Проекты ардуино на Arduino Uno, Mega, Nano для начинающих

Проекты ардуино на Arduino Uno, Mega, Nano для начинающих Гаджет
Содержание
  1. Проекты arduino для начинающих
  2. Что такое «ардуино» и что можно делать с ним
  3. Основа
  4. Как всё начиналось
  5. Что нужно для старта работы с arduino
  6. Что такое arduino
  7. 10 интересных проектов для arduino » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы
  8. Автоматизированная система для аквариума
  9. Аудиоплеер
  10. Датчик ambilight на жидкокристаллический дисплей
  11. Звуковая сигнализация
  12. Итак, программа минимум:
  13. Как создавать проект на ардуино
  14. Кому это надо?
  15. Механическая рука, которая записывает время на доске.
  16. Механическая ручка, записывающая время на доске
  17. О чем я сегодня расскажу
  18. Окей google, сезам, открой дверь
  19. Отслеживание потребляемого электричества в реальном времени при помощи ардуино и labview.
  20. Приспособление для людей с ограниченными возможностями
  21. Программирование в проекте ардуино
  22. Проект маячка со светодиодом и макетной платой
  23. Проект с мигающим светодиодом – маячок
  24. Проекты «зеленой робототехники»
  25. Проекты умного дома на ардуино
  26. Пролог
  27. Простые проекты ардуино
  28. Распознавание лиц и слежка за ними на «ардуино»
  29. Робот пылесос
  30. Робот-пылесос
  31. Светодиодный куб
  32. Светодиодный куб 4х4х4.
  33. Система для аквариума в автоматическом режиме
  34. Система распознавания лиц и слежения за ними на ардуино.
  35. Советы по работе с проектами «ардуино»
  36. Создание вольтметра
  37. Теплица для растений
  38. Управление квадрокоптером
  39. Управление телевизором «ардуино» и силой мысли
  40. Управление телевизором силой мысли и ардуино.
  41. Управление устройствами
  42. Это возможность развить технические навыки
  43. Это первый шаг к новой профессии
  44. Это полезное занятие

Проекты arduino для начинающих

Если посмотреть  на все проекты ардуино, информация о которых доступна в интернете, то можно их разделить на несколько основных групп:

  • Начальные учебные проекты, не претендующие на какое-то важное практическое использование, но помогающие разобраться в разных аспектах платформы.
    • Мигающие светодиоды – маячок, мигалка, светофор и другие.
    • Проекты с датчиками: от простейших аналоговых до цифровых, использующих разнообразные протоколы для обмена данными.
    • Устройства регистрации и отображения информации.
    • Машины и устройства с сервоприводами и шаговыми двигателями.
    • Устройства с использованием различных беспроводных видов связи и GPS.
  • Проекты для автоматизации жилья – умные дома на Arduino, а также отдельные элементы управления домашней инфраструктурой.
  • Разнообразные автономные машины и роботы.
  • Проекты для исследования природы и автоматизации сельского хозяйства
  • Необычные и креативные – как правило, развлекательные проекты.

По каждой из этих групп можно найти множество самых разнообразных материалов в книгах и на сайтах. В этой статье мы начнем знакомство с описанием наиболее простых проектов, с которых рекомендуется стартовать начинающим.

Что такое «ардуино» и что можно делать с ним

Arduino — небольшая печатная плата, имеющая собственные процессор и модуль памяти.

Концептуально это электронный конструктор, который позволяет создавать бесконечное число девайсов. Наличие контактов на контроллере дает возможность подключать различные компоненты: датчики, лампы, моторы и любые устройства, работающие от электричества.

Впервые проект Arduino был предложен в 2005 г. студентам итальянского Института интерактивного дизайна Ивреа. Перед разработчиками стояла задача обеспечить малобюджетный и простой способ создания устройств, способных взаимодействовать с окружающей средой.

Девайсом управляет программа, выполняемая процессором платы. Подобные программы пишутся на языке C в официальной среде программирования Arduino IDE, реализованной для Windows, MacOS и Linux. Даже в отсутствие навыков разработки и проектирования электронных схем человек способен за пару недель освоиться в программной среде и начать создавать простые девайсы.

Основа

«Мозг» любого конструктора Arduino — это собственно одноимённая плата. На ней есть процессор, модули памяти и порты ввода‑вывода, к которым подключаются другие компоненты.

Самая популярная плата для начинающих — Arduino Uno. На ней 14 цифровых и 6 аналоговых входов, 32 КБ постоянной и 2 КБ оперативной памяти, процессор частотой 16 МГц, порт USB. Не сравнить с современными смартфонами и компьютерами, но для знакомства с конструктором и создания простых систем этого вполне достаточно.

Arduino Nano и Mini — одни из самых компактных в линейке. Nano аналогична Uno по производительности, Mini немного слабее. В Arduino Leonardo установлен новый контроллер (процессор) и вместо USB‑порта используется microUSB.

Как всё начиналось

Всех приветствую. Я Максим и хочу поделиться информацией о том, как собирал радиоуправляемую подводную лодку без каких-либо знаний об электронике в начале своего пути.

https://www.youtube.com/channel/UC4axiS76D784-ofoTdo5zOA

Сам я по образованию художник анимации и компьютерной графики — программированием или электроникой никогда не занимался. У меня имелся только небольшой запас знаний о пайке, которые передал мне мой дед, когда я еще был школьником начальных классов.

Всю жизнь меня интересовала тема подводных исследований, началось всё тогда же, в детстве, с Ж.И. Кусто, а закончилось разработкой игры про подледные океаны Европы. Но, впрочем, сейчас не об этом.

Что нужно для старта работы с arduino

Оригинальные платы, наборы и компоненты выпускает компания Arduino. С ростом популярности конструктора появились и другие похожие продукты — комплекты с оригинальными платами Arduino или их аналогами.

Наборы — это удобно: вы получаете плату, все нужные датчики и механизмы, а также инструкции. Вариант комплектации обычно подбирается для конкретной цели. Например, чтобы вы смогли соорудить автомобиль с управлением по Bluetooth или робота, который будет патрулировать квартиру.

Что такое arduino

Arduino — это платформа для создания электроники своими руками. К печатной плате, которая является миниатюрным компьютером, можно подсоединять различные компоненты, например датчики, экраны, переключатели. Или даже другие платы со своими функциями.

В Arduino можно загрузить программу (скетч), чтобы добиться определённого результата. Скажем, включать свет, когда на датчик поступает сигнал, или запускать мотор и ехать в нужном направлении.

Вот из чего состоит конструктор Arduino.

10 интересных проектов для arduino » сайт для электриков — статьи, советы, примеры, схемы

Arduino – это универсальная платформа для самоделок на микроконтроллерах. К ней есть множество шилдов (плат расширения) и датчиков. Это многообразие позволяет сделать целый ряд интересных проектов, направленных на улучшение вашей жизни и повышение её комфорта. Сферы применения платы безграничны: автоматизация, системы безопасности, системы для сбора и анализа данных и прочее.

Из этой статьи вы узнаете, что можно сделать интересного на Ардуино. Какие проекты станут зрелищными, а какие полезными.

Что можно сделать с помощью Arduino

Робот пылесос

Уборка в квартире – рутинное занятие и малопривлекательное, тем более на это нужно время. Сэкономить его можно, если часть хлопот по дому возложить на робота. Этого робота собрал электронщик из г. Сочи – Дмитрий Иванов. Конструктивно он получился достаточно качественным и не уступает в эффективности заводским аналогам.

Для его сборки вам понадобятся:

1. Arduino Pro-mini, или любая другая подобная и подходящая по размерам…

2. USB-TTL переходник, если вы используете Pro mini. Если вы выбрали Arduino Nano, то он не нужен. Он уже установлен на плате.

3. Драйвер L298N нужен для управления и реверсирования двигателей постоянного тока.

4. Маленькие двигателя с редуктором и колесами.

5. 6 ИК-датчиков.

6. Двигатель для турбины (побольше).

7. Сама турбина, а вернее крыльчатка от пылесоса.

8. Двигателя для щеток (небольшие).

9. 2 датчика столкновения.

10. 4 аккумулятора 18650.

11. 2 преобразователя постоянного напряжения (повышающий и понижающий).

13. Контроллер для работы (заряда и разряда) аккумуляторов.

Система управления выглядит следующим образом:

А вот система питания:

Подобные уборщики развиваются, модели заводского изготовления обладают сложными интеллектуальными алгоритмами, но вы можете попытаться сделать свою конструкцию, которая не будет уступать по качеству дорогим аналогам.

Управление RGB-лентой со смартфона и Arduino

RGB-ленты способны выдавать световой поток любого цвета, в них обычно используются светодиоды в корпусе которых размещено три кристалла светящиеся разным цветом. Для их управления продаются специальные RGB-контроллеры, их суть заключается в регулировании тока подаваемого на каждый из цветов светодиодной ленты, следовательно – регулируется интенсивность свечения каждого из трёх цветов (отдельно).

Вы можете сделать своими руками RGB-контроллер на Ардуино, даже более того, в этом проекте реализовано управление через Bluetooth.

На фото приведен пример использования одного RGB-светодиода. Для управления лентой потребуется дополнительный блок питания на 12В, тогда ШИМ-выходы Arduino будут управлять затворами полевых транзисторов включенных в цепь. Ток заряда затвора ограничен резисторами на 10 кОм, они устанавливаются между пином Ардуино и затвором, последовательно ему.

Автор использовал для связи со смартфоном Bluetooth, для этого был куплен модуль HC-05.

Пульт управления на базе Arduino и смартфона

С помощью микроконтроллера можно сделать универсальный пульт дистанционного управления управляемый с мобильного телефона.

Для этого понадобится:

  • Arduino любой модели;

  • ИК-приемник TSOP1138;

  • ИК-светодиод;

  • Bluetooth-модуль HC-05 или HC-06.

Проект может считывать коды с заводских пультов и сохранять их значения. После чего вы можете управлять этой самоделкой через Bluetooth. 

Система распознавания лиц и слежения за ними

Веб-камера устанавливается на поворотный механизм. Её подключают к компьютеру, с установленным программным обеспечением. Оно базируется на библиотеке компьютерного зрения – OpenCV (Open Source Computer Vision Library), после обнаружения программой лица, координаты его перемещения передаются на плату Arduino через USB-кабель.

Ардуино даёт команду приводу поворотного механизма и позиционирует объектив камеры. Для движения камеры используется пара сервоприводов.

На видео изображена работа этого устройства. 

Следите за своими животными!

Идея заключается в следующем – узнать, где гуляет ваше животное, это может вызвать интерес для научных исследований и просто для развлечения. Для этого нужно использовать GPS-маячок. Но чтобы хранить данные о местоположении на каком-нибудь накопителе.

При этом габариты устройства здесь играют решающую роль, поскольку животное не должно ощущать от него дискомфорт. Для записи данных можно использовать Arduino шилд для работы с картами памяти формата Micro-SD.

Ниже приведена схема оригинального варианта устройства.

В оригинальной версии проекта использовалась плата TinyDuino и шилды к ней. Если вы не можете найти такую, вполне можно использовать маленькие экземпляры Arduino: mini, micro, nano.

Для питания использовался элемент Li-ion, малой ёмкости. Маленького аккумулятора хватает примерно на 6 часов работы. У автора в итоге все поместилось в обрезанную баночку из-под тик-така. Стоит отметить, что антенна GPS должна смотреть вверх, чтобы получать достоверные показания датчика. 

Взломщик кодовых замков

Для взлома кодовых замков с помощью Ардуино понадобятся серво- и шаговый двигатель. Этот проект разработал хакер Samy Kamkar. Это достаточно сложный проект. Работа этого устройства изображена на видео, где автор рассказывает все подробности. 

Гаджет:  100 величайших гаджетов со Стивеном Фраем — награды и кинопремии — КиноПоиск

Конечно, для практического применения такое устройство вряд ли подойдет, но это отличный демонстрационный.

Ардуино в музыке

Это скорее не проект, а небольшая демонстрация какое применение нашла эта платформа у музыкантов.

Драм машина на Ардуино. Примечательна тем, что это не обычный перебор записанных сэмплов, а, в принципе, генерация звука с помощью «железных» приспособлений.

Анализатор спектра звука, с видео выходом. 

Схема устройства:

Номиналы деталей:

  • Транзистор NPN-типа, например 2n3904 – 1 шт.

  • Резистор 1 кОм (R2, R4, R5) – 3 шт.

  • 330 Ом (R6) – 1 шт.

  • 10 кОм (R1) – 1 шт.

  • 100 кОм (R3) – 1 шт.

  • Электролитический конденсатор 3.3 мкФ – 1 шт.

Для работы проекта потребуется подключение библиотеки для быстрого разложения в ряд Фурье. 

Это достаточно простой и интересный проект из разряда «можно похвастаться перед друзьями».

3 проекта роботов

Робототехника – одно из интереснейших направлений для гиков и просто любителей сделать что-нибудь необычное своими руками, я решил сделать подборку из нескольких интересных проектов.

BEAM-робот на Ардуино

Для сборки четырёхногого шагающего робота вам понадобятся:

  • Для движения ног нужны сервомоторчики, например, Tower Hobbies TS-53;

  • Кусок медной проволоки средней толщины (чтобы выдерживала вес конструкции и не гнулась, но и не слишком толстой, т.к. не имеет смысла);

  • Микроконтроллер — AVR ATMega 8 или плата Ардуино любой модели;

  • Для шасси в проекте указано, что использовалась Рамка Sintra. Это что-то вроде пластика, он сгибается в любую форму при нагревании.

В результате вы получите:

Примечательно то, что этот робот не ездит, а шагает, может перешагивать и заходить на возвышения до 1 см.

Робот fijibot с функцией самоподзарядки

Этот проект мне, почему-то, напомнил робота из мультфильма Wall-e. Его особенностью является использование солнечной батареи для зарядки аккумуляторов. Он перемещается подобно автомобилю, на 4-х колесах.

Его составляющие детали:

  • Пластиковая бутылка подходящего размера;

  • Arduino UNO;

  • Proto-shield;

  • Перемычки мама-папа;

  • Солнечная панель с выходным напряжением в 6В;

  • В качестве донора колес, двигателей и других деталей – машинка на радиоуправлении;

  • Два сервопривода непрерывного вращения;

  • Два обычных сервопривода (180 градусов);

  • Держатель для батареек типа АА и для «кроны»;

  • Датчик столкновений;

  • Светодиоды, фоторезисторы, постоянные резисторы на 10 кОм – всего по 4 штуки;

  • Диод 1n4001.

Вот основа – плата Ардуино с прото-шилдом.

Вот так выглядят запчасти от радиоуправляемой машины – колеса.

Конструкция почти в сборе, датчики установлены.

Суть работы робота заключается в том, что он едет на свет. Обилие фоторезисторов нужно ему для навигации.

Художник из деталей от CD-приводов

Это скорее ЧПУ станок, чем робот, но проект весьма занимательный. Он представляет собой 2-х осевой станок для рисования. Вот перечень основных компонентов, из которых он состоит:

  • (DVD)CD-приводы – 2 шт;

  • 2 драйвера для шаговых двигателей A498;

  • сервопривод MG90S;

  • Ардуино Уно;

  • Источник питания 12В;

  • Шариковая ручка, и другие элементы конструкции.

Из привода оптических дисков используется блоки с шаговым двигателем и направляющей штангой, которые позиционировали оптическую головку. Из этих блоков извлекают двигатель, вал и каретку.

Управлять шаговым двигателем без дополнительного оборудования у вас не выйдет, поэтому используют специальные платы-драйверы, лучше, если на них будет установлен радиатор двигателя в момент пуска или смены направления вращения.

Полный процесс сборки и работы показан на этом видео. 

Смотрите также 16 лучших Arduino проектов от AlexGyver:

Заключение

В статье рассмотрена лишь малая капля из всего того, что вы можете сделать на этой популярной платформе. На самом деле всё зависит от вашей фантазии и задачи, которую вы ставите перед собой.

Автоматизированная система для аквариума

Автоматизированная система для аквариума
Автоматизированная система для аквариума

Автоматизация задач для аквариума помогает облегчить жизнь пользователя. Проект должен отвечать за следующие действия:

  • подача подсветки того или иного цвета в зависимости от условий;
  • отображение времени;
  • регулирование компрессора;
  • включение и выключение фильтров;
  • отображение данных о температуре, влажности.

Чтобы собрать устройство, потребуются плата Ардуино Уно, пьезо сигналка, RGB лента, белая диодная лента, датчик температуры и влажности, LCD экран, часы, 2 реле, ик-приемник, транзисторы.

Схем реализации прибора существует множество. Пример одной из них приведен ниже.

Требуется также прописать код для включения того или иного цвета в зависимости от условий и настроить работу ЖК экрана.

Аудиоплеер

Аудиоплеер
Аудиоплеер

Своими руками на базе Ардуино можно создать аудиопроигрыватель. Его конструкция проста – он состоит из динамика, транзистора, micro-sd карты с записанными на нее треками. В качестве платы используется Ардуино, также можно взять контроллер Seeeduino 2.21 или Garagino на ATmega328.

Для сборки нужны:

  • контроллер;
  • карт-ридер;
  • динамик;
  • печатная плата;
  • карта памяти с записанными аудиотреками;
  • транзистор;
  • резистор;
  • провода.

Работает плеер следующим образом. Ардуино загружает файлы с расширением .wav карты памяти. Происходит генерирование сигнала, который выводится через динамики, подсоединенные к пину 9 на плате.

Предварительно песню нужно преобразовать в формат .wav. Сделать это можно с помощью самого простого онлайн-конвертера. Музыкальные файлы имеют ограничения при воспроизведении мелодии. Транзистор не сможет прочитать сложные .wav-файлы, поэтому советуется преобразовать треки к следующему виду: 16 кГц в секунду, моно канал, бит на сэмпл – 8.

Музыка записывается на заранее отформатированную карту памяти и сохраняется с простыми наименованиями.После сбора схемы требуется прописать код, включить питание, после чего начнется воспроизведение музыки.

Датчик ambilight на жидкокристаллический дисплей

Популярный модуль Ambilight можно назвать визитной карточкой компании Philips. Это фоновая трехканальная подсветка ЖК-дисплеев, проекция которой направляется за экран и расширяет его границы. Технология молниеносно адаптируется к динамическому изображению дисплея и погружает зрителя в центр транслируемых событий.

С помощью «Ардуино» легко создается аналог Philips Ambilight, который интегрируется в любой подключаемый к компьютеру ЖК-дисплей.

Механизмом управляет специальная программа, взаимодействующая с адресной лентой на светодиодных чипах. Схема включает фоторезистор, который анализирует интенсивность освещения в комнате и адаптирует яркость ленты.

Универсальная плата позволяет изготовить недорогой аналог Ambilight с более высоким разрешением фоновой подсветки. При этом схема подключения проста и не требует широких технических познаний.

Звуковая сигнализация

Сигнализация — простое устройство, с которого многие начинают свой путь в микроэлектронику. Сначала в схему включается инфракрасный датчик для определения присутствия живого объекта, затем информация пересылается по беспроводному каналу с помощью механизма приемопередатчика.

Чаще передающая часть включает плату модели Nano, инфракрасный датчик, радиочастотный передатчик и индикатор светодиода. Приемная часть содержит «Ардуино Уно», пьезозуммер, РЧ-приемник и светодиод. Далее разрабатывается простой скетч.

Итак, программа минимум:

1. 4 реле, часы (RTC), ЖК экран;

2. Режимы работы каждого реле: включено, выключено, суточный таймер, одноразовое включение;

3. Кнопки управления для настройки времени и режимов реле;

В доме установлен двухтарифный счетчик, поэтому бойлер нагревает воду с 23 до 7 утра. Аналогично отопление: два из трех тэнов, по моей задумке будут включаться ночью. Управление температурой пока остается родное на штатном пульте. Одноразовое включение в качестве резерва пойдет на насос, программируем включение, например, на набор емкости или прокачку скважины, после чего реле переходит в режим выключено. Основная особенность: изготовлено законченное устройство, управляемое кнопками, и не требующее подключения к ПК.

Как создавать проект на ардуино

Проект Ардуино – это всегда сочетание электронной схемы, некоторых связанных друг с другом аппаратных и механических устройств, системы питания и программного обеспечения, управляющего всем этим хаосом. Поэтому приступая к работе, вы должны твердо понимать, что создавая устройство в одиночестве, вы должны будете стать и программистом, и электронщиком, и конструктором.

Если речь идет не об учебном проекте, то вы обязательно столкнетесь со следующими этапами реализации с такими вот задачами:

  • Придумать что-то, что будет полезно и (или) интересно для окружающих. Даже самый простой проект несет какую-то пользу – как минимум, он помогает изучать новые технологии.
  • Собрать схему, подключить модули друг к другу и к контроллеру.
  • Написать скетч (программу) в специальной среде и загрузить ее в контроллер.
  • Проверить, как все работает вместе, и исправить ошибки.
  • После тестирования – готовиться к созданию готового устройства. Это означает, нужно собрать устройство в каком-то пригодном для эксплуатации корпусе, предусмотреть систему питания, связи с окружающей средой.
  • Если вы собираетесь распространять созданные вами устройства, то придется также заняться дизайном, системой транспортировки, задуматься о безопасности использования необученными пользователями и обучением этих самых пользователей.
  • Если ваше устройство работает, оно протестировано и обладает какими-то преимуществами перед другими решениями, то можно попытаться сделать из вашего инженерного уже бизнес-проект, попробовать привлечь инвестиции.

Каждый из этих этапов создания проекта достоин отдельной статьи. Но мы уделим главное внимание этапам сборки электронных схем (основы электроники) и программирования контроллера.

Кому это надо?

Когда мы начали разворачивать сеть NB-IoT (почитать больше о сети NB-IoT можно

), на нас со всех сторон посыпались различные вопросы. Крупные производители, которые много лет работают на рынке M2M устройств, стартапы, начинающие разработчики и просто любители интересовались режимами работы сети, протоколами передачи данных, даже управлением радиомодулем АТ-командами.

Нас спрашивали, какие частоты (band) используются, как работает режим power save mode, как устройство и сеть согласуют соответствующие таймеры, как, используя протокол транспортного уровня UDP, добиться гарантированной доставки сообщения, как задать APN и выбрать определенный band (частотный диапазон). И множество других вопросов.

Механическая рука, которая записывает время на доске.

Механическая рука, которая записывает время на доске
Механическая рука, которая записывает время на доске

Plotclock является простейшим роботом, который состоит из руки с маркером, которая пишет на доске текущее время. Когда время изменяется, рука стирает ранее записанное число и пишет новые значения. Проект постоянно развивается, описанная технология является простейшей.

Для реализации проекта нужны 3D принтер, Ардуино Уно, 3 сервомотора, болты и гайки, маркер для стираемой доски, белая поверхность.

Механическая составляющая робота выполняется из пластиковых элементов и соединенных между собой механизмов. Управляется рука с помощью платы Ардуино и трех серводвигателей.

Механическая ручка, записывающая время на доске

Интеллектуальное перо способно захватывать рукописные сведения и преобразовывать аналоговую информацию в цифровые данные.

