आर्डुइनो

संगणक जगात सर्वत्र पोचल्यात जमा आहे. विशेषतः मोबाइलमधे ताकदवान छोटे संगणक आल्यावर संगणकांनी जग काबीज केले आहे असे म्हणता येते. मात्र संगणकात जे काही घडते ते केवळ त्याच्या पडद्यावर दिसते आणि फार तर स्पीकरवर ऐकू येते. ज्याला हात लावता येईल (tangible) अशा गोष्टी संगणक थेट निर्माण वा नियंत्रित करीत नाही. असे ‘स्पर्श्य’ जर घडवायचे असेल तर Physical Computing ची गरज आपल्याला भासते.


असा छोटा संगणक, माणसाला पाहिजे तेव्हा पाण्याची मोटार चालू बंद करू शकतो, विविध विद्युत यंत्रणा नियंत्रित करू शकतो, आगीपासून माणसांचे आणि मालमत्तेचे रक्षण करू शकतो, ऊर्जा, वेळ आणि मानवी श्रमाची बचत करू शकतो आणि माणसाला धोकादायक असणाऱ्या परिस्थितीत (उदा. उच्च तापमान, विषारी वायू) माणसाच्या अनुपस्थितीत स्वतंत्रपणे काम करू शकतो.

Arduino Uno
आर्डुइनो उनो

अशा छोट्या संगणकांचे अनेक प्रकार आहेत. त्यापैकी सर्वात साधा पण प्रभावी समजला जातो तो आर्डुइनो. आर्डुइनोची ताकद त्याच्या सोपेपणात आहे. संगणकीय प्रणाली लिहिण्याचे अगदी प्राथमिक (संगणकीय) शिक्षण मिळालेल्या व्यक्तीसुद्धा आर्डुइनोचा वापर करून नवी उत्पादने तयार करू शकतात.
आर्डुइनोची सुरुवात इटलीत झाली. एक इटॅलियन राजा आर्डुइनो याच्या स्मरणार्थ काही इटॅलियन संगणकतज्ञांनी एक संगणकीय भाषा लिहिली. तिचा वापर करून मायक्रोकंट्रोलर (लघुसंगणक) साठी उपयुक्त प्रणाली सहजपणे लिहिता येते. या भाषेचे नाव आर्डुइनो.

आर्डुइनो काय आहे ?

आर्डुइनो ही एका लघुसंगणकासाठीची संगणकीय भाषा आहे. अर्थात संगणकासाठी केवळ भाषा पुरेशी नसते. त्यासाठी संगणकाचा मेंदू आणि इतर ‘अवयव’ यांची गरज भासते. *मायक्रोकंट्रोलर* या लघुसंगणकाचा मेंदू (CPU) असतो.

ए.व्ही.आर्.मायक्रोकंट्रोलर

ए.व्ही.आर्. या मायक्रोकंट्रोलर साठी आर्डुइनो ही भाषा वापरली जाते. एका वेळी आठ बिट्स हाताळू शकणारा असा हा मायक्रोकंट्रोलर आहे. एका सेकंदाचा १ अब्जावा भाग (एक भागिले एकावर ९ शून्ये) म्हणजे एक नॅनो सेकंद. ए.व्ही.आर्. मायक्रोकंट्रोलर ६२.५ नॅनो सेकंदात एक संगणकीय आज्ञा अमलात आणू शकतो. अत्यंत स्थिर व उच्च-वारंवारता (high-frequency) देणारे quartz स्फटिकापासून बनवलेले ‘घड्याळ’ या लघुसंगणकाच्या मेंदूला वेळेचे भान करून देते.

ए.व्ही.आर्.ची वैशिष्ट्ये

  •  नेहमीच्या संगणकात नसणारी एक सोय ए.व्ही.आर्. या लघुसंगणकाच्या मेंदूत आहे. नेहमीच्या संगणकाला फक्त आहेरे आणि नाहीरे (शून्य आणि एक) अशा दोनच स्थितींचे ज्ञान होऊ शकते. पण ए.व्ही.आर्. मात्र ० पासून १०२३ पर्यंत संख्या ओळखू शकतो. त्यामुळे सलगता (continuity) असणाऱ्या अनेक गोष्टींचे ज्ञान आणि नियंत्रण आर्डुइनो वापरून ए.व्ही.आर्. करू शकतो. या सोयीला Analog to Digital Conversion असे म्हटले जाते.
  •  ए.व्ही.आर्.चा मेंदू २० विद्युत-संवेदना एका नियंत्रकात हाताळू शकतो. त्यात अॅनालॉग (६) आणि डिजिटल (१४) हे दोन्ही प्रकार येतात.
  • या मेंदूला अगदी कमी विद्युत ऊर्जेची गरज भासते. त्यामुळे एक साधी ९ व्होल्टची चपटी बॅटरी अनेक महिने या मेंदूला ऊर्जा पुरवू शकते.
  • हा मेंदू इतर मेंदूंशी संवाद साधू शकतो. त्यासाठी मालिका-संवाद-पद्धतीचा (Serial Communication) वापर केला जातो. अशा अनेक मेंदूंच्या संवादातून अचाट कामे करण्याची क्षमता यंत्रणेला प्राप्त होऊ शकते.

प्रभावी संगणकीय भाषा

मागे उल्लेख केल्याप्रमाणे, आर्डुइनो ही एक भाषा आहे. ती वापरून ए.व्ही.आर्. पद्धतीच्या संगणकीय मेंदूला ‘शिकवता’ येते. वास्तविक आर्डुइनो ही AVR-GCC या (मुक्त प्रणाली-Free Software) भाषेवर आधारित आहे. पण ती अशा तऱ्हेने घडवली आहे की तिच्या वापरात प्रचंड सोपेपणा आला आहे. मात्र याची किंमत मेंदूतील स्मृति अधिक वापरून द्यावी लागते. तंत्रज्ञानाच्या कक्षा विस्तारल्यामुळे अधिकाधिक मोठे स्मृतिकक्ष हल्ली मायक्रोकंट्रोलरमधे सहजतेने निर्माण करता येतात. त्यामुळे ही किंमत फार वाटत नाही.

आर्डुइनोचे उपयोग

आर्डुइनोचे अक्षरशः असंख्य उपयोग आहेत. कोणतीही नवी कल्पना जर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि मायक्रोकंट्रोलर वापरून प्रत्यक्षात आणता येईल असे तुम्हाला वाटले तर आर्डुइनोचा वापर करून तसा प्रयत्न करून पहाणे नक्की शक्य आहे. तुमच्या अपेक्षे प्रमाणे काम करू शकणारी पहिली इलेक्ट्रॉनिक यंत्रणा आर्डुइनो वापरून लौकरात लौकर बनवता येईल. कॉलेजमधील प्रकल्पांसाठी तर आर्डुइनो आदर्श आहे. Arduino based projects हे शब्द वापरून जर इंटरनेटवर शोध केला तर हजारो प्रकल्प पहाता येतील.

काही प्रश्नोत्तरे

  1. आर्डुइनो ही भाषा आहे की  (वर दाखवलेला) आर्डुइनो-बोर्ड म्हणजे आर्डुइनो ?
    आर्डुइनो ही भाषा आहे. ती वर दाखवलेल्या बोर्डच्या हार्डवेअरसाठी उपयुक्त आहे. पण ते हार्डवेअरच वापरले पाहिजे अशी आर्डुइनो भाषे ची अपेक्षा किंवा सक्ती नाही. किंबहुना खूपच वेगळे हार्डवेअर वापरून विज्ञान केंद्राने TINAH हा बोर्ड बनवला आहे. त्यासाठी सुद्धा आर्डुइनो ही भाषा वापरता येते.
  2. आर्डुइनो भाषा वापरण्यासाठी कंपायलर किंवा इतर कोणती अवजारे वापरावी लागतात ?
    आर्डुइनोची सर्व अवजारे एकत्रित वापरण्यासाठी सॉफ्टवेअरचा एक संच (IDE) मोफत उपलब्ध आहे. ही मुक्त संगणक प्रणाली आहे. थोड्या अधिक अनुभवी व्यक्ती स्वतःच्या सवयीचे एडिटर आणि इतर अवजारे वापरून या संचाशिवायच आर्डुइनोचा वापर करतात. या संचात AVR-gcc कंपायलर, AVRdude प्रोग्रामर व एक मेकफाइल यांचा समावेश आहे.
  3. आर्डुइनो शिकण्यासाठी कोण मार्गदर्शन करील ?
    आर्डुइनोचे मदत फोरम आहेत. तेथे वापरकर्त्यांच्या अनेक अडचणी सोडवल्या जातात. मात्र हे फोरम प्रामुख्याने इंग्रजीत आहेत. मर्यादित प्रमाणात विज्ञान केंद्र मराठीत अशी मदत विनाशुल्क पुरवू शकते. त्यासाठी संपर्क साधा.
  4. आर्डुइनो बोर्डवरील लघुसंगणक एकदा (संगणकाच्या मदतीने) प्रोग्राम झाला की मग संगणकाची गरज रहाते का ?
    नाही. एकदा आर्डुइनो प्रोग्राम झाला आणि अपेक्षेप्रमाणे काम करू शकत असेल तर तो संगणकाला जोडून ठेवावा लागत नाही. बॅटरी किंवा विजेवर चालणाऱ्या पॉवर सप्लायचा वापर करून ती यंत्रणा स्वतंत्रपणे काम करते.