Arduino projects

Расширение возможности на Ардуино

Одной из возможностей умного дома является визуализация состояния автоматики и проходящих в системе процессов. Для этого рекомендуется применять отдельный сервер, обеспечивающий обработку состояний (может применяться программа Node.js).

Упомянутая программная технология применяется для решения интернет-задач, поэтому для визуализации «Умного дома» используется язык Java Script (именно с его помощью создается обработчик и сервер). Результаты можно увидеть на экране компьютера или ПК.

Для реализации задуманного подойдет ноутбук, обычный ПК или Raspberry Pi. Применение такой системы позволяет увеличить ее возможности. Так, если на плате Ардуино имеется небольшой объем памяти, на сервере такие ограничения отсутствуют. Программа пишется таким образом, чтобы обеспечить полное управление платформой.

При желании можно задать алгоритм, который будет фиксировать факт нахождения человека в доме, и собирать эту информацию. Если владелец ежедневно возвращается где-то к 17.30, за час может быть включен бойлер или отопительные устройства. По приходу домой человек попадает в теплое здание с горячей водой.

Программа может запомнить время, когда владелец ложится отдыхать и отключать нагрев воды. Таких нюансов, которые при необходимости вносятся в программу, множество. Именно наличие внешнего ПК дает большие возможности контроллеру на Ардуино.

Что купить для изучения Ардуино с нуля

Совсем маленьким детям до 10 лет рекомендуем для начала купить наборы по сборке простых электрических схем без программирования, например, Знаток (есть различные комплектации конструктора) или Микроник. Если у ребенка появится интерес к электронике, то уже можно приобретать бесплатные учебники и заказывать стартовые наборы (эти комплекты в интернет магазинах называют Starter KIT).

Наши советы: с чего начать изучать Arduino

Для детей можно заказать стартовые наборы на Алиэкспресс, где есть все необходимое для начала. Также можно посмотреть в интернете русские наборы на Arduino от Амперки и других производителей. Они будут стоить значительно дороже, но во многих есть инструкции на русском языке и уроки. С другой стороны, ничего не мешает выполнять уроки по Arduino на русском, используя недорогой набор из Китая.

Arduino проекты

Управляем квадрокоптером с помощью ArduinoСигнализация на Arduino, оповещающая об исчезновении напряжения сетиДистанционное управление для ArduinoJTAG-адаптер для Arduino MicroВольтметр на ArduinoЗвуковая сигнализация на ArduinoПростой Arduino-счетчик на 7-сегментном индикатореРазблокировка компьютера с помощью NFCРобот на основе Arduino. Часть I – управление двигателямиРобот на основе Arduino. Часть II – шасси, средства передвижения и питаниеРобот на основе Arduino. Часть III – подключение, программирование и пробный пускРобот на основе Arduino. Часть IV – ультразвуковой датчик HC-SR04Простой таймер на ArduinoУправляем вентилятором с помощью ArduinoПодключаем джойстик к ArduinoПодключаем к Arduino акселерометр MMA7361Управляем светодиодами WS2812 с помощью ArduinoArduino и светодиодная матрица 8x8Arduino и RFID-считывательДомашняя система безопасности с GSM на основе ArduinoПодключение оптического энкодера к ArduinoПогодная станция на основе Arduino и Wi-Fi модуля ESP8266Система слежения за солнцем на ArduinoArduino и шаговый двигатель BYJ48Расширяем количество портов Arduino за счет чарлиплексированияArduino и четырехразрядный семисегментный индикаторДатчик температуры TMP36 и его подключение к ArduinoБиблиотеки Arduino: подключениеУправляем реле с помощью ArduinoArduino своими рукамиПодключение GPS-трекера к ArduinoArduino + датчик температуры и влажности DHT22 + вентиляторПрограммируем Arduino Pro Mini с помощью Arduino UnoПрограммируем Arduino на Raspberry PiArduino и TLC5940: управляем большим количеством сервомоторовСоединяем Raspberry Pi с Arduino через Serial GPIOДелаем плату Arduino автономной с питанием от солнечной батареиИспользуем Arduino Mega 2560 в качестве внутрисхемного программатора (ISP)Arduino и датчик влажности почвыArduino и датчик капель/дождяРобот на Arduino, управляемый с помощью жестовArduino и MIDIArduino и модуль фотоимпульсного датчика скорости вращения двигателя«Умная» розетка на основе Arduino своими рукамиУправляем шаговым двигателем с помощью Arduino и L298NКак сделать фитнесс-трекер на ArduinoArduino и акселерометр MMA7455L: принцип работы, схема, кодСистема домашней автоматики на основе Android и Arduino своими рукамиArduino и датчик газа / дыма MQ-2Гитарная педаль эффектов на Arduino своими рукамиArduino и Bluetooth на основе HC-05 для чайниковКонсоль Gamebuino – Arduino для бесплатных игр своими рукамиПростой регистратор данных на Arduino с модулем SD-картыДелаем мышеловку на основе Arduino своими рукамиArduino и обмен данными с программой на Visual BasicArduino и камера OV7670DustDuino – используем Arduino для мониторинга качества окружающей средыArduino и термистор: принцип работы, схема подключения, кодАзбука Морзе на Arduino: сигнал SOS с помощью динамика и светодиодаАмперметр на Arduino своими рукамиArduino и Xbee – реализуем простую передачу данных по ZigBeeВаттметр на Arduino своими рукамиПростой тестер аккумуляторов и батареек на ArduinoКак начать работу с Cayenne и ArduinoArduino и датчик освещенности TEMPT6000Простой тестер кабелей RJ45 на Arduino своими рукамиУправляем Arduino 101 через Bluetooth с помощью BlynkBluetuino – управляем Arduino с помощью iPhoneДетектор электромагнитного излучения на Arduino своими рукамиПростая система безопасности на Arduino своими рукамиВоспроизводим мелодии с помощью ArduinoДелаем следящий за светом цветок на основе ArduinoПростейший термометр на Arduino и DS18B20 своими рукамиArduino и GSM: делаем телефонный вызовМеталлоискатель на Arduino своими рукамиТахометр на Arduino своими рукамиArduino и датчик изгибаЧетырехразрядный индикатор на TM1637 и Arduino DigiSparkArduino и цифровой потенциометрКак сделать FM-трансмиттер на Arduino и NS73M своими рукамиПриемопередатчик HC-12 и ArduinoОмметр на Arduino своими рукамиИзмеритель емкости на Arduino своими рукамиЦифровые порты Arduino для чайниковПодключаем матричную клавиатуру к ArduinoArduino и ЭКГ: кардиограф своими рукамиСистема полива растений на основе Arduino своими рукамиУправляем соленоидом с помощью ArduinoЧастотомер на Arduino своими рукамиArduino и GPS: подключение GPS-модуля NEO-6mДетектор уровня звука на Arduino своими рукамиУправляем линиями ввода/вывода Arduino с компьютераИзмеритель освещенности на Arduino своими рукамиМногозадачность Arduino с помощью функции millis

Особенности проектов

Большинство электронщиков предпочитают создавать свои проекты на основе микроконтроллера Аrduino Uno, о которой и мы писали уже несколько раз.

Для начала стоит познакомиться с функционалом микропроцессора Ардуино уно, на котором строится большинство проектов, а также рассмотреть причины выбора данного приспособления. Ниже описаны факторы, по которым начинающему изобретателю стоит остановиться на Аrduino uno:

