Делаем шилд программатора, для валяющейся без дела Arduino Uno


В уроке мы покажем вам, как сделать свою собственную плату Arduino Uno своими руками, используя микроконтроллер ATmega328p IC. В итоге вы сможете понимать как в дальнейшем делать аналоги любых плат, плюс создавать свои. Может быть вы даже откроете свою компанию по производству плат и микроконтроллеров.

Так как Ардуино является платформой с открытым исходным кодом, довольно легко узнать о внутренностях и деталях всего того, что делает Arduino тем, чем она является. Таким образом, в этом уроке мы рассмотрим схему Arduino Uno, немного изменим ее в соответствии с нашими потребностями, изготовим под нее печатную плату и припаяем необходимые компоненты для создания финального продукта.

Мы не будем использовать какие-либо SMD-компоненты для создания своей версии Arduino Uno, потому что не у всех есть паяльная станция, а иногда найти SMD-компоненты очень сложно. Кроме того, наш метод в большинстве случаев дешевле, чем компоненты SMD. Для тех кто, только начинает разбираться в электронике — технологию поверхностного монтажа печатных плат также называют ТМП (технология монтажа на поверхность), SMT (англ. surface mount technology) и SMD

-технология (от англ. surface mounted device — прибор, монтируемый на поверхность), а
компоненты
для поверхностного монтажа также называют «чип-компонентами».

Минимальная Arduino своими руками

Arduino — это хорошо, когда хочется быстро реализовать идею, не заморачиваясь мелочами. Но когда идея проверена, лишняя функциональность начинает просто мешать. Собирая робота на гусеничном шасси, я столкнулся с тем, что бутерброд из Arduino + MotorShield + Sensor Shield плюс ко всему аккумулятор и прочие компоненты обросли проводами и стали с трудом помещаться на не самом крошечном шасси. Городить еще кучу шилдов, чтобы избавиться от лишних проводов не хотелось. Появилась идея избавиться от всего, что в Arduino не требуется в готовом девайсе. Попутно хотелось снизить стоимость робота. Многих интересующихся электроникой отпугивает еще и стоимость Arduino в магазинах. С ebay и китайских магазинов посылка идет долго, изобретательский пыл успевает остыть, поэтому приобретение откладывается «на потом», «когда сын подрастет». Поэтому я решил собрать Arduino-совместимую плату из деталей, которые всегда можно купить в городе. В итоге я получил Arduino-совместимую плату, стоимостью в 210 рублей на макетной плате и в ~270 рублей в готовом для наращивания функционала виде.

НаименованиеЦенаКол-воСтоимость
Mакетная плата MP-QFP64164
Glass-Epoxy Board Prototyping PCB 9×15 FR443143
PBS-44832
PBS-6428
PLS-40414
ATMega168PA-AU62162
LM7805 1A 5V Positive Voltage Regulator15115
16.000MHz Clock Crystal10110
22pF Capacitor122
10uF Capacitor5210
100nF Capacitor111
10kOhm Resistor111
150 Ohm Resistor122
DTS-61 кнопка212
PS-22E85L717
WF-02 вилка на плату111
Red 3mm LED212
Green 3mm LED212
Итого268р.

Сантиметров 20 монтажного провода, припой и флюс я не посчитал :) Получилось даже чуть-чуть дешевле чем Arduino Pro Mini ($9.5), при этом удобнее в использовании и не нужно ждать 3 недели, пока приедет из китая ). Но самое приятное — это может собрать каждый и все компоненты есть в продаже и легко доступны. Ждать и искать ничего не нужно. Увидели на хабре интересный проект на ардуино? Соберите его!
Если нет знакомых с ардуино или прогрмматором, то бутлоадер за 50 рублей вам может прошить продавец, а переходник USB — Serial TTL покупать не обязательно, если у компа есть COM порт.

Я собрал вот такой переходник из MAX232CPE, разъема DB9F и 4 конденсаторов по рублю штука:

3Цифровые и аналоговые выводы

Не все выводы у Arduino одинаковые. Есть выводы цифровые, а есть аналоговые. Принципиальная разница между ними в том, что на цифровых выводах может быть только два значения: либо логическая «1» (TRUE, от 3 до 5 вольт), либо логический «0» (FALSE, от 0 до 1,5 вольт), а на аналоговых выводах диапазон от логической «1» до «0» поделён на множество мелких участков.

Зачем это нужно? Давайте рассмотрим такой наглядный пример. Если подключить к цифровому выводу Arduino светодиод и подать на вывод логическую «1», то светодиод загорится с максимальной яркостью; если подать «0» – светодиод погаснет. Никаких промежуточных вариантов нет. Если светодиод подключить к аналоговому выводу, то яркостью светодиода можно управлять плавно. На практике к аналоговым выводам чаще всего подключаются какие-либо аналоговые датчики.

Что такое Arduino и для чего оно нужно?

Arduino — это электронный конструктор, который позволяет любому человеку создавать разнообразные электро-механические устройства. Ардуино состоит из программной и аппаратной части. Программная часть включает в себя среду разработки (программа для написания и отладки прошивок), множество готовых и удобных библиотек, упрощенный язык программирования. Аппаратная часть включает в себя большую линейку микроконтроллеров и готовых модулей для них. Благодаря этому, работать с Arduino очень просто!

С помощью ардуино можно обучаться программированию, электротехнике и механике. Но это не просто обучающий конструктор. На его основе вы сможете сделать действительно полезные устройства. Начиная с простых мигалок, метеостанций, систем автоматизации и заканчивая системой умного дома, ЧПУ станками и беспилотными летательными аппаратами. Возможности не ограничиваются даже вашей фантазией, потому что есть огромное количество инструкций и идей для реализации.

Другие идеи проектов

Проекты умного дома на Ардуино

Проекты умного дома являются одним из примеров того, как перейти от «игрушек» и тренажеров к реальным системам, помогающими и облегчающим жизнь. Как правило, с помощью ардуино невозможно создать полноценные автономные решения, но отдельные компоненты сделать вполне реально.

При этом нужно понимать, что сталкиваясь с реальными инфраструктурными объектами, мы должны соблюдать особую предусмотрительность при работе с электричеством, отоплением, водопроводом под давлением, канализацией. Любые эксперименты здесь нужно проводить обязательно под контролем профессионала.

Что может являться прототипом умного дома на ардуино:

  • Системы освещения с автоматическим включением и отключением в зависимости от показателей датчиков. Наиболее популярнее варианты – использовать датчик освещенности, PIR датчик движения или датчик звука.
  • Дистанционно управляемые электрические приборы. Например, включение или выключение системы отопления в зависимости от температуры или умное управление освещением в помещениях. Здесь вам понадобятся различные виды реле и один из механизмов обеспечения беспроводной связи: WiFi, GPRS, Bluetooth или радиоканал. Управлять устройствами можно через Web-интерфейс (через браузер) или с использованием соответствующего мобильного приложения (можно написать самому или выбрать одну из готовых платформ).
  • Всевозможные системы учета: воды, тепла, электроэнергии. Начинающим доступны любительские датчики напора воды, температуры, влажности, силы тока. Можно использовать и профессиональные приборы, взаимодействуя с ними по одному из промышленных протоколов. Полученные данные можно собирать локально или отправлять в облако для последующего анализа.
  • Охранные системы и контролирование внештатных ситуаций. Здесь понадобится различные датчики присутствия, движения, звука, магнитные датчики Холла и другие. Естественно, не обойтись без коммуникаций и возможности быстрой передачи информации владельцу через интернет.

Каждое из этих направлений может содержать в себе десятки разных проектов. Вы можете без труда найти себе подходящий вариант в интернете или в одной из наших статей.

Проекты «Зеленой робототехники»

Юные ардуинщики, живущие в небольших городах и сельской местности, где много природы и не очень много «цивилизации», могут с успехом использовать ардуино для исследования и охраны природы, а также автоматизации сельского хозяйства. Вот некоторые из идей проектов, которые можно реализовывать своими силами на уровне прототипов и готовых решений:

  • Умная теплица
  • Полив растений
  • Умный инкубатор
  • Умный улей
  • Антигрызуны
  • Умный агроном
  • Умный ошейник для животных
  • Расширенная метеостанция
  • Робот – сеяльщик
  • Счетчик муравьев

Проекты с дронами: аэрофотосъемка, внесение удобрений.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: