5 pomysłów na projekty Arduino

Arduino to popularna, programowalna płytka drukowana mikrokontrolera, której początki sięgają 2005 roku. Oparty na chipach ATmega firmy Atmel, zapewnia tanią platformę do tworzenia szerokiej gamy elektronicznych obwodów sterujących. Programowanie i używanie Arduino jest dość proste, co czyni go atrakcyjnym dla studentów i hobbystów, a także inżynierów elektroników. Płytka Arduino posiada standardowe wyprowadzenia pinów 2,54 mm umożliwiające łatwe podłączenie do płytek stykowych i innych elektronicznych narzędzi do prototypowania. Jako mikrokontroler doskonale nadaje się do sterowania w czasie rzeczywistym oświetleniem, czujnikami, silnikami i innym sprzętem. Prężnie rozwijająca się społeczność użytkowników oraz dostawców sprzętu i oprogramowania obsługuje Arduino, umożliwiając realizację szerokiej gamy projektów.

Typowy komputer PC, a nawet smartfon ma znacznie więcej pamięci i mocy obliczeniowej niż Arduino, ale nie zniechęcaj się. Arduino specjalizuje się w prostych, powtarzalnych zadaniach, takich jak sterowanie prędkością silnika. Nie uruchomi jednocześnie wielu zaawansowanych aplikacji z szybką, kolorową grafiką. Ponieważ koncentruje się na aplikacjach do sterowania elektronicznego, jego twórcy wybrali tani projekt wykorzystujący zaledwie kilka komponentów.

Sama płytka Arduino nie robi wiele; potrzebujesz kilku innych komponentów, z którymi płyta może się komunikować i działać. Chociaż możesz kupić samodzielne Arduino, sklepy hobbystyczne sprzedają przydatne zestawy, które pomogą Ci nauczyć się podstaw sprzętu i oprogramowania. Oprócz samej płytki Arduino dobry zestaw zawiera płytkę stykową do prototypowania, rezystory, diody elektroluminescencyjne (LED) i inne elementy elektroniczne, okablowanie i zasilacz sieciowy 9V „ścienny” AC do zasilania Arduino. Lepsze zestawy zawierają przewodniki z instrukcjami, które poprowadzą Cię przez proces budowania obwodów i kodowania.

Do zaprogramowania Arduino potrzebny jest komputer. Możesz użyć komputera z systemem Windows, Mac lub Linux. Musisz również pobrać kopię Arduino Interactive Development Environment (IDE), czyli edytora tekstu, którego używasz do pisania kodu Arduino. IDE to program o otwartym kodzie źródłowym dostępny bezpłatnie.

Jednym z najprostszych i najłatwiejszych projektów Arduino jest flasher LED. W tym projekcie używasz Arduino do włączania i wyłączania standardowego wskaźnika LED w cyklu, który powtarza się tak długo, jak mikrokontroler pozostaje włączony. Podłączasz przewód anodowy diody LED do jednego z wyjść cyfrowych Arduino, a katodę do połączenia uziemiającego Arduino. Zazwyczaj używasz diod LED z rezystorem ograniczającym prąd, ale możesz uciec z „nagą” diodą LED. Płytka Arduino emituje tylko niewielkie ilości prądu, które nie mogą usmażyć diody LED. Ten prosty projekt zapozna Cię z Arduino IDE, wgrywaniem programów do Arduino za pomocą kabla USB oraz podstawami kodowania. Sukces polegający na zobaczeniu mrugającego światła buduje pewność siebie przy bardziej wymagających projektach.

Chociaż Arduino może działać bez czujników, jak w projekcie migacza światła, bardziej przydaje się, gdy działa na danych ze świata rzeczywistego. Przełącznik chwilowy to jeden z najprostszych sposobów sterowania Arduino. Aby jednak działał poprawnie, należy podłączyć do przełącznika rezystor 10 kΩ w konfiguracji „pull-down”. Przewód jednego z rezystorów prowadzi do dodatniego 5-woltowego styku Arduino, a drugi rezystor do styku cyfrowego, który chcesz kontrolować. Podłącz jedną stronę przełącznika do tego samego pinu cyfrowego, a drugą stronę przełącznika do pinu uziemienia Arduino. Rezystor pull-down wymusza na pinach cyfrowych wysokie lub niskie napięcie, aby nigdy nie „unosił się” na niejednoznacznej wartości pomiędzy. W kodzie programu użyj instrukcji digitalRead(), aby odczytać wartość przełącznika. Użyj innego cyfrowego szpilki, aby migać diodą LED lub wykonać inną czynność po naciśnięciu przełącznika.

Oprócz przełączników, niektóre z prostszych czujników dostępnych dla Arduino obejmują czujniki światła, temperatury i magnetyzmu. Rezystory zmienne to kolejny sposób na sterowanie Arduino. Płytka ma zestaw analogowych pinów wejściowych, które umożliwiają sterowanie Arduino za pomocą sygnałów, które zmieniają się w sposób ciągły, oprócz charakteru włączenia-wyłączenia pinu cyfrowego.

Cyfrowe piny wyjściowe Arduino mogą napędzać mały głośnik wielkości dłoni. Ustawiając pin cyfrowy na wysokie i niskie wartości z szybkością dźwięku (około sto razy na sekundę), twoje programy mogą wytwarzać dźwięki w głośniku. Aby utworzyć sygnał audio, utwórz powtarzającą się pętlę, która ustawia pin wysoki, opóźnia o 5 milisekund, a następnie ustawia pin niski i wykonuje kolejne 5-milisekundowe opóźnienie. Przy całkowitym czasie cyklu wynoszącym 10 milisekund głośnik wygeneruje ton 100 Hz. Dzięki odpowiedniemu programowaniu możesz tworzyć skale muzyczne i odtwarzać melodie. Przy różnym programowaniu możesz zrobić brzęczyk lub syrenę.

Arduino IDE, które działa na twoim komputerze, zawiera okno monitora szeregowego, które odbiera i wyświetla dane z mikrokontrolera. W przypadku bardziej złożonych programów monitor szeregowy może być ratunkiem, ponieważ można wyświetlać wartości programu w celu śledzenia błędów programu. Prosty program wysyłający dane do monitora szeregowego pomaga zapoznać się z tą ważną funkcją.