ТОП-3 интересных проекта на Ардуино своими руками, схемы, видео

Предлагаем создать своими руками интересные и простые проекты на Ардуино. Сначала мы рассмотрим схему кодового замка, который можно использовать в сейфах, шкатулках и прочих тайниках. Затем уделим внимание ещё одному проекту на Ардуино для дома — барометру с дисплеем. А в последнюю очередь рассмотрим интересную самоделку — подарочную книгу с загадками!

Схема и проект кодового замка на Arduino

Кодовый замок на Arduino можно приспособить для различных целей. Это могут быть двери, шкатулки, сейфы или запуск какого-либо действия.

Задача была следующая: разработать кодовый замок на Arduino, который управляет электромагнитным реле. При правильном вводе 5-значного кода, срабатывает реле и загорается зеленый светодиод. Через 5 секунд реле приходит в изначальное состояние и зеленый светодиод гаснет. Если код введен неверно, то загорается красный светодиод в течение 5 секунд. Код можно вводить бесконечное количество раз.

Смотрите также, как сделать часы реального времени на ЖК-дисплее

Для начала моделируем схему в Proteus:

На схеме видим матрицу из кнопок и два светодиода. Вместо катушки реле для удобства взят спикер, который при эмуляции начинает трещать. При правильном наборе кода загорается светодиод L_1 и трещит спикер LS1 в течение 5 секунд.

Код программы и его детальное описание

#include

#define LED1 10 // красный светодиод
#define LED2 11 // зеленый светодиод
#define RELAY 12 // реле на замок

#define NUM_KEYS 5 // количество знаков в коде

char key;
char myarraw[NUM_KEYS] = { ‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘4’, ‘5’}; // массив с верным кодом
char button_pressed[NUM_KEYS]; //массив для хранения нажатых кнопок
int k=0; // счетчик нажатий
int s=0; // счетчик совпадений нажатых кнопок с верными
const byte ROWS = 4; // количество строк в матрице клавиатуры
const byte COLS = 4; // количество столбцов
char keys[ROWS][COLS] = { // таблица соответствия кнопок символам
{‘1′,’2′,’3′,’A’},
{‘4′,’5′,’6′,’B’},
{‘7′,’8′,’9′,’C’},
{‘*’,’0′,’#’,’D’}};
byte rowPins[ROWS] = {5, 4, 3, 2}; // пины подключенных строк
byte colPins[COLS] = {9, 8, 7, 6}; // пины подключенных столбцов

Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); // создаем объект клавиатуры для работы с ней

void setup() {
pinMode(LED1, OUTPUT); // красный светодиод
pinMode(LED2, OUTPUT); // зеленый светодиод
pinMode(RELAY, OUTPUT); // реле управления замком
digitalWrite(RELAY, HIGH); // вход реле инверсный, поэтому его сразу включаем (?!)

}

void loop ()
{ key = keypad.getKey(); // спрашиваем у клавиатуры, есть нажатая кнопка?

if ( key != NO_KEY ) // если она все-таки есть
{
button_pressed [k] = key; //сохраняем эту кнопочку в массиве
k = k + 1; // запоминаем сколько уже кнопок нажали
if(k == NUM_KEYS) // если нажали нужное количество кнопок
{for ( uint8_t i = 0; i < NUM_KEYS; i++) // пройдемся по всему массиву
{
if (button_pressed[i] == myarraw[i]) // и проверим нажатые кнопки с верным кодом
{s = s + 1; // плюсуем счетчик совпадений

}

if(s == NUM_KEYS) //если у нас все кнопки совпали с кодом, то включаем реле
{
digitalWrite (RELAY, LOW); // включили реле
digitalWrite (LED2, HIGH); // зажгли зеленый свет (пользователь ввел верный код)
delay (5000); // ждем 5 секунд пока горит зеленый свет и включено реле
digitalWrite (RELAY, HIGH); // гасим реле
digitalWrite (LED2, LOW); // гасим свет

k=0; //сбрасываем счетчик нажатий нашей переменной
s=0; // сбрасываем счетчик совпадений нашей переменной
} else { // если не все кнопки совпали с верным кодом
digitalWrite (LED1, HIGH); // включаем красный свет (пользователь ввел неверный код)
delay (5000); // ждем 5 секунд
digitalWrite (LED1, LOW); // гасим красный свет
k=0; // обнуляем счетчики, чтобы начать все заново
s=0; //
}
}
}
}

Давайте подробнее разберемся в коде:

#include <Keypad.h>
Чтобы мы могли обрабатывать нажатия клавиш на клавиатуре, можно было написать библиотеку обработки самим, с нуля, но это заняло бы много времени. В данном случае, программируя на Ардуино, на языке высокого уровня, в этом нет необходимости. Достаточно только подключить готовую библиотеку, которая идет в комплекте библиотек с Arduino IDE.

#define LED1 10 // красный светодиод

#define LED2 11 // зеленый светодиод

#define RELAY 12 // реле на замок

#define NUM_KEYS 5 // количество знаков в коде
В данном проекте нам потребуется использовать 3 значения при написании кода. Можно было бы пойти стандартным путем: создать 3 переменные, присвоить им имена и значения, а затем просто использовать их. Но мы решили пойти немножко дальше и показать, как можно еще более удобным способом решить данную задачу.

Смотрите схему миниатюрного датчика света на микроконтроллере

Создаем 4 директивы, LED1, LED2 и RELAY, NUM_KEYS и присваиваем им постоянное значение, которое идет после названия директивы. После значения точку с запятой, как мы привыкли, ставить не требуется.

char key;

char myarraw[NUM_KEYS] = { ‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘4’, ‘5’}; // массив с верным кодом

char button_pressed[NUM_KEYS]; //массив для хранения нажатых кнопок
Здесь мы знакомимся с новым типом массивов и переменных char, в котором помимо цифровых значений могут храниться символьные, например, буквы, и различные знаки.

Итак, мы создаем массив myarraw, который содержит 5 знаков, (не забываем про создание директивы). В данный массив мы записываем 5 значений, которые содержатся в фигурных скобках. Они будут являться кодом, по которому будет открываться наш замок, их вы впоследствии сможете поменять на любые другие. Затем нам нужно создать еще один массив (также 5 знаков), в котором будут храниться значения, наших нажатых кнопок.

int k=0; // счетчик нажатий

int s=0; // счетчик совпадений нажатых кнопок с верными
Здесь мы объявляем две переменные — k и s, и присваиваем им значение 0. В первой из них у нас будет храниться количество нажатий, а во второй — количество совпадений кода для открытия замка, который мы задали ранее в массиве, с кодом, набранным на клавиатуре.

const byte ROWS = 4; // количество строк в матрице клавиатуры

const byte COLS = 4; // количество столбцов
Здесь же, мы задаем 2 константы формата byte. В целях экономии памяти нашего контроллера мы пользуемся форматом для хранения переменных byte, а не привычным форматом int. В данном случае он будет избыточен для наших задач.

char keys[ROWS][COLS] = { // таблица соответствия кнопок символам

{‘1′,’2′,’3′,’A’},

{‘4′,’5′,’6′,’B’},

{‘7′,’8′,’9′,’C’},

{‘*’,’0′,’#’,’D’}};
Теперь нам нужно будет создать, таблицу соответствия кнопок клавиатуры символам, которые будут сохраняться в наших массивах. Как мы видим, их расположение совпадает с нанесенными значками на клавиатуре.

byte rowPins[ROWS] = {5, 4, 3, 2}; // пины подключенных строк

byte colPins[COLS] = {9, 8, 7, 6}; // пины подключенных столбцов
Ну а здесь нам требуется создать 2 массива по 4 знака каждый, соответственно по количеству строк и столбцов. А затем задать, к каким пинам ардуино они у нас будут подключены. Формат переменной, как и в прошлом случае, у нас выбран byte.

Keypad keypad = Keypad( makeKeymap(keys), rowPins, colPins, ROWS, COLS ); // создаем объект клавиатуры для работы с ней
Здесь нужно остановиться подробнее. Библиотека Keypad, описывает класс работы с клавиатурой, то есть создает тип данных «клавиатура». У этого типа данных свои параметры, которые мы указываем в скобках (что клавиатура 4х4, к каким пинам подключены строки, к каким столбцы, таблицу соответствия кнопок нашим символам). То есть Keypad — это тип данных наподобие int или char.

Затем мы пишем имя своей переменной (создаваемого объекта) keypad с параметрами этой переменной в скобках. Как будто присваиваем значение этой переменной. И дальше работаем как с переменной, у которой можно менять параметры.

