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».
Подбираем комплектацию под проект на примере Arduino Mega 2560 R3
Для создания полноценной системы «Умный дом» и выполнения ею возложенных функций важно правильно подойти к комплектации и выбору оборудования.
Что входит в комплект поставки?
Если ваша цель — «Умный дом» на базе Arduino, требуется подготовить следующее оборудование — саму плату Mega 2560 R3, модуль Ethernet (ENC28J60), датчик движения, а также другие датчики и контроллеры.
Кроме того, стоит подготовить кабель вида «витая пара», резистор, реле, переключатель и кабель для модуля Ethernet.
Необходимы и дополнительные инструменты — отвертки, паяльники и прочее.
Учтите, что покупать наборы для монтажа системы стоит в сертифицированных пунктах. Это объясняется тем, что при реализации проекта применяется электричество, а использование подделки может привести к снижению уровня безопасности.
Все программы для адаптации можно найти в сети на официальном сайте Arduino https://arduino.ru. При выборе датчиков стоит ориентироваться на задачи, которая должен решать «Умный дом».
Как правило, требуются датчики движения, температуры, открытия дверей и освещенности. Роль датчика открытия дверей может выполнять обычный геркон.
Прошивается плата с помощью специального софта, предназначенного для различных операционных систем, в том числе и кабеля USB. При этом в программаторах нет необходимости.
Что касается ПО, которое применяется в Ардуино, оно написано на языке Си. На число байт имеются определенные ограничения, но текущей памяти достаточно для реализации поставленной задачи.
Делаем сами Arduino Uno Mini
Часть № 1. Предисловие
Идея и направление проекта
Всем передаю своё огромное приветствие и желаю того, чтобы прочтение моей учебной статьи не потратило ваше драгоценное время впустую. В этой статье (уроке) я хочу предложить каждому читателю один из многих дешёвых способ изготовления своей arduino платформы в домашних условиях своими руками, какими бы они ни были. Также представлю несколько плат дополнений к нашему микроконтроллеру.
Все радиолюбители и профессионалы когда-то начинали учиться паять, мастерить небольшие устройства, читать электрические схемы, ну и другое. Например, я, узнав об arduino и её возможностях, практически сразу же собирался её купить, но, понимая, в какую копеечку мне это обойдётся, я решил приобрести все химические средства и реактивы для изготовления собственной печатной платы, так как она является самой удачной перспективой в данном случае. Собственные печатные платы можно делать быстро, удобно, и за дешёвые стоимость химических компонентов.
Часть № 2. Разработка и проектирование проекта
Способом изготовления печатных плат является в нашем случае ЛУТ (лазерно-утюжная технология изготовления печатных плат). Тем самым необходимо составить список того, чего необходимо :
Следующим шагом будет являться разработка и проектирование проекта микроконтроллера, то есть такие её стадии, как:
Сборка Arduino на макетной плате
Необходимые компоненты
Для работы с микроконтроллером понадобятся:
Схема сборки
Соберите на макетной плате компоненты по следующей схеме:
Эксперимент «маячок» из Матрёшки
Добавьте к схеме светодиод на 13 пине. Для этого повторите первый эксперимент из набора Матрёшка Z — маячок.
Обратите внимание, 13 пин Arduino, это не 13 ножка микроконтроллера. Чтобы найти нужный пин, воспользуйтесь распиновкой ATmega328
Схема эксперимента собрана. Осталось прошить нашу Arduino.
Как собрать 3D принтер Arduino своими руками
Изготовить 3d принтер своими руками вполне реально, для этого необходимо следовать инструкции, прилагаемой к набору Arduino. Также можно руководствоваться рекомендациями профессионалов и методическими пособиями.
Принтер для 3D печати состоит из таких частей:
- корпус;
- контроллеры;
- направляющие;
- блок питания;
- шаговые двигатели;
- экструдер.
Первым шагом является постройка осей координат. Для этого понадобятся приводы, например, от CD/DVD, которые находились на компьютере. Также надо приобрести Floppy-дисковод, проверка его работоспособности при этом обязательна. Ее показателем является пошаговый режим работы, осуществляющийся без постоянного тока. Далее нужно подобрать шаговые двигатели. Процесс перемещения расходного материала требует определенной мощности.
Следующий этап заключаются в выборе электроники. Вам понадобится непосредственно плата Arduino, кабель, драйвера (5 штук), радиаторы, блок питания (подойдет от компьютера), вентилятор, концевики (оптические или магнитные), стол для подогрева, термистор, транзистор, провода, штекера, устройство нагрева для хотенда, сопла и боуден. Их реально купить в наборе, это сэкономит время и усилия, не повредив качеству. Схему сборки деталей найдете в интернете.
