Матрешки и Arduino. Идеальный подарок для гика

arduino logo 900

Казалось бы, угодить гику просто — купил фигурку Дарта Вейдера или магнитик с Бэтменом — и дело в шляпе. Однако на практике выходит как с шахматистами, которым только и дарят шахматные доски. Зачем? Так и с гиками — удивить и действительно захватить воображение настоящего гика сложно. Подарок должен быть необычным, интригующим, способным подарить новые ощущения. Как насчет программируемого микроконтроллера?

«Чего-чего?» — спросят одни. «Гики — не обязательно программисты», — ответят другие. Верно, но многие гики так или иначе разбираются в технике: кто-то паял переходники для подключения джойстиков от PlayStation к ПК, некоторые увлекались физикой и информатикой в школе, а кто-то просто разбирается в компьютерах. Что важнее, хобби многих гиков требуют усидчивости и сосредоточенности — отличные качества для нашего сегодняшнего эксперимента.

Полный набор конструктора "Матрешка Z"

Полный набор конструктора «Матрешка Z»

О мистических микроконтроллерах слышали многие, но понимают их сущность единицы. По сути, это — миниатюрные компьютеры, способные выполнять простейшие действия. Нужны они для управления различными агрегатами: от гирлянды на елку до какой-нибудь турбины на электростанции — спектр применения широк. Микроконтроллеры отличаются крайне низким энергопотреблением и возможностью выполнять одни и те же операции постоянно на очень низком уровне — в них нет ни операционной системы вроде Windows, ни драйверов. Все предельно упрощено. Пожалуй, самыми известными представителями этих устройств для любителей и энтузиастов сегодня являются платы Arduino, состоящие из микроконтроллера фирмы Atmel и соответствующей «обвязки» — удобно выведенного питания, разъемов, защиты от замыкания и т.п. Уже хорошо, но как познакомить нового в этой области человека с основами и интересными возможностями подобных устройств без прочтения зубодробительного 450-страничного руководства?

Проблему пытается решить российская фирма «Амперка», предлагающая новичкам готовые наборы-конструкторы не только с платой Arduino, но и со всеми необходимыми для первого знакомства компонентами. А главное — с написанными простым понятным языком инструкциями по основам электротехники, различным электродеталям и схемам. К нам на обзор попала старшая версия конструктора «Матрешка Z» с платой Arduino Uno и ворохом электроники, рассчитанной на 20 предложенных авторами экспериментов.

В картонной коробке с изображением матрешки находятся 2 коробочки поменьше, наполненные аккуратно рассортированными компонентами, беспаечная макетная плата, Arduino, наклеечки и набор проводов для прототипирования. Полный список содержимого коробки можно прочитать на официальной страничке конструктора. Главный компонент — плата Arduino. Она оригинальная, произведенная в Италии. Отсюда и стоимость комплекта: одна только плата имеет ценник более 20 евро (без стоимости доставки).

После того, как конструктор распечатан, а содержимое пакетиков тщательно покручено в руках, приходