Digitale input

GPIO-pinnen (General Purpose Input/Output) op de Arduino kunnen zowel als ingang als uitgang worden gebruikt.  

• GPIO als uitgang: Hier sluit je een actuator op aan, zoals een LED of motor. Dit is een component dat een actie uitvoert op commando van de Arduino, zoals licht aanzetten of een motor laten draaien. 
• GPIO als ingang: Hier sluit je een sensor op aan. Het woord sensor is verwant aan het Engelse to sense (waarnemen). Sensoren fungeren als de zintuigen van de Arduino, waarmee deze zijn omgeving kan detecteren.  

Bij digitale input moeten we de GPIO configureren als INPUT (in plaats van OUTPUT). In plaats van een signaal te schrijven naar de pin, gaan we de status (HOOG of LAAG) lezen. Omdat we deze waarde vaak moeten opslaan, maken we gebruik van variabelen.  

In dit deel leer je:  

• Hoe je digitale input configureert en uitleest. 
• Hoe je de gelezen waarde opslaat in een variabele.  

Werken met digitale signalen, die slechts twee waarden hebben:  

• HIGH (5V) 
• LOW (0V)  

Dit maakt ze geschikt voor schakelaars, drukknoppen en digitale sensoren.  

Lezen van de schakelaar:

• Schakelaar links (GPIO 2 → GND): De ingang is laag (0).
• Schakelaar rechts (GPIO 2 → +5V): De ingang is hoog (1).

Met deze instelling kun je eenvoudig bepalen in welke stand de schakelaar staat door de waarde van GPIO 2 uit te lezen.

We hebben eerder gezien hoe je een GPIO-pin als output configureert met:  

pinMode(<GPIO>, OUTPUT);

Op dezelfde manier kunnen we een GPIO-pin als input instellen, maar dan gebruiken we `INPUT` in plaats van `OUTPUT`:  

pinMode(<GPIO>, INPUT);

Net zoals bij outputs gebeurt dit meestal in de `setup()`-functie. De setup()-functie wordt zo:

void setup()

{

  pinMode(2, INPUT);

  pinMode(13, OUTPUT);

}

Bij een output gaven we een status (HIGH/LOW) mee met `digitalWrite()`. Bij een input lezen we juist de status van de pin uit met `digitalRead()`.  

Voorbeeld:  

We lezen de status van digitale ingang pin 3 en slaan deze op in een variabele `status`:  

waarde = digitalRead(3);

De variabele `status` kan van het type int`(0 of 1) of  bool (`true`/`false`) zijn.  

Drukknoppen (ook wel push buttons of tactile switches genoemd) zijn mechanische schakelaars die een elektrisch circuit sluiten of onderbreken wanneer ze worden ingedrukt. Ze behoren tot de meest gebruikte invoercomponenten in elektronica en Arduino-projecten omdat ze een eenvoudige manier bieden om interactie tussen een gebruiker en een circuit mogelijk te maken.  

Drukknop module

De eenvoudigste manier om een drukknop in je project te integreren, is door gebruik te maken van een drukknopmodule. Dit is een klein printplaatje (PCB: Printed Circuit Board) dat alle benodigde componenten bevat om de schakelaar stabiel en betrouwbaar te laten werken.  

In dit project navigeert een robot door een doolhof dat is gemarkeerd met een zwarte lijn. Om de route te volgen, gebruiken we een IR-lijnvolger, een digitale sensor die het contrast tussen de lijn en de ondergrond detecteert.  

Werking van de IR-lijnvolger

De sensor bestaat uit twee hoofdcomponenten:  

1. IR-LED (infrarood-LED) – Zendt onzichtbaar infrarood licht uit. 
2. Fotodiode – Meet de intensiteit van het teruggekaatste licht.  

Principe van lijnherkenning:

• Witte ondergrond: Reflecteert veel IR-licht → fotodiode ontvangt een sterk signaal → sensor geeft HIGH (of digitaal `1`). 
• Zwarte lijn: Absorbeert IR-licht → weinig reflectie → sensor geeft LOW (of digitaal `0`).  

De Arduino gebruikt dit signaal om te bepalen of de robot nog op de lijn rijdt of moet corrigeren.

Optionele instellingen:  

Sommige sensoren hebben een potentiometer om de gevoeligheid af te stellen.  

Gebruik `digitalRead()` in de Arduino-code om het signaal te verwerken.  

Praktische tips

1. Meerdere sensoren voor betrouwbaarheid:
   Voor nauwkeurige navigatie kun je meerdere sensoren naast elkaar plaatsen (bijv. links, midden, rechts). Zo detecteert de robot ook bochten en vertakkingen. 
2. Omgevingslicht:
   Sterk omgevingslicht (zoals zonlicht) kan storing veroorzaken. Gebruik een **gekantelde sensor** of een afscherming om interferentie te minimaliseren. 
3. Kalibratie:
   Test de sensor eerst op de ondergrond om zeker te weten of hij goed reageert op het contrast tussen zwart en wit.  

Oefening lijnvolger

Omdat er in de simulatieomgeving geen echte IR-lijnsensor beschikbaar is, wordt deze nagebootst met een zelfgebouwd circuit op een breadboard. In plaats van infraroodsensoren gebruiken we schuifschakelaars om de werking van een 5-kanaals lijnvolger te simuleren.  

Opbouw van het simulatiecircuit

Het circuit heeft de volgende aansluitingen (van rechts naar links):  

• GND (Ground) – Gemeenschappelijke aarding. 
• VCC (+5V) – Voeding voor de schakelaars (sensoren). 
• OUT1 t/m OUT5 – Digitale uitgangen die met de Arduino verbonden zijn.  

Hoe werkt de simulatie?  

• Elke schuifschakelaar stelt één virtuele "sensor" voor. 
• Schuif je een schakelaar naar links, dan wordt de bijbehorende uitgang (OUT1 t/m OUT5) LAAG (LOW/0). 
• Schuif je een schakelaar naar rechts, dan wordt de uitgang HOOG (HIGH/1).  

Waarom is dit handig?  

• Je kunt verschillende lijnposities nabootsen (bijv. alsof de robot links, rechts of precies op de lijn rijdt). 
• Ideaal voor testen en debuggen zonder fysieke sensor. 
• Vergelijkbaar met een echte 5-kanaals lijnvolger, waarbij elke sensor apart uitleesbaar is. 
• Met dit systeem kunnen we realistische lijnvolglogica testen voordat je naar een echt fysiek systeem overgaat.