Arduino проекты для дома

Вы точно слышали все эти замысловатые названия, которыми описывают поколения. Но они появились не из стремления социологов запутать нас непонятными терминами. Просто мир меняется быстрее, чем раньше, а значит, и мы сильно отличаемся от тех, кто родился на десять лет позже. Разбираемся в поколениях современных людей и в том, почему мем «Окей, бумер» не просто юмор.

В 80-х годах в Вашингтоне встретились писатели Уильям Штраус и Нил Хау. Оба увлеченно обсуждали людей и задавались вопросом: доколе? Почему поколения друг друга стабильно не понимают? Через десять лет Штраус и Хау выпустили книгу с результатами «разговоров» и исследований, а за ней последовала и вторая. Теория Штрауса-Хау известна как «теория поколений» — циклическая смена четырех групп (поколений) людей. У каждого поколения есть ряд повторяющихся черт: живут в одно историческое время и в одинаковых условиях, разделяют одни и те же взгляды. Цикл длится 80-90 лет. Каждый этап цикла — 20-25 лет, и в нем рождаются архетипичные представители поколения.

Цикл 1. Подъем. Институты сильны, индивидуализм на нуле. Появляются «пророки» — в молодости они избалованы и пресыщены. Тем не менее, открывают новые ценности и мораль для поколения, проповедуя их всему обществу.

Цикл 2. Пробуждение. Институты слабеют, индивидуальность требует выхода и свободы. В этом цикле рождаются странники — вырастают одинокими и отчужденными. Ищут себя, а в эпоху кризиса становятся лидерами, которые ценят пользу и конкретные достижения.

Цикл 3. Спад. Никакого доверия к институтам, индивидуализм отвоевывает свое. Здесь появляются герои, которые ведут к следующему циклу.

Цикл 4. Кризис. Институты разрушаются и создаются заново для выживания нации. В этом цикле рождаются художники. Они социализированы, готовы к кропотливому труду, творчеству и искусству. Они воспевают героев и закрепляют их ценности в истории.

Теория создавалась на основе англо-американской истории, но применима к человечеству в принципе. Часть ученых встретила теорию поколений с радостью, а часть посчитала, что доказательств мало, иными словами — ересь несусветная.

Если вам не очень хочется разбираться в поколениях и вы уже немного заскучали, пройдите наш тест, который сразу даст понять, кто вы — бумер, миллениал или зумер. А еще расскажет, какие современные технологии могли пройти мимо вас.

Источник: pikabu.ru

Что такое Arduino

Arduino — это платформа для добавления и программирования электронных устройств, с типами управления: ручной, полуавтоматический и автоматический. Платформа представляет собой некий конструктор, с прописанными правилами взаимодействия элементов между собой. Система открытая, поэтому каждый заинтересованный производитель вносит лепту в развитие Arduino.

Функции стандартного умного дома:

• сбор информации с помощью датчиков;
• анализ данных и принятие решения, посредством программируемого микроконтроллера;
• реализация принятых решений с помощью подаваемых команд, на различные подключенные в систему устройства.

Конструктор Arduino хорош тем, что в его системе можно использовать любые элементы умного дома, от разных производителей. Эта возможность позволяет платформе не быть ограниченной лишь одной экосистемой умного дома, а подбирать любые компоненты электроники, для реализации решения собственных задач.

Кроме огромного списка подключаемых в систему устройств, гибкости ей придает среда программирования C++. Пользователь может самостоятельно запрограммировать реакцию компонентов системы на возникающие события или воспользоваться уже созданной библиотекой.

Полезная информация! Arduino – итальянская компания, производящая и разрабатывающая компоненты ПО, для реальных и не сложных систем Smart Home, которые ориентированы на любого человека, заинтересовавшегося в этом вопросе. Архитектура полностью открыта, поэтому сторонние разработчики (преимущественно из Китая) уже успели полностью скопировать, и выпускают собственные альтернативные элементы системы, и ПО для них.

Научиться взаимодействовать с Ардуино можно двумя способами: методом самостоятельных проб и ошибок, или с помощью книги с комплектным набором для умного дома, которая расскажет о всех тонкостях работы в этой системе.

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 2019 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.

Модули и решения «умного дома» на Ардуино

Основным элементом умного дома является центральная плата микроконтроллера. Две и более соединенных между собой плат, отвечают за взаимодействие всех элементов системы.