У этого класса есть разные методы — функции, к которым мы можем обращаться, чтобы работать с объектом. Также есть внутренние, закрытые функции, которые работают сами, и мы не можем к ним обращаться. То есть keypad.getKey() — метод, к которому мы обращаемся, чтобы получить значение нажатой клавиши, но у конкретной клавиатуры keypad.

Пошаговое изготовление блока управления зарядкой в солнечной электростанции

Классы позволяют создать несколько объектов. Таким образом мы можем подключить к ардуино 100 клавиатур и создать 100 объектов этих клавиатур. И потом работать с каждой по отдельности — keypad1.getKey(), keypad2.getKey() и так далее. В рамках данной статьи подробно разбирать работу с классами и объектами будет излишним.

pinMode(LED1, OUTPUT); // красный светодиод

pinMode(LED2, OUTPUT); // зеленый светодиод

pinMode(RELAY, OUTPUT); // реле управления замком

digitalWrite(RELAY, HIGH); // вход реле инверсный, поэтому его сразу включаем
Как мы помним, в начале программы, мы создавали директивы, которые вызываем здесь, и просто подставляем их значения. В данном случае это будут номера пинов Ардуино. Тем самым мы конфигурируем наши 3 указанные пина на выход, а затем один из них притягиваем по умолчанию к единице. Если с пинами все понятно, они будут зажигать и гасить наши светодиоды, управлять реле, то выход 12 пина, мы устанавливаем равным логической единице из-за того, что наше реле включается при подаче логического нуля, на пин ардуино. А открытый по умолчанию замок нам, разумеется, не требуется.

{ key = keypad.getKey(); // спрашиваем у клавиатуры, есть нажатая кнопка?
Здесь мы опрашиваем нашу клавиатуру, были ли нажаты какие-либо кнопки на клавиатуре.

if ( key != NO_KEY ) // если она все-таки есть

button_pressed [k] = key; //сохраняем эту кнопочку в массиве

k = k + 1; // запоминаем сколько уже кнопок нажали

if(k == NUM_KEYS) // если нажали нужное количество кнопок
Если была нажата какая-либо из кнопок, выполняем действие — сохраняем кнопку в массиве button_pressed. Затем наш счетчик нажатий после нажатия первой кнопки мы увеличиваем на единицу. Если количество нажатий соответствует значению, нашей директиве NUM_KEYS, то есть 5, мы выполняем код.

{for ( uint8_t i = 0; i < NUM_KEYS; i++) // пройдемся по всему массиву

{

if (button_pressed[i] == myarraw[i]) // и проверим нажатые кнопки с верным кодом

{s = s + 1; // плюсуем счетчик совпадений
Итак, в цикле for мы присваиваем переменной uint8_t i, что означает INT 8 бит, значение 0. Затем проводим сравнение: если значение i меньше 5, мы увеличиваем на единицу значение i, и выполняем условие 5 раз. Сравниваем посимвольно значения наших массивов, в которых хранятся набранные значения кнопок, и заданные нами в начале для проверки на совпадение, на открытие замка. Если совпали значения, то счетчик совпадений увеличиваем на единицу.

Для изменения кода доступа достаточно поменять значения цифр в строке 11 на свои цифры.

Сборка кодового замка на Ардуино в железе

Для работы в железе нам понадобится собственно сама плата Arduino Uno:

Матричная клавиатура 4х4:

И модуль электромагнитного реле:

А вот и видео работы:

Все необходимые файлы можно скачать ниже:

Файлы для скачивания: kodovyy-zamok-na-arduino.rar

Далее остается только залить прошивку в Arduino и провести эмуляцию в Proteus.

Смотрите также, алгоритм создания устройства для контроля за осанкой при сидении

Барометр с расширенными функциями на Ардуино для дома своими руками

Эта самоделка относится к простым проектам Ардуино для дома. Величина атмосферного давления, а также скорость и характер его изменений играют важную роль в предсказании погоды. Кроме того, они сильно влияют на самочувствие людей с метеозависимостью.

Для измерения атмосферного давления используются барометры. Механический барометр анероид имеет две стрелки. Одна показывает текущее давление. Другая стрелка, которую можно вручную установить в любое положение, позволяет отметить измеренное значение, чтобы через некоторое время определить тенденцию изменения атмосферного давления. Желательно, чтобы электронный барометр также показывал не только величину атмосферного давления, но и позволял определить рост или спад и скорость изменения параметров.

Недорогие метеостанции бытового назначения показывают только пиктограммы с изображениями дождевых капель, туч или солнца. Трудно сказать, как эти пиктограммы связаны с атмосферным давлением и имеется ли у данной метеостанции барометрический датчик. Более продвинутые метеостанции показывают текущее значение давления в виде числа, а изменение давления за несколько предшествующих часов в виде грубой столбчатой диаграммы, несущей главным образом декоративную функцию. Такие метеостанции стоят существенно дороже. Также на рынке имеются практически совершенные устройства, предназначенные для моряков, яхтсменов. Они с высокой точностью показывают и изменения давления, и текущее значение, но стоят такие устройства очень дорого.

Сейчас рассмотрим пошаговое изготовление простого проекта на ардуино с дисплеем — самодельный барометр, показывающий величину и скорость изменения атмосферного давления, а также температуру воздуха.

Результаты измерений выводятся на двухстрочный знакосинтезирующий дисплей. В первую строку выводится результат измерения текущего атмосферного давления в мм рт. ст., отклонение текущего значения давления от среднего значения для данного места (положительным считается превышение текущего значения давления над средним), а также температура воздуха в градусах Цельсия. Данные, приведенные в верхней строке, обновляются каждые 6 секунд. Вывод новых данных сопровождается вспышкой светодиода, расположенного над индикатором.

Схема термометра с модулем DS18B20 на основе платы Arduino

Во вторую строку индикатора выводятся показатели роста давления за последний час, 3 часа и 10 часов. Если давление за указанный временной промежуток возросло, то соответствующий рост выводится с плюсом, в противном случае — с минусом. Данные во второй строке обновляются каждые 10 минут. Сразу после включения барометра вторая строка будет пуста. Числовые значения появятся там по прошествии 1-го, 3-х и 10-ти часов соответственно.

Барометр предназначен для работы в сухом отапливаемом помещении при температуре 0…40 °C и атмосферном давлении 600…825 мм рт. ст.

Точность измерения давления и температуры полностью определяется точностью использованного датчика давления BMP180 фирмы Bosch. Типовая погрешность измерения давления составляет -1hPa, что примерно соответствует 0.75 мм рт. ст. Шумовая составляющая при измерении давления — 0.02 hPa (0.015 мм рт. ст.). Типовая погрешность измерения температуры вблизи значения 25 °C составляет +/- 0.5°C.

Интервалы времени в данном устройстве отсчитываются программно. Погрешность формирования этих интервалов, измеренная автором, не превышает одной минуты за 10 часов.

Схема барометра с дисплеем на Ардуино и необходимые детали

Список необходимых элементов:

Модуль с датчиком BMP180 (A1).
Плата Arduino (A2) — Arduino Nano 3.0.
Выпрямительный диод (VD1) — 1N4007.
LCD-дисплей (HG1) — WH1602L Winstar.
Светодиод (HL1) — L-1154GT Kingbright.
2 электролитических конденсатора (С1, С2) — 4700 мкФ х 16 В и 220 мкФ х 16 В соответственно.
2 резистора (R1, R3) — 1 кОм и 100 Ом 0.5 ВА соответственно.
Подстроечный резистор (R2) — 10 кОм.

Прошивка барометра на Ардуино для дома

Скетч, который нужно прошить в память модуля Arduino Nano, представлен в архиве, который можно скачать ниже. Использована среда Arduino IDE 1.8.1. Для поддержки датчика давления требуется установить библиотеку Adafruit-BMP085. Соответствующий файл тоже есть в архиве.

Перед загрузкой скетча в строке 17 следует вместо числа 740.0, которое соответствует среднему давлению в месте установки барометра, вписать среднее давление в мм рт. ст., соответствующее тому месту, где будет установлен Ваш барометр. В первом приближении этот параметр можно определить по формуле Рср = 760-0.091h, где h —высота над уровнем моря в метрах. Высоту проще всего определить с помощью GPS-навигатора.

Стоит учесть, что данная формула не учитывает многие факторы, влияющие на атмосферное давление и применима только для высот до 500 м.

Файлы для скачивания: barometr-s-rasshirennymi-funkciyami-na-arduino-dlya-doma-svoimi-rukami.rar

Простой и интересный проект на Ардуино — подарочная книга с секретом на Ардуино

Внутри этой книги установлен механизм, открывающий специальный отсек, если отгадать все тайны этой книги. Механизмы и датчики книги управляются с помощью Ардуино. Открыть у книги можно только несколько страниц посередине. В тексте представлено несколько загадок. Отгадав первую, пользователь поймет, что нужно повернуть диск на обложке. При правильном положении диска загорится светодиод.

Далее нужно разгадать судоку и найти фразу «Повернуть книгу». Удерживая книгу вертикально, ее нужно повернуть. Третья загадка шахматная — необходимо поставить шахматные фигуры на определенные клетки. Если все сделано правильно и три загадки разгаданы, с помощью сервомотора открывается потайной отсек. Размер отсека конечно не велик, но там можно разместить, например, конфету или кольцо.

Можно придумать свои загадки и установить другие датчики, например, температуры, датчик света или даже GPS, тогда отсек откроется при нахождении пользователя с книгой в определенной точке.

Необходимые инструменты и материалы для книги с секретом на Ардуино

Бумага.
Картон.
Бархатный картон.
Декоративные камни.
Черный чай.
Ардуино.
Сервопривод.
3 светодиода.
Акселерометр MPU 6050.
2 геркона.
2 резистора 10 кОм.
Резистор 220 Ом.
Переключатель.
Потенциометр 1 кОм.
Батарея 9 В.
Провода.
Клей.
Ножницы.
Краска.
3D принтер.
Утюг.
Паяльник.
Клеевой пистолет.

Шаг первый: подготовка листов

У нас древняя книгу, поэтому нужно сделать так, чтобы бумага выглядела в этом стиле. Сначала печатаем на бумаге нужный текст и рисунки. Для образца текст будет в архиве ниже.

Затем сминаем бумагу и опускаем смятые листы в круто заваренный черный чай на 15 минут. Через 15 минут листы достаем и высушиваем через полотенце утюгом.

Шаг второй: сервопривод

Используем сервопривод Tower Pro 9g SG90. Остальные детали напечатаны на 3D принтере. Вся информация по ним доступна для скачивания в архиве ниже.

Собираем сервопривод.

Шаг третий: отсеки

Книга, как бы разделена на несколько частей: обложка, передняя часть с ардуино, часть с текстом и рисунками, часть с тайником. Берем пачку листов А4 и делим пополам. В одной части вырезаем нишу под Ардуино и батарею, в другой — под сервопривод и тайник. Торцы листов внутри отсеков проклеиваем термоклеем.

Тайник, в отличие от отсека с Ардуино, будет виден, поэтому проклеиваем его картоном.

Видимые части замачиваем в чае.

Шаг четвертый: установка сервопривода

Закрепляем сервопривод в отсеке. Выводим провод. На отдельных листах закрепляем петлю замка. В нормальном положении язычок привода цепляем за петлю и отсек закрыт.

Шаг пятый: обложка

Обложку изготавливаем из картона и оклеиваем бархатным картоном.

Шаг шестой: сборка книги

Соединяем части книги с помощью степлера и клея.

Приклеиваем обложку.

В обложке сверлим отверстие для ручки потенциометра. Сам потенциометр закрепляем в большом отсеке. Для управления потенциометром печатаем ручку в виде круга. Информация по ней будет в архиве.

Прохождение каждого задания информируют загорающиеся светодиоды. В обложке делаем под них отверстия, вклеиваем их и закрываем сверху декоративными стеклами.

На кусок картона клеим с одной стороны лист с шахматным полем, с другой — два геркона по центру клеток. Этот лист будет закрывать отсек электроники, поэтому устанавливаем на него магнитную пластину, а на книгу — полоску металла.

Шаг седьмой: Ардуино

Подключаем все электронные устройства к Ардуино и загружаем код. Вся информация есть в архиве ниже.

Шаг восьмой: шахматные фигуры

Шахматные фигуры можно напечатать на 3D-принтере. В нижнюю часть вклеиваем магниты (информация есть в архиве).

Подарочная книга с секретом на Ардуино готова.

Файлы для скачивания: podarochnaya-kniga-s-sekretom.rar