Progetti insoliti su Arduino Uno.

Ho raccolto i migliori e persino folli progetti Arduino che abbiamo incontrato nel 2015.

Arduino Wake-Up Machine

Rompere i lucchetti a combinazione con Arduino

Questo meccanismo controllato da Arduino può aprire qualsiasi serratura a combinazione in meno di 30 secondi. Il progetto hacker Samy Kamkar ha dimostrato la vulnerabilità.

Robot di smistamento Birilli

Un progetto di robot Arduino stampato in 3D che può farti risparmiare il tempo necessario per ordinare i birilli. Forse la più grande delusione è che il meccanismo non è universale e si adatta a M&M's. Video e descrizione più dettagliata

Protopper - gadget di prototipazione

Un fantastico gadget di prototipazione. Stanco di correre con un metro a nastro? Con questo dispositivo, puoi disegnare rapidamente uno schizzo delle dimensioni di una stanza.

Spazzaneve open source

La pigrizia è il motore del progresso in molti casi. Pala da neve? Hai bisogno di un robot per questo lavoro. Forse ai venditori di spazzaneve non piacerà questo progetto, perché l'autore crede che ognuno possa crearne uno autonomamente. ...

Blaster per cambiare musica

Ognuno ha gusti musicali diversi. Ma capita che la musica sia semplicemente orribile. Non piace a nessuno in azienda. Succede. Se il tuo sogno e momenti simili sono sparare con una pistola e cambiare la musica ... allora sappi che il progetto è stato realizzato, i sogni diventano realtà.

Dai più forza ai tuoi capelli

Puoi inviare messaggi con discrezione, avviare applicazioni, trasmettere la tua posizione - tutto questo può essere fatto accarezzandoti delicatamente i capelli - questo è così naturale per le ragazze.

Lavorare a maglia con Arduino

Per lavorare a maglia, non devi contattare tua nonna o acquistare attrezzature professionali. Robot fai da te che lavora a maglia con Arduino.

Robot BB-8 su Arduino

Un progetto per chi sogna di realizzare un robot BB-8 di Star Wars.

Ok Google, Sesame, apri la porta

In questo progetto, uno studente del MIT ha implementato l'apertura di una porta utilizzando il comando vocale di Google Now. Per entrare in casa, devi solo dire: "Sesamo, apri". Video e descrizione del progetto.

Una macchina da scrivere che suona una sinfonia

La macchina da scrivere del 1960 divenne non solo una stampante, ma anche uno strumento musicale.

Robot AT-AT

Robot AT-AT controllato di Star Wars.

Robot T-800 di Terminator

Ci sono molti fan del film Terminator nel mondo, ma pochi hanno ricreato il robot T-800. Puoi leggere di più sul progetto e guardare il video.

Uovo minion robot di Kinder sorpresa

Un divertente robot fatto in casa che puoi realizzare da solo. Maggiori dettagli sul progetto.

Controllare la TV con la mente

Il telecomando del televisore non è più necessario. Tutto quello che devi fare è pensare a cambiare canale. Il progetto utilizza un chip del gioco Star Wars Force Trainer pubblicato nel 2009. Più dettagli.

"Presenta il tutorial Arduino per principianti. La serie è presentata con 10 lezioni, oltre a materiale aggiuntivo. Le lezioni includono istruzioni di testo, fotografie e video didattici. In ogni lezione troverai un elenco dei componenti necessari, un elenco di programmi e uno schema elettrico. Dopo aver completato queste 10 lezioni di base, puoi iniziare con modelli e assiemi più interessanti di robot basati su Arduino. Il corso è rivolto ai principianti, per avviarlo non sono necessarie ulteriori informazioni di ingegneria elettrica o robotica.

Arduino a colpo d'occhio

Cos'è Arduino?

Arduino (Arduino) - piattaforma di elaborazione hardware, i cui componenti principali sono la scheda I / O e l'ambiente di sviluppo. L'Arduino può essere utilizzato sia per creare oggetti interattivi autonomi sia per connettersi a software in esecuzione su un computer. Arduino è come un computer a scheda singola.

Come sono collegati Arduino e i robot?

La risposta è molto semplice: Arduino è spesso usato come il cervello del robot.

Il vantaggio delle schede Arduino rispetto a piattaforme simili è un prezzo relativamente basso e una distribuzione quasi massiccia tra dilettanti e professionisti della robotica e dell'ingegneria elettrica. Coinvolgendoti con Arduino, troverai supporto in qualsiasi lingua e persone affini che risponderanno alle domande e con le quali potrai discutere dei tuoi sviluppi.

Lezione 1. LED lampeggiante su Arduino

Nella prima lezione imparerai come collegare un LED a un Arduino e controllarlo per lampeggiare. Questo è il modello più semplice e basilare.

Diodo ad emissione luminosa- un dispositivo a semiconduttore che crea una radiazione ottica quando viene attraversato da una corrente elettrica nella direzione in avanti.

Lezione 2. Collegamento di un pulsante ad Arduino

In questo tutorial imparerai come collegare un pulsante e un LED a un Arduino.

Alla pressione del pulsante il led sarà acceso, al rilascio non sarà acceso. Questo è anche il modello base.

Lezione 3. Collegamento del potenziometro ad Arduino

In questo tutorial imparerai come collegare un potenziometro al tuo Arduino.

Potenziometro- esso resistore con resistenza regolabile.I potenziometri sono usati come regolatori di vari parametri: volume del suono, potenza, tensione, ecc.Questo è anche uno degli schemi di base. Nel nostro modello ruotando la manopola del potenziometrola luminosità del LED dipenderà.

Lezione 4. Controllo di un servo su Arduino

In questo tutorial imparerai come collegare un servo ad un Arduino.

ServoÈ un motore la cui posizione dell'albero può essere controllata impostando l'angolo di rotazione.

I servi vengono utilizzati per simulare vari movimenti meccanici dei robot.

Lezione 5. LED a tre colori su Arduino

In questo tutorial imparerai come collegare un LED a 3 colori a un Arduino.

LED a tre colori(led rgb) - questi sono tre LED di diversi colori in un alloggiamento. Vengono forniti con un piccolo circuito stampato con resistori o senza resistori incorporati. Questa lezione copre entrambe le opzioni.

Lezione 6. Elemento piezoelettrico su Arduino

In questa lezione imparerai come collegare un elemento piezoelettrico a un Arduino.

Elemento piezoelettrico- un convertitore elettromeccanico che traduce tensione elettrica nell'oscillazione della membrana. Queste vibrazioni creano il suono.

Nel nostro modello, la frequenza del suono può essere regolata impostando i parametri appropriati nel programma.

Lezione 7. Fotoresistenza su Arduino

In questa lezione del nostro corso imparerai come collegare una fotoresistenza ad un Arduino.

Fotoresistenza- un resistore, la cui resistenza dipende dalla luminosità della luce che lo colpisce.

Nel nostro modello, il LED si accende solo se la luminosità della luce sopra la fotoresistenza è inferiore a una certa, questa luminosità può essere regolata nel programma.

Lezione 8. Sensore di movimento (PIR) su Arduino. Invio automatico di e-mail

In questa lezione del nostro corso imparerai come collegare un sensore di movimento (PIR) ad Arduino, nonché come organizzare l'invio automatico di e-mail.

Sensore di movimento (PIR)- sensore ad infrarossi per rilevare il movimento o la presenza di persone o animali.

Nel nostro modello, quando un sensore PIR riceve un segnale sul movimento di una persona, Arduino invia un comando al computer per inviare una e-mail e la lettera viene inviata automaticamente.

Lezione 9. Collegamento di un sensore di temperatura e umidità DHT11 o DHT22

In questa nostra lezione imparerai come collegare un sensore di temperatura e umidità DHT11 o DHT22 a un Arduino, oltre a conoscere le differenze nelle loro caratteristiche.

Sensore di temperatura e umiditàÈ un sensore digitale composito costituito da un sensore di umidità capacitivo e un termistore per la misurazione della temperatura.

Nel nostro modello, Arduino legge le letture del sensore e visualizza le letture sullo schermo del computer.

Lezione 10. Collegamento della tastiera Matrix

In questa lezione del nostro corso imparerai come collegare una tastiera a matrice a una scheda Arduino, oltre a conoscere vari circuiti interessanti.

Tastiera a matrice progettato per facilitare il collegamento di un numero elevato di pulsanti. Tali dispositivi si trovano ovunque: nelle tastiere dei computer, nelle calcolatrici e così via.

Lezione 11. Collegamento del modulo orologio in tempo reale DS3231

Nell'ultima lezione del nostro corso imparerai come collegare un modulo orologio in tempo reale della famiglia
DS alla scheda Arduino e anche familiarizzare con vari circuiti interessanti.

Modulo orologio in tempo reale- questo è un circuito elettronico progettato per registrare dati cronometrici (ora corrente, data, giorno della settimana, ecc.), È un sistema da una fonte di alimentazione autonoma e un dispositivo di contabilità.

Appendice. Framework e robot già pronti per Arduino

Puoi iniziare a imparare Arduino non solo dalla scheda stessa, ma anche dall'acquisto di un robot a tutti gli effetti già pronto basato su questa scheda: un robot ragno, un'auto robot, un robot tartaruga, ecc. Tale modo adatto a chi non è particolarmente attratto dai circuiti elettrici.

Acquistando un modello di robot funzionante, ad es. infatti, un giocattolo high-tech finito, puoi risvegliare l'interesse per l'autoprogettazione e la robotica. L'apertura della piattaforma Arduino consente di realizzare nuovi giocattoli dagli stessi componenti.

Un'altra opzione è acquistare un telaio o un corpo di robot: una piattaforma su ruote o un bruco, un umanoide, un ragno, ecc. In questo caso, dovrai eseguire tu stesso il riempimento del robot.

Appendice. Elenco dei cellulari

- un assistente per gli sviluppatori di algoritmi per la piattaforma Arduino, il cui scopo è dare all'utente finale l'opportunità di trasportare un set di comandi mobili (riferimento).

L'app è composta da 3 sezioni principali:

• operatori;
• Dati;
• Funzioni.

Dove acquistare Arduino

Kit Arduino

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Arduino è una piattaforma universale per microcontrollori fai da te. Ci sono molti scudi (schede di espansione) e sensori per questo. Questa diversità ti consente di realizzare una serie di progetti interessanti volti a migliorare la tua vita e ad aumentare il suo comfort. I campi di applicazione della scheda sono infiniti: automazione, sistemi di sicurezza, sistemi per la raccolta e l'analisi dei dati, ecc.

In questo articolo scoprirai cosa puoi fare di interessante su Arduino. Quali progetti saranno spettacolari e quali saranno utili.

Cosa si può fare con Arduino

Robot aspirapolvere

La pulizia di un appartamento è un'attività di routine e poco attraente, soprattutto perché richiede tempo. Può essere salvato se una parte dei lavori domestici è assegnata a un robot. Questo robot è stato assemblato da un ingegnere elettronico di Sochi - Dmitry Ivanov. Strutturalmente, si è rivelato di qualità sufficiente e non è inferiore in termini di efficienza.

Per costruirlo avrai bisogno di:

1. Arduino Pro-mini, o qualsiasi altra dimensione simile e adatta ...

2. Adattatore USB-TTL se si utilizza Pro mini. Se hai scelto Arduino Nano, non è necessario. È già installato sulla scheda.

3. Il driver L298N è necessario per controllare e invertire i motori CC.

4. Piccolo motore con ingranaggio e ruote.

5.6 Sensori IR.

6. Motore a turbina (più grande).

7. La turbina stessa, o meglio la girante dell'aspirapolvere.

8. Motore per spazzole (piccolo).

9. 2 sensori di collisione.

10.4 18650 batterie.

11. 2 convertitori di tensione costante (step-up e step-down).

13. Controller per il funzionamento a batteria (carica e scarica).

Il sistema di controllo è il seguente:

Ed ecco il sistema di alimentazione:

Tali detergenti si stanno evolvendo, i modelli realizzati in fabbrica hanno algoritmi intelligenti complessi, ma puoi provare a creare il tuo design che non sarà di qualità inferiore alle controparti costose.

Sono in grado di emettere un flusso luminoso di qualsiasi colore, di solito usano LED nel caso in cui si trovano tre cristalli, che si illuminano in diversi colori. Per controllarli, vengono venduti speciali controller RGB, la loro essenza è regolare la corrente fornita a ciascuno dei colori della striscia LED, quindi viene regolata l'intensità della luminescenza di ciascuno dei tre colori (separatamente).

Puoi creare un controller RGB su Arduino con le tue mani e, ancora di più, questo progetto implementa il controllo tramite Bluetooth.

La foto mostra un esempio di utilizzo di un LED RGB. Per controllare il nastro, è necessaria un'alimentazione aggiuntiva da 12 V, quindi verranno controllate le porte dei transistor ad effetto di campo inclusi nel circuito. La corrente di carica del gate è limitata da resistori da 10 kΩ, sono installati tra il pin Arduino e il gate, in serie con esso.

Pannello di controllo basato su Arduino e smartphone

Utilizzando un microcontrollore, puoi realizzare un telecomando universale controllato da un telefono cellulare.

Per questo avrai bisogno di:

Arduino di qualsiasi modello;

Ricevitore IR TSOP1138;

LED IR;

Modulo Bluetooth HC-06.

Il progetto può leggere i codici dai telecomandi di fabbrica e salvarne i valori. Quindi puoi controllare questo prodotto fatto in casa tramite Bluetooth.

La webcam è montata su un meccanismo rotante. È collegato a un computer con software installato. Si basa sulla libreria di visione artificiale - OpenCV (Open Source Computer Vision Library), dopo che il programma rileva un volto, le coordinate del suo movimento vengono trasmesse tramite un cavo USB.

Arduino dà un comando all'azionamento del meccanismo rotante e posiziona l'obiettivo della fotocamera. Una coppia di servi viene utilizzata per spostare la telecamera.

Il video mostra il funzionamento di questo dispositivo.

Guarda i tuoi animali!

L'idea è scoprire dove sta camminando il tuo animale, il che può generare interesse per la ricerca scientifica e solo per divertimento. Per fare ciò, è necessario utilizzare un beacon GPS. Ma per memorizzare i dati sulla posizione su un dispositivo di archiviazione.

In questo caso, le dimensioni del dispositivo giocano qui un ruolo decisivo, poiché l'animale non dovrebbe provare alcun disagio da esso. Per la registrazione dei dati, può essere utilizzato per lavorare con schede di memoria Micro-SD.

Di seguito è riportato uno schema della versione originale del dispositivo.

La versione originale del progetto utilizzava la scheda TinyDuino e gli scudi per essa. Se non riesci a trovarne uno, è possibile utilizzare piccole copie di Arduino: mini, micro, nano.

Per l'alimentazione è stata utilizzata una cella agli ioni di litio di piccola capacità. La piccola batteria dura circa 6 ore. Alla fine, l'autore aveva tutto in un barattolo di tik-tok tagliato. Vale la pena notare che l'antenna GPS deve puntare verso l'alto per ottenere letture affidabili del sensore.

Interruttore di serrature a combinazione

Per rompere i lucchetti a combinazione con Arduino, hai bisogno di un servo e di un motore passo-passo. Questo progetto è stato sviluppato dall'hacker Samy Kamkar. Questo è un progetto piuttosto complesso. Il funzionamento di questo dispositivo è mostrato nel video, dove l'autore racconta tutti i dettagli.

Naturalmente, un tale dispositivo è difficilmente adatto all'uso pratico, ma questo è un eccellente dispositivo demo.

Arduino in musica

Probabilmente non si tratta di un progetto, ma di una piccola dimostrazione di come questa piattaforma è stata utilizzata dai musicisti.

Drum machine su Arduino. È interessante notare che questa non è una normale ricerca dei campioni registrati, ma, in linea di principio, la generazione del suono con l'aiuto di dispositivi "di ferro".

Valutazioni delle parti:

Transistor NPN, ad esempio 2n3904 - 1 pz.

Resistore 1 kOhm (R2, R4, R5) - 3 pz.

330 Ohm (R6) - 1 pz.

10 kOhm (R1) - 1 pz.

100 kOhm (R3) - 1 pz.

Condensatore elettrolitico 3,3 μF - 1 pz.

Affinché il progetto funzioni, sarà necessario collegare la libreria per una rapida espansione di Fourier.

Questo è un progetto abbastanza semplice e interessante della categoria "puoi vantarti con i tuoi amici".

3 progetti di robot

La robotica è una delle aree più interessanti per i geek e solo i fan per fare qualcosa di insolito con le proprie mani, ho deciso di fare una selezione di diversi progetti interessanti.

Robot BEAM su Arduino

Per assemblare un robot ambulante a quattro zampe, avrai bisogno di:

Servono motori per muovere le gambe, ad esempio Tower Hobbies TS-53;

Un pezzo di filo di rame di medio spessore (per sopportare il peso della struttura e non piegarsi, ma non troppo spesso, perché non ha senso);

Microcontrollore - AVR ATMega 8 o scheda Arduino di qualsiasi modello;

Per il telaio nel progetto, è indicato che è stato utilizzato il telaio Sintra. È un tipo di plastica, si piega in qualsiasi forma quando viene riscaldato.

Di conseguenza, riceverai:

È interessante notare che questo robot non guida, ma cammina, può scavalcare e raggiungere altezze fino a 1 cm.

Per qualche ragione, questo progetto mi ha ricordato un robot del cartone animato Wall-e. La sua particolarità è il suo utilizzo per la ricarica delle batterie. Si muove come un'auto, su 4 ruote.

I suoi dettagli costitutivi:

Una bottiglia di plastica di dimensioni adeguate;

• maglioni mamma-papà;

  Pannello solare con una tensione di uscita di 6V;

  Come donatore di ruote, motori e altre parti: un'auto radiocomandata;

  Due servi a rotazione continua;

  Due servi convenzionali (180 gradi);

  Supporto per batterie AA e per "corona";

  Sensore di collisione;

  LED, fotoresistenze, resistori fissi 10 kOhm - solo 4 pezzi;

  Diodo 1n4001.

Ecco le basi: una scheda Arduino con un proto-shield.

Ecco come appaiono i pezzi di ricambio di - ruote.

La struttura è quasi completa, i sensori sono installati.

L'essenza del lavoro del robot è che viaggia verso la luce. Ha bisogno di abbondanza per la navigazione.

È più una macchina CNC che un robot, ma il progetto è piuttosto divertente. È una macchina da disegno a 2 assi. Ecco un elenco dei principali componenti di cui è composto:

(DVD) unità CD - 2 pezzi;

2 driver per motori passo passo A498;

servo MG90S;

Arduino Uno;

Alimentazione 12V;

Penna a sfera e altri elementi di design.

Dall'unità disco ottico, il motore passo-passo e le unità della barra di guida vengono utilizzate per posizionare la testina ottica. Il motore, l'albero e il carrello vengono rimossi da questi blocchi.

Non sarai in grado di controllare un motore passo-passo senza apparecchiature aggiuntive, quindi vengono utilizzate schede driver speciali, è meglio se un radiatore del motore è installato su di esse al momento dell'avvio o della modifica del senso di rotazione.

Il processo completo di assemblaggio e funzionamento è mostrato in questo video.

Conclusione

Questo articolo copre solo una piccola parte di tutto ciò che puoi fare su questa popolare piattaforma. In effetti, tutto dipende dalla tua immaginazione e dal compito che ti sei prefissato.

Tutto su arduino ed elettronica!

Arduino- un marchio di hardware e software per la realizzazione di semplici sistemi di automazione e robotica, rivolto ad utilizzatori non professionali. Software parte consiste in una shell software gratuita (IDE) per scrivere programmi, compilarli e programmare hardware. Hardware parte è un set di circuiti stampati preassemblati venduti sia da un produttore ufficiale che da produttori di terze parti. L'architettura completamente aperta del sistema consente di copiare o aggiungere liberamente alla linea di prodotti Arduino.

Il nome della piattaforma deriva dal nome dell'omonima serra di Ivrea, spesso visitata dai fondatori del progetto, e questo nome, a sua volta, fu dato in onore del re d'Italia, Arduino d'Ivrea.

Arduino può essere utilizzato sia per creare oggetti di automazione stand-alone sia per connettersi al software su un computer tramite interfacce cablate e wireless standard.

Questo materiale fornirà un esempio di come utilizzare diversi sensori di temperatura 18b20 +, aggiungere la quantità richiesta ed eseguire il monitoraggio remoto utilizzando la scheda esp8266 nodemcu e l'applicazione blynk. Questo materiale sarà utile se è necessario eseguire da remoto diverse letture della temperatura per il monitoraggio.