Существует три основных микроконтроллера в системе:

• Arduino UNO – средних размеров плата с собственным процессором и памятью. Основа — микроконтроллер ATmega328.  В наличии 14 цифровых входов/выходов (6 из них можно использовать как ШИМ выводы), 6 аналоговых входов, кварцевый резонатор 16 МГц, USB-порт (на некоторых платах USB-B), разъем для внутрисхемного программирования, кнопка RESET. Флэш-память – 32 Кб, оперативная память (SRAM) – 2 Кб, энергонезависимая память (EEPROM) – 1 Кб.

• Arduino NANO – плата минимальных габаритов с микроконтроллером ATmega328. Отличие от UNO – компактность, за счет используемого типа контактных площадок – так называемого «гребня из ножек».

• Arduino MEGA – больших размеров плата с микроконтроллером ATMega 2560. Тактовая частота 16 МГц (как и в UNO), цифровых пинов 54 вместо 14, а аналоговых 16, вместо 6. Флэш-память – 256 Кб, SRAM – 8 Кб, EEPROM – 4.

Arduino UNO – самая распространённая плата, так как с ней проще работать в плане монтажных работ. Плата NANO меньше в размерах и компактнее – это позволяет разместить ее в любом уголке умного дома. MEGA используется для сложных задач.

Сейчас на рынке представлено 3 поколение плат (R3) Ардуино. Обычно, при покупке платы, в комплект входит обучающий набор для собирания StarterKit, содержащий:

1. Шаговый двигатель.
2. Манипулятор управления.
3. Электросхематическое реле SRD-05VDC-SL-C 5 В.
4. Беспаечная плата для макета MB-102.
5. Модуль с картой доступа и и двумя метками.
6. Звуковой датчик LM393.
7. Датчик с замером уровня жидкости.
8. Два простейших устройства отображения цифровой информации.
9. LCD-дисплей для вывода множества символов.
10. LED-матрица ТС15-11GWA.
11. Трехцветный RGB-модуль.
12. Температурный датчик и измеритель влажности DHT11.
13. Модуль риал тайм DS1302.
14. Сервопривод SG-90.
15. ИК-Пульт ДУ.
16. Матрица клавиатуры на 16 кнопок.
17. Микросхема 74HC595N сдвиговый регистр для получения дополнительных выходов.
18. Основные небольшие компоненты электроники для составления схемы.

Можно найти и более укомплектованный набор для создания своими руками умного дома на Ардуино с нуля. А для реализации иного проекта, кроме элементов обучающего комплекта, понадобятся дополнительные вещи и модули.

Сенсоры и датчики

Чтобы контролировать температуру и влажность в доме и в подвальном помещении, потребуется датчик измерения температуры и влажности. В конструкторе умного дома это плата, соединяющая в себе датчики температуры, влажности и LCD дисплей для вывода данных.

Плата дополняется совместимыми датчиками движения или иными PIR-сенсорами, которые определяют присутствие или отсутствие человека в зоне действия, и привязывается через реле к освещению.

Газовый датчик позволит быстро отреагировать на задымленность, углекислоту или утечку газа, и позволит при подключении к схеме, автоматически включить вытяжку.

Реле

Компонент схемы «Реле» соединяет друг с другом электрические цепи с разными параметрами. Реле включает и выключает внешние устройства с помощью размыкания и замыкания электрической цепи, в которой они находятся. С помощью данного модуля, управление освещением происходит также, если бы человек стоял и самостоятельно переключал тумблер.

Светодиоды могут указывать состояние, в котором реле находится в данным момент времени. Например, красный – освещение выключено, зеленый – освещение есть. Схема подключение к лампе выглядит так.

Для более крупного проекта лучше применять шину реле, например, восьмиканальный модуль реле 5V.

Контроллер

В качестве контроллера выступает плата Arduino UNO. Для монтажа необходимо знать:

• описание элементов;

• распиновку платы;

• принципиальную схему работы платы;

• распиновку микроконтролеера ATMega 328.

Программная настройка

Программирование подключенных элементов Ардуино происходит в редакторе IDE. Скачать его можно с официального сайта. Для программирования можно использовать готовые библиотеки.

Или воспользоваться готовым скетч решением Ardublock – графический язык программирования, встраиваемый в IDE. По сути, вам нужно только скачать и установить ПО, а затем использовать блоки для создания схемы.

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.

Обучение азов Arduino

С помощью приложения «Справочник по Arduino 2» можно в течении двух недель освоить материал. Приложение полностью автономно и не требует подключение к интернету. В нем описана такая информация: функции, данные, операторы, библиотеки Arduino.

После освоения азов, можно посетить ресурс Habrahabr, на котором собраны 100 уроков по программированию на Arduino.

Тем, кто привык черпать знания из книг, станет замечательным пособием для теории и практики «Джереми Блум: изучаем Arduino».

