Plotter Seriale Arduino: seno, coseno, onda quadra e triangolare

Cosa imparerai

• come usare il Plotter Seriale dell’IDE Arduino;
• come inviare una o più serie di dati tramite seriale;
• come disegnare seno e coseno nello stesso grafico;
• come generare un dente di sega;
• come simulare un’onda quadra;
• come generare un’onda triangolare;
• come separare correttamente più valori sulla stessa riga.

Che cos’è il Plotter Seriale

Il Plotter Seriale dell’IDE Arduino permette di rappresentare graficamente nel tempo i valori inviati dalla scheda. È uno strumento molto pratico per osservare l’andamento di sensori, variabili e funzioni senza utilizzare software esterni.

Esempi di visualizzazione dei dati tramite il Plotter Seriale di Arduino.

Materiale necessario

Le forme d’onda generate

Codice Arduino commentato

// ==========================================================
// ARDUINO SERIAL PLOTTER - GENERATORE DI FUNZIONI
// Seno, coseno, dente di sega, onda quadra e triangolare
// ==========================================================

void setup() {

 // Avvia la comunicazione seriale.
 // Il Plotter Seriale dovrà usare lo stesso baud rate.
 Serial.begin(9600);
}

void loop() {

 // --------------------------------------------------------
 // 1. SENO E COSENO
 // --------------------------------------------------------
 // La variabile viene incrementata da 0 a 90
 // con passo 0.1 e invia due valori sulla stessa riga.
 for (float angolo = 0; angolo <= 90; angolo += 0.1) {

 // NOTA:
 // sin() e cos() in Arduino lavorano in radianti.
 // In questo esempio manteniamo direttamente il valore della variabile.
 float seno = sin(angolo);
 float coseno = cos(angolo);

 // Due valori separati da uno spazio =
 // due curve visualizzate contemporaneamente.
 Serial.print(seno);
 Serial.print(" ");
 Serial.println(coseno);

 delay(1);
 }

 // --------------------------------------------------------
 // 2. DENTE DI SEGA
 // --------------------------------------------------------
 // Il valore sale progressivamente da 0 a 90
 // e poi, al termine del ciclo, riparte da zero.
 for (float i = 0; i <= 90; i += 1) {

 Serial.println(i);

 delay(1);
 }

 // --------------------------------------------------------
 // 3. ONDA QUADRA - LIVELLO BASSO
 // --------------------------------------------------------
 // Mantiene il valore 0 per circa 101 campioni.
 for (int a = 0; a <= 100; a++) {

 int livelloBasso = 0;

 Serial.println(livelloBasso);

 delay(1);
 }

 // --------------------------------------------------------
 // 4. ONDA QUADRA - LIVELLO ALTO
 // --------------------------------------------------------
 // Mantiene il valore 100 per altri 101 campioni.
 for (int a = 0; a <= 100; a++) {

 int livelloAlto = 100;

 Serial.println(livelloAlto);

 delay(1);
 }

 // --------------------------------------------------------
 // 5. ONDA TRIANGOLARE - SALITA
 // --------------------------------------------------------
 for (float i = 0; i <= 100; i += 1) {

 Serial.println(i);

 delay(1);
 }

 // --------------------------------------------------------
 // 6. ONDA TRIANGOLARE - DISCESA
 // --------------------------------------------------------
 for (float i = 100; i >= 0; i -= 1) {

 Serial.println(i);

 delay(1);
 }
}

Seno e coseno: attenzione ai radianti

Nel codice la variabile angolo viene incrementata fino a 90, ma le funzioni sin() e cos() di Arduino interpretano il parametro in radianti, non in gradi.

float gradi = 45.0;

float radianti = gradi * PI / 180.0;

float valore = sin(radianti);

Come visualizzare due curve contemporaneamente

Nel blocco seno/coseno lo sketch invia due valori sulla stessa riga:

Serial.print(seno);
Serial.print(" ");
Serial.println(coseno);

Lo spazio separa i due valori e il Plotter Seriale li interpreta come due serie distinte.

Dente di sega

La funzione cresce progressivamente da 0 a 90. Quando il ciclo termina, il programma passa alla sezione successiva; se isolassi soltanto questo blocco e lo ripetessi continuamente, vedresti il classico andamento crescente con ritorno brusco allo zero.

Onda quadra

L’onda quadra viene simulata inviando molti campioni consecutivi a 0 e poi molti campioni consecutivi a 100.

Onda triangolare

Qui il valore sale da 0 a 100 e subito dopo scende da 100 a 0. È un ottimo esempio per capire come un semplice contatore possa diventare una forma d’onda grafica.

Aprire il Plotter Seriale

Dopo aver caricato lo sketch, apri il Plotter Seriale dall’IDE Arduino e imposta lo stesso baud rate utilizzato nel codice, cioè 9600 baud.

Esempi del Plotter Seriale

Come usare il Plotter con un sensore vero

Una volta capito il principio puoi sostituire le funzioni matematiche con la lettura di un sensore.

void setup() {

 Serial.begin(9600);
}

void loop() {

 // Legge il valore analogico 0...1023
 int valore = analogRead(A0);

 // Lo invia al Plotter Seriale
 Serial.println(valore);

 delay(10);
}

Questo permette di osservare graficamente, per esempio, un potenziometro, un sensore di luce, un microfono o un flex sensor.

Scarica lo sketch

Debug rapido

• controlla che Arduino sia collegato alla porta corretta;
• verifica che il baud rate sia 9600 sia nello sketch sia nel Plotter;
• non aprire contemporaneamente due programmi che occupano la stessa porta seriale;
• se vuoi più curve, stampa più valori sulla stessa riga separandoli correttamente;
• se il grafico è troppo veloce, aumenta delay();
• se seno e coseno non corrispondono agli angoli attesi, ricorda che sin() e cos() usano radianti.

Varianti del progetto

• visualizzare un potenziometro in tempo reale;
• confrontare due sensori contemporaneamente;
• generare una sinusoide con gradi convertiti in radianti;
• modificare ampiezza e offset delle forme d’onda;
• visualizzare dati di temperatura e pressione;
• osservare il rumore di un ingresso analogico.

Cosa devi ricordare

Domande frequenti