Макетная плата для монтажа без пайки для ардуино

ШИМ Arduino

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — это процесс управления напряжением за счет скважности сигнала. То есть используя ШИМ мы можем плавно управлять нагрузкой

Например можно плавно изменять яркость светодиода, но это изменение яркости получается не за счет уменьшения напряжения, а за счет увеличения интервалов низкого сигнала. Принцип действия ШИМ показан на этой схеме:

ШИМ ардуино

Когда мы подаем ШИМ на светодиод, то он начинает быстро зажигаться и гаснуть. Человеческий глаз не способен увидеть это, так как частота слишком высока. Но при съемке на видео вы скорее всего увидите моменты когда светодиод не горит. Это случится при условии что частота кадров камеры не будет кратна частоте ШИМ.

В Arduino есть встроенный широтно-импульсный модулятор. Использовать ШИМ можно только на тех пинах, которые поддерживаются микроконтроллером. Например Arduino Uno и Nano имеют по 6 ШИМ выводов: это пины D3, D5, D6, D9, D10 и D11. В других платах пины могут отличаться. Вы можете найти описание интересующей вас платы в этом разделе.

Для использования ШИМ в Arduino есть функция analogWrite(). Она принимает в качестве аргументов номер пина и значение ШИМ от 0 до 255. 0 — это 0% заполнения высоким сигналом, а 255 это 100%. Давайте для примера напишем простой скетч. Сделаем так, что бы светодиод плавно загорался, ждал одну секунду и так же плавно угасал и так до бесконечности. Вот пример использования этой функции:

Скетчи на ATtiny84

Итак, у нас Arduino Uno. Как же нам запрограммировать нашу «тиньку»? Для этого используется такое устройство, как программатор. Он необходим для того, чтобы залить в контроллер прошивку.
Мы можем превратить в него нашу Arduino. И делается это элементарно, путем заливки скетча ArduinoISP.

Делаем программатор и собираем схему

Открываем соответствующий скетч «Файл → Примеры → ArduinoISP» и заливаем его. Все, превращение завершено. Теперь необходимо правильно собрать схему, чтобы прошить «тиньку». Обратимся к коду скетча, который был только что залит. Даже не к коду, а к комментарию перед ним.

Сначала подключим светодиоды таким образом, как описано в комментарии, не забывая резисторы. После сборки схемы и подачи питания, светодиод, подключенный к пину 9 «Heartbeat» будет моргать, обозначая нормальное функционирование. Если этого не произошло, то ищите ошибки в подключении.

Теперь надо подключить пины 10-13 к ATtiny. Чтобы узнать распиновку последней, обратимся к даташиту, который можно скачать с сайта Atmel , производителя этих контроллеров. На второй странице расположена картинка, описывающая распиновку.
Основываясь на даташите и комментарии из скетча, можем составить следующую таблицу подключения:

Arduino UNO ATtiny84
Reset 10 4
MOSI 11 7
MISO 12 8
SCK 13 9

Теперь подключим светодиод и переменный резистор.
Резистор необходимо подключить в пину №6 (PA7), поскольку этот пин может быть входом для аналого-цифрового преобразователя, а светодиод — к любому другому, например, к 10 (PA3).

О нумерации пинов

Стоит немного рассказать о различии нумерации пинов в Arduino и при использовании «чистого» С. В Arduino пины нумеруются последовательно и исключаются системные (питание, земля и т.д.), а в реальности все немного иначе. Все выводы контроллера можно охарактеризовать двумя парметрами: номер порта (порт А, порт В и т.д.) и номер вывода (1..8).

На сайте Arduino можно найти карту пинов. Она выглядит следующим образом:

Для используемой нами ATtiny84 нумерация будет аналогична. В библиотеке Arduino-tiny, о которой речь пойдёт далее, можно найти следующую таблицу соответствия:

// ATMEL ATTINY84 / ARDUINO
//
// +-\/-+
// VCC 1| |14 GND
// (D 0) PB0 2| |13 AREF (D 10)
// (D 1) PB1 3| |12 PA1 (D 9)
// PB3 4| |11 PA2 (D 8)
// PWM INT0 (D 2) PB2 5| |10 PA3 (D 7)
// PWM (D 3) PA7 6| |9 PA4 (D 6)
// PWM (D 4) PA6 7| |8 PA5 (D 5) PWM
// +—-+

В соответсвии с назначением каждой ножки контроллера, аналоговые пины (те, у которых есть вход АЦП) нумеруются в скетче по каналу АЦП.
Напримем, пин сфизическим номером 11 может быть входом для второго канала АЦП (ADC2), поэтому в скетче он будет называться A2.

Теперь необходимо научить среду программирования Arduino понимать тот факт, что мы используем другой контроллер.

Учим среду разработки

Первым делом необходимо скачать библиотеку arduino-tiny , содержащую в себе все необходимое.
Далее заходим в настройки Arduino и смотрим расположение папки со скетчами.

Переходим в эту папку и создаем там новую с названием «hardware». А в ней еще одну, «tiny». Копируем содержимое скачанного ранее архива в эту папку.
И последнее действие — переименовываем файл «Prospective Boards.txt» в «boards.txt». Теперь перезагружем среду разработки и идем в меню «Сервис → Плата».

Можно видеть, то добавилось много новых пунктов.

Программируем ATtiny84

Выбираем в качестве нужного устройства «Сервис → Плата → ATtiny84 @ 8 MHz (internal oscillator; BOD disabled)» поскольку у нас нету внешнего кварца, который задает частоту работы контроллера. В качестве программатора выберем — «Сервис → Программатор → Arduino as ISP».

В качестве кода берем уже написанный нами код для светодиода и подстроечного резистора и изменяем там номера пинов.

// Номер пина для светодиода
// Номер аналогового пина
// В эту переменную считываем значение с аналогового входа
// Настраиваем пин светодиода на выход
// Считываем значение
// val содержит значение из диапазона 0..1023, а диапазон значений для analogWrite
// 0..255. Для этого делим val на 4

Описание аппаратной части Arduino

Физически Arduino представляет собой небольшую печатную плату. Самой распространенной на данный момент версией является Arduino UNO с габаритами 75×55 мм.

На плате располагается микроконтроллер ATMega328, этот микроконтроллер имеет 2 кб оперативной памяти и 32 кб памяти флэш-памяти для программ. Пользователю доступно несколько меньшая часть памяти программ, потому что часть памяти программ отведено под программу-загрузчик, которая управляет работой платы при загрузке в нее пользовательской программы. Платы заводского изготовления обычно поставляются уже с записанной в память программой-загрузчиком. Если отдельный микроконтроллер, программируемый на Ассемблере, достаточно легко довести до неработоспособного состояния неверными командами, то с Arduino это сделать несколько сложнее, т.к. программное обеспечение Arduino играет роль «защиты от дурака», защищая микроконтоллер от неверных действий начинающего пользователя. Кварцевый резонатор задает тактовую частоту работы микроконтроллера 16 МГц. Так же в микроконтоллере имеется внутренний кварцевый резонатор на частоту 8 МГц, но его обычно не используют.

Для связи с компьютером на плате имеется разъем USB-BF. На платах разных производителей в этой части возможны существенные различия, кроме USB-BF автору встречались платы с micro-USB, на старых и самодельных платах, скорее всего, будет 9-контактный разъем COM-порта. На плате Arduino UNO установлен специальный преобразователь, поэтому подключенная к компьютеру плата, определяется как новый COM-порт. Одно из преимуществ Arduino состоит в том, что благодаря наличию программы загрузчика и возможности подключения Arduino к персональному компьютеру для ее программирования не нужен отдельный программатор. 

Подключенная к компьютеру плата Arduino питается через USB-порт. Если плата используется отдельно, то необходимо подключить к плате блок питания с выходным постоянным напряжением 7-12 В, разъем питания, вероятно, типа DS-210. На плате имеется стабилизатор напряжения, поэтому к качеству питающего напряжения устройство нетребовательно. Подойдет почти любой малогабаритный блок питания. В автономных условиях подходит 9 В батарея типа «Крона», или две последовательно соединенные батареи типа 3R12 (3336).

На плате располагается 14 цифровых портов ввода-вывода, 6 из которых поддерживают широтно-импульсную модуляцию (помечены на плате знаком «~»).

Кроме цифровых на плате есть 6 аналоговых портов. Аналоговые порты подключены в 10 битному аналогово-цифровому преобразователю, при необходимости их также можно использовать в качестве цифровых портов. 

На плате имеются четыре светодиода – индикатор питания (обозначен, как ON), светодиод, подключенный к 13 порту (L), два светодиода индикации обмена данными через последовательный порт (TX и RX). Также на плате имеется кнопка для перезагрузки микроконтроллера. 

Одним из достоинств Arduino является то, что кроме основной платы производится дополнительные платы, расширяющие возможности основного устройства. Такие платы расширения называют Shield, что дословно можно перевести как «щит» или «экран», обычно в русскоязычной литературе используется англицизм «шилд». Шилды позволяют подключать к Arduino электродвигатели, обеспечивают выход в компьютерные сети по протоколу Ethernet или WiFi, передачу информации по сети сотовой связи GSM, и выполняют многие другие функции. Для работы с такими платами существуют готовые программные библиотеки.

Freeduino – Arduino совместимый микроконтроллер

Что такое Freeduino?

Freeduino — программируемая через USB порт микро-ЭВМ, в которую можно загрузить любую программу и получить компактное автономное микропроцессорное устройство с заложенными в него Вашими функциями.

Freeduino — совместимая с Arduino открытая платформа, популярная во всем мире, и наиболее известная именно под именем Arduino. Встречаются также и русские варианты написания: «Ардуино» и «Фридуино».

Возможности платформы не ограничены имеющейся «на борту» периферией – существуют модули, добавляющие к Freeduino новые функции и интерфейсы, такие, например, как модуль Ethernet, или модуль M-Shield, упрощающий подключение двигателей постоянного тока и шаговых двигателей:

^^^

Чем вызвана популярность проекта?

Проект действительно популярен — Google насчитал больше 60 миллионов ссылок: https://www.google.com/search?q=Arduino

  • Сопряжение устройства с USB портом компьютера;
  • Не требуется навыков программирования микроконтроллеров;
  • Не требуются специализированные программаторы и компиляторы;
  • Программируется на очень простом языке, понятном неспециалисту;
  • Удобная и простая среда разработки программ для микроконтроллера;
  • Широкое распространение в сети Internet: сотни сайтов с примерами готовых проектов и библиотек дополнительных функций;
  • Проект является 100% открытым — доступны все исходные тексты;
  • Устройство достаточно функционально — 14 цифровых входов/выходов, из них 6 выходов с широтно-импульсным модулированием, 6 аналоговых входов;
  • Кроссплатформенность. Среда разработки программ для Freeduino работает на Windows, Macintosh OS X, Linux и других операционных системах, поскольку является открытой и реализована на Java.

Области применения

Freeduino можно использовать практически по всех областях электроники, где требуется управление системой по заданному алгоритму с возможностью реагирования на внешние сигналы.

С помощью Freeduino Вы можете легко изготовить системы управления различных электронных устройств: светомузыка; сигнализация; шаговый двигатель; жидкокристаллическая панель, возможно применение в измерении физических величин совместно с датчиками уровня, движения, веса и многое другое.

Чем отличается Freeduino от Arduino?

Если отвечать коротко, то почти ничем.

Электрические схемы микроконтроллеров Arduino и Freeduino не имеют никаких принципиальных различий, и устройства 100% совместимы друг с другом. Несмотря на то, что весь проект Arduino (включая среду разработки, компилятор, прошивки загрузчика, электрическую схему и прочее) является открытым, есть ограничение на использование названия Arduino. Поэтому энтузиасты и организовали проект Freeduino.

Плата Arduino Uno

Слово Uno переводится с итальянского языка, как «один». Устройство названо в связи с началом выпуска Arduino 1.0.

Другими словами, Uno является эталонной моделью для всей платформы типа Arduino. Это последнее устройство в серии плат USB, доказавшее свою эффективность и проверенное временем.

Arduino Uno создано на микроконтроллере типа ATmega 328 (datasheet).

Его состав следующий:

  • количество цифровых входов и выходов составляет 14 (а шесть из них имеется возможность использовать как выходы ШИМ);
  • число аналоговых входов составляет шесть;
  • 16 МГц – кварцевый резонатор;
  • имеется разъём для питания;
  • есть разъём, предназначенный для ICSP-программирования внутри самой схемы;
  • присутствует кнопка для сброса.

Крайне важно отметить, что отличительной особенностью всех новых плат arduino является использование для интерфейсов USB–UART микроконтроллера типа ATmega 16U2 (или ATmega 8U2 в версиях R1, R2) вместо устаревшей микросхемы типа FTDI. Плата Uno по версии R2 снабжается дополнительным подтягивающим к земле резистором на линии HWB применяемого микроконтроллера

Плата Uno по версии R2 снабжается дополнительным подтягивающим к земле резистором на линии HWB применяемого микроконтроллера.

Распиновка выглядит следующим образом:

  1. Последовательный интерфейс использует шины №0 (RX – получение данных), №1 (TX – передача данных).
  2. Для внешнего прерывания используются выводы №2, №3.
  3. Для ШИМ используются выводы за номерами 3,5, 6, 9, 10, 11. Функция analog Write обеспечивает разрешение в 8 бит.
  4. Связь посредством SPI: контакты №10 (SS), №11 (MOSI), №12 (MISO), №13 (SCK).
  5. Вывод №13 запитывает светодиод, который загорается при высоком потенциале.
  6. Uno оснащена 6 аналоговыми входами (A0 – A5), которые имеют разрешение в 10 бит.
  7. Для изменения верхнего предела напряжения используется вывод AREF (функция analog Reference).
  8. Связь I2C (TWI, библиотека Wire) осуществляется через выводы №4 (SDA), №5 (SCL).
  9. Вывод Reset – перезагрузка микроконтроллера.

История Ардуино

Основателями компании, которая начала создавать платы Ардуино, являются итальянцы Массимо Банци, Девида Куартиллье, Тома Иго, Джанлука Мартино и Девида Меллиса. Такой была первоначальная команда создателей.

А название они позаимствовали у итальянского бара, который, в свою очередь, был назван в честь короля Италии.

Фрагмент портрета Ардуина из Ивреи. Замок Мазино. Картина пьемонтской школы около 1700 года.

Ардуин был итальянским дворянином, который был королем Италии с 1002 по 1014 год. В 990 году Ардуин стал маркграфом Ивреи, а в 991 году графом Священного дворца Латеранского в Риме.

Стоит также сказать, что для Соединенных Штатов Америки используется другое название — Genuino.

Подключение Arduino Shields

Для подключения шилда нужно просто аккуратно «надеть» его на основную плату. Обычно контакты шилда типа гребенки (папа) легко вставляются в разъемы платы ардуино. В некоторых случаях требуется аккуратно подправить штырки, если сама плата спаяна неаккуратно. Тут главное действовать аккуратно и не прилагаться излишней силы.

Как правило, шилд предназначен для вполне конкретной версии контроллера, хотя, например, многие шилды для Arduino Uno вполне нормально работают с платами Arduino Mega. Распиновка контактов на меге выполнена так, что первые 14 цифровых контактов и контакты с противоположной стороны платы совпадают с расположением контактов на UNO, поэтому  в нее легко становится шилд от ардуино.

Наборы и конструкторы Ларт

ЛАРТ Сармат Армага

Набор на основе контроллера Ардуино, при помощи которого можно собрать робота, движущегося по линии. Главный компонент комплекта – миниатюрная плата Ардуино Нано, которая позволяет подключать не только входящие в состав набора компоненты, а и другие элементы совместимые с Ардуино, как механического, так и электронного типа. Это дает возможность совершенствовать полученного робота.

