10 projektów Arduino dla początkujących, które każdy może wykonaćBlog Postcircuito.io teamApril 23, 2017
Budowanie projektów Arduino może dać Ci ogromne poczucie satysfakcji, ale wiele razy początkujący nie są pewni, od czego zacząć. Istnieje wiele rzeczy, które należy wziąć pod uwagę przy rozpoczynaniu projektu, a jeśli nie masz doświadczenia w Makerze, może to być dość mylące. Z tego powodu zebraliśmy razem 10 projektów Arduino dla początkujących, które każdy może wykonać!
Aby zacząć, najlepiej jest mieć zestaw startowy Arduino, który zawiera: Arduino, przewody zworki, rezystory, deskę chlebową, diodę LED i przyciski. Niektóre z projektów wymagają dodatkowych części i mają linki do miejsc, w których można je kupić.
We wszystkich projektach, które zobaczysz poniżej, użyliśmy circuito.io dla BoM (bill of materials), przewodnika okablowania krok po kroku i próbek kodu, ale oczywiście możesz zmienić oryginalny projekt, dodać lub usunąć komponenty i stworzyć swoją własną wersję projektu.
Thermometer with a Twist
W pierwszym projekcie zdecydowaliśmy się pokazać ci jak zrobić termometr. Jest to raczej prosta konstrukcja i jest to jedna z tych rzeczy, które po prostu dobrze jest mieć w domu. Również dla tego projektu, nie drukowaliśmy 3d żadnych części, i użyliśmy minimalnej ilości części tak, że jest naprawdę łatwy i niewymagający wyjaśnień.
Komponenty, których będziesz potrzebował do tego projektu to: Arduino Uno, DS18B20 – One Wire Digital Temperature Sensor oraz 7-Segment Serial Display.
Gdy masz już wszystkie komponenty możesz zacząć je ze sobą łączyć. Ten projekt ma tylko jedno wejście – czujnik temperatury, i jedno wyjście – 7-segmentowy wyświetlacz, więc okablowanie nie jest aż tak trudne. Po kliknięciu na ten link zostaniesz przekierowany do naszej aplikacji, gdzie komponenty do projektu są już dla Ciebie wybrane.
Przyjrzyjrzyjmy się różnym komponentom nieco bardziej szczegółowo:
- Czujnik temperatury ma 3 piny – VCC, GND, które zapewniają zasilanie czujnika, oraz DQ, który jest pinem danych. Każdy element, którego używasz, ma kartę katalogową – to tam możesz przeczytać o tym elemencie i dowiedzieć się, jakie ma właściwości i jak działa.
- Seryjny wyświetlacz 7-segmentowy może wyświetlać 4 cyfry naraz. Każda cyfra może być sterowana oddzielnie. Może on wyświetlać cyfry, litery i niektóre znaki specjalne. Wyświetlacz 7-segmentowy jest nieco bardziej skomplikowany w okablowaniu. Jak widać ma on 10 wyprowadzeń. Niekoniecznie będziesz musiał używać ich wszystkich i możesz przeczytać więcej na ten temat w datasheet. Być może zauważyłeś, że w przeciwieństwie do czujnika temperatury, wyświetlacz 7-segmentowy ma otwory, a nie piny. W związku z tym będziesz musiał przylutować męskie piny nagłówkowe. Lutowanie może wydawać się przerażające, ale w rzeczywistości nie jest aż tak straszne. Istnieją świetne tutoriale online, z których możesz skorzystać, oto jeden dobry autorstwa Sparkfun.
Następną rzeczą, której się przyjrzymy jest breadboard. Na schemacie połączeń na circuito.io widać, że używamy breadboardu. Tablica breadboard jest podstawowym narzędziem do prototypowania, które pozwala na testowanie różnych połączeń bez konieczności lutowania części. Oszczędza to wiele czasu i materiałów. Kiedy masz już ostateczny projekt, możesz stworzyć płytkę PCB lub użyć perforowanej płytki prototypowej, takiej jak ta widoczna na powyższym zdjęciu. Więcej na ten temat napiszemy w jednym z naszych przyszłych postów o różnych płytkach drukowanych i prototypowych. W tym projekcie możesz pozostać przy desce do krojenia, jeśli chcesz. Wow, omówiliśmy już tak wiele informacji! Może się wydawać, że to dużo, i rzeczywiście tak jest, ale właśnie dlatego wprowadzamy Cię w ten świat krok po kroku, więc nie poddawaj się, jeśli jeszcze nie wszystko rozumiesz. To część zabawy – uczenie się podczas tworzenia rzeczy!