1. Довольно простой в использовании интерфейс. Понятно, где какой контакт, и к чему прикреплять соединительные провода.
2. Чип на плате подключается прямо к USB-порту. Преимущество этой установки заключается в том, что последовательная связь – это очень простой протокол, который проверен временем, а USB делает соединение с современными компьютерами очень удобным.
3. Легко найти центральную часть микроконтроллера, которая представляет собой чип ATmega328. Он имеет больше аппаратных функций, таких как таймеры, внешние и внутренние прерывания, пины PWM и несколько режимов ожидания.
4. Устройство с открытым исходным кодом, поэтому большое количество радиолюбителей могут исправить баги и неполадки в программном обеспечении. Это облегчает отладку проектов.
5. Тактовая частота равна 16 МГц, что достаточно быстро для большинства приложений и не ускоряет работу микроконтроллера.
6. Очень удобно управлять мощностью внутри него, и она имеет функцию встроенного регулирования напряжения. Также микроконтроллер можно отключить от USB-порта без внешнего источника питания. Можно подключить внешний источник питания до 12 В. Причем микропроцессор сам определит нужное напряжение.
7. Наличие 13 цифровых контактов и 6 аналоговых контактов. Эти пины позволяют подключать оборудование к плате Arduino uno со стороннего носителя. Контакты используются в качестве ключа для расширения вычислительной способности Arduino uno в реальном мире. Просто подключите свои электронные устройства и датчики к разъемам, которые соответствуют каждому из этих контактов.
8. Имеется в наличии разъем ICSP для обхода USB-порта и сопряжения с Arduino напрямую в качестве последовательного устройства. Этот порт необходим, чтобы перезагрузить чип, если он поврежден и больше не может использоваться на вашем компьютере.
9. Наличие 32 КБ флэш-памяти для хранения кода разработчика.
10. Светодиод на плате подключается к цифровому контакту 13 для быстрой отладки кода и упрощения этого процесса.
11. Наконец, у него есть кнопка для сброса программы на чипе.

Arduino был создан в 2005 году двумя итальянскими инженерами – Дэвидом Куартиллесом и Массимо Банзи с целью, чтобы ученики научились программировать микроконтроллер Arduino uno и улучшить свои навыки в области электроники и использовать их в реальном мире.

Arduino uno может воспринимать окружающую среду, получая вход от различных датчиков, и способен влиять на окружающую среду, контролируя свет, двигатели и другие исполнительные механизмы. Микроконтроллер запрограммирован с использованием языка программирования Arduino (на основе проводки) и среды разработки Arduino (на основе обработки).

Теперь переходим непосредственно к проектам на Аrduino uno.

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 UNO

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

Arduino Nano

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 Mega

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.

Датчик Arduino

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

Газовый датчик Arduino

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.

Реле Arduino

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.

Установка Arduino IDE

Прежде чем начать работу с Arduino необходимо установить среду программирования Arduino IDE на ваш компьютер/ноутбук. Все описанные далее шаги по установке данной программной среды будут ориентированы на операционную систему Windows, для остальных операционных систем последовательность действий будет примерно такой же. Если возникнут проблемы с другими системами, то помощь можно найти по следующим ссылкам – для пользователей Mac и пользователей Linux. Перед началом установки Arduino IDE убедитесь что вы обладаете правами администратора на вашем компьютере – это облегчит установку.

Шаг 1. Загрузите Arduino IDE с официального сайта — https://www.arduino.cc/download_handler.php.

Шаг 2. Запустите скачанный exe файл.

Шаг 3. В открывшемся окне кликните на “I Agree” чтобы согласиться с условиями лицензии Arduino.

Шаг 4. В окне опций установки отметьте все галочки (см. рисунок).

Шаг 5. На этом шаге необходимо выбрать место установки Arduino IDE. По умолчанию стоит путь установки в Program files на диске C – крайне рекомендуется оставить именно этот путь.

Шаг 6. На этом шаге вы можете наблюдать как Arduino IDE устанавливается на ваш компьютер (см. рисунок). После того как установка будет завершена нажмите кнопку “completed”.

Шаг 7. После завершения установки запустите на выполнение файл Arduino.exe. Откроется окно IDE с минимумом кода внутри него – см. рисунок.

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.

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.

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.

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.

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
Информация в Arduino IDE – Загрузка завершена

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.

Arduino RC Airplane

Anyone who had a chance of playing around with some RC airplanes knows how cool and fun it is. It’s even cooler and more satisfying if you build the RC airplane on your own. The following project steps the satisfaction up even further, because here I will show you how to build your own RC airplane which is 100% DIY build. Also, we have a 100% DIY radio control system based on the Arduino.

The airplane is entirely made out of Styrofoam and what’s cooler, the shapes are made with the help of my DIY Arduino CNC Foam Cutting Machine, a project already mention above. The radio communication is based on the NRF24L01 transceiver modules. For that purpose, I used my DIY Arduino RC Transmitter and DIY Arduino RC Receiver.

Difficulty: Advanced

Загрузка программы мигания светодиода

Теперь загрузим нашу первую программу в плату Arduino при помощи программной среды Arduino IDE, которую мы только недавно установили. Установленная Arduino IDE содержит несколько примеров программ, которые будут весьма полезны для начинающих. Давайте откроем один из этих примеров программ используя следующий путь File -> Examples -> Basics -> Blink (как показано на рисунке).

При этом откроется программа Blink – ее цель состоит в том чтобы заставить мигать встроенный светодиод на плате Arduino. После открытия программы нам необходимо выбрать правильную плату Arduino – чтобы сделать это выберите пункт меню Tool -> Boards -> Arduino UNO/Genuino как показано на рисунке ниже.

Далее мы должны выбрать правильный порт для нашей платы. Ранее мы увидели, что для нашей платы был определен порт COM13. В вашем случае это может быть другой порт. Но для нашего рассматриваемого случая мы должны выбрать пункт меню Tools -> Port -> COM13.

Если все сделано правильно, то вы должны заметить что номер порта (в нашем случае COM 13) появится внизу экрана. После этого вам необходимо нажать кнопку загрузки программы (подсвечена синим цветом) на плату Arduino как показано на рисунке ниже.

После нажатия этой кнопки вы увидите надпись “Compiling sketch” и затем, если загрузка программы прошла успешно, вы увидите сообщение “Done Uploading” как показано на рисунке ниже.

Если у вас на данном этапе возникают какие либо ошибки, не рассмотренные в данной статье, то вы их можете попробовать найти в статье про 10 самых распространенных ошибок при работе с Arduino.

Теперь попробуем написать программу, которая будет зажигать светодиод при нажатии кнопки.

Easiest Way to get started with Arduino Projects!

The world of Arduinos may be daunting for a beginner but we got you covered! Here at Seeed, we’ve created a kit that consists of 10 different sensors with a tutorial on how to get started!

Grove Beginner Kit for Arduino with 10 Sensors and 12 Projects

Learning Arduino is not easy as you’ll need to understand the hardware, programming, and connection methods. Fret not. The Grove Beginner Kit for Arduino is an all-in-one kit that requires no breadboard, soldering, or wiring! It comes with 10 sensors and a step-by-step tutorial of 12 different projects for you to have the best experience learning about Arduinos! Find out more at Seeed’s online store!

Without further ado, let us jump right into the 20 Best Arduino UNO R3 projects 2021!

Stay tuned till the end as I will show you a selection guide on how to choose the right Arduino board for your next project!

Laser Tripwire Alarm Security System

Ref: SurtrTech

Security systems are often expensive to set up and also expensive to maintain. Why not create yourself with an Arduino together with a few other modules for less than $30!

Through this project, you will create a laser tripwire alarm system where once the laser beams are cut, the alarm will go off and will not stop until a button is pressed. In addition, you can also set up a passcode to make it even more secure where it now requires a passcode entered into it to stop the alarm.

What do you need? (Other than Arduino UNO)

• Grove – Light Sensor v1.2
• Laser Emitter
• Push Button
• Grove – 12-Channel Capacitive Touch Keypad (ATtiny1616)
• Grove – Buzzer

Interested? You can check out the full tutorial by SurtrTech on Hackster.io!

Подводя итоги

В завершении этой статьи – краткого знакомства с новым интересным сервисом Tinkercad Arduino Circuits, хотелось бы еще раз подчеркнуть его ключевые возможности: визуальный редактор схем, визуальный и текстовые редакторы кода, режим отладки, режим симуляции схем, возможность экспорта полученных скетчей и электрических схем в реальные проекты. Возможно, по отдельности каждая из этих возможностей лучше реализована в других мощных инструментах, но собранные вместе, да еще и в виде удобного, простого для освоения web-сервиса, они делают Tinkercad крайне полезным для любого, особенно начинающего, ардуинщика.

Судя по всему, сервис продолжает активно развиваться (небольшие апдейты и улучшения производятся непрерывно), так что, надеюсь, мы еще вернемся к этой теме в наших статьях.