Уроки ардуино: контролируем платы через бумагу

Макетная плата как пользоваться

Breadboard Arduino ► зачем нужна беспаечная макетная плата? Рассмотрим устройство макетной платы, как ей пользоваться и собирать схемы на Ардуино без пайки

Беспаечная макетная плата (breadboard) для Arduino используется при быстрой сборке схем без необходимости пайки радиоэлементов и проводов для соединения. Макетка просто незаменима при изучении микроконтроллеров и их возможностей, но начинающие радиолюбители не всегда знают для чего необходима беспаечная плата, как располагаются дорожки на макетной плате и, как ей пользоваться.

Зачем нужна макетная плата (breadboard)

Рассмотрим, как собирать на макетной плате электрические схемы для создания простых проектов на Arduino и изучения языка программирования. Но для начала следует рассмотреть, распиновку и устройство breadboard, а также назначение данного приспособления, так как многих людей интересует вопрос: зачем нужна макетная плата в Ардуино и, как правильно использовать макетную плату для Arduino Uno.

Соединение радиодеталей на макетной плате без пайки

С помощью беспаечной платы можно за несколько минут собрать схему, на которую бы у вас ушло много времени в случае необходимости пайки радиодеталей. Кроме того, при пайке можно повредить микросхемы или детали, что довольно сложно (но все таки возможно) сделать при использовании макетной платы для сборки схем. Что такое тип дорожек на макетной плате, разновидности и устройство плат читайте далее.

Конструкция и устройство макетной платы

Breadboard различаются по своему размеру, количеству дорожек и материалу корпуса (см. фото ниже). Для изготовления корпуса может использоваться полупрозрачный, цветной и белый пластик, который играет роль изолятора и основу всей конструкции. На задней стороне корпуса находится самоклеящаяся бумага и при необходимости плату можно прикрепить к какой-либо поверхности для большей надежности.

Фото. Разные типы макетных плат для сборки схем

Стандартный шаг макетной платы (расстоянии отверстий друг от друга) составляет 2,54 мм и подходит для подключения подавляющего большинства микросхем, кнопок и других радиодеталей. Стандартный диаметр (размер) отверстия равен 0,8 мм. Если ножка детали с трудом входит в отверстие, то лучше припаять к ней подходящий провод, чтобы не испортить соединительные контакты (шины) на breadboard.

Фото. Конструкция и устройство беспаечной макетной платы

На макетной плате есть два типа дорожек: контактные группы в которых соединили пять отверстий на одной линии, и шины питания, которые идут по всей длине макетной плате. Контактные группы предназначены для соединения деталей в схеме. Шины питания служат для увеличения портов питания на плате Arduino, то есть они соединяются коннекторами (проводами) с портами 5V и GND на микроконтроллере.

Как пользоваться макетной платой Arduino

Рассмотрим, как собирать на макетной плате схемы и подключать их к плате Arduino Uno. Сборка на breadboard начинается с чтения принципиальной схемы. Например, необходимо собрать схему для задания — Подключение светодиода к Arduino, как на картинке выше. Для этого следует с помощью коннекторов последовательно соединить 13 порт на микроконтроллере, резистор, светодиод и порт GND.

Для работы на макетке следует просто вставлять в отверстия ножки электронных компонентов, а для соединяя деталей используются провода-перемычки с тонкими штекерами. Которые можно встретить в магазинах под название «перемычки dupont» или перемычки для Ардуино. Обратите внимание, что сборка устройств на макетной плате работающих от 220 Вольт ЗАПРЕЩЕНО и опасно для жизни.

Контролируем Arduino через бумагу (кнопки + слайдер)

Урок показывает как можно управлять Ардуино через нарисованные на бумаге контроллеры в виде кнопок и слайдера.

В данном случае будут использоваться емкостные датчики и проводящие свойства графита для отправки данных на плату Arduino.

