10 интересных вещей, которые можно сделать на Arduino

Сегодня робототехника приобрела популярность, т.к. автоматизация стала фундаментом современной экономики. Интерес к проектированию различных типов роботов возрастает. Научиться создавать полезные устройства может каждый. Для этого нужны знания основ электроники и программирования. Быстро получить необходимые навыки можно, выполняя «Ардуино»-проекты.

Что за Arduino

Arduino — это программируемый микроконтроллер. То есть это плата, на которую можно записать вашу программу, и эта плата сможет управлять другими штуками: например, зажечь лампочку, издать звук, включить электроприбор, измерить температуру, отправить СМС.

На самом базовом уровне Arduino просто отправляет и считывает электрические импульсы. Например, можно подключить к нему термометр, и Arduino сможет считать температуру в комнате. А потом, в зависимости от программы, отправить сигнал на устройство, которое включит вентилятор.

Или можно подключить к Arduino датчик углекислого газа. Arduino можно научить считывать показания датчика каждые пять минут и, когда уровень углекислого газа превышает норму, запищать, замигать лампочкой или с помощью серии моторчиков открыть окно.

Как программируют Arduino

К Arduino есть много плат расширения и датчиков. Сферы применения платы почти безграничны: автоматизация, системы безопасности, умный дом, музыка, робототехника и многое другое. Вот что можно делать на этой умной итальянской плате и на её российских и зарубежных клонах.

Самые известные «Ардуино»-проекты

С помощью контроллера можно реализовать инновационные идеи, используемые крупнейшими производителями массовых технологий. При этом самоделки по продуктивности редко уступают профессиональным решениям.

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.

Датчик температуры «Ардуино»

Датчики температуры широко используются в бытовых приборах: водонагревателях, кипятильниках, домашних электрических термометрах, самодельных термостатах.

Элемент обладает понятным принципом работы: датчик принимает параметры внешней среды, затем выводит значения на ЖК-дисплей посредством платы и термистора.

Термистором называют тип переменного резистора, который преобразует сопротивление согласно зафиксированной температуре.

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.

Робот-бармен с Bluetooth-управлением

Сложность: 4/5.

Время: 5/5.

Незаменимое устройство для любой вечеринки: работает от восьми батареек, готовит много коктейлей и управляется без проводов. В основе механического бармена — плата Arduino, приводы для позиционирования шейкера и подачи напитков, датчики положений.

Главная сложность при изготовлении — инженерная. Нужно точно прикрутить все детали и соединить их между собой, чтобы ёмкость оказывалась точно под нужными бутылками.

Подробности: usamodelkina.ru.

Самые особенные проекты

Существуют разработки, которые решают важные социальные или образовательные задачи.

3D-сканер

Одним из последних технологических достижений стал 3D-сканер для создания точной копии модели объекта. Лучшим вариантом реализации устройства для любителей Arduino является проект Open Source, который называется FabScan. Пользуясь открытой информацией, любой новичок способен изготовить сканер дома, потратив не более 100 долларов. Проект несложный, но необходимы знание основ микроэлектроники и навыки работы с платой.

Игрушка Easy Robot Toy PipeBot

Easy Robot Toy PipeBot — это интеллектуальная игрушка, изготовить которую можно с детьми. Робот имеет форму трубки с 2 колесами и управляется с помощью пульта или смартфона.

К нему можно добавлять различные устройства: камеру, акселерометр и др.

Создавая поделку, ребенок освоит логику электронных схем и программирования.

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.

Светящийся куб на 512 светодиодов

Сложность: 3/5.

Время: 3/5.

Красивая штука, которая может светиться в такт музыке как трёхмерный эквалайзер и показывать 3D-анимацию. А ещё это может работать как необычный ночник.

Для сборки понадобится деревянное шасси с отверстиями, чтобы каждый ярус был таким же по размеру и форме, что и остальные. Число светодиодов в каждой грани выбрано не случайно: 8 ламп = 8-битная логика, самая простая в программировании и управлении через контроллер.

Подробности: instructables.com.

Дистанционное управление «умным» домом

Для подключения платы к интернету, понадобится:

• Wi-Fi-адаптер, настроенный на прием и передачу сигнала через маршрутизатор;
• или подключенный через Ethernet кабель Wi-Fi роутер.

Также, есть вариант дистанционного управления по блютуз. Соответственно, к плате должен быть подключен Bluetooth модуль.

Есть несколько вариантов управления умным домом Arduino: с помощью приложения для смартфона или через веб. Рассмотрим каждое подробнее.

Приложения управления

Так как данная система-конструктор – не закрытая экосистема, то и приложений, реализованных для нее очень много. Они отличаются друг от друга не только интерфейсом, но и выполнением различных задач.

Blynk

Приложение на андроид и iOS с отличным дизайном, позволяет разрабатывать проекты, имеющие напрямую доступ к триггеру событий, на плате Ардуино. Но для работы приложения нужно интернет подключение, иначе взаимодействовать с ним не возможно.

Virtuino

Крутое бесплатное приложение на Android, позволяющее совмещать проекты в одно целое и управлять с помощью Wi-Fi или Bluetooth сразу несколькими платами.

Разрешает создавать визуальные интерфейсы для светодиодов, переключателей, счетчиков, приборов аналоговой схематехники. В нем есть учебные материалы и библиотека знаний о процессе работы с системой.

Bluino Loader – Arduino IDE

Приложение для телефона, представляет собой программную среду для кодирования Arduino. С его помощью можно быстро и легко скомпилировать код в файл, а затем отправить по OTG-переходнику на плату.

Arduino Bluetooth Control

Приложение контролирует контакты Arduino и управляет основными функциями по Блютузу. Но, программа не направлена на удаленное управление, только мониторинг.

RemoteXY: Arduino Control

С помощью приложения пользователь может создать свой собственный интерфейс управления платой. Подключение происходит с помощью Wi-Fi, Блютуз или интернет, через облачный сервер.

Bluetooth Controller 8 Lamp

Созданное с помощью Bluetooth-модулей HC-05, HC-06 и HC-07 приложение, обеспечивает восьмиканальный контроль. Таким способом достигается контроль и регулирование работы Ардуино, в соответствии с каждым из 8 светодиодов.

BT Voice Control for Arduino

Приложение специально заточено под дистанционное управление данными с ультразвукового датчика, подключенного по блютуз через Arduino. Реализуется подключения через модуль HC-05.

Подключившись, ультразвуковой датчик сможет передавать информацию о расстоянии до объекта, которая отобразится в интерфейсе приложения на телефоне.

IoT Wi-Fi контроллер

Приложение с интерфейсом, информирующем о конфигурации каждого входа/выхода в плате Arduino. В утилите можно переключать в реальном времени GPIO и показывать значение АЦП.

Веб-клиент

Управлять удаленно платой умного дома можно, разместив получение и обработку данных умного дома на веб-сервере. Естественно, сервер для умного дома Ардуино нужно создавать самостоятельно.

Для этих целей понадобится Arduino Ethernet Shield – сетевое расширение для пинов Ардуино Уно, позволяющее добавить разъем RJ-45 для подключения к сети.

При удаленном подключении, необходимо обеспечить внешнее питание платы не от USB.

Затем, подключите по USB плату к компьютеру, а по Ethernet плату к роутеру, которой раздает интернет компьютеру. При правильном установлении соединения, вы увидите зеленый свечение на порту.

После этого, нужно использовать библиотеки шилдов Ethernet и в среде разработки IDE написать код для создания сервера и отправки данных на сервер. Пример самодельного сервера неплохо описан в данной инструкции.

Уведомления по SMS

С помощью подключаемой библиотеки GSM в Arduino IDE можно:

1. Работать с голосовыми вызовами.
2. Получать и отправлять СМС.
3. Подключаться к Интернету через GPRS.

Работает схема через специальную плату расширения GSM, содержащую специальный модем.

О создании универсальной сигнализации на Arduino, с отправкой СМС уведомления на смартфон можно узнать из соответствующей видеоинструкции.

Взломщик кодовых замков

Сложность: 5/5.

Время: 4/5.

Этот проект разработал хакер Сэми Камкар, и мы приводим его только в демонстрационных целях. Для взлома, кроме платы Arduino, автор взял серво- и шаговый двигатели для перебора комбинаций и соединил всё на самодельном шасси из алюминия. В основе алгоритма — простой перебор всех комбинаций, но робот это делает быстрее человека.

Подробности: YouTube.

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.

Nod Bang — киваем головой и делаем бит

Сложность: 2/5.

Время: 3/5.

Идея в том, чтобы не просто кивать в такт музыке, а кивками самому генерировать звук. Эндрю Ли сделал специальное устройство, которое следит за положением головы и в момент наклона воспроизводит нужный звук.

В наушники он встроил акселерометр, кнопки отвечают за выбор звука, а Arduino — за воспроизведение звука на компьютере через MIDI-интерфейс. Чтобы всё выглядело эффектнее, у кнопок есть подсветка, и они тоже делают бит.

Подробности: YouTube.

Проектирование умного дома Arduino

Умного дома «на все случаи жизни» не существует. Поэтому, его проектирование начинается с определения поставленных задач, выбора и размещения основного узла Arduino, а затем и остальных элементов. На конечном этапе связывается и дорабатывается функционал, с помощью программирования.

На базе Ардуино можно создать множество проектов, а затем скомпоновать их в единую систему. Среди таких:

1. Контроль влажности в цоколе.
2. Автоматическое включение конвекторов, при падении температуры в доме ниже допустимой в двух возможных вариантах – при наличии и отсутствии человека в комнате.
3. Включение освещения на улице в сумерки.
4. Отправка сообщений об изменениях каждого детектируемого состояния.

В качестве примера можно рассмотреть проектирование автоматики одноэтажного дома с двумя комнатами, подвальным помещением под хранение овощей. В комплекс входит семь зон: прихожая, душевая комната, кухня, крыльцо, спальня, столовая, подвал.

При составлении пошагового плана проектирования учитываем следующее:

1. Крыльцо. При приближении владельца к дому ночью, включится освещение. Также следует учесть обратное – выходя из дома ночью, тоже надо включать освещение.
2. Прихожая. При детектировании движения и в сумерки включать свет. В темное время необходимо, чтобы загорался приглушенный свет лампочки.
3. Подвал на улице. При приближении хозяина, в темное время суток, должна загораться лампа возле дверцы подвала. Открывая дверь, загорается свет внутри, и выключается в том случае, когда человек покидает здание. При выходе, включается освещение на крыльце, а по мере отхождения от подвального помещения, выключается возле дверцы. В подвале установлен контроль влажности и при достижении критической температуры, включаются несколько вентиляторов для улучшения циркуляции воздуха.
4. Душевая комната. В ней установлен бойлер. Если человек присутствует в доме, бойлер включает нагрев воды. Автоматика выключается, когда максимальная температура нагрева достигнута. При входе в туалет, включается вытяжка и свет.
5. Кухня. Включение основного освещения ручное. При длительном отсутствии хозяина дома на кухне, свет выключается автоматически. Во время приготовления еды автоматически включается вытяжка.
6. Столовая. Управление светом происходит по аналогии с кухней. Присутствуя на кухне, есть возможность дать голосовую команду ассистенту умной колонки, чтобы тот запустил музыку.
7. Спальная комната. Включение освещение происходит вручную. Но есть автоматическое выключение, если в комнате долгое время отсутствует человек. Дополнительно, нужно выключать освещение по хлопку.

По всему дому расставлены конвекторы. Необходим автоматический контроль поддерживаемой температуры в доме в двух режимах: когда человек есть в доме и вовремя его отсутствия. В первом варианте, температура должна опускаться не ниже 20 градусов и подниматься не выше 22. Во втором, температура дома должна опускаться не ниже 12 градусов.

Проект готов, осталось заняться его реализацией.

Плюсы и минусы системы

Прежде чем подбирать компоненты и модули для создания автоматики в умном доме, следует уделить внимание как достоинствам, так и недостаткам системы.