Гаджет:  15 полезных вещей с AliExpress для порядка на рабочем месте - Лайфхакер

Прибор совместим с компьютером, устройствами графического вывода и приложениями.

Механизм состоит из корпуса, содержащего шариковый стержень, ИК-камеры, процессора, модуля памяти и батареи. Инфракрасная камера фиксирует движения пера по поверхности цифровой бумаги.

Векторные данные сохраняются во внутренней памяти, затем передаются на компьютер посредством Bluetooth или USB. При подключении интеллектуального пера к плате все записи могут быть переданы сразу на ноутбук или цифровую графическую доску. Например, если написать время на специальной бумаге, в тот же момент оно отобразится на доске.

О чем я сегодня расскажу

Кроме всего прочего, я еще немного (лет 5-6) саксофонист. И все хорошо в этом прекрасном инструменте, но уж очень он громкий. И с первых своих уроков я мечтал о появлении в моей жизни такого же саксофона, но чтобы можно было играть на нем в наушниках и не донимать соседей, чтобы был этакий тренировочный инструмент.

Конечно, существуют электронные духовые инструменты, флагманы — AKAI EWI и Roland Aerophone, но, во-первых, они очень компромиссные с точки зрения положения пальцев и вообще эргономики (не говоря уже про амбушюр), а во-вторых, кроме них, ничего на рынке и нет, а эти стоят 60 к.

Окей google, сезам, открой дверь

Окей Google, Сезам, открой дверь
Окей Google, Сезам, открой дверь

В проекте реализуется открытие двери с помощью определенной голосовой команды. Чтобы войти в помещение, достаточно назвать фразу «Сезам, откройся».

Для создания потребуются Ардуино Уно, серводвигатель, Bluetooth модуль.

Для разблокирования двери используются команды Google Now. Для смартфонов и планшетов есть приложение с названием «Сезам», которое и отправляет команду дверному замку при произношении слов «О’кей Google, Сезам, откройся».

Сервопривод подключается к дверному замку. Модуль Bluetooth ожидает команду, и при ее получении подает сигнал Ардуино через serial  порт. Arduino Uno отдает команду сервоприводу и дверь открывается.

Отслеживание потребляемого электричества в реальном времени при помощи ардуино и labview.

Отслеживание потребляемого электричества в реальном времени при помощи Ардуино и LabVIEW
Отслеживание потребляемого электричества в реальном времени при помощи Ардуино и LabVIEW

Прибор может использоваться в умном доме в качестве измерителя потребляемой электроэнергии на современных счетчиках. Считывание информации происходит через светодиод счетчика – просчитывается длительность между миганиями.

Принцип работы следующие. Ардуино считывает частоту миганий и подает информацию через беспроводной модуль. Модуль, установленный на компьютер, получает эти данные и передает их в программу LabVIEW, в которой отображаются данные потребления мощности в режиме реального времени.

Мигание светодиода детектирует фоторезистор. Аналоговые данные считываются с помощью делителя напряжения.

Для работы потребуются:

  • Ардуино;
  • фоторезистор;
  • светодиод;
  • модуль Xbee;
  • программное обеспечение Arduino IDE, LabView;
  • простые и подстроечные резисторы;
  • провода.

В программе будет отображаться график потребления за последние 5 минут и в реальном времени.

Приспособление для людей с ограниченными возможностями

Платформа «Ардуино» позволяет проектировать устройства, полезные людям с ограниченными возможностями здоровья. Например, сегодня востребована роботизированная рука, которая выполняет функцию захвата.

Для управления манипулятором собирается высокочувствительный пульт, который позволяет посредством минимальных движений руководить механизмом.

Сегодня предлагается много различных приборов, сделанных для компенсации физических недостатков: ассистент общения, робот-поводырь, инерционный трекер и др.

Программирование в проекте ардуино

Если в вашей плате нет загруженного скетча маячка – не беда. Можно легко загрузить уже готовый пример, доступный в среде программирования Ардуино.

Открываем программу Arduino IDE, убеждаемся, что выбран нужный порт.

Ардуино проверить порт
Проверка порта Ардуино – выбираем порт с максимальным номером

Затем открываем уже готовый скетч Blink – он находится в списке встроенных примеров. Откройте меню Файл, найдите подпункт с примерами, затем Basics и выберите файл Blink.

Blink ArduinoIDE
Открываем пример Blink в Ардуино IDE

В открытом окне отобразится исходный код программы (скетча), который вам нужно будет загрузить в контроллер. Для этого просто нажимаем на кнопку со стрелочкой.

Кнопки компиляции и загрузки скетча
Кнопки компиляции и загрузки скетча

Ждем немного (внизу можно отследить процесс загрузки) – и все. Плата опять подмигнет несколькими светодиодами, а затем один из светодиодов начнет свой размеренный цикл включений и выключений. Можно вас поздравить с первым загруженным проектом!

Проект маячка со светодиодом и макетной платой

В этом проекте мы создадим мигающий светодиод – подключим его с помощью проводов, резистора и макетной платы к ардуино. Сам скетч и логика работы останутся таким же – светодиод включается и выключается.

Графическое изображение схемы подключения доступно на следующем рисунке:

Другие идеи проектов со светодиодами:

  • Мигалка (мигаем двумя свтодиодами разных цветов)
  • Светофор
  • Светомузыка
  • Сонный маячок
  • Маячок – сигнализация
  • Азбука Морзе

Подробное описание схемы подключения и логики работы программы можно найти в отдельной статье, посвященной проектам со светодиодами.

Проект с мигающим светодиодом – маячок

Все без исключения учебники и пособия для начинающих по ардуино стартуют с примера мигания светодиодом. Этому есть две причины: такие проекты требуют минимального программирования и их можно запустить даже без сборки электронной схемы – уж что-что, а светодиод есть на любой плате ардуино. Поэтому и мы не станем исключением – давайте начнем с маячка.

Нам понадобится:

  • Плата Ардуино Uno, Nano или Mega со встроенным светодиодом, подключенным к 13 пину.
  • И все.