Шаг 1. Комплектующие

В этом уроке нам понадобятся ряд комплектующих, которые не сложно отыскать у себя дома или в ближайшем магазине:

  • “Аллигаторы” (зажимы)
  • Arduino
  • Макетная плата
  • Перемычки
  • Резисторы 10M Ом (x3)
  • Карандаш
  • Бумага
  • Серводвигатель
  • Светодиод (x2)
  • Резисторы для светодиодов (обычно 220 Ом) (x2)

Шаг 2. Рисуем контроллеры

Вы буквально рисуете свой контроллер на листе бумаги:

  • Обязательно используйте карандаш (графит является проводящим);
  • Сделайте несколько кнопок и, возможно, ползунок (слайдер) или два;
  • Обязательно нарисуйте линию, ведущую к краю бумаги, чтобы получилось место для зажимов “аллигаторов”;
  • Сделайте все как можно более темным.

Шаг 3. Схема соединения

Мы забыли включить два светодиодных резистора (они должны быть между землей и анодом обоих светодиодов). Три черных прямоугольника справа предназначены для зажимов, ведущих к бумаге. Верхний – слайдер или ползунок, а два других – кнопки.

Получиться в итоге должно примерно так:

Шаг 4. Установка библиотеки

Для этого проекта требуется библиотека, предназначенная для использования емкостных датчиков. Скачать ее можно по ссылке:

Согласно информации с официальной страницы Arduino для этой библиотеки:

“Библиотека превращает два или более контактов Arduino в емкостный датчик, который может воспринимать электрическую емкость человеческого тела. Для всех настроек датчика требуется резистор с сопротивлением от среднего до высокого, кусок проволоки и небольшой (до большого) кусок алюминиевой фольги на конце. При самом чувствительном варианте, датчик начнет ощущать руку или тело человека вдалеке от датчика”.

Шаг 5. Код

Скопировать или скачать код вы можете ниже:

Скорее всего, вам нужно будет скорректировать значения в верхней части, где вы увидите комментарий “РЕДАКТИРОВАТЬ ЗДЕСЬ”:

  • Откройте последовательный монитор, чтобы посмотреть, какие значения входят;
  • Посмотрите на значение «низкий» и «высокий» (когда вы не касаетесь кнопки);
  • Регулируйте значения в коде до тех пор, пока все не будет работать правильно (светодиоды должны включаться, когда вы нажимаете кнопки, и сервопривод должен поворачиваться когда используете слайдер на бумаге).

Шаг 6. Результат

Выше видео показывает по какому принципу всё работает, когда слайдер, нарисованный на бумаге, управляет сервоприводом через Ардуино.

На этом пока всё. Желаем вам отличных изобретений и проектов.

Ардуино для начинающих. Урок 4. Макетная плата BREADBOARD

В этом видео уроке рассказывается о том, что такое беспаечные макетные платы и для чего они используются. Это необходимый инструмент не только для новичков но и для опытных пользователей платформы Ардуино.

Купить макетные платы

Купить беспаечные макетные платы можно в магазине радиодеталей, на радиорынке или интернет магазине. Но самый выгодный вариант это конечно Алиекспрес. Там есть огромный выбор макетных плат,
а так же не высокие цены. Но нужно быть внимательным и покупать только у надежных продавцов. Ниже приведены ссылки на алиекспрес:

Макетная плата на 800 точек с 2 шинами питания, платой подачи питания и проводами: Купить
Большая макетная плата на 1600 точек с 4 шинами питания: Купить
Макетная плата на 800 точек с 2 шинами питания: Купить
Макетная плата на 400 точек с 2 шинами питания: Купить
Макетная плата на 170 точек: Купить
Соединительные провода 120 штук: Купить

Макетная плата (BreadBord)

Беспаечные макетные платы очень удобны в обучении Arduino и прототипировании своих проектов. Благодаря этим платам можно собирать достаточно сложные схемы и при этом даже не брать в руки паяльник. Вы просто вставляете элементы схемы в отверстия макетной платы и все работает. Простые проекты можно сделать даже без использования проводов. Это сильно ускоряет процесс обучения или создания прототипа вашего устройства.

Вы можете собрать один проект, потом разобрать и собрать уже другой. Вам не нужны для этого паяльник и расходные материалы. Так же перед изготовлением полноценного устройства, лучше собрать его макет на беспаечной макетной плате. Это может выявить недочеты в схеме. Так же поможет написать прошивку, так как мы можете использовать светодиоды для отладки. Только после того как вы соберете прототип, напишите прошивку и убедитесь, что все работает так как вы и задумывали, можете собирать конечный вариант вашего устройства.

Как пользоваться макетной платой

Очень просто! Главное запомнить как соединены отверстия макетки. Там все просто и понятно. По краям идут горизонтальные линии питания, обычно они помечены синим и красным цветами для удобства. А посередине идет множество вертикально соединенных линий по 5 точек. На изображении ниже видно распиновку макетной платы.

В следующих уроках вы увидите как удобно использовать этот инструмент.

Уроки Ардуино – учебник для начинающих

Эта вводная статья для тех, кто уже успел распаковать со своим ребенком десяток-другой цветных коробок от конструкторов, построил сотни разнообразных конструкций и заполнил деталями от Лего все доступные емкости в чулане. Если вы готовы перейти на следующий уровень: с электроникой, микроконтроллерами, датчиками и умными устройствами – значит, пришло время для экспериментов с Ардуино!

В этой серии статей мы соберем самое главное, что нужно узнать об Ардуино, чтобы начать заниматься с детьми самостоятельно. Даже если вы никогда не брали в руки паяльник и слова «контроллер» и «контроллёр» для вас имеют примерно схожий смысл, можете быть уверенными – у вас все равно все получится! Мир электроники и робототехники сегодня полон простых и очень удобных решений, позволяющих практически с нуля создавать очень интересные проекты. Наш учебник поможет вам быстро сориентироваться и сделать первые шаги.

Начало работы с Ардуино

Говоря бытовым языком, Ардуино – это электронная плата, в которую можно воткнуть множество разных устройств и заставить их работать вместе с помощью программы, написанной на языке Ардуино в специальной среде программирования.

Чаще всего плата выглядит вот так:

На рисунке показана одна из плат Ардуино – Arduino Uno. Мы изучим ее подробнее на следующих уроках.

В плату можно втыкать провода и подключать множество разных элементов. Чаще всего, для соединения используется макетная плата для монтажа без пайки. Можно добавлять светодиоды, датчики, кнопки, двигатели, модули связи, реле и создавать сотни вариантов интересных проектов умных устройств. Плата Ардуино – это умная розетка, которая будет включать и выключать все присоединенное в зависимости от того, как ее запрограммировали.

Вся работа над проектом разбивается на следующие этапы:

  1. Придумываем идею и проектируем.
  2. Собираем электрическую схему. Тут нам пригодится макетная плата, упрощающая монтаж элементов. Безусловно, понадобятся навыки работы с электронными приборами и умение пользоваться мультиметром.
  3. Подключаем плату Arduino к компьютеру через USB.
  4. Пишем программу и записываем ее в плату буквально нажатием одной кнопки на экране в специальной среде программирования Arduino.
  5. Отсоединяем от компьютера. Теперь устройство будет работать автономно – при включении питания оно будет управляться той программой, которую мы в него записали.

Программа и среда программирования выглядят вот так:

На экране показана программа (на сленге ардуинщиков текст программы называется “скетч”), которая будет мигать лампочкой, подсоединенной к 13 входу на плате Ардуино UNO. Как видим, программа вполне проста и состоит из понятных для знающих английский язык инструкций. В языке программирования Arduino используется свой диалект языка C++, но все возможности C++ поддерживаются.

Есть и другой вариант написания кода – визуальный редактор. Тут не нужно ничего писать – можно просто перемещать блоки и складывать из них нужный алгоритм. Программа загрузится в подключенную плату одним нажатием кнопки мыши!

Визуальную среду рекомендуется использовать школьникам младших классов, более старшим инженерам лучше сразу изучать “настоящий” Ардуино – это довольно просто, к тому же знания C++ никому не повредят.

В целом все выглядит довольно понятно, не так ли? Осталось разобраться в деталях.

Быстрый старт с Arduino

Для начала давайте поймем, с чем же и чем же мы собираемся заниматься. Что такое Ардуино и как его использовать? Если вы уже знакомы с темой – можете смело перескочить дальше. Если нет – давайте вместе выполним короткое погружение.