Vuoi giocare ai videogiochi della tua infanzia? Tanchiki, Contra, Chip and Dale, Teenage Mutant Ninja Turtles... Tutti questi giochi ti stanno aspettando! In questa guida imparerai come assemblare e configurare rapidamente e facilmente una console retrò basata su un microcomputer Raspberry Pi e costruire emulatori RetroPie.

Un fiocco di neve interattivo di forma corrispondente creato da Arduino Nano. Utilizzo di 17 canali PWM indipendenti e sensore tattile per trigger ed effetti.

Il fiocco di neve è composto da 30 LED, raggruppati in 17 segmenti indipendenti, controllabili separatamente dal microcontrollore Arduino Nano. Ogni blocco è pilotato da un pin PWM separato e regola la luminosità di ciascun blocco LED ed effetti separatamente.

Questo articolo sarà un'istruzione completa per l'assemblaggio di un'auto robot basata su un kit robot 2wd basato su una scheda Wi-Fi esp8266 e un motore scudo per esso.

Inoltre alla fine ci sarà un firmware per questa scheda e la configurazione di un'applicazione per controllare il nostro robot tramite uno smartphone utilizzando una rete Wi-Fi.

All'inizio dell'articolo, verrà delineata la teoria, più vicino al centro, verrà presa in considerazione la pratica, il più brevemente possibile ti parleremo anche dello strumento, della chimica necessaria nella saldatura, degli strumenti aggiuntivi . Per ottenere una saldatura di alta qualità, dovresti studiare bene tutte queste domande, scoprire i dettagli da qualche parte, ma cercheremo di spiegare tutto il più possibile "sulle dita", in modo che dopo aver letto ti sarà garantito di completare i compiti.

Di recente, gli orologi basati su matrici di pixel ESP8266 Nodemcu e max7219 sono diventati molto popolari su Internet. Tutto a causa del fatto che questi orologi sono molto facili da montare, hanno un'ampia funzionalità e capacità con l'aggiornamento dell'ora, la ricezione di vari dati da Internet e la visualizzazione di tutti questi dati sulla linea strisciante.

Il popolare jammer spammer basato sulla scheda ESP8266 (nodemcu \ WEMOS) ha ricevuto la seconda versione del firmware con correzioni di bug, miglioramenti dell'interfaccia e l'aggiunta di funzionalità più ampie. Ho raccolto tutto questo in un mucchio e ho deciso di scrivere un post. Ho anche aggiunto un registro di lavoro dettagliato con firmware semplificato tramite FLASHER (firmware in 3 clic)

Orologio WIFI con stazione meteo su ESP8266 e indicatore a matrice su MAX7219

Un progetto molto interessante e semplice di un orologio con un'interfaccia web basata su una scheda nodemcu ESP8266 e un display MAX7219. Probabilmente l'opzione migliore per un orologio e una stazione meteorologica doppia che riceve dati da Internet!

Campi aggiuntivi

prova 1:

Questo progetto è realizzato sulla scheda WIFI ESP8266 ed è affinato per il controllo e il monitoraggio tramite l'applicazione BLYNK sul tuo smartphone. Puoi anche aggiungere una telecamera IP al progetto (o utilizzare un vecchio smartphone con una telecamera sotto forma di server) per il monitoraggio in tempo reale tramite IP Webcam Pro tramite un widget nell'applicazione BLYNK.Per l'alimentazione, un motore passo-passo NEMA17 viene utilizzato con un passo di 1,8 gradi - 200 passi per un giro completo. Il motore fa ruotare la coclea nell'adattatore idraulico, in cui l'alimentazione entra dalla tramoggia.

Cominciamo con le possibilità che si apriranno davanti a te se fornisci la comunicazione wireless tra due schede Arduino:

• Telelettura da sensori di temperatura e pressione, sistemi di allarme basati su sensori di movimento piroelettrici, ecc.
• Controllo e monitoraggio wireless di robot da 50 a 2000 piedi.
• Controllo e monitoraggio wireless dei locali nelle case vicine.
• Eccetera. eccetera. In generale, quasi tutto ciò che richiede sistemi di controllo e monitoraggio wireless...

Ormai, sistemi come "casa intelligente" da un incredibile esotico, disponibile solo per le persone più ricche, si sono trasformati in una routine a cui chiunque può partecipare. C'è molto da scegliere: il rilascio di tali sistemi hardware e software è stato padroneggiato da molti sviluppatori. Tra i più famosi c'è l'azienda Arduino, con i cui prodotti faremo ora conoscenza.

Cos'è la "casa intelligente"

Questo termine ha una controparte più comprensibile: "automazione domestica". L'essenza di tali soluzioni è garantire l'esecuzione automatica di vari processi che si svolgono a casa, in ufficio o in strutture specializzate. L'esempio più semplice è l'accensione automatica dell'illuminazione nel momento in cui uno degli inquilini entra nella stanza.

Il sistema "casa intelligente" di Arduino è un insieme di apparecchiature per controllare il funzionamento di vari dispositivi utilizzando un telefono cellulare basato su sistema operativo Android

In qualsiasi sistema di casa intelligente, si possono distinguere i seguenti componenti:

I moderni sistemi di casa intelligente sono suddivisi in diversi tipi:

1. Dotato di un proprio controller.
2. Utilizzando il processore di un computer utente (tablet, smartphone) in questa veste.
3. Elaborazione delle informazioni utilizzando un server remoto di proprietà della società sviluppatrice (servizio cloud).

Il sistema può non solo attivare questo o quel dispositivo, ma anche informare l'utente dell'evento che si è verificato inviando un messaggio al telefono o in altro modo. In questo modo possono essere assegnate le funzioni di segnalazione, compreso l'allarme antincendio.

Gli scenari possono essere molto più complessi di quelli descritti negli esempi. Ad esempio, puoi insegnare al sistema ad accendere la caldaia e trasferire ad essa l'alimentazione dell'acqua calda quando l'alimentazione centralizzata viene interrotta, se allo stesso tempo viene rilevata la presenza di qualcuno degli inquilini in casa (infrarossi, ultrasuoni sensori, così come i sensori di movimento aiutano).

Presentazione di Arduino

Arduino è un'azienda italiana che sviluppa e produce componenti e software per semplici sistemi smart home per non specialisti. È interessante notare che questo sviluppatore ha reso completamente aperta l'architettura dei sistemi che ha creato, il che ha permesso ai produttori di terze parti di sviluppare nuovi e copiare dispositivi compatibili con Arduino esistenti, nonché di rilasciare software per loro.

Il kit Arduino Uno contiene i componenti necessari per implementare i dispositivi descritti nel libro allegato.

Questo approccio ha assicurato l'alta popolarità dei sistemi dell'azienda italiana, ma ha anche un inconveniente: per il fatto che, per così dire, si prende tutto il necessario per la produzione di componenti per i sistemi Arduino, non sempre è possibile acquistare un prodotto di qualità la prima volta. Spesso si deve affrontare il problema della compatibilità di componenti di diversi produttori.

Un potenziale utente dovrebbe essere consapevole che dal 2008 esistono due aziende che producono prodotti con il marchio Arduino. Il primo, che ha avviato questa direzione, ha un sito ufficiale all'indirizzo www.arduino.cc; il secondo, quello appena costituito - su www.arduino.org. Ciò che è stato sviluppato prima della scissione è presentato allo stesso modo su entrambi i siti, ma la gamma di nuovi prodotti è già diversa.

Il software Arduino per i sistemi domestici intelligenti ha la forma di una shell software (chiamata IDE) in cui è possibile scrivere e compilare programmi. Distribuzione gratuita. I programmi sono scritti in C++.

Anche le versioni del programma Arduino IDE presentate nei siti indicati sono molto diverse, sebbene abbiano lo stesso nome, ma anche numeri di versione. Per questo motivo, è abbastanza facile confondersi con loro. La differenza è che ogni software supporta le proprie librerie e schede.

L'hardware del sistema è costituito da una scheda su cui sono installate un microcontrollore (scheda processore) e delle schede di espansione, comunemente chiamate shield. Il collegamento dello scudo alla scheda del processore consente di aggiungere nuovi componenti alla casa intelligente. Il sistema assemblato può essere completamente autonomo o lavorare in combinazione con un computer tramite un'interfaccia standard cablata o wireless.

Sulla scheda del processore possono essere installate speciali estensioni (shields) che aumentano la funzionalità del sistema

Vantaggi del sistema Arduino

Questo complesso hardware e software attrae l'utente con i seguenti vantaggi:

• la possibilità di lavoro autonomo per la presenza di un proprio titolare;
• ampie opportunità per personalizzare il funzionamento del sistema (l'utente stesso scrive un programma in cui possono essere forniti script di qualsiasi complessità);
• semplicità del processo di caricamento del programma nel controller: per questo non è necessario un programmatore, è sufficiente disporre di un cavo USB (il microcontrollore ha un firmware bootloader);
• costo accessibile dei componenti, a causa della mancanza di diritti di monopolio dell'uno o dell'altro produttore (l'architettura è aperta).

Se il caricatore Bootloader ha iniziato a funzionare con malfunzionamenti o non era nel microcontrollore acquistato, l'utente ha l'opportunità di eseguirne il flashing da solo. A tal fine, l'IDE fornisce supporto per alcuni dei programmatori più convenienti e popolari. Inoltre, quasi tutte le schede del processore Arduino hanno un'intestazione pin che consente la programmazione in-circuit.

Il programma Arduino IDE, presentato sul sito Web arduino.cc, ha la capacità di creare piattaforme hardware e software personalizzate, mentre la versione del programma su arduino.org non ha tale funzione.

Quali soluzioni offre Arduino

Poiché molte aziende sono coinvolte nella produzione di sensori e dispositivi compatibili con Arduino, la gamma di questi prodotti è piuttosto ampia. Ecco quelli che vengono utilizzati più spesso:

Alcuni di questi dispositivi sono inclusi nel kit di base Arduino Start, che alcuni produttori chiamano StarterKit.

L'Arduino System Starter Kit include una scheda processore e alcuni dei dispositivi più comunemente usati

La parte esecutiva contiene un enorme set di dispositivi, ad esempio:

• motori elettrici;
• relè e interruttori vari;
• dimmer (consentono di modificare facilmente l'intensità dell'illuminazione);
• chiudiporta;
• valvole e valvole a 3 vie con servoazionamenti.

Se prevedi di collegare l'illuminazione tramite il relè Arduino, è più corretto utilizzare le lampade a LED come lampade. Le lampade a incandescenza, quando collegate tramite tali relè, bruciano rapidamente.