Что должно получиться в итоге:

Светодиод мигает – включается и выключается через равные промежутки времени (по умолчанию – 1 сек). Скорость включения и выключения можно настраивать.

Схема проекта

Схема проекта довольно проста:  нам нужен только контроллер ардуино со встроенным светодиодом, подсоединенным к пину 13. Именно этим светодиодом мы и будем мигать. Подойдут любые популярные платы: Uno, Nano, Mega и другие.

Подсоединяем Arduino к компьютеру, убеждаемся, что плата ожила и замигала загрузочными огоньками. Во многих платах «мигающий» скетч уже записан в микроконтроллер, поэтому светодиод может начать мигать сразу после включения.

С помощью такого простого проекта маячка вы можете быстро проверить работоспособность платы: подключите ее к компьютеру, залейте скетч и по миганию светодиода сразу станет понятно – работает плата или нет.

Проекты «зеленой робототехники»

Юные ардуинщики, живущие в небольших городах и сельской местности, где много природы и не очень много «цивилизации», могут с успехом использовать ардуино для исследования и охраны природы, а также автоматизации сельского хозяйства. Вот некоторые из идей проектов, которые можно реализовывать своими силами на уровне прототипов и готовых решений:

  • Умная теплица
  • Полив растений
  • Умный инкубатор
  • Умный улей
  • Антигрызуны
  • Умный агроном
  • Умный ошейник для животных
  • Расширенная метеостанция
  • Робот – сеяльщик
  • Счетчик муравьев

Проекты с дронами: аэрофотосъемка, внесение удобрений.

Проекты умного дома на ардуино

Проекты умного дома являются одним из примеров того, как перейти от «игрушек» и тренажеров к реальным системам, помогающими и облегчающим жизнь. Как правило, с помощью ардуино невозможно создать полноценные автономные решения, но отдельные компоненты сделать вполне реально.

При этом нужно понимать, что сталкиваясь с реальными  инфраструктурными объектами, мы должны соблюдать особую предусмотрительность при работе с электричеством, отоплением, водопроводом под давлением, канализацией. Любые эксперименты здесь нужно проводить обязательно под контролем профессионала.

Что может являться прототипом умного дома на ардуино:

  • Системы освещения с автоматическим включением и отключением в зависимости от показателей датчиков. Наиболее популярнее варианты – использовать датчик освещенности, PIR датчик движения или датчик звука.
  • Дистанционно управляемые электрические приборы. Например, включение или выключение системы отопления в зависимости от температуры или умное управление освещением в помещениях. Здесь вам понадобятся различные виды реле и один из механизмов обеспечения беспроводной связи: WiFi, GPRS, Bluetooth или радиоканал. Управлять устройствами можно через Web-интерфейс (через браузер) или с использованием соответствующего мобильного приложения (можно написать самому или выбрать одну из готовых платформ).
  • Всевозможные системы учета: воды, тепла, электроэнергии. Начинающим доступны любительские датчики напора воды, температуры, влажности, силы тока. Можно использовать и профессиональные приборы, взаимодействуя с ними по одному из промышленных протоколов. Полученные данные можно собирать локально или отправлять в облако для последующего анализа.
  • Охранные системы и контролирование внештатных ситуаций. Здесь понадобится различные датчики присутствия, движения, звука, магнитные датчики Холла и другие. Естественно, не обойтись без коммуникаций и возможности быстрой передачи информации владельцу через интернет.

Каждое из этих направлений может содержать в себе десятки разных проектов. Вы можете без труда найти себе подходящий вариант в интернете или в одной из наших статей.

Пролог

Работая программистом в одной из больших и успешных компаний Москвы, я не переставал совершенствовать свои навыки программирования и проходил различные курсы на платформе Udemy.Конечно просто смотря курс и повторяя все за автором было скучновато, да и были моменты которые я не понимал ввиду своей некомпетентности на тот момент.

Обучался я в основном web программированию, поскольку и работал на том же направлении. Охватывал Full-stack разработку, поскольку решил, что нужно разбираться как в серверной части, так и во фронтовой. Учил JavaScript и различные фреймворки для бека это были Express, Appolo GraphQL (поскольку на работе был именно такой стек, да и в целом хотелось попробовать что-то отличное от REST подхода), на фронте это был все тот же Apollo GQL и Vue.

Простые проекты ардуино

Давайте начнем наш обзор с традиционно самых простых, но очень важных проектов, включающих в себя минимальное количество элементов: светодиоды, резисторы и, конечно же, плату ардуино. Все примеры рассчитаны на использование Arduino Uno, но с минимальными изменениями будут работать на любой плате: от Nano и Mega до Pro, Leonardo и даже LilyPad.

Распознавание лиц и слежка за ними на «ардуино»

Спрос на камеры высокого разрешения стимулирует инженеров и программистов к созданию приложений на основе компьютерного зрения. Подобные программы позволяют отслеживать положение объекта в пространстве, его динамику и визуальные характеристики.

Реализация проекта проста: с помощью датчиков считывается информация об объекте через Wi-Fi-модуль, а специальное приложение отправляет необходимые данные в микроконтроллер. Изменения в динамике объекта фиксируются, на их основе производятся вычисления и передаются команды на сервоприводы.

Технологию можно адаптировать для идентификации людей по биометрическим данным или с использованием бесконтактных RFID-карт.

Эту функцию выполняют специальные модули — контроллеры-считыватели.

Робот пылесос

Робот пылесос
Робот пылесос

На базе Ардуино можно создать полезную вещь для дома – робота-уборщика. Самостоятельно сделанная модель не будет уступать по своим характеристикам магазинному экземпляру.

Гаджет:  Гаджеты для рабочего стола ‹ Windows 7 — Впечатления и факты

Для сборки потребуется:

  • Arduino;
  • драйвер L298N для управления двигателем;
  • миниатюрные двигатели с редуктором и колесами;
  • 6 инфракрасных датчиков;
  • двигатель для турбины;
  • турбина;
  • двигатели для щеток;
  • датчики столкновения;
  • 4 аккумулятора;
  • повышающий и понижающий преобразователи тока;
  • контроллер для батареи.

Пылесос оборудован ИК датчиками. Они реагируют, когда пылесос приближается к препятствию, и дают ему команду остановиться и развернуться. При столкновении со стеной или другим препятствием срабатывает один из выключателей, соединяющий бампер и корпус робота.

Робот-пылесос

Автоматизация пылесоса осуществляется с помощью микроконтроллера, комплекта датчиков, модуля ориентирования в пространстве и элемента питания. Для корпуса робота-уборщика подойдут подручные средства (например, пластиковые контейнеры для корпуса и пылесборника, банки для колес).

Также потребуются двигатели с коробками передач и турбина-кулер системы охлаждения компьютера.

«Мозгом» устройства является плата «Ардуино», для которой разрабатывается свой программный код. Затем детали монтируются в общий блок.

Светодиодный куб

LED-куб — популярный проект, который не так прост в реализации для начинающего пользователя. Потребуются знания основ электроники, навыки пайки и работы с платами Arduino.

Для построения куба необходимы диффузные светодиоды. Элементы объединяются в плоские квадратные матрицы в количестве, необходимом для создания кубической конструкции.

Если каждая сторона квадрата включает 10 светодиодов, то матриц должно быть 10.

По завершении первого этапа начинаются построение цепи и настройка микросхемы для управления LED-элементами. Внешнее управление кубом осуществляется с помощью платы Arduino типа Uno, Nano через интерфейс SPI.

Светодиодный куб 4х4х4.

Светодиодный куб 4х4х4
Светодиодный куб 4х4х4

Куб из светодиодов на базе Ардуино – это развлекательное осветительное устройство. Он может быть разного размера с различными режимами подсветки. Куб оснащен кнопкой переключения режимов.

Для создания понадобится 64 светодиода, 4 резистора 100 Ом, проводники, макетная плата, коннекторы, коробка, источник питания на 9 В и плата Ардуино Уно.

На коробке рисуется или распечатывается эскиз квадрата 4х4. Проделываются отверстия, в которые помещаются светодиоды. Аноды нужно соединить между собой, затем коробку требуется повернуть и вытащить диоды. Аналогично формируются еще 3 слоя. Все слои нужно соединить с помощью оставшихся катодов. На макетную плату ставится получившийся куб и подключается к плате.

Система для аквариума в автоматическом режиме

С использованием контроллера Arduino можно автоматизировать различные функции аквариума:

  • включение и отключение освещения по расписанию;
  • включение и выключение компрессора в заданное время;
  • мониторинг температуры воды;
  • охлаждение.

3 первых пункта легко реализуются интеграцией стандартных модулей — часов, датчика температуры воды и комплекта реле.

Более сложным является механизм охлаждения. Самый дешевый и продуктивный вариант его воплощения — установка, действующая по принципу обдува. Для изготовления потребуется кулер, к которому подсоединяется провод с USB-разъемом для подключения к компьютеру.

Чтобы установка включалась и выключалась автоматически, создается дополнительный модуль на основе платы Arduino и датчика температуры воды. Настраивается он таким образом, чтобы при перегреве воды вентилятор запускался, а по достижении нужной степени охлаждения останавливался.

Система распознавания лиц и слежения за ними на ардуино.

Система распознавания лиц и слежения за ними на Ардуино
Система распознавания лиц и слежения за ними на Ардуино

Веб-камера закрепляется на поворотном механизме и подключается к ПК, на котором установлено программное обеспечение OpenCV. Когда программа обнаруживает лицо, начинается вычисление его центральной точки. Полученные координаты передаются на микроконтроллер Ардуино, который управляет сервомоторами и следит за лицом.

Для реализации потребуются:

  • программное обеспечение Arduino IDE, OpenCV;
  • плата Ардуино Уно;
  • 2 сервомотора;
  • веб-камера.

Советы по работе с проектами «ардуино»

Разработка «конструкторов» на базе Arduino требует прохождения стандартных этапов, характерных для любых проектов:

  1. Поиск идеи. Важно четко определить задачи системы.
  2. Обеспечение условий реализации. Нужно заранее подготовить ресурсную базу.
  3. Выбор элементной базы.
  4. Моделирование схемы. До создания робота сначала разрабатывается виртуальный прототип, продумываются его конструкция и возможные ошибки.
  5. Создание программы для контроллера.
  6. Окончательная сборка. Данная стадия предполагает тестирование и завершающую настройку.

Для освоения базовых навыков сборки и программирования полезной будет книга «25 крутых проектов с Arduino» Марка Геддеса.

Благодаря этому изданию путь в мир «Ардуино» станет приятным и увлекательным.

Создание вольтметра

Вольтметр часто рассматривается начинающими в качестве устройства для отработки навыков проектирования электронной техники.

Прибор измеряет напряжение на выбранном участке цепи. Хорошей реализацией учебной задачи является девайс с бесконечным сопротивлением без дополнительных воздействий на цепь.

К плате подключается комплект простых элементов: винтовые клеммы, силовой резистор и несколько добавочных, потенциометр, тактильные переключатели. Для вывода показателей подсоединяется ЖК-дисплей, для подачи сигналов — зуммер.

Для запуска проекта необходимы источник питания, кварцевый генератор и связанные выводы микроконтроллера со всеми портами.

Теплица для растений

Теплица для растений
Теплица для растений

В умной теплице для цветов происходит мониторинг и регулировка температуры и освещения и полив почвы. Особенно это актуально для теплолюбивых тропических растений, в которых необходимо постоянно поддерживать высокую температуру. Управлять можно автоматически или удаленно с планшета или смартфона.

Чтобы собрать проект, нужны следующие компоненты:

  • Ардуино Уно;
  • USB кабель;
  • плата прототипирования;
  • провода;
  • фоторезистор;
  • резистор на 10 кОм;
  • температурный датчик;
  • модуль температуры и влажности окружающей среды;
  • модуль влажности почвы.

Фоторезистор отвечает за измерение освещенности. Температурный сенсор получает температуру воздуха. Модуль влажности почвы помещается в землю и измеряет уровень воды в ней.

Управление квадрокоптером

Чтобы сделать устройство, потребуются плата типа Nano или Mega и небольшой комплект дополнительных элементов.

Для обеспечения радиосвязи используется простой дискретный модуль, подключаемый к пульту через интерфейс SPI.

Прибор настраивается в следующей последовательности:

  1. Индивидуальный сетевой адрес передается квадрокоптеру.
  2. Объект принимает сигнал, подтверждает его и начинает прослушивать транслируемые данные.
  3. Пульт после подтверждения передает цифровую информацию каждые 20 миллисекунд.

Управление телевизором «ардуино» и силой мысли

Основой проекта является система электрофизиологического мониторинга ЭЭГ, используемая в медицине для регистрации электрической активности мозга.

Современная микроэлектроника предлагает чипы, способные фиксировать сигналы нейронного тока разных диапазонов. В частности, при закрытии глаз и релаксации возникают волны альфа-частот от 7 до 14 Гц.

Напротив, активная концентрация и напряженная умственная деятельность порождают волны из бета-диапазона от 15 до 30 Гц.

Микрочипы ЭЭГ интегрируются в гарнитуру специального шлема, подключаемую к Arduino Uno (ATmega328). Прибор собирает и преобразует исходные данные. Для трансляции сигнала требуются ИК-передатчик и ИК-приемник.

Шлем надевается на голову и посредством микрочипа считывает волновые сигналы мозга. Чтобы переключать телевизионные каналы, достаточно сосредоточиться. Правда, для этого следует немного потренироваться.

Управление телевизором силой мысли и ардуино.

Управление телевизором силой мысли и Ардуино
Управление телевизором силой мысли и Ардуино

Этот оригинальный проект кажется невероятным, ведь для переключения канала нужен не пульт, а мысль о его смене. Для создания потребуется Ардуино Уно, игра Star Wars Force Trainer, инфракрасные приемник и передатчик.

Проект был реализован Дэниэлом Дэвисом в домашних условиях. За основу он взял игру 2009 года Star Wars Force Trainer и разобрал ее. Сама игра содержит гарнитуру, которая может обнаружить электрические поля разума (аналогично ЭЭГ). Внутри был обнаружен чип NeuroSky ЭЭГ, который Дэниэл подключил к плате Ардуино. Данные ЭЭГ собираются и преобразовываются на компьютере.

С помощью  serial монитора можно посмотреть сигналы, которые передает пульт на ИК приемник при переключении каналов. Далее записывается код кнопки и пишется небольшая программа.

После завершения программной части на человека надевают шлем, и он может переключать канаты телевизора и выключать его путем сосредоточения мыслей.

Управление устройствами

Контроллеры реализуют 2 вида связи: проводную и беспроводную.

Проводное управление ведется с диспетчерского пульта. При этом управляющие цепи и исполнительные устройства объединены с помощью электропроводов.

Беспроводная схема включает 2 устройства: пульт дистанционного управления, являющийся передатчиком, и приемник. Передача осуществляется с помощью оптических либо радиосигналов.

Примером первого варианта служит работа бытовой техники. Второй случай реализуется через специализированные модули: Bluetooth HC, Wi-Fi, ZigBee и др.

Это возможность развить технические навыки

Arduino — конструктор простой и «дружелюбный». Особых знаний и умений вам не потребуется, специального образования — тоже. Повторимся: с макетной платой и коннекторами ничего паять не придётся — собирать гаджеты будет не сложнее LEGO.

Чтобы написать скетч, достаточно освоить лишь азы программирования. Для Arduino используется упрощённый язык, основанный на С .

Поначалу вы можете использовать готовые схемы и скетчи. Со временем научитесь дорабатывать их или создавать собственные конструкции с нуля. А готовые библиотеки с открытым исходным кодом только расширят ваши возможности.

В то же время с Arduino вы станете лучше разбираться в технике. Вы поймёте, как работают различные электронные компоненты, как из простых датчиков и слабого процессора собрать сложную систему, как составить алгоритм её действия. Наконец, придумаете, как автоматизировать рутинные задачи дома и в офисе.

Arduino даёт тот самый технический бэкграунд, который пригодится во многих ситуациях. Конструктор также развивает логическое мышление и креативность.

Это первый шаг к новой профессии

Если вы хоть раз задумывались о том, чтобы войти в IT, Arduino поможет вам принять правильное решение. Создавая гаджеты из конструктора и программы для них, вы поймёте, насколько вам интересен этот процесс, чем именно вы хотите заниматься: аппаратной или программной частью, сборкой новых конструкций или совершенствованием устройств, которые разработали другие пользователи, а может, поиском ошибок и контролем качества систем.

Вы научитесь писать и тестировать код, решать логические задачи, мыслить нестандартно. Всё это пригодится будущему разработчику вне зависимости от направления.

С Arduino можно освоить даже системы искусственного интеллекта и создать устройства интернета вещей. Это два передовых пути в IT, которые сейчас очень активно развиваются и испытывают огромный кадровый голод. Поэтому здесь работа специалистов оплачивается весьма щедро.

Это полезное занятие

Из Arduino легко создать вполне земные вещи, которые облегчат вашу жизнь. Так, в Сети существуют десятки инструкций по сборке радио или домашней системы безопасности, управления освещением или цифровых часов.

Кроме того, на базе Arduino можно строить рабочие прототипы разных новых гаджетов и систем. Так, вы можете установить везде умные датчики движения и получать на смартфон сообщения о различных событиях: скажем, когда кот вернулся с прогулки или когда у него закончилась еда.

Оцените статью
GadgetManiac
Добавить комментарий