На последнем этапе скачиваем Arduino IDE, устанавливаем прошивку (чаще используют Marlin) и подключаемся к ЧПУ-контроллеру. Проверив подобным образом сборку электроники, нужно определиться с ПО, которое будет отвечать за управление 3D принтером. Пример на фото.
К его функциям относят приемлемость выбранных параметров печати: заполнение, высоту секции и скорость послойного нанесения расходного материала. Остается только оценить состояние электропроводки, собрать последние элементы (раму, корпус, крепления) в соответствии с инструкцией и подключить собранный своими руками принтер к ПК.
Калибровка 3D принтера осуществляется с учетом диаметра шкива, количества шагов на оборот мотора и микро-шагов в системе электроники. Результатом операции становится окончательная настройка прошивки.
Какие бывают платы
По производителю
Существуют как официальные версии плат Arduino, так и платы от сторонних производителей. Оригинальные платы отличаются высоким качеством продукта, но и цена тоже выше. Они производятся только в Италии и США, о чём свидетельствует надпись на самой плате.
На примере самой популярной платы Arduino UNO:
- Оригинальная плата. Поставляется только в фирменной коробке, имеет логотип компании, на портах платы — маркировка. Цена от производителя 20 €.
Оригинальная плата Arduino UNO. Источник
- Плата от стороннего производителя. Качество хуже, однако цена начинается от 150 рублей. Качество платы может отразиться на её работоспособности в дальнейшем. Хоть это и редкость, но плата и вовсе может не работать «из коробки» — всё зависит от добросовестности изготовителя и продавца. Для работы с подобными платами требуется драйвер CH340, который находится в свободном доступе. Во всём остальном процесс разработки идентичен процессу разработки на оригинальных платах.
Плата Arduino UNO от стороннего производителя. Источник
По назначению
У платы UNO достаточно портов для реализации большинства проектов. Однако иногда возможностей UNO может быть недостаточно, а иногда — избыточно. По этой причине как оригинальный, так и сторонние производители выпускают большое количество плат, различающихся характеристиками микроконтроллера, количеством портов и функциональным назначением.
Различные платы Arduino. Источник
Самые популярные из них:
- Arduino Nano — различие с UNO только в конструктивном исполнении. Nano меньше.
- Arduino Mega — плата на базе мощного микроконтроллера. Имеет большое количество портов.
- Arduino Micro — имеет встроенную поддержку USB-соединения, а потому может использоваться как HID-устройство (клавиатура, мышь, MIDI-устройство).
- Arduino Ethernet — имеет возможность подключения к сети через Ethernet-провод. На плате также расположен слот для microSD карточки.
- Arduino Mini — по характеристикам немного уступает UNO. Преимуществом платы является её миниатюрное исполнение.
- Arduino Due — плата на базе 32-разрядного ARM микроконтроллера. Имеет преимущество в производительности по сравнению с остальными.
- Arduino LilyPad — форм-фактор позволяет использовать плату в предметах одежды и текстиля.
- Arduino Yún — «нужно было ставить линукс…». Имеет поддержку дистрибутива Linux, встроенную поддержку Ethernet и Wi-Fi, слот для microSD. Как и Micro, имеет встроенную поддержку USB-соединения.
4
Что такое Arduino?
Ардуино (Arduino) — специальный инструмент, позволяющий проектировать электронные устройства, имеющие более тесное взаимодействие с физической средой в сравнении с теми же ПК, фактически не выходящими за пределы виртуальной реальности.
В основе платформы лежит открытый код, а само устройство построено на печатной плате с «вшитым» в ней программным обеспечением.
Другими словами, Ардуино — небольшое устройство, обеспечивающее управление различными датчиками, системами освещения, принятия и передачи данных.
В состав Arduino входит микроконтроллер, представляющий собой собранный на одной схеме микропроцессор. Его особенность — способность выполнять простые задачи. В зависимости от модели устройство Ардуино может комплектоваться микроконтроллерами различных типов.
Существует несколько моделей плат, самые распространённые из них – UNO, Mega 2560 R3.
Не менее важная особенность печатной платы заключается в наличии 22 выводов, которые расположены по периметру изделия. Они бывают аналоговыми и цифровыми.
Особенность последних заключается в управлении с помощью только двух параметров — логической единицы или нуля. Что касается аналогового вывода, между 1 и 0 имеется много мелких участков.
Сегодня Arduino используется при создании электронных систем, способных принимать информацию с различных датчиков (цифровых и аналоговых).
Устройства на Ардуино могут работать в комплексе с ПО на компьютере или самостоятельно.
Что касается плат, их можно собрать своими руками или же приобрести готовое изделие. Программирование Arduino производится на языке Wiring.
ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Умный дом Xiaomi Smart Home, обзор, комплектация, подключение и настройка своими руками, сценарии.