В книге приведены основные сведения об аппаратном и программном обеспечении Ардуино. Рассказаны принципы программирования в среде Arduino IDE. Автор книги учит анализу электрических схем и чтению технических заданий. Информация из книги поможет в дальнейшем определится с выбором подходящих деталей для создания умного дома.

Автор приводит примеры работы электродвигателей, датчиков, индикаторов, сервоприводов, всевозможных интерфейсов передачи данных. Книга содержит иллюстрированные комплектующие, монтажные схемы и листинги программ. Самое главное, комплектующие для практики, с которыми работает автор – не дорогой, не сложный и популярный материал для экспериментальных сборок в домашних условиях.

Видео по теме

Отличным решением для заинтересовавшихся в теме, станет видео для начинающих. В нем описаны основные элементы платы, зачем они используются, а также рассказаны основы программирования в среде Arduino IDE.

Не лишним будет ознакомится на примере, как реализовано создание умного контроллера для теплицы.

Здесь вы узнаете, какие проекты умного дома на базе Ардуино уже созданы, и используются разработчиками в свое удовольствие.

Источник: future2day.ru

Подключение датчика сердечного ритма AD8232 , кардиограмма на Arduino ЭКГ

AD8232   — это мелкая плата с чипом , используемый для измерения импульсов электрической активности сердца. Эту электрическую активность можно обозначить как ЭКГ или электрокардиограмма. Электрокардиография используется для диагностики различных заболеваний сердца. 

Электрическая система сердца управляет генерацией и распространением электрических сигналов по сердечной мышце, в результате чего сердце периодически сокращается и расслабляется, перекачивая кровь. В процессе цикла работы сердца происходит упорядоченный процесс деполяризации. Деполяризация – это резкое изменение электрического состояния клетки, когда отрицательный внутренний заряд клетки становится на короткое время положительным. В сердце деполяризация начинается в специализированных клетках водителя сердечного ритма в синусно-предсердном узле. Далее волна возбуждения распространяется через атриовентикулярный (предсердно-желудочковый) узел вниз к пучку Гиса, переходя в волокна Пуркинье и далее приводит к сокращению желудочков. В отличие от других нервных клеток, которые неспособны генерировать электрический сигнал в автоколебательном режиме, клетки синусно-предсердного узла способны создавать ритмичный электрический сигнал без внешнего воздействия. Точнее, внешние воздействия (например, физическая нагрузка) влияют только на частоту колебаний, но не нужны для запуска этого «генератора». При этом происходит периодическая деполяризация и реполяризация клеток водителя ритма. В электрокардиостимуляторе также имеется генератор стабильной частоты, выполняющий роль синусно-предсердного узла. Мембраны живых клеток действуют как конденсаторы. Из-за того, что процессы в клетках электрохимические, а не электрические, деполяризация и реполяризация в них происходят намного медленнее, чем в конденсаторе той же емкости.

Источник: www.electronica52.in.ua

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.

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

Источник: thecode.media

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.

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.

Электронные схемы

Электронные схемы обычно собираются с применением макетных плат, скрепляющих элементы друг с другом без пайки и скрутки. О том, как работают модули и схемы подключения можно узнать на нашем сайте. Обычно в описании проекта указаны способы монтажа деталей. Но для большинства популярных модулей есть уже десятки готовых схем и примеров в интернете.

Программирование

Создание и прошивка скетчей производится в специальной программе  – среде программирования.  Наиболее популярной версией такой среды является Arduino IDE. На нашем сайте вы сможете найти информацию о том, как скачать, установить и настроить эту программу.

Где купить все необходимое

Мы собрали ссылки Aliexpress на стартовые наборы Arduino Starter Kit, в которых есть все самое необходимое для создания своих первых проектов.

 

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.

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.

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.

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.

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

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.

Проекты Ардуино в Интернете

В интернете можно найти огромное количество примеров самых разных проектов с Arduino. Мы сделали небольшую подборку самых необычных проектов.

Сегодня без труда можно найти сотни проектов, созданных руками инженеров-энтузиастов по всему миру. Невозможно сделать качественный обзор всех их. В данной подборке мы просто сделали небольшой обзор

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.

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.

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.

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.

Робот пылесос

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Рекомендации по работе с проектами Ардуино в Интернете

Найдя в интернете интересующий вас проект, попробуйте сначала понять его принцип действия. Посмотрите, как связаны между собой элементы, какие функции они выполняют, каковы ограничения. Попробуйте сперва создать прототип устройств (электронная схема с прошивкой) и только затем пытайтесь полностью повторить то, что видите в описании.

Другие идеи проектов

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.

Источник: ArduinoMaster.ru