Ардуино – это…

Ардуино – это не бренд и не название поставщика конструкторов. Это общее название для целого семейства различных технологий и открытой платформы, в которую входят как аппаратные устройства (платы контроллеров и совместимое оборудование), так и софт, предназначенный для управления железками. По сути своей, Ардуино – это инфраструктура и среда, в которой можно собирать совместимые между собой электронные и механические компоненты в единое устройство, а потом через обычный компьютер за две минуты запрограммировать поведение этих самых железок так, как нам нужно.

Ардуино – это мостик из виртуального компьютерного мира в мир реальных вещей и устройств. Написав программу на обычном компьютере, мы управляем с ее помощью не виртуальными объектами, а вполне себе реальными датчиками, двигателями, экранами. Мы меняем мир вокруг себя – просто программируя на компьютере, используя бесплатный софт и множество уже готовых примеров библиотек.

Создателем Ардуино принято считать преподавателя института IDII итальянского города Ивреи Массимо Банци, который пытался создать удобную платформу для обучения студентов программированию. Выбрав уже готовый микроконтроллер ATMEGA, он просто добавил на плату необходимую для удобной работы обвязку. Собравшаяся затем великолепная команда из инженеров-электронщиков и разработчиков софта смогла создать продукт, который оказался крайне востребован рынком и быстро завоевал популярность. Более подробно об Ардуино можно почитать здесь и здесь.

Свое название технология получила, как это часто бывает, довольно случайно. Источником вдохновения послужил бар, в котором будущие создатели Ардуино любили выпить по кружечке чая. Называлось заведение именно так – Arduino, по имени главной исторической личности города Ивреа, короля Ардуино. Король какого-то яркого следа в истории не оставил и прослыл неудачником, но благодаря команде разработчиков новой платформы обрел новую популярность и сейчас известен миллионам людей по всему земному шару.

Почему Ардуино?

Вся прелесть Ардуино заключается в следующих простых преимуществах:

  1. Простота. Да, да – именно простота (хотя Лего и другие игрушки, без сомнения, привычнее, но мы сравниваем не с ними). Для юных разработчиков электроники Ардуино «прячет» огромное количество разнообразных технических вопросов. Многие достаточно сложные проекты можно создавать очень быстро, без длительного погружения в детали. А это ведь очень важно для ребенка – не утратить интерес до первого полученного своими руками результата.
  2. Популярность. Ардуино крайне популярна, вы сможете без труда найти ответы на любые вопросы на многочисленных форумах или сайтах. Сообщество Ардуино обширно и дружелюбно – там относительно мало прожженных жизнью снобов-инженеров и полно любителей и начинающих, с удовольствием делящихся своей радостью от найденного и узнанного. Это, конечно, откладывает отпечаток на качество советов, но как правило, даже самые сложные вопросы могут быть быстро решены с помощью форумов и сайтов.
  3. Доступность. И сама технология, и практически весь софт выпускаются под открытыми лицензиями и вы можете свободно использовать чужие наработки, библиотеки, схемы, причем во многих случаях даже для коммерческого использования. Это экономит много времени и позволяет двигаться большими шагами, опираясь на опыт предыдущих исследователей.
  4. Дешевизна. Комплект для первых занятий электроникой и программированием можно купить менее чем за 500 рублей. Полноценные курсы робототехники возможны при покупке оборудования на 3-5 тысяч рублей. Никакая другая технология не позволит вам так быстро и так эффективно войти в мир реальной учебной робототехники.

С чего начать?

Если вы хотите заниматься робототехникой с использованием Ардуино, то вам понадобится такой вот джентельменский набор:

  1. Плата Ардуино с USB кабелем для подключения к компьютеру.
  2. Макетная монтажная плата и провода.
  3. Комплект базовых электронных компонентов и переходник для батарейки типа крона.
  4. Установленная на компьютер среда программирования Arduino IDE

В дальнейшем, если занятия действительно увлекут и будет желание продолжить эксперименты, то список оборудования будет расширяться:

  1. Датчики
  2. Экраны и индикаторы.
  3. Двигатели и сервоприводы, реле и драйверы двигателей.
  4. Модули связи.
  5. Разнообразные дополнительные модули и платы расширения (шилды)

Если первые шаги дадут результат, со временем вы будете узнавать половину людей, стоящих в очереди на почте (если до сих пор вы их еще не знаете), а почтальоны при встрече будут узнавать вас в лицо и нервно перебегать на другую сторону дороги.