Преимущества умного дома Arduino:

1. Использование компонентов других производителей с контроллером Arduino.
2. Создание собственных программ умного дома, так как исходных код проекта открыт.
3. Язык программирования простой, мануалов в сети для него много, разобраться сможет даже начинающий.
4. Простой проект делается за один час практики с помощью дефолтных библиотек, разработанных для: считывания сигналов кнопок, вывода информации на ЖК-дисплеи или семи сегментные индикаторы и так далее.
5. Запитать, посылать команды и сообщения, программировать, или перенести готовые программные решения в Arduino, можно с помощью USB-кабеля.

Недостатки:

1. Среда разработки Arduino IDE – это построенная на Java ппрограма, в которую входит: редактор кода, компилятор, передача прошивки в плату. По сравнению с современными решениями на 2022 год – это худшая среда разработки (в том виде, в котором она подается). Даже когда вы перейдете в другую среду разработки, IDE вам придется оставить для прошивки.
2. Малое количество флэш-памяти для создания программ.
3. Загрузчик нужно прошивать для каждого шилда микроконтроллера, чтобы закончить проект. Его размер – 2 Кб.
4. Пустой проект занимает 466 байт на Arduino UNO и 666 байт в постоянной памяти платы Mega.
5. Низкая частота процессора.

Поющее растение

Сложность: 2/5.

Время: 2/5.

По сути это терменвокс, который сделали в виде растения. Все остальные принципы работы остались теми же: звук возникает при движении рук, и разные движения генерируют разную мелодию.

Плата регистрирует изменение амплитуды сигнала, для чего автор использует самодельный сенсорный детектор для анализа прикосновений к цветку. Кроме этого понадобилась плата расширения Gameduino и сам цветок.

Подробности: Vimeo.

Купить макетную плату

Мы традиционно сделали подборку самых популярных плат, которые можно купить в интернет-магазинах и привели ссылки на наиболее надежных поставщиков на Алиэкспрессе.

Набор 3 в одном: макетная плата MB102 с блоком питания 3.3V/5V и комплектов 65 проводов	Макетная плата MB102 Breadboard 830 контактов	Набор из 6 мини макетных плат 170 контактов Mini Breadboard kit for Arduino
Макетная плата 4 в одном – 700 разъемов от известного бренда WAVGAT	Стандартная макетная плата 8.5CM x 5.5CM 400 разъемов	Starter Kit – набор из макетной платы, Ардуино и проводов

Замок, который открывается на секретный стук

Сложность: 3/5.

Время: 2/5.

Интересная вещь для тех, кто хочет поиграть в шпионов или пускать в комнату только своих друзей. Замок распознаёт стук по двери и сравнивает его с базовым звучанием, которое установил владелец. Если совпадает — приводы отодвигают замок и дверь открывается, если нет — ничего не происходит, можно постучать заново.

Чтобы установить новый стук на открытие, нужно зажать кнопку на ручке и постучать по двери новым способом. Пьезосенсор распознаёт вибрации и записывает их в память платы.

Подробности: grathio.com.

Патентованный вариант самодельной кофемашины

Сразу отметим: ответа на вопрос, как сделать кофемашину с полным циклом своими руками, — не найдено. Самый эффективный вариант подразумевает разделение операций. Отдельно делается мельница для зерен, в качестве самого простого решения может применяться стальная шнековая установка для измельчения специй. Есть также приборы с электрическим и ручным приводом, однако большой разницы между ними не наблюдается.

Подготовленный молотый кофе насыпается в самодельную кофеварку. Одной из интересных разработок, на которую даже получен патент, является прибор инженера Владимира Орешкина. Это прочная камера с двойными стенками, выполненная из цельной заготовки и оснащенная выходным патрубком для слива готового напитка.

Для приготовления эспрессо внутрь помещается стальная емкость с водой и засыпается порция молотого кофе. Крышка надежно замыкается, она не имеет герметизирующих прокладок – реализован принцип притирания. При нагреве емкости наблюдается полный эффект пропаривания кофе, который и позволяет достигать насыщенного вкуса и аромата эспрессо. В оригинальной модели самодельной кофеварки предусматривалась ее установка на газовую плиту.

На основании этой разработки многие умельцы придумали улучшенные версии кофеварок. В них добавились собственные нагреватели, как электрического типа, так и с применением спиртовых, парафиновых горелок.

Такое устройство может быть крайне привлекательным спутником для тех, кто предпочитает походы и экстремальные путешествия другим способам времяпрепровождения.

Горшок для цветов с автополивом

Сложность: 4/5.

Время: 3/5.

Полезный горшок для тех, кто забывает полить цветы перед отъездом или просто не знает, как часто надо их поливать. Вся электроника, насосы и ёмкость для воды находятся внутри горшка. Для каждого растения можно запрограммировать свой режим полива в каждом горшке.

Основные характеристики чудо-горшка:

• встроенный резервуар для воды;
• датчик контроля уровня влажности почвы;
• насос для подачи воды;
• датчик уровня воды в резервуаре;
• светодиод, информирующий о недостатке воды в резервуаре.

Подробности: usamodelkina.ru.

Выводы

Макетные платы breadboard оптимальны для создания прототипов и цифровых схем не очень высокой сложности. В своей практике их часто используют как новички, познающие основы схемотехники, так и опытные профессионалы ввиду простоты монтажа и достаточно высокого качества соединения рабочих контактов. С помощью таких плат можно быстро и без лишней пайки создать прототип, протестировать его и затем уже собрать устройство с более надежным вариантом соединения.

Несмотря на большое количество плюсов, у макетных плат есть и минусы. Они не позволяют сделать надежное устройство, эксплуатируемое в сложных условиях. Они не предназначены для сборки аналоговых схем, с высокой чувствительностью к величине сопротивления, т.к. сопротивление в месте контакта завсит от многих факторов и может меняться. Платы нельзя подключать к линии с высоким напряжением. Наконец, такие платы тоже стоят денег – монтажные платы с пайкой обойдутся дешевле.

В любом случае, для первых проектов у ардуинщика каких-то альтернатив нет. Кроме того, подключение макетной платы способствует развитию абстрактного мышления – а это никогда не бывает лишним.

Драм-машина

Сложность: 1/5.

Время: 2/5.

Простая драм-машина на Arduino. Проект интересен тем, что это не обычный перебор записанных семплов, а настоящая генерация звука с помощью встроенного железа. Ещё здесь есть анализатор спектра звука: через видеовыход можно посмотреть на диаграммы и частотные характеристики.

Математическая основа этого устройства — разложение в ряд Фурье, которое решается подключением стандартной библиотеки.

Подробности: YouTube.

Проекты на просторах интернета

Интернет — это гигантская информационная база, содержащая множество готовых «Ардуино»-проектов. Здесь есть материалы для разработчиков разного уровня. Даже дети смогут найти для себя полезные задачи.

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.

Механическая ручка, записывающая время на доске

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

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.

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.

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.

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.

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.

Теплица для растений

Умная теплица обеспечивает оптимальный микроклимат, необходимый для активного роста и развития растений. Для решения задачи собирается электроустановка, которая отслеживает параметры среды и управляет микроклиматом.

Параметры считывает модуль на базе Arduino Uno, который включает несколько элементов: фоторезистор для измерения интенсивности освещения, аналоговые датчики температуры и влажности. Для преобразования получаемых показателей на плату загружается соответствующая программа.

Для вывода показаний к контроллеру подключается ЖК-дисплей, для сигнализации изменений встраиваются светодиоды.

На последнем этапе добавляются функции управления: обдув, освещение и полив.

К контроллеру подключаются вентилятор для снижения температуры, различные типы ламп для освещения, насос для направления воды в почву. Для управления разрабатывается собственный скетч, при этом можно запрограммировать включение устройства умного дома по будильнику.

Создание аудиоплеера

Сборка аудиоплеера — прекрасный учебный проект для начинающих пользователей. «Мозгом» системы является контроллер «Ардуино».

Сначала подключается SD-карта в качестве носителя информации, затем реализуется воспроизведение звука с помощью готовых библиотек. При необходимости устанавливаются шилды с декодерами для дешифрования форматов файлов. Звук должен подаваться на динамики напрямую или через резистор. Для управления системой программа контроллера использует дистанционный пульт.

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.

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.

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.

Разблокировка ПК с помощью «Ардуино»

При необходимости часто вводить логин и пароль для разблокировки ПК возникает желание автоматизировать эти действия.