ЛАРТ Печенег Батана

Комплект включает плату Ардуино Нано и имеет достаточное количество элементов для разработки и строительства роботов, которых при помощи состава набора можно собрать две разновидности: робот, движущийся по черной линии и робот с датчиком ультразвука. Для программирования применяется текстовая среда Arduino IDE. Для разных модификаций роботов имеется возможность использования совместимых с Ардуино компонентов, а при помощи дополнительной пластины можно установить большее количество датчиков.

Выбрать и купить наборы ЛАРТ можно на официальном сайте: lartmaster.ru/

Конструктор Смарт Робо

Готовый конструктор для создания электронного робота на основе Ардуино, в комплект входит необходимое количество элементов, и руководство к сборке. Базовый элемент набора – плата от Keyestudio (100% аналог Ардуино). Полученный робот может быть запрограммирован на движение по линии, возможность объезда препятствий и управление от дистанционного пульта. Все элементы соединяются при помощи быстроразъемных соединителей и не требуют пайки. Доработать и усовершенствовать полученную конструкцию можно добавив на плату дополнительные элементы, совместимые с контроллером Ардуино.

Конструктор Смарт

Серия наборов, которые отличаются по комплектации. Основной компонент – плата Smart Uno – аналог контроллера Ардуино Уно, не уступающий ему по качественным характеристикам. В зависимости от комплектации (Смарт 10, Смарт 20 и Смарт 30) набор содержит элементы, как для начального уровня проектирования, так и для разработки более сложных проектов. При необходимости возможно подключение других электронных компонентов, совместимых с микроконтроллером.

Смарт Genuino

Серия наборов – Смарт 10 Genuino, Смарт 20 Genuino, Смарт 30 Genuino, которые отличны по количеству деталей в комплекте. Главный базовый компонент – плата Genuino Uno, кроме которой в составе имеются электронные детали, беспаечная макетная плата, провода и руководство по проектированию. Набор будет интересен как новичкам, так и профессиональным пользователям.

Выбрать и купить конструктор SmartElements можно на официальном сайте: https://smartelements.ru/

Робоплатформа Robbo (ScratchDuino)

Конструктор предназначен для обучения детей и взрослых основам робототехники и электроники. Управление роботизированным механизмом может осуществляться из различных сред программирования (Scratch, Lazarus, Кумир) или же пульта управления. Базовый компонент – картридж Ардуино. В зависимости от типа комплектации варьируется количество составных элементов.

Выбрать и купить конструктор Robbo можно на официальном сайте: https://robboclub.ru/

Шаг 5. Пайка компонентов

После того, как вы получили печатную плату, пришло время припаять компоненты на неё, чтобы сделать конечный продукт. В этом нет ничего сложного. Просто держите распечатку схемы перед собой и начинайте размещать компоненты по одному на печатной плате. Убедитесь, что после завершения этого шага нет короткого замыкания по питанию и заземлению.

Одна вещь, которую стоит пояснить, заключается в том, что значения конденсаторов не обязательно должны быть идеальными. Нечто близкое к тем величинам, что мы обсуждали выше, вполне будет работать. То же самое касается резисторов. Но сохраните значения R1 и R2 LM317.

Одна вещь, которую вы можете найти странной, что у arduino, который мы сделали, есть две кнопки сброса. На самом деле, когда разрабатывали макет, использовали четырехконтактную кнопку для справки. Но во время пайки стало понятно, что у нас её нет. Поэтому мы припаяли 2 двухполюсных переключателя сброса на место. Там нет ничего особенного.

5. Загрузка первого скетча

Среда настроена, плата подключена. Пора прошивать платформу.

Arduino IDE содержит большой список готовых примеров, в которых можно быстро подсмотреть решение какой-либо задачи.

  1. Откройте распространенный пример — «Blink»:
    Файл
    Примеры
    01.Basics
    Blink.
  2. Откроется окно с демонстрационным примером.
  3. Немного модифицируйте код, чтобы увидеть разницу с заводским миганием светодиода. Замените строчки: 
      delay(1000);

    на: 

      delay(100);

    Полная версия кода:

    blink.ino
    void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
 
void loop() {
  // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
  // wait for a second  
  delay(100);
  // turn the LED off by making the voltage LOW                    
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  // wait for a second
  delay(100);
}
  4. Нажмите на иконку «Компиляция» для проверки кода на ошибки.
  5. Нажмите на иконку «Загрузка» для заливки на плату.
  6. После прошивки платформы светодиод «L» начнёт загораться и гаснуть каждые 100 миллисекунд — в 10 раз быстрее исходной версии. Это значит, что ваш тестовый код успешно загрузился и заработал. Теперь смело переходите к экспериментам на Arduino.

Язык программирования Ардуино

Когда у вас есть на руках плата микроконтроллера и на компьютере установлена среда разработки, вы можете приступать к написанию своих первых скетчей (прошивок). Для этого необходимо ознакомиться с языком программирования.

Для программирования Arduino используется упрощенная версия языка C++ с предопределенными функциями. Как и в других Cи-подобных языках программирования есть ряд правил написания кода. Вот самые базовые из них:

  • После каждой инструкции необходимо ставить знак точки с запятой (;)
  • Перед объявлением функции необходимо указать тип данных, возвращаемый функцией или void если функция не возвращает значение.
  • Так же необходимо указывать тип данных перед объявлением переменной.
  • Комментарии обозначаются: // Строчный и /* блочный */

Подробнее о типах данных, функциях, переменных, операторах и языковых конструкциях вы можете узнать на странице по программированию Arduino. Вам не нужно заучивать и запоминать всю эту информацию. Вы всегда можете зайти в справочник и посмотреть синтаксис той или иной функции.

Все прошивки для Arduino должны содержать минимум 2 функции. Это setup() и loop().

Функция setup

Функция setup() выполняется в самом начале и только 1 раз сразу после включения или перезагрузки вашего устройства. Обычно в этой функции декларируют режимы пинов, открывают необходимые протоколы связи, устанавливают соединения с дополнительными модулями и настраивают подключенные библиотеки. Если для вашей прошивки ничего подобного делать не нужно, то функция все равно должна быть объявлена. Вот стандартный пример функции setup():

Функция loop

Функция loop() выполняется после функции setup(). Loop в переводе с английского значит «петля». Это говорит о том что функция зациклена, то есть будет выполняться снова и снова. Например микроконтроллер ATmega328, который установлен в большинстве плат Arduino, будет выполнять функцию loop около 10 000 раз в секунду (если не используются задержки и сложные вычисления). Благодаря этому у нас есть большие возможности.

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.

Как еще можно модернизировать квадрик

Узким местом коптера являются его коллекторные движки. Если поискать, можно найти чуть более крупные и более мощные моторы, чем предложены в нашей статье, но значительного выигрыша в характеристиках не произойдет.

Впрочем, у нас была цель собрать недорогой квадрокоптер своими руками, и именно поэтому использовались дешевые моторы. Бесколлекторные двигатели заметно дороже, но зато они дадут вам заметно большую мощность и надежность. К ним придется докупить еще и контроллеры скорости, но это действительно эффективная модернизация.

Выбор платы Arduino Uno обусловлен тем, что с нее можно довольно легко снять чип и поставить его на ProtoBoard. Это позволяет уменьшить вес дрона на 30 грамм, но придется включить в схему дополнительные конденсаторы. Подойдет и плата Arduino Pro Mini.

Что касается программы Arduino, то ее можно сравнительно легко изменить и дополнить новыми функциями. Главное, что с ее помощью дрон способен в автоматическом режиме стабилизовать свое положение.

На квадрокоптер могут быть установлены дополнительные модули, например, плата приемника, что позволит организовать дистанционное управление дроном.

Виды ПЛК

ПЛК делятся на два основных типа: фиксированный (или компактный ПЛК) и модульный ПЛК.

Компактный или фиксированный ПЛК: обычно это бюджетный ПЛК, который популярен во многих отраслях. Компактный ПЛК имеет фиксированное количество модулей ввода/вывода и внешних плат ввода/вывода, и они не могут быть расширены позднее для более сложной настройки. Вы можете увидеть фиксированный ПЛК на следующем изображении.

Модульный ПЛК: модульный ПЛК допускает многократное расширение за счет параллельного размещения модулей. Порты ввода/вывода модульного ПЛК могут быть увеличены для более сложных операций в отрасли. Модульный ПЛК также проще в использовании, поскольку каждый компонент не зависит друг от друга. Этот тип ПЛК популярен во многих отраслях промышленности.

Дополнительные модули и сенсоры

Полностью раскрыть потенциал Arduino позволяют дополнительные модули, подключающиеся к выводам платы, которые называют пинами (англ. — pin).

Наиболее интересные и популярные модули расширения:

  1. 3D-джойстик. Своеобразный программируемый 3D-стик, способный стать способом управления спроектированного механизма или робота;
  2. Bluetooth-модуль. Даёт возможность управления механизмом или обменом данными через Bluetooth;
  3. EasyVR Shield 3.0. Разработка, служащая для распознавания голосовых команд;
  4. Espruino Pico. Контролер, позволяющий выполнять Java-скрипты, расширяя варианты применения платы;
  5. GPRS Shield. Расширение, позволяющее принимать и отправлять голос, SMS и GPRS-данные;
  6. Motor Shield. Подключаемый модуль, позволяющий программно управлять двумя моторчиками;
  7. Power Bank. Аккумулятор для переносных компактных модулей на 2000 МАч.
  8. Датчики влажности, температуры и т.п.: — датчик дождя, — датчик расстояния, — датчик температуры, — детектор пыли, — GPS приемник, — и др.

Это далеко не весь список, а лишь популярные и распространённые дополнения.

Существуют разнообразные подключаемые картридеры, акселерометры, передатчики и модули для разнообразных сфер жизнедеятельности. Arduino начинает эффективно применяться даже в медицине.

Самые известные «Ардуино»-проекты

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

Датчик Ambilight на жидкокристаллический дисплей

Популярный модуль Ambilight можно назвать визитной карточкой компании Philips. Это фоновая трехканальная подсветка ЖК-дисплеев, проекция которой направляется за экран и расширяет его границы. Технология молниеносно адаптируется к динамическому изображению дисплея и погружает зрителя в центр транслируемых событий.

С помощью «Ардуино» легко создается аналог Philips Ambilight, который интегрируется в любой подключаемый к компьютеру ЖК-дисплей.

Механизмом управляет специальная программа, взаимодействующая с адресной лентой на светодиодных чипах. Схема включает фоторезистор, который анализирует интенсивность освещения в комнате и адаптирует яркость ленты.

Универсальная плата позволяет изготовить недорогой аналог Ambilight с более высоким разрешением фоновой подсветки. При этом схема подключения проста и не требует широких технических познаний.

Датчик температуры «Ардуино»

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

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

Управление устройствами

Контроллеры реализуют 2 вида связи: проводную и беспроводную.

Проводное управление ведется с диспетчерского пульта. При этом управляющие цепи и исполнительные устройства объединены с помощью электропроводов.

Беспроводная схема включает 2 устройства: пульт дистанционного управления, являющийся передатчиком, и приемник. Передача осуществляется с помощью оптических либо радиосигналов.

Примером первого варианта служит работа бытовой техники. Второй случай реализуется через специализированные модули: Bluetooth HC, Wi-Fi, ZigBee и др.

Похожие записи:

Проводники и диэлектрики в электростатическом поле Дизельные электростанции: принцип работы, ремонт и обслуживание Default ThumbnailМощность кондиционера и потребление электроэнергии в час Чарльз платт: электроника для начинающих (2-е издание) Default ThumbnailВиды радиоволн и их применение Default ThumbnailГулливер радиодетали интернет магазин