Урок 1. Плата Arduino в мире сборки самодельных устройств

Сегодня существует масса способов упростить повседневную жизнь — от самых простых лайфхаков из интернета до сборки собственного умного дома или автоматизированных систем. Второй вариант особенно увлекателен и актуален, поскольку строится на объединении различных модулей и контроллеров в единую сеть.

В наше время заниматься электроникой, 3D-печатью и сборкой всевозможных устройств стало модным и не таким сложным, как может показаться на первый взгляд. В интернете представлено огромное количество схем, видеоинструкций, а все нужные компоненты и инструменты легко заказать из Китая на AliExpress по весьма доступным ценам.

Данный микроконтроллер был создан в Италии — первые прототипы, разработанные Массимо Банци, появились ещё в 2005 году и представляли собой чип на плате со светодиодом. Банци и его команда ставили перед собой цель создать максимально бюджетное устройство для энтузиастов электроники, которое бы выгодно отличалось от конкурентов, и для этого было применено несколько нетипичных решений.

Вместо привычного зелёного цвета печатных плат был выбран синий — как на фотографии выше. Было решено максимально увеличить количество выводов, тогда как многие конкуренты на них экономили. А завершающим штрихом стала небольшая карта Италии на плате.

Arduino представляет собой программируемую платформу с открытым исходным кодом, которая может быть встроена в самые разнообразные проекты — от простых до сложных. На плате установлен микроконтроллер, который можно запрограммировать для обнаружения объектов и управления ими в реальном мире. Получая данные с датчиков и других входов, Arduino способна взаимодействовать с множеством устройств вывода — светодиодами, моторами, дисплеями. Благодаря гибкости и невысокой стоимости Arduino завоевал огромную популярность среди мейкеров, создающих интерактивные проекты.

Как уже упоминалось, Arduino был представлен в 2005 году в Италии Массимо Банци с целью дать «неинженерам» доступ к недорогому и удобному инструменту для аппаратных разработок. Плата выпускается под лицензией Creative Commons, позволяющей любому желающему создавать собственные версии. В сети можно найти сотни клонов и модификаций, совместимых с Arduino, однако только официальные платы носят название Arduino.

В последующих уроках курса мы подробно рассмотрим несколько моделей плат Arduino и их отличия друг от друга.

Ключевыми преимуществами Arduino перед конкурентами на момент создания были низкая цена — для работы требовался лишь USB-кабель — и простота использования, связанная с низким порогом вхождения, поскольку для работы с Arduino не нужны были глубокие знания электротехники и алгебры.

Название платформы было придумано в одноимённом пабе «Arduino», который, в свою очередь, был назван в честь короля Италии 11 века.

Знакомство начинается с программирования контроллера и подключения к нему датчиков. Наиболее простой в использовании и доступный по цене вариант — Arduino Nano (см. фото ниже). Если вам не терпится начать работу с Ардуино Нано, на сайте доступен подробный материал «Класс Ардуино Нано: от покупки до мигания светодиодом».

Плата Ардуино программируется на языке, близком к C++, и к ней можно подключить до 8 датчиков и до 20 устройств вывода. При прохождении любого курса на сайте или при изучении различных проектов всегда можно воспользоваться Справочником C++ для Arduino.

Продолжим. За счёт какой энергии работают платы? Для питания подойдёт обычный блок питания от телефона или даже пальчиковые батарейки.

Что касается сенсоров, то ассортимент датчиков для Arduino настолько обширен, что никто не может назвать их точное количество, ведь это разнообразие ничем не ограничено. Низкая цена и удобство использования сыграли свою роль: стоимость платы составляет всего 150–300 рублей, а модули к ней обходятся, как правило, в 20–200 рублей.

Простота проявляется и в подключении датчиков — вся распиновка (описание входов и выходов плат) логически выстроена и наглядна. Помимо отдельных датчиков разработана система шилдов, позволяющая существенно расширить функционал плат, например добавить выход Ethernet или модуль управления мощными моторами.

Вместе с тем у Arduino есть ряд недостатков, и было бы нечестно не упомянуть их в начале курса. К недостаткам относятся:

не самая удобная среда разработки (Arduino IDE), хотя стоит отметить, что создатели плат Ардуино недавно анонсировали выпуск новой Arduino Pro IDE;
слабые разъёмы — они являются логическими и обеспечивают не более 50 мА при 5 В;
расходование значительного объёма памяти даже для пустых проектов.

Пожалуй, на этом недостатки исчерпаны. Вернёмся к проектам. Такие задачи, как автополив, метеостанция или регулятор температуры, можно быстро, качественно и экономично реализовать на базе данного контроллера. Если добавить в проекты реле, можно организовать управление освещением в доме или реализовать автоматическое открывание и закрывание окон.

У оригинальной платы Arduino UNO существует несколько модификаций, среди которых Nano, Micro, Mega, Leonardo и Lily Pad — их можно считать основными. Поскольку Arduino — платформа с открытым кодом, существует множество устройств, построенных на тех же принципах, например семейства Digispark, Esp, отечественные платы Iskra, а также Intel Edison и Intel Galileo.

И последнее замечание к первому уроку. При работе с проектами или поиске плат часто встречается название, например, Genuino Uno. Не стоит пугаться и путаться — так обозначаются платы Arduino, продаваемые в Соединённых Штатах Америки. Одноимённые модели Arduino и Genuino при этом абсолютно идентичны.

Arduino — отличная плата для тех, кто только начинает осваивать мир самодельной электроники. Будучи доступной по цене и простой в обращении, она стала выбором миллионов электронщиков по всему миру. Самое время переходить ко второму уроку нашего курса «Ардуино для начинающих».