji USB-C na USB-C kabl umesto ovog.

U kitu, na ploči su već realizovana i povezana petnaest modula. Krenimo od gornjeg levog ugla gde je relej kojim se upravlja D4 linijom sa mikrokontrolera. Ovo je i jasno označeno na ploči. Relej može kontrolisati struju od 10 A i ako je jednosmerna do 30 VDC, ali i ako je naizmenična do 250 VAC. U ovom drugom slučaju OBRATITE pažnju na učenika. U našem školstvu se izbegava naizmenična struja zbog potencijalne opasnosti po život učenika.

Ispod njega je grupa zanimljivih senzora i četvorocifreni osmosegmentni displej pogodan i za realizaciju prikaza vremena u formatu sati:minuti. On je povezan peko I2C kontrolera. Iskorišćena je didaktički za uzrast nižih razreda prihvatljivija mogućnost, od opcije da se koristi integrisani kontroler osmosegmentnog displeja koji se nalazi u Renesas RA4M1 mikrokontroleru.

Preko I2C-a povezani su i senzori temperature i vlažnosti, osvetljenja i tro-osni akcelerometar. Bazzer je povezan na digitalni pin D3 koji ima mogućnost generisanja PWM signala. Ultrazvučni blizinski senzor je slično povezan na D6 sa PWM-om za generisanje ultrazvučnog signala i D7 pin za detekciju prijema.

Sa desne strane je servo motor, za koji u kompletu dolaze i tri nosača kazaljke koji se naknadno mogu montirati po potrebi. Motor ima kontrolisani ugao zakretanja od 90 stepeni, a u slučaju otkaza može se lako zameniti budući da je tipičan u mejkerskoj niši.

Do njega, u sredini ploče je plavi 1602 LCD displej. Dakle 16 karaktera u dva reda se može u jednom trenutku prikazati na njemu.

Ispod servo motora je linearni potenciometar koji je povezan na A0 pin. Na tom pinu je integrisani 12-bitni DAC koji može generisati pravi analogni signal umesto digitalnog sa PWM-om. Odvesti takav signal na potenciometar je prava stvar ako se ostaje u analognom domenu.

Ispod potenciometra su tri LED diode – crvena, žuta i zelena – omiljena kombinacija koja simulira semafor. Do njega je senzor za detekciju zvuka povezan za analogni A1 ulaz. Operacioni pojačavač koji je posebnost Renesas RA4M1 svoje tri karakteristične tačke povezivanja: in+, in- i out ima na A1, A2 i A3 pinovima. Mežutim na A2 je postavljen i već povezan PIR senzor, a na A3 su tri dugmeta. Iskorišćen je analogni ulaz umesto tri digitalna za detekciju pritiska na pojedinom tasteru, korišćenjem različitih otpornosti vezanih za svaki od tastera. Međutim ovom odlukom da se A1, A2 i A3 permanentno vežu za tri modula na ploči, praktično je onemogućeno korišćenje ugrađenog operacionog pojačivača. Da bar PIR senzor nije na A2.

Najzad dolazimo do poslednjeg modula na ploči, IR primopredajnika koji radi u sinergiji sa IR daljnskim upravljačem koji dolazi u kompletu. Desno do njega, uz samu ivicu ploče su dva Grove konektora. Jedan je sa analognim A7 i A6 pinovima, a drugi je sa UART TX i RX linijama.

Softver i edukativni materijal

Elecrow je ovaj kit zamislio kao STEM kit kojim bi se početnici u oblasti mikrokontrolera i embedovanog programiranja upoznali sa osnovnim konceptima radeći u Arduino IDE-u. Korektan i sasvim opravdan pristup koji se lako može uklopiti u školske programe širom sveta. Umesto da se učeniku-početniku odvlači pažnja na ožičenje i kreiranje funkcionalnog kola neophodnog za vežbu, ona ovim kitom dolaze već povezana i jasno označena. Time se učenik može fokusirati na programiranje i analizu odziva učila na napisani kod. Granično, Crowtail (Grove) konektori omogućavaju povezivanje dodatnih senzora jednostavnim spajanjem bez lemljenja.

Na wiki stranici data su detaljna uputstva kao i kurs kroz 20 lekcija kojima se učenik upoznaje sa radom svakog od 16 modula, a gde može nastaviti i razvijati sopstvene aplikacije kroz modifikaciju datih primera u Arduino IDE-u napisanih u Arduino C/C++. Zanimljivo je da su u Elecrow-u uradili i digitalni udžbenik, mada ga oni zovu User manual koji se može preuzeti u PDF formatu.

Kroz ovih dvadeset lekcija Elecrow provodi učenike ne samo kroz aplikativne primere za svaki od modula, već ih informiše i o širim tehnološkim okvirima primene, uči ih algoritamskom pristupu rešavanja problema i najzad podučava ih C/C++ jeziku i upotrebi Arduino IDE okruženja. Proći jedan ovakav kurs je esencija i svako ko želi da je tehnološki pismen i samostalan u budućnosti mora jednom prošetati kroz ove teme.

Kako koristi originalni Arduino Nano R4 mogu se koristiti i mnogi primeri sa interneta, ali obratite pažnju da su umetanjem Arduino Nano R4 u heder pinovi povezani sa nekim od modula na ploči. Potrebno je dakle modifikovati kod. Naravno, vi uvek možete „izvući“ razvojni sistem iz ploče i koristiti ga samostalno za neku mejkersku fantazmu.

Zaključak

Ovaj kit nam se do sada najviše dopao od svih All-in-one Elecrow kitova koje smo do sada imali prilike da koristimo. Posebno jer koristi zasebni razvojni sistem, pa je učeniku data daleko veća fleksibilnost u modifikaciji lekcije ili konstruisanju sasvim novog rešenja u mejkerskom pogledu.

Zamerka je što je trebalo paziti bar da tri karakteristična pina budu tako raspodeljena da učenik može napraviti i neko sopstveno kolo za eksperiment sa OP-om: bilo pozitivni ili negativni pojačivač, bafer koji bi preuzimao naponske nivoe bez povlačenja struje iz izvora ili kolo koje bi pratilo ulazni signal. Šteta što to nije moguće, jer je upravo operacioni pojačavač specifičnost ovog Renesas RA4M1.

Druga specifičnost, CAN interfejs ćemo oprostiti, ali i izraziti tugu. Bilo bi divno da su pinovi D4 i D5 ostali slobodni, odvedeni na neki novi treći Crowtail konektor, pa bi verziraniji učenici mogli da isprobaju i jedan pretežno industrijski protokol poput CAN-a.

Cena kita je 49.80 $ na online prodavnici proizvođača. Ako je sam Arduino Nano R4 skoro dvadeset USD, onda je cena od tridesetak USD sasvim povoljna za ovakvo koferče. Ono svojim malim dimenzijama 195 x 145 mm, što je približno A5 format sveske, lako staje u đačku torbu. Izrađeno je od plastike i štiti elektroniku kita van učinoce ili radne sobe. Učenik time može lako nositi kit sa sobom, i u školi i na kursevima, a kod kuće nastaviti da eksperimentiše ili radi domaće zadatke.

Ukoliko želite da svoje dete zaintrigirate za mejkerske veštine, možda da u budućnosti zaplovi i inženjerskim vodama, ovaj kit nam se čini odličnim prvim korakom, daleko prigodnijim od kupovine razvojnog sistema, par senzora i displeja i gomile žica. Tek u narednim koracima, ako se pojavi interesovanje ka hardveru, ima smisla krenuti tim putem. Inače, i softver je sasvim dovoljno izazovan.