Video: iniziare con Arduino - controllare il LED tramite l'interfaccia web

Stesura di un progetto Arduino

Mostreremo il processo di creazione e configurazione di una "casa intelligente" Arduino utilizzando un esempio di sistema che includerà le seguenti funzioni:

• monitoraggio della temperatura esterna e interna;
• monitorare lo stato della finestra (aperta/chiusa);
• monitoraggio delle condizioni meteorologiche (sereno/pioggia);
• generando un segnale acustico quando il sensore di movimento viene attivato se la funzione di allarme è attivata.

Configurare il sistema in modo tale che i dati possano essere visualizzati tramite un'applicazione speciale, nonché un browser Web, ovvero l'utente può farlo da qualsiasi luogo in cui è disponibile l'accesso a Internet.

Abbreviazioni utilizzate:

1. "GND" - messa a terra.
2. "VCC" - cibo.
3. "PIR" - sensore di movimento.

Componenti necessari per la fabbricazione di un sistema "casa intelligente"

Il sistema di casa intelligente Arduino richiede quanto segue:

• scheda microprocessore Arduino;
• Modulo Ethernet ENC28J60;
• due sensori di temperatura marca DS18B20;
• microfono;
• sensore pioggia e neve;
• Sensore di movimento;
• interruttore reed;
• relè;
• resistenza 4,7 kOhm;
• cavo a doppino intrecciato;
• Cavo Ethernet.

Tutti i componenti costano circa $ 90.

Per produrre un sistema con le funzioni di cui abbiamo bisogno, avremo bisogno di un set di dispositivi del valore di circa $ 90

Assemblare una "casa intelligente": istruzioni passo passo

Questa è la sequenza in cui devi agire.

Collegamento di dispositivi esecutivi e sensori

Colleghiamo tutti i componenti secondo lo schema.

L'assemblaggio del sistema si riduce sostanzialmente al collegamento degli attuatori ai corrispondenti contatti della scheda processore.

Sviluppo del codice del programma

L'utente scrive l'intero programma nella sua interezza nella shell IDE di Arduino, per la quale quest'ultima è dotata di editor di testo, project manager, compilatore, preprocessore e mezzi per caricare il codice del programma nel microprocessore della scheda Arduino. Le versioni IDE sono state sviluppate per i sistemi operativi Mac OS X, Windows e Linux. Il linguaggio di programmazione è C++ con alcune semplificazioni. I programmi personalizzati per Arduino si chiamano sketch o sketch, il programma IDE li salva su file con estensione ".ino".

La funzione main(), obbligatoria in C++, viene creata automaticamente dalla shell IDE, scrivendoci una serie di azioni standard. L'utente deve scrivere le funzioni setup() (eseguito una volta all'avvio) e loop() (eseguito in un ciclo infinito). Entrambe queste funzioni sono necessarie per Arduino.

Non è necessario inserire i file di intestazione delle librerie standard nel programma: l'IDE lo fa automaticamente. Questo non si applica alle librerie utente: devono essere specificate.

L'aggiunta di librerie al Project Manager dell'IDE viene eseguita in un modo alquanto insolito. Come sorgenti scritte in C++, vengono aggiunte in una cartella speciale nella directory di lavoro della shell IDE. Successivamente, i nomi di queste librerie appariranno nel menu corrispondente dell'IDE. Quelli contrassegnati dall'utente verranno inclusi nell'elenco della compilation.

L'IDE fornisce un minimo di impostazioni e la possibilità di personalizzare il compilatore è completamente assente. Pertanto, un programmatore alle prime armi è assicurato contro gli errori.

Ecco un esempio del programma più semplice che fa lampeggiare ogni 2 secondi il led collegato al pin 13 della scheda:

void setup() (pinMode (13, OUTPUT); // Assegna il pin 13 ad Arduino come output)

void loop() (digitalWrite (13, HIGH); // Attiva il pin 13, il parametro per chiamare la funzione digitalWrite HIGH è un segno di un livello logico alto

ritardo (1000); // Ciclo di ritardo di 1000 ms - 1 secondo

digitalWrite (13, BASSO); // Spegnere il pin 13, il parametro di chiamata LOW è un segno di un livello logico basso

ritardo (1000); // Ritardo ciclo per 1 secondo)

Tuttavia, al momento, l'utente non deve sempre scrivere personalmente un programma: molte librerie e schizzi già pronti sono pubblicati sulla rete (guarda qui: http://arduino.ru/Reference). Esiste un programma già pronto per il sistema considerato in questo esempio. Deve essere scaricato, decompresso e importato nell'IDE. Il testo del programma è fornito di commenti che spiegano il principio del suo funzionamento.

Tutti i programmi su Arduino funzionano secondo lo stesso principio: l'utente invia una richiesta al processore e carica il codice necessario sullo schermo di un computer o smartphone

Quando l'utente fa clic sul pulsante "Aggiorna" nel browser o sull'applicazione per smartphone, il microcontrollore Arduino invia i dati a questo client. Da ciascuna delle pagine designate come "/ tempin", "/ tempout", "/ rain", "/ window", "/ alarm" proviene un codice di programma, che viene visualizzato sullo schermo.

Installazione dell'applicazione client su uno smartphone (per sistema operativo Android)

Per ricevere dati dal sistema "casa intelligente" sulla rete, è possibile scaricare un'applicazione già pronta.

Ecco cosa deve fare il proprietario del gadget:

Con l'aiuto di questa applicazione, non solo puoi ricevere informazioni dal sistema "casa intelligente", ma anche controllarlo: abilitare e disabilitare l'allarme. Se è abilitato, verrà inviata una notifica all'applicazione quando viene attivato un sensore di movimento. L'applicazione interroga il sistema Arduino per un sensore di movimento ogni minuto.

Attivando l'icona "Impostazioni", puoi modificare il tuo indirizzo IP.

Configurare il browser per lavorare con una "casa intelligente"

Nella barra degli indirizzi del tuo browser, inserisci XXX.XXX.XXX.XXX/all, dove XXX.XXX.XXX.XXX è il tuo indirizzo IP. Successivamente sarà possibile ricevere i dati dal sistema e controllarli.

Il codice del programma presentato qui consente di accendere e spegnere la luce tramite il browser, mentre questa funzione non è implementata nell'applicazione per smartphone Android.

Lavorare con un router

Creare un account su noip.com

Questo passaggio è facoltativo, ma necessario se si desidera assegnare un nome a dominio all'indirizzo. Per fare ciò è necessario registrarsi sul sito https://www.noip.com/, accedere alla sezione "Aggiungi host" e inserire l'indirizzo IP del sistema.

Dopo la registrazione sul sito noip.com, l'accesso al sistema può essere ottenuto non solo dall'indirizzo IP, ma anche dal nome di dominio completo

La creazione del progetto è completata, è possibile verificare le prestazioni del sistema.

Video: casa intelligente su "Arduino"

Caratteristiche specifiche di alcuni hardware Arduino

A causa del fatto che i componenti compatibili con Arduino sono prodotti da molte aziende di terze parti, la cui qualità dei prodotti Arduino stessa non controlla in alcun modo, è molto probabile che l'utente acquisti un componente che non funziona correttamente.

Una situazione simile si è sviluppata nello sviluppo dei personal computer. Un tempo, IBM ha reso aperta l'architettura dei suoi computer, a seguito della quale molte aziende hanno iniziato a produrre computer e singoli componenti compatibili con IBM. Di conseguenza, personal computer di questo tipo si sono ampiamente diffusi in tutto il mondo, tuttavia, la qualità dei componenti e il grado di compatibilità in molti casi si sono rivelati non ai massimi livelli. Apple ha seguito la tattica opposta. Limitava il numero di sviluppatori che avevano accesso all'architettura e perseguiva la stessa politica nel campo dello sviluppo del software. Di conseguenza, i computer Apple si sono rivelati meno comuni e più costosi, ma in termini di qualità sono di un ordine di grandezza superiori ai dispositivi IBM compatibili con Windows.

Per alcuni componenti del sistema Arduino, gli utenti hanno notato quanto segue:

1. Il sensore di temperatura DHT11 fornito con il kit base (StarterKit) fornisce un errore significativo di 2-3 gradi. All'interno, si consiglia di utilizzare un sensore di temperatura DHT22, che fornisce letture più accurate, e per l'installazione all'aperto - DHT21, che può funzionare a basse temperature ed è protetto da danni meccanici.
2. Su alcune schede a microprocessore Arduino, quando i relè ad esse collegati sono chiusi, la porta COM si guasta. Per questo motivo non è possibile caricare uno sketch sul microcontrollore: non appena inizia il caricamento, il processore si riavvia. Il relè fa clic, la porta COM è disabilitata e il processo di download dello schizzo è terminato.
3. Il sensore di chiusura di porte/finestre a volte sorprende sotto forma di falsi allarmi. Con questo in mente, lo schizzo è scritto in modo che il sistema esegua l'azione richiesta solo dopo aver ricevuto più segnali di seguito.
4. Per impostare il controllo di processo tramite applausi, alcuni utenti, per inesperienza, ordinano invece un microfono un rilevatore di suoni con regolazione manuale della soglia. A tal fine, questo componente non è adatto, in quanto ha un raggio d'azione troppo piccolo: bisogna battere le mani a non più di 10 cm dal rilevatore. Inoltre, questo sensore trasmette segnali in impulsi di breve durata, in modo che in presenza di uno schizzo di grandi dimensioni, che richiede un tempo relativamente lungo per l'elaborazione, il microcontrollore semplicemente non ha il tempo di risolverli.
5. Un rilevatore di fumo dovrebbe essere utilizzato per un dispositivo di allarme antincendio, non un rilevatore di fuoco. Quest'ultimo registra la fiamma a non più di 30 cm da se stessa.
6. In caso di malfunzionamento del microcontrollore o di errore nel codice, è preferibile utilizzare relè normalmente chiusi con interruttori manuali collegati in serie.

Per evitare di acquistare componenti di bassa qualità, gli utenti esperti consigliano di studiare prima le recensioni su di essi pubblicate sul Web. I sensori economici possono essere acquistati in diverse varianti per vedere di persona quale funziona meglio.

Forse il sistema di casa intelligente Arduino non è di altissima qualità, ma la più ampia scelta di componenti e il loro costo accessibile lo hanno reso sicuramente uno dei più popolari. Utilizzando i nostri suggerimenti, imparerai rapidamente come creare progetti Arduino automatizzando vari processi domestici.