Po tym jak okablowanie jest kompletne, możemy przyjrzeć się kodowi. Kod jest w zasadzie zestawem reguł i instrukcji, które mówią twoim czujnikom i aktuatorom, co mają robić. Jeśli chcesz zrozumieć nieco więcej na ten temat, przejdź do naszego wpisu na blogu o kodzie Arduino. Możesz też obejrzeć serię 3 filmów o programowaniu dla Arduino przygotowaną przez ILTMS.
Wracając do naszego projektu, wyjaśnimy tu tylko podstawową logikę kodu – dane odczytane z czujnika temperatury DS18B20 są prezentowane na szeregowym wyświetlaczu 7-segmentowym za pomocą funkcji sevenSegment.write i ds18b20.readTempC(). Konkretny kod dla tego projektu można znaleźć na naszym hubie projektu Hackster w sekcji kodu na dole.
Musisz pobrać ten kod i wkleić go do zakładki firmware w swoim oryginalnym kodzie, jak wyjaśniono w tutorialu na Hackster.
Aby złożyć wszystkie części tego projektu razem, użyliśmy specjalnego materiału, który naprawdę lubimy. Nazywa się Sugru i jest to kolorowy i bardzo wytrzymały epoksyd, który można formować do pożądanego kształtu i pozostawić do wyschnięcia. Po wyschnięciu, materiał ten jest super mocny, a jednocześnie elastyczny, więc jest przyjemny w dotyku, kolorowy i zabawny. Nie było tak źle, prawda?
How Fast Can You Chug?
Zrobiliśmy ten projekt na Dzień Świętego Patryka, kiedy postanowiliśmy sprawdzić umiejętności naszej drużyny w piciu. To był dzień do zapamiętania (a może nie). Najwyraźniej to, co myśleliśmy, że było świetnym wynikiem, później dowiedzieliśmy się, że było bardzo powolne w porównaniu do reakcji ludzi. No cóż, zawsze jest następny rok, prawda?
Wracając do budowy – komponenty, których użyliśmy w tym projekcie to Arduino Uno, FSR (Force Sensing Resistor), Pushbutton, Piezo Speaker i 7-segmentowy wyświetlacz. Użyliśmy tego samego 7-segmentowego wyświetlacza jak ten użyty w termometrze, ale tym razem zamiast temperatury wyświetlany jest czas, który upłynął od momentu opuszczenia podstawki przez kufel. Możemy z tego zrozumieć, że 7-segmentowy wyświetlacz jest tylko elementem wyświetlającym, a faktyczne obliczenia są wykonywane w kodzie i przetwarzane przez Arduino.
Innym komponentem w tej konstrukcji jest czujnik siły, który wykrywa wagę kufla na podstawce. Po jej wyjęciu, czujnik wykrywa zmianę wagi i rozpoczyna odmierzanie czasu, który jest wyświetlany na 7-segmentowym wyświetlaczu. Licznik zatrzymuje się, gdy wykryje wagę kufla z powrotem na podstawce. Ta czynność uruchamia kolejny element – głośnik piezoelektryczny, który odtwarza melodię. Przycisk resetuje czas. To są wszystkie komponenty, które składają się na ten projekt.
Jeśli ukończyłeś pierwszy projekt, proces tutaj jest prawie taki sam: stworzyliśmy specjalny link dla tego projektu, tak że wszystkie komponenty są już wstępnie wybrane. Postępując zgodnie z przewodnikiem okablowania i po przetestowaniu kodu, możesz ukończyć projekt i dowiedzieć się więcej o nim w tym poście.
Monitor Air Pollution
W tym następnym projekcie przedstawimy Ci nowy czujnik. Nazywa się on MQ7 i zbiera dane o stężeniu CO w powietrzu. Czujnik ten jest bardzo czuły i ma szybki czas reakcji. Możesz przeczytać o tym jak działa na stronie Sparkfun. MQ7 daje wyjście analogowe, dlatego podłączymy go do pinu analogowego w Arduino. MQ7, podobnie jak inne czujniki gazu, wymaga płytki breakout, która jest w zasadzie adapterem pozwalającym na podłączenie odlegle rozmieszczonych pinów czujników gazu do breadboardu.
Teraz, gdy wiemy już nieco więcej o czujnikach gazu i ich działaniu, możemy przejść do omówienia kodu tego projektu. Teraz, kiedy masz już za sobą dwa projekty, mamy nadzieję, że kod nie wygląda już tak przerażająco i możemy przejść do omówienia tego, co ten kod właściwie zawiera. W tym projekcie spotkamy się więc z funkcją map. Jest to bardzo przydatna i powszechnie używana funkcja w różnych projektach Arduino. Jak sama nazwa wskazuje, funkcja ta przemapowuje liczby z jednego zakresu do drugiego. W tym przypadku z zakresu czujnika MQ7, na zakres diody LED RGB, czyli 0-255. Więc jak już pewnie się domyślacie (lub widzieliście na filmie) kolor diody LED będzie się zmieniał z czerwonego na zielony w zależności od poziomu stężenia CO w powietrzu. Wszystkie szczegóły jak zbudować ten projekt, oraz więcej szczegółów na jego temat można znaleźć w poście projektu na naszym blogu.
Pragnący Flamingo
Pragnący Flamingo jest kolejnym świetnym projektem Arduino, z którym możesz rozpocząć swoją podróż do tworzenia. W tym projekcie, użyjemy czujnika wilgotności gleby do monitorowania środowiska naszych roślin. Czujnik wilgotności gleby jest kolejnym czujnikiem analogowym, takim jak MQ7. Duże pady działają jako sondy dla czujnika i tak naprawdę zachowuje się on jak zmienny rezystor. Dlatego też, im więcej wody jest w glebie, tym lepsza jest przewodność pomiędzy dwoma padami. Skutkuje to niższą rezystancją, co oznacza wyższy SIG out. Więc faktycznie, gdy jest więcej wody, są wyższe sygnały wyjściowe, które są następnie wysyłane przez pin analogowy do Arduino. Użyty tutaj głośnik piezoelektryczny, który już poznałeś w Chug Meter, jest zaprogramowany tak, aby wydawał sygnał dźwiękowy w przypadku wysokich pomiarów z czujnika wilgotności gleby.
W tym wyjaśnieniu użyliśmy kilku terminów z dziedziny elektroniki, takich jak: rezystor, opór i przewodność. Jeśli na tym etapie te słowa brzmią dla Ciebie jak bełkot, to jest to całkiem normalne. Będziemy również omówienie niektórych podstawowych terminów w jednym z naszych przyszłych postów, ale w międzyczasie, można zacząć od podjęcia tej klasy elektroniki na Instructables. To jest bardzo pouczające, i ma wielkie wyjaśnienia i przykłady. Zacznij powoli, nauczyć się podstawowych terminów, nie próbuj łyknąć to wszystko na raz. To jest tak jak z nauką nowego języka, wymaga czasu i praktyki.
Wracając do naszego sympatycznego różowego flaminga, po omówieniu, jak działa czujnik wilgotności gleby i dlaczego głośnik piezoelektryczny wydaje sygnały dźwiękowe, mamy jeszcze kilka rzeczy do sprawdzenia w tym projekcie. Głównie chodzi o obudowę, którą do niego zbudowaliśmy. To jest pierwszy projekt, w którym będziemy omawiać druk 3D. Chociaż w tym projekcie nie jest konieczne, aby wykonać obudowę dla projektu, to nadaje mu ładny i unikalny wygląd, a w tym przypadku również chroni elektronikę przed zamoczeniem (w końcu planujesz podlewać swoje rośliny w pewnym momencie, prawda?).
Projektowanie w 3D wymaga pewnego doświadczenia, a także sporej dozy kreatywności. Podobnie jak w przypadku elektroniki, możesz drukować 3D darmowe projekty innych ludzi bez dogłębnego zrozumienia wszystkiego, co trzeba wiedzieć o projektowaniu 3D. Jednakże, prawdopodobnie będziesz chciał zebrać trochę informacji po drodze i zacząć tworzyć własne projekty w pewnym momencie, lub przynajmniej dostosowując cudze projekty do swoich potrzeb i pragnień. Doskonałym miejscem do rozpoczęcia nauki o projektowaniu 3D są klasy Instructables.
W każdym razie, dla spragnionego flaminga, zrobiliśmy tę fajną pokrywę, która trzyma wszystkie części elektroniczne naprawdę ładnie i ciasno, i masz tylko „nogi”, które są w rzeczywistości podkładkami czujnika wilgotności gleby wystającymi na zewnątrz. Możesz znaleźć więcej informacji o tym, jak zbudowaliśmy ten projekt, kod i pliki 3d we wskazanym wpisie na blogu.
Recyklingowane ramię robotyczne
Ramiona robotyczne są dość popularnym projektem w świecie makerów. Istnieją różne zestawy do budowy ramion robotycznych, a wiele tutoriali pokazujących, jak je zbudować. Te projekty zazwyczaj zawierają cięcie laserem CNC lub projekty 3D. Zdecydowaliśmy, że chcemy zrobić ramię z materiałów, które mieliśmy dostępne w naszym warsztacie, ponieważ częścią bycia twórcą jest również nauka pracy z materiałami, które posiadamy i redukcja kosztów projektu. Materiały, których użyliśmy to małe kawałki drewna, plastikowe butelki, które zrobiliśmy z cienkich pasków i użyliśmy jako rodzaj opasek termokurczliwych, oraz trochę sznurka. Samo budowanie było świetną zabawą i interesujące było odkrywanie, w jaki sposób możemy wykorzystać te resztki materiałów. Więcej na temat procesu budowy wyjaśniliśmy w tym wpisie na blogu.
W dziale elektroniki nadszedł czas, aby przedstawić wam serwomotory. Serwomechanizmy mają zintegrowane koła zębate i wał, który może być kontrolowany w zakresie 180 stopni i są one również bardzo popularne w świecie makerów. Używa się ich do wszystkich rodzajów różnych projektów. Silnikom Arduino poświęciliśmy kolejny post i jest tam również dedykowana część o serwomechanizmach, więc zapraszamy do zapoznania się z nią. W projekcie ramienia robotycznego użyliśmy 3 generycznych metalowych serwomechanizmów: jeden porusza ramieniem w prawo i w lewo, jeden porusza ramieniem w górę i w dół, a jeden kontroluje chwytak.
Do sterowania serwomechanizmami użyliśmy 2-osiowego joysticka, takiego jak ten, który masz na swoim pilocie do Playstation. Ten joystick to tak naprawdę dwa potencjometry i przycisk. Zmapowaliśmy wartości joysticka (pamiętasz funkcję map?) tak, aby oś x joysticka poruszała jednym z serwomechanizmów od prawej do lewej (0-180 stopni). Oś y joysticka porusza innym serwomechanizmem w górę i w dół (0-180 stopni).
Serwomechanizm chwytaka ma dwie pozycje:
- 180 stopni – oznacza, że chwytak jest zamknięty
- 0 stopni – oznacza, że chwytak jest otwarty
Przycisk joysticka przełącza pomiędzy tymi predefiniowanymi pozycjami.
To, co jest naprawdę fajne w tym projekcie, to fakt, że możesz go zbudować z różnych materiałów i naprawdę poznać komponenty, z którymi pracujesz, oraz ich funkcjonowanie w różnych środowiskach. Możesz dowiedzieć się o momencie obrotowym serwomechanizmów, których używasz, a także o tym, jaką wagę mogą unieść, jaki jest ich zakres działania i wiele więcej. Jest to świetny projekt do eksperymentowania, jeśli masz trochę wolnego czasu i chęci do nauki. No i jest też całkiem tani.
Latający Manat
Czujniki ruchu – spotykamy i używamy ich na co dzień. W naszym samochodzie, w domu, w supermarkecie, w biurze czy podczas chodzenia po sklepach. W tym kolejnym projekcie używamy czujnika ruchu PIR, który może wykryć ruch ludzi i innych żywych stworzeń z odległości 20 stóp. Sposób działania czujnika PIR polega na tym, że wykrywa on poziom promieniowania podczerwonego. Możesz przeczytać o tym jak to się robi dokładnie w tym świetnym tutorialu od Adafruit. Możesz dostosować czułość czujnika PIR, a także ustawić opóźnienie pomiędzy odczytami.
Jak we wszystkich innych projektach w tym poście, używamy płytki Arduino, a w tym przypadku Arduino Pro-micro 5v. Jak widać na poniższym obrazku, zastąpiliśmy breadboard perforowaną płytką prototypową, tak jak w projekcie termometru. Ponownie, nie jest to konieczne, jeśli dopiero zaczynasz, ale później te małe płytki prototypowe są świetnym rozwiązaniem dla bardziej trwałych projektów, ponieważ są tanie i niezawodne.
W tym projekcie, spotykamy się również z serwomotorem po raz kolejny, ale tym razem mamy tylko jeden silnik w projekcie, ponieważ porusza się on tylko w jednej osi.
Zakończyliśmy ten dość prosty projekt ładną obudową, która utrzymuje „oko” czujnika PIR odsłonięte, aby mógł „zobaczyć” kto nadchodzi, ale jest elegancko złożony w ładnej obudowie wydrukowanej w 3D, która pozostawia wszystkie przewody i elektronikę z dala od oka i pozostawia cię z ładnie wyglądającą manatką, którą możesz umieścić w wejściu do swojego warsztatu lub garażu. Może nawet trzymać szkodniki z dala, jak przestraszony kruk, skąd wiesz? Niestandardowy kod i projekty 3D są na naszym hubie projektu na Hackster.io.