Как купить Ардуино?

Прежде чем узнать что-то полезное, надо сначала купить что-то полезное. Для экспериментов с электроникой вам понадобится та сама электроника в виде конструктора или отдельных плат. Рекомендуется купить не очень дорогой отечественный набор с основными компонентами и затем уже заказать себе с Алиэкспресса датчики, двигатели, контроллеры и другие сокровища.

Вот несколько наиболее интересных и привлекательных по цене вариантов для покупки платы и наборов для первых уроков:

Если вы все-таки захотите купить плату Arduino отдельно, то вот несколько интересных ссылок:

Полезные советы по выбору платы можно найти в инернете (не только на нашем сайте). Если вы живете в большом городе, то покупка всего необходимого займет максимум два дня. Найти нужный магазин легко в интернете. Ну и еще один совет. Вы можете самостоятельно найти подходящие варианты на алиэкспрессе – ищите их по словам «starter kit».

Как отличить оригинал от подделки?

Пару слов о платах Arduino. Сегодня их на совершенно легальных условиях может делать любой производитель: как крупный, такой как Intel, так и мелкие noname поставщики из Китая. Надежность и удобство «китайских» и «официальных» платы Ардуино в большинстве случаев одинаковые. Поэтому незачем переплачивать – для своих учебных проектов можете смело покупать аналоги, которые легко найти в интернете.

Как отличить «оригинал» от «совместимой платы»:

  1. «Китайские» платы не имеют права ставить логотип Ардуино.
  2. «Китайские» платы стоят гораздо дешевле.
  3. «Китайские» часто используют другой чип для обслуживания соединения с компьютером, на который нужны специальные драйвера. Драйвера устанавливаются за секунду и практически никогда не вызывают каких-либо проблем.

Еще раз подчеркнем, использование не оригинальных плат совершенно легально. Ардуино – открытая архитектура и разработчики дают возможность собрать свою версию платы всем желающим.

Нет возможности купить?

Если вы живете в Антарктиде или у вас действительно не хватает средств даже на самые простые наборы, то не отчаивайтесь – можно начать изучение Ардуино на виртуальных тренажерах. Самый мощный, простой и популярный сегодня вариант – это онлайн сервис Tinkercad от известной компании Autodesk. Вы сможете создавать электронные схемы, подключая множество разнообразных компонентов, а затем «включать» питание и измерять все электрические показатели. В библиотеке устройств есть и плата Ардуино, и даже встроенный редактор для программирования (включая визуальный!). Вы можете найти на нашем сайте отдельную статью с подробной информацией о Tinkercad.

Подводим итоги урока

В этой короткой начальной статье мы с вами узнали, что такое Ардуино, почему эту технологию называют именно так, как выглядят типичные проекты с использованием контроллеров Arduino. Начать создавать интересные технические проекты очень просто – для этого не обязательно быть электронщиком. Просто возьмите плату ардуино, соберите с ее помощью нужную электронную схему (можно найти много готовых примеров в интернете), подключите контроллер к компьютеру и загрузите программу. Умное устройство готово!

В следующих уроках мы с вами узнаем, как работает контроллер, разберем устройство платы Arduino Uno и запустим свой первый проект.

Полезные ссылки на учебники и сайты по Ардуино

Официальные сайты ардуино:

Отличные сайты с большим объемом полезной информации

И естественно, море полезной информации на Хабрхабре.

Источники:

http://arduinoplus.ru/kontroliruem-arduino-cherez-bumagu/

http://all-arduino.ru/arduino-dlya-nachinayushhih-urok-4-maketnaya-plata-breadboard/

http://arduinomaster.ru/uroki-arduino/arduino-uroki-nachalo-raboty/

http://alexgyver.ru/gyverbutton/

Ссылка на основную публикацию