Задача решается созданием девайса с применением Arduino Leonardo и шилда NFC.

Контроллер считывает ID карты NFC и в случае получения верного номера вводит пароль с помощью эмулятора клавиатуры.

Шагающий робот

Сложность: 2/5.

Время: 1/5.

Простой в изготовлении четырёхногий робот, который шагает и самостоятельно преодолевает препятствия в сантиметр высотой.

Чтобы его сделать, вам понадобятся сервомоторы для ног, немного проволоки и любой пластик, из которого делается шасси. Для питания — аккумулятор любой модели, который крепится на спине робота.

Подробности: xakep.ru.

Кофемашина гейзерного типа

Самая простая в исполнении – кофейная машина гейзерного типа. Проще всего делается основной блок, ответственный за приготовление кофе. Такая кофеварка, сделанная своими руками, выглядит примерно так:

1. Внизу располагается емкость для воды.
2. На ней устанавливается двухкамерный блок, нижняя часть которого — контейнер для молотого кофе, верхняя – отсек для готового напитка.

Работает такая самодельная кофемашина просто: при нагревании жидкости пар проходит через молотый кофе, а образовавшийся напиток поступает в верхний отсек по вертикальной трубке. По мере накопления, можно выливать его в чашку и наслаждаться вкусом. Схема конструкции представлена на фото.

Принцип работы кофеварки гейзерного типа

Самодельная кофемашина такого класса оснащается нагревательными элементами, выполненными из нихромовой проволоки. На практике для уменьшения трудоемкости можно пойти простым путем – приспособить нижнюю нагревательную пластину от электрического чайника. Такое решение весьма выгодно:

• осуществляется контроль над температурой;
• внутренняя система безопасности, которая присутствует во многих нагревательных элементах, предотвратит возможность аварийных ситуаций.

Гейзерная самодельная кофемашина послужила прототипом серийного изделия, которое выпускала советская промышленность.

Существовали также кофемашины для автомобилистов, способные приготовить чашечку-другую ароматного напитка при помощи прикуривателя.

Робот-пылесос

Сложность: 4/5.

Время: 5/5.

Дмитрий Иванов из Сочи собрал настоящий робот-пылесос, который делает всё то же самое, что и промышленные устройства, только с возможностью тонкой настройки под себя и свою квартиру.

Основные детали — плата Arduino, 6 инфракрасных датчиков, турбина с двигателем и щётками и аккумулятор. Ещё у робота есть датчики столкновения, которые помогают объезжать препятствия, и контроллер аккумулятора, который следит за уровнем батарей и предупреждает о том, что пылесос надо зарядить.

Подробности: habr.com.

Макетная плата в электронных схемах

Редко какой реальный проект Arduino содержит менее 5-10 элементов схемы, соединенных между собой. Даже в простой хорошо всем известной схеме маячка применяются 2 элемента, светодиод и резистор, которые надо как-то соединять друг с другом. И тут как раз и встает вопрос о том, каким способом это сделать.

На сегодняшний момент существуют следующие основные способы монтажа, которыми используются в электронике и робототехнике на этапе создания прототипов:

• Пайка. Для этого применяют специальные платы с отверстиями, в которые вставляются детали и соединяются друг с другом пайкой (с использованием паяльника) и перемычками.
• Cкрутка. По данной технологии контактные соединения устройств объединяются с макетной платой при помощи обмотки чистого провода к штыревому контакту.
• Плата для монтажа без пайки. Английский вариант названия беспаечной макетной платы – breadboard.
• Можно еще деражть контакты руками или зубами, склеивать клеем-пистолетом, скреплять изолентой или скотчем. В этой статье мы такие экзотические варианты не рассматриваем.

• Возможность проводить отладочные работы большое количество раз, изменяя модификацию схем и способы подключения устройств;
• Возможность соединения нескольких плат в одну большую, что позволяет работать с более сложными и большими проектами;
• Простота и быстрота создания прототипов;
• Долговечность и надежность.

• В реальных проектах соединения у платы не будут столь же надежны, как при пайке. Любая вибрация будет потихоньку ослаблять контакты и это обязательно со временем приведет к неожиданным проблемам. Поэтому в реальных проектах используют другие виды монтажа элементов.
• Внешний вид проектов с лапшой в виде проводов над бескрайними белыми пространствами платы нельзя назвать профессиональным и эстетичным. Хотят такой вид всегда завораживает зрителей и формирует у проекта имидж чего-то “жутко сложного, раз столько проводов”.
• Плата с таким видом монтажа всегда будет занимать больше места за счет нависающих проводов. Значит, для нее нужен корпус больших объемов с фиксацией и защитой от вибрации.
• Стоимость макетной платы. Пусть платы и не являются дорогими устройствами, но все равно вам нужно будет их приобрести дополнительно к микроконтроллеру и другим элементам. К счастью, сегодня на рынке есть большое количество недорогих вариантов и готовых наборов с монтажными платами в комплекте. Некоторые варианты можно найти в следующем разделе нашей статьи.

Не смотря на некоторые недостатки, альтернативных вариантов по простоте и доступности для монтажа первых схем у начинающих практически нет. Сегодня можно встретить огромное количество проектов, в которых все элементы размещены именно на макетной плате. Почти все примеры из учебников по основам робототехники и Ардуино используют этот вариант монтажа. Поэтому рекомендуем вам обязательно познакомиться с этим конструктивным элементом поближе.

Минимальная Arduino своими руками

Arduino — это хорошо, когда хочется быстро реализовать идею, не заморачиваясь мелочами. Но когда идея проверена, лишняя функциональность начинает просто мешать. Собирая робота на гусеничном шасси, я столкнулся с тем, что бутерброд из Arduino + MotorShield + Sensor Shield плюс ко всему аккумулятор и прочие компоненты обросли проводами и стали с трудом помещаться на не самом крошечном шасси. Городить еще кучу шилдов, чтобы избавиться от лишних проводов не хотелось. Появилась идея избавиться от всего, что в Arduino не требуется в готовом девайсе. Попутно хотелось снизить стоимость робота. Многих интересующихся электроникой отпугивает еще и стоимость Arduino в магазинах. С ebay и китайских магазинов посылка идет долго, изобретательский пыл успевает остыть, поэтому приобретение откладывается «на потом», «когда сын подрастет». Поэтому я решил собрать Arduino-совместимую плату из деталей, которые всегда можно купить в городе. В итоге я получил Arduino-совместимую плату, стоимостью в 210 рублей на макетной плате и в ~270 рублей в готовом для наращивания функционала виде.

Наименование	Цена	Кол-во	Стоимость
Mакетная плата MP-QFP	64	1	64
Glass-Epoxy Board Prototyping PCB 9×15 FR4	43	1	43
PBS-4	4	8	32
PBS-6	4	2	8
PLS-40	4	1	4
ATMega168PA-AU	62	1	62
LM7805 1A 5V Positive Voltage Regulator	15	1	15
16.000MHz Clock Crystal	10	1	10
22pF Capacitor	1	2	2
10uF Capacitor	5	2	10
100nF Capacitor	1	1	1
10kOhm Resistor	1	1	1
150 Ohm Resistor	1	2	2
DTS-61 кнопка	2	1	2
PS-22E85L	7	1	7
WF-02 вилка на плату	1	1	1
Red 3mm LED	2	1	2
Green 3mm LED	2	1	2
Итого	268р.

Сантиметров 20 монтажного провода, припой и флюс я не посчитал Получилось даже чуть-чуть дешевле чем Arduino Pro Mini ($9.5), при этом удобнее в использовании и не нужно ждать 3 недели, пока приедет из китая ). Но самое приятное — это может собрать каждый и все компоненты есть в продаже и легко доступны. Ждать и искать ничего не нужно. Увидели на хабре интересный проект на ардуино? Соберите его!
Если нет знакомых с ардуино или прогрмматором, то бутлоадер за 50 рублей вам может прошить продавец, а переходник USB — Serial TTL покупать не обязательно, если у компа есть COM порт.

Я собрал вот такой переходник из MAX232CPE, разъема DB9F и 4 конденсаторов по рублю штука: