10 Arduino-projektia aloittelijoille, joita kuka tahansa voi tehdäBlogi Postcircuito.io teamHuhtikuu 23, 2017
Arduino-projektien rakentaminen voi antaa sinulle suuren tyydytyksen tunteen, mutta usein aloittelijat eivät ole varmoja, mistä aloittaa. On paljon asioita, jotka on otettava huomioon projektia aloitettaessa, ja jos sinulla ei ole Maker-kokemusta, se voi olla melko hämmentävää. Tästä syystä kokosimme 10 Arduino-projektia aloittelijoille, joita kuka tahansa voi tehdä!
Alkuun pääsemiseksi on parasta, että sinulla on Arduino-käynnistyspaketti, joka sisältää: Arduino, hyppylankoja, vastuksia, leipälauta, LED ja painikkeita. Joissakin projekteissa tarvitaan lisäosia, ja niissä on linkkejä siihen, mistä voit ostaa niitä.
Kaikkiin alla oleviin projekteihin käytimme circuito.io:ta BoM (bill of materials), vaiheittaista kytkentäopasta ja koodinäytteitä, mutta voit tietenkin muuttaa alkuperäistä suunnittelua, lisätä tai poistaa komponentteja ja tehdä oman versiosi projektista.
Lämpömittari twistillä
Ensimmäistä projektia varten päätimme näyttää sinulle, miten tehdään lämpömittari. Tämä on melko yksinkertainen rakennelma ja se on yksi niistä asioista, joita on vain hyvä olla ympäri taloa. Myöskään tässä projektissa emme 3d-tulostaneet mitään osia, ja käytimme minimiosia, jotta se on todella helppo ja itsestään selvä.
Komponentit, joita tarvitset tähän projektiin ovat: Arduino Uno, DS18B20 – yksijohtiminen digitaalinen lämpötila-anturi ja 7-segmenttinen sarjanäyttö.
Kun sinulla on kaikki komponentit, voit aloittaa niiden kytkemisen yhteen. Tässä projektissa on vain yksi tulo – lämpötila-anturi ja yksi lähtö – 7-segmenttinäyttö, joten johdotus ei ole kovin vaikeaa. Kun napsautat tätä linkkiä ja sinut ohjataan sovellukseemme, jossa projektin komponentit on jo valittu sinulle.
Katsotaanpa eri komponentteja hieman yksityiskohtaisemmin:
- Lämpötila-anturilla on kolme pinniä – VCC, GND, jotka antavat anturille virtaa, ja DQ, joka on datatappi. Jokaisella käyttämäsi komponentilla on tietolehti – sieltä voit lukea komponentista ja oppia, mitä ominaisuuksia sillä on ja miten se toimii.
- Seitsemän segmentin sarjanäyttö voi näyttää 4 numeroa kerrallaan. Jokaista numeroa voidaan ohjata erikseen. Se voi näyttää numeroita, kirjaimia ja joitakin erikoismerkkejä. 7-segmenttinäyttö on hieman monimutkaisempi johdottaa. Kuten näet, siinä on 10 nastakytkentää. Niitä kaikkia ei välttämättä tarvitse käyttää, ja voit lukea lisää tietolehdestä. Olet ehkä huomannut, että toisin kuin lämpötila-anturissa, 7-segmenttinäytössä on reikiä eikä nastoja. Siksi sinun on juotettava urospuoliset header-nastat. Juottaminen voi kuulostaa pelottavalta, mutta se ei itse asiassa ole niin pelottavaa. Verkossa on hyviä opetusohjelmia, joita voit käyttää, tässä on hyvä Sparkfunin tekemä.
Jatkossa katsomme leipälautaa. Circuito.io:n kytkentäkaaviossa näet, että käytämme leipälautaa. Leipälaudat ovat perusprototyyppityökalu, jonka avulla voit testata erilaisia johdotuksia ilman, että sinun tarvitsee juottaa osia yhteen. Tämä säästää paljon aikaa ja materiaalia. Kun sinulla on lopullinen suunnittelu, voit luoda piirilevyn tai käyttää rei’itettyä prototyyppilevyä, kuten yllä olevassa kuvassa. Käsittelemme tätä asiaa lisää jossakin tulevassa postauksessamme erilaisista leipälaudoista ja prototyyppilevyistä. Tässä projektissa voit halutessasi pitäytyä leipälaudassa. Vau, olemme jo käsitelleet niin paljon tietoa! Tämä saattaa tuntua paljolta, ja sitä se todella onkin, mutta siksi viemme sinut tähän maailmaan askel askeleelta, joten älä luovuta, jos et ymmärrä kaikkea vielä aivan kaikkea. Se on osa hauskuutta – oppiminen samalla kun teet asioita!
Kun johdotukset ovat valmiit, voimme tarkastella koodia. Koodi on periaatteessa joukko sääntöjä ja ohjeita, jotka kertovat antureille ja toimilaitteille, mitä tehdä. Jos haluat ymmärtää siitä hieman enemmän, siirry Arduino-koodi-blogikirjoitukseemme. Voit katsoa tämän ILTMS:n tekemän 3 videon sarjan Arduinon ohjelmoinnista.
Palatakseni projektiimme, selitämme tässä vain koodin peruslogiikan – DS18B20-lämpötila-anturista luetut tiedot esitetään 7-segmenttisellä sarjanäytöllä sevenSegment.write- ja ds18b20.readTempC()-funktioiden avulla. Tämän projektin erityinen koodi löytyy Hackster-projektikeskuksestamme alareunassa olevasta koodiosiosta.
Sinun täytyy ladata tämä koodi ja liittää se alkuperäisen koodisi firmware-välilehteen, kuten Hacksterin opetusohjelmassa selitetään.
Kaikkien tämän projektin osien kokoamiseen käytimme erityistä materiaalia, josta pidämme todella paljon. Sen nimi on Sugru, ja se on värikästä ja supervahvaa epoksia, jota voit muovata haluamaasi muotoon ja antaa kuivua. Kun materiaali on kuivunut, se on erittäin vahvaa mutta joustavaa, joten se tuntuu mukavalta ja on värikästä ja hauskaa. Eihän tuo nyt ollut kovin paha, eikö?
Kuinka nopeasti pystyt pulauttamaan?
Teimme tämän projektin Pyhän Patrickin päiväksi, kun päätimme testata tiimimme pulauttamistaitoja. Päivä jäi mieleen (tai sitten ei). Ilmeisesti se, mitä pidimme loistavana tuloksena, opimme myöhemmin, että se oli hyvin hidas verrattuna ihmisten reaktioihin. Ai niin, aina on ensi vuosi, eikö?
Takaisin rakentamiseen – tässä projektissa käyttämämme komponentit ovat Arduino Uno, FSR (Force Sensing Resistor), Pushbutton, Piezo Speaker ja 7-segmenttinen näyttö. Käytimme samaa sarjan 7-segmenttinäyttöä kuin lämpömittarissa, mutta tällä kertaa lämpötilan näyttämisen sijaan se näyttää ajan, joka on kulunut siitä lähtien, kun tuoppi lähti kelistä. Voimme ymmärtää tästä, että 7-segmentti on vain näyttöelementti, ja varsinainen laskenta tehdään koodissa ja käsitellään Arduinon kautta.
Toinen komponentti tässä rakennelmassa on voima-anturi, joka havaitsee tuopin painon lasinalustalla. Kun se poistetaan, anturi havaitsee painon muutoksen ja käynnistää ajan, joka näytetään 7-segmentissä. Laskuri pysähtyy, kun se havaitsee tuopin painon takaisin alustalla. Tämä toiminta käynnistää toisen komponentin – pietsokaiuttimen – soittamaan sävelen. Painike nollaa ajan. Nämä kaikki komponentit muodostavat tämän projektin.
Jos olet suorittanut ensimmäisen projektin, prosessi on tässä melko samanlainen: teimme tätä projektia varten erityisen linkin, jotta kaikki komponentit ovat jo valmiiksi valittuina. Kun seuraat kytkentäohjetta ja olet testannut koodin, voit viimeistellä projektin ja tutustua siihen tarkemmin tässä viestissä.
Monitor Air Pollution
Tässä seuraavassa projektissa esittelemme sinulle uuden anturin. Sen nimi on MQ7 ja se kerää tietoa ilman CO-pitoisuuksista. Tämä anturi on erittäin herkkä ja sillä on nopea reagointinopeus. Voit lukea sen toiminnasta Sparkfunista. MQ7 antaa analogisen ulostulon, joten kytkemme sen Arduinon analogiseen tappiin. MQ7, kuten muutkin kaasuanturit, vaatii breakout-levyn, joka on pohjimmiltaan sovitin, jonka avulla voit liittää kaasuanturien parittomien nastojen parittomat nastat leipälaudalle.
Nyt kun tiedämme hieman enemmän kaasuantureista ja niiden toiminnasta, voimme siirtyä keskustelemaan tämän projektin koodista. Nyt kun sinulla on jo kaksi projektia takanasi, toivottavasti koodi ei enää näytä niin pelottavalta, ja voimme siirtyä keskustelemaan siitä, mitä koodi oikeastaan pitää sisällään. Tässä projektissa tapaamme siis map-funktion. Tämä on erittäin hyödyllinen ja laajalti käytetty funktio erilaisissa Arduino-projekteissa. Kuten nimestä voi päätellä, tämä funktio kartoittaa numeroita uudelleen yhdestä alueesta toiseen. Tässä tapauksessa MQ7-anturin alueelta RGB-LEDin alueelle, joka on 0-255. Kuten olet ehkä jo arvannut (tai nähnyt videolla), LEDien väri muuttuu punaisesta vihreäksi ilman CO-pitoisuuden mukaan. Kaikki yksityiskohdat tämän projektin rakentamisesta ja lisätietoja siitä löytyy projektin postauksesta blogissamme.
Janoinen flamingo
Janoinen flamingo on toinen hieno Arduino-projekti, jolla voit aloittaa tekemisen matkasi. Tässä projektissa käytämme maaperän kosteusanturia seuraamaan kasvien ympäristöä. Maaperän kosteusanturi on toinen analoginen anturi, kuten MQ7. Suuret tyynyt toimivat anturin antureina ja se käyttäytyy itse asiassa muuttuvana vastuksena. Siksi mitä enemmän maaperässä on vettä, sitä parempi johtavuus on kahden tyynyn välillä. Tämä johtaa pienempään resistanssiin, mikä tarkoittaa suurempaa SIG out -arvoa. Joten itse asiassa, kun vettä on enemmän, on korkeampia lähtösignaaleja, jotka sitten lähetetään analogisen nastan kautta Arduinoon. Tässä käyttämämme piezokaiutin, jonka olet jo tavannut Chug-mittarissa, on ohjelmoitu piippaamaan, kun maaperän kosteusanturin mittaukset ovat korkeat.
Käytimme tässä selityksessä muutamia elektroniikan termejä, kuten: vastus, vastus ja johtavuus. Jos nämä sanat kuulostavat sinulle tässä vaiheessa siansaksalta, se on aivan normaalia. Keskustelemme jossakin tulevassa postauksessamme myös perustermistöistä, mutta sillä välin voit aloittaa ottamalla tämän elektroniikkakurssin Instructablesissa. Se on hyvin informatiivinen, ja siinä on hyviä selityksiä ja esimerkkejä. Aloita hitaasti, opettele perustermit, älä yritä ahmia kaikkea kerralla. Se on aivan kuin uuden kielen oppiminen, se vaatii aikaa ja harjoittelua.
Palatakseni ystävälliseen vaaleanpunaiseen flamingoomme, sen jälkeen kun olemme keskustelleet siitä, miten maaperän kosteusanturi toimii ja miksi pietsokaiutin piippaa, kun se piippaa, meillä on vielä muutama asia, joita voimme tarkastella tässä projektissa. Pääasiassa kotelo, jonka rakensimme sitä varten. Tämä on ensimmäinen projekti, jossa keskustelemme 3D-tulostuksesta. Vaikka tässä projektissa ei ole välttämätöntä tehdä koteloa projektia varten, se antaa sille mukavan ja ainutlaatuisen ulkonäön, ja tässä tapauksessa se myös suojaa elektroniikkaa kastumiselta (aiothan kastella kasvisi jossain vaiheessa, eikö niin?).
3D-suunnittelu vaatii jonkin verran kokemusta ja myös melko paljon luovuutta. Kuten elektroniikan kanssa, voit tehdä 3D-tulostuksen muiden ihmisten ilmaisista malleista ilman, että ymmärrät syvällisesti kaikkea, mitä 3D-suunnittelusta pitää tietää. Haluat kuitenkin todennäköisesti kerätä tietoa matkan varrella ja alkaa jossain vaiheessa luoda omia malleja tai ainakin muokata muiden malleja omiin tarpeisiisi ja toiveisiisi sopiviksi. Hyvä paikka aloittaa 3D-suunnittelun opettelu on taas Instructablesin luokkien kautta.
Jokatapauksessa janoiselle flamingolle teimme tämän hienon kannen, joka pitää kaikki elektroniikkaosat todella mukavasti ja tiukasti kiinni, ja sinulla on vain ”jalat”, jotka ovat itse asiassa maaperän kosteusanturin tyynyjä, jotka työntyvät ulos. Löydät lisätietoja siitä, miten rakensimme tämän projektin, koodin ja 3d-tiedostot nimetystä blogikirjoituksesta.
Kierrätetty robottikäsivarsi
Robottikäsivarret ovat melko suosittu projekti maker-maailmassa. On olemassa erilaisia sarjoja robottivarsien rakentamiseen ja monia opetusohjelmia, joissa näytetään, miten niitä rakennetaan. Nämä mallit sisältävät yleensä CNC-laserleikkausta tai 3D-malleja. Päätimme, että haluamme tehdä robottikäsivarren materiaaleista, joita meillä oli työpajassamme saatavilla, koska osa makerina olemista on myös sitä, että opimme työskentelemään niillä materiaaleilla, joita meillä on, ja pienentämään projektin kustannuksia. Käyttämiämme materiaaleja olivat pienet puupalat, muovipullot, joista teimme ohuita hihnoja ja joita käytimme eräänlaisina kutistesiteinä, sekä hieman narua. Itse rakentaminen oli hauskaa, ja oli mielenkiintoista tutkia näiden ylijäämämateriaalien käyttöä ja sitä, miten voimme hyödyntää niitä. Kerromme lisää rakennusprosessista tässä blogikirjoituksessa.
Elektroniikkaosastolla on aika esitellä teille servomoottorit. Servoissa on integroidut hammaspyörät ja akseli, jota voidaan ohjata 180 asteen alueella, ja ne ovat myös erittäin suosittuja maker-maailmassa. Niitä käytetään kaikenlaisissa erilaisissa projekteissa. Olemme omistaneet toisen postauksen Arduino-moottoreille yleensä, ja siinä on myös oma osa servomoottoreista, joten olet tervetullut käymään sen läpi. Robottikäsivarsiprojektissa käytimme kolmea yleistä metallipyörästöservoa: yksi liikuttaa käsivartta oikealle ja vasemmalle, yksi liikuttaa käsivartta ylös ja alas ja yksi ohjaa tarttujaa.
Servojen ohjaamiseen käytimme 2-akselista joystickiä, kuten Playstation-kaukosäätimessäsi on. Tämä joystick on itse asiassa kaksi potentiometriä ja painike. Kartoitimme joystickin arvot (muistatko map-toiminnon?) niin, että joystickin x-akseli liikuttaa yhtä servoista oikealta vasemmalle (0-180 astetta). Joystickin y-akseli liikuttaa toista servoa ylös ja alas (0-180 astetta).
Kouran servolla on kaksi asentoa:
- 180 astetta – tarkoittaa, että koura on kiinni
- 0 astetta – tarkoittaa, että koura on auki
Joystickin painikkeella vaihdetaan näiden valmiiksi määriteltyjen asemien välillä.
Tässä projektissa on todella hienoa se, että voit rakentaa sen erilaisista materiaaleista ja todella tutustua komponentteihin, joiden kanssa työskentelet ja miten ne toimivat eri ympäristöissä. Voit oppia käyttämiesi servojen vääntömomentista ja siitä, kuinka paljon painoa ne voivat kantaa, niiden toiminta-alueesta ja paljon muuta. Tämä on loistava kokeiluprojekti, jos sinulla on hieman vapaa-aikaa ja halu oppia. Ja se on myös melko halpa.
Lentävä manaatti
Liikeilmaisimet – tapaamme ja käytämme niitä joka päivä. Autossamme, kotona, supermarketissa, toimistossamme tai kävellessämme kaupoissa. Tässä seuraavassa projektissa käytämme PIR-liikeilmaisinta, joka pystyy havaitsemaan ihmisten ja muiden elävien olentojen liikkeet 20 metrin etäisyydeltä. PIR-anturi toimii siten, että se havaitsee infrapunasäteilyn tasot. Voit lukea, miten tämä tehdään tarkalleen tässä Adafruitin hienossa opetusohjelmassa. Voit säätää PIR-anturin herkkyyttä ja asettaa myös viiveen lukemien välille.
Kuten kaikissa muissakin tämän viestin projekteissa, käytämme Arduino-levyä ja tässä tapauksessa Arduino Pro-micro 5v. Kuten näet alla olevasta kuvasta, korvasimme leipälaudan rei’itetyllä prototyyppilevyllä, kuten teimme lämpömittariprojektissa. Jälleen kerran tämä ei ole välttämätöntä, jos olet vasta aloittamassa, mutta myöhemmin nämä pienet prototyyppilevyt ovat loistava ratkaisu pysyvämpään projektiin, koska ne ovat halpoja ja luotettavia.
Tässä projektissa tapaamme myös servomoottorin jälleen kerran, mutta tällä kertaa meillä on vain yksi moottori projektissa, koska se liikkuu vain yhdellä akselilla.
Käärimme tämän melko yksinkertaisen projektin mukavalla kotelolla, joka pitää PIR-anturin ”silmän” alttiina, jotta se voi ”nähdä”, kuka on tulossa, mutta se on tyylikkäästi koottu mukavaan 3D-tulostettuun koteloon, joka jättää kaikki johdot ja elektroniikan pois silmästä, ja jättää sinulle mukavan näköisen manaatin, jonka voit laittaa työpajasi tai autotallin sisäänkäyntiin. Se saattaa jopa pitää tuholaiset loitolla kuin pelästynyt varis, mistä sitä tietää? Mukautettu koodi ja 3D-mallit löytyvät Hackster.io-sivuston projektikeskuksesta.
34Five Arduino Pet
Myönnämme, että tämä on outo ja omituinen projekti, mutta se sai paljon hulvattomia reaktioita. Ja mitä vikaa hauskanpidossa on? Lisäksi se on myös hyvä tekosyy tutustuttaa sinut toiseen anturiin – kiihtyvyysanturiin. Kuten olet varmaan arvannutkin, se mittaa kiihtyvyyttä kolmella eri akselilla. Tämän komponentin tarkat laskelmat ja toiminnot näet Digikeyn pikaoppaasta. Mutta perusasia on, että se reagoi suunnan muutoksiin. Kiihtyvyysanturin lisäksi käytimme jälleen pietsokaiutinta soittamaan tätä funky-melodiaa suunnanmuutosten mukaan. Se on siis lemmikkieläin, mutta myös jonkinlainen Darth-Vadery-kannettava musiikkisoitin.
Kuten kaikissa projekteissamme, löydät kaikki käyttämämme komponentit sovelluksestamme, ja jos klikkaat tätä linkkiä, näet kaikki komponentit valmiiksi valittuna sinulle, kuin taikaiskusta!
Lisätiedot, koodi ja 3D-mallit löytyvät Hackster-projektimme keskipisteestä.
Dronen ilmaportti
Dronet ovat tulleet viime aikoina erittäin suosituiksi, ja voit viedä leikkisi droneilla uudelle tasolle käyttämällä tätä interaktiivista ilmaporttia. Tätä projektia varten tarvitset HC-SRO4-ultraäänianturin, 9v-pariston, Sparkfun Arduino Pro Mini -ohjaimen ja RGB Diffused Common Anodin.
Drone-pylväät sopivat erinomaisesti lentotekniikan harjoitteluun. Ultraäänianturi havaitsee dronea lähestyvän ja vaihtaa valon punaisesta vihreäksi. Tee niin monta ilmaporttia kuin haluat ja rakenna niiden läpi esteiden rata kilpaillaksesi ystäviesi kanssa. Se on todella hauskaa, usko meitä. Kuten aina, sinulla on täydelliset ohjeet yhteisökeskuksessamme Hackster.io:ssa.
Käyttökelvoton Arduino-lahjapakkaus
Jos olet päässyt näin pitkälle, ansaitset Giftduinon!
Hauskan pitäminen on myös iso osa maker-Arduino-maailmaa, eikä ole mitään väärää tehdä projekteja, joilla ei ole tarkoitusta.
Mielenkiintoinen komponentti, jonka kanssa pääset tässä työskentelemään, on A1302 Hall Sensor. Tämä anturi toimii Hall-ilmiön periaatteilla, mikä tarkoittaa, että se reagoi magneettikenttien eroihin. Siksi aktivoidaksemme hall-anturin tässä projektissa, asetimme magneetin laatikon kanteen. Kun laatikko avataan, pietsokaiutin alkaa soittaa melodiaa ja näytöllä näkyy lahjapakkaus (tai mitä tahansa muuta haluat). Tässä projektissa näet, että emme käyttäneet leipälautaa vaan Arduino-prototyyppikilpeä. Sillä välin voit seurata ohjetta ja tehdä ikioman Giftduinon.
Kahvikapselin väritunnistin
Päätimme päättää ensimmäisen blogikirjoituksemme(!) suosituimmalla projektillamme. Rakkaus kahvia kohtaan on yleismaailmallista ja Nespresso-kapselin tunnistin voi olla hämmästyttävä vekotin, joka auttaa sinua valitsemaan kapselin.
Mekanismi projektin toiminnan takana on se, että RGB-valoanturi lukee punaisen, vihreän ja sinisen värikanavan kirkkaustasot ja lähettää ne Arduinolle, joka tunnistaa kapselin koodissa ennalta määritettyjen arvojen perusteella. Tarvittaviin komponentteihin kuuluvat RGB-valoanturi, Arduino pro mini, seinäadapteri, virtalähde ja sarjakäyttöinen LCD-näyttö. Seuraa opetusohjelmamme ohjeita piirin kokoamiseksi ja esimerkkikoodin lataamiseksi. Lataa sitten projektikoodi Githubista ja 3D-tulosta pakkaus. Kokoa ne yhteen ja voila, sinulla on kahvikapselin värinilmaisin.
Nyt kun sinulla on hieman enemmän tietoa siitä, miten tämä koko Arduino-juttu toimii, on aika aloittaa! Käytä hetki työympäristön valmisteluun ja varmista, että sinulla on kaikki tarvittava ennen kuin istut alas työskentelemään. Ensimmäiset projektit voivat olla haastavia, mutta ne avaavat luovien mahdollisuuksien maailman! Se on uskomatonta!