34Five Arduino Pet
Przyznajemy, że jest to dziwny i dziwaczny projekt, ale dostał wiele zabawnych reakcji. A co jest złego w dobrej zabawie? Dodatkowo jest to również dobry pretekst do zapoznania Was z kolejnym czujnikiem – akcelerometrem. Jak zapewne się domyślacie, mierzy on przyspieszenie w 3 różnych osiach. Możesz zobaczyć dokładne obliczenia i funkcje tego komponentu w przewodniku Quickstart firmy Digikey. Podstawą jest jednak to, że reaguje on na zmiany orientacji. Oprócz akcelerometru, ponownie użyliśmy głośnika piezoelektrycznego, aby odtwarzać wesołą melodię w zależności od zmian orientacji. Tak więc jest to zwierzątko, ale także przenośny instrument muzyczny w stylu Darth-Vadery.
Jak w przypadku wszystkich naszych projektów, możesz znaleźć wszystkie komponenty, których użyliśmy w naszej aplikacji, a jeśli klikniesz ten link, zobaczysz wszystkie komponenty wstępnie wybrane dla Ciebie, jak magia!
Więcej szczegółów, kod i projekty 3D znajdują się na naszym hubie projektu Hackster.
Drone Air Gate
Drony stały się ostatnio niezwykle popularne i możesz przenieść swój czas zabawy z dronem na nowy poziom, używając tej interaktywnej bramy powietrznej. Do tego projektu potrzebujesz czujnika ultradźwiękowego HC-SRO4, baterii 9V, kontrolera Sparkfun Arduino Pro Mini oraz rozproszonej wspólnej anody RGB.
Tyczki do drona są świetne do ćwiczenia techniki lotu. Czujnik ultradźwiękowy wykrywa zbliżanie się drona i zmienia światło z czerwonego na zielone. Zrób tyle bramek powietrznych, ile chcesz i zbuduj przez nie tor przeszkód, aby ścigać się z przyjaciółmi. To naprawdę świetna zabawa, uwierz nam. Jak zawsze, masz pełne instrukcje na naszym hubie społecznościowym na Hackster.io.
Bezużyteczne Arduino Gift Box
Jeśli dotarłeś tak daleko, zasługujesz na Giftduino!
Zabawa jest również ważną częścią świata makerów-Arduino i nie ma nic złego w tworzeniu projektów, które nie mają celu.
Interesującym komponentem, z którym będziesz mógł tutaj pracować, jest czujnik Halla A1302. Czujnik ten działa na zasadzie efektu Halla, co oznacza, że reaguje na różnice w polu magnetycznym. Dlatego, aby aktywować czujnik Halla w tym projekcie, umieściliśmy magnes na pokrywie pudełka. Kiedy pudełko zostanie otwarte, głośnik piezoelektryczny zacznie grać melodię, a na ekranie pojawi się pudełko z prezentem (lub cokolwiek innego, co chcesz). W tym projekcie można zauważyć, że nie użyliśmy płytki drukowanej, ale raczej prototypowego shielda Arduino. W międzyczasie możesz podążać za tutorialem i zrobić swoje własne Giftduino.
Wykrywacz koloru kapsułek kawy
Wybraliśmy, aby zakończyć nasz pierwszy wpis na blogu(!) naszym najpopularniejszym projektem. Miłość do kawy jest uniwersalna, a wykrywacz kapsułek Nespresso może być niesamowitym gadżetem, który pomoże Ci w wyborze kapsułki.
Mechanizm działania projektu polega na tym, że czujnik światła RGB odczytuje poziomy jasności kanału czerwonego, zielonego i niebieskiego i wysyła je do Arduino, które rozpozna Twoją kapsułkę na podstawie wcześniej zdefiniowanych wartości w kodzie. Potrzebne komponenty to czujnik światła RGB, Arduino pro mini, adapter ścienny, zasilacz i wyświetlacz LCD z obsługą portu szeregowego. Postępuj zgodnie z instrukcjami w naszym tutorialu, aby złożyć swój obwód i pobrać przykładowy kod. Następnie pobierz kod projektu z Githuba, a opakowanie wydrukuj w 3D. Złóż je razem i voila, masz detektor koloru kapsułek kawy.
Teraz, gdy masz już trochę więcej informacji o tym, jak działa to całe Arduino, czas zacząć! Poświęć chwilę na przygotowanie swojego środowiska pracy i upewnij się, że masz wszystko, czego potrzebujesz, zanim usiądziesz do pracy. Pierwsze kilka projektów może być wyzwaniem, ale otwierają one świat kreatywnych możliwości! To jest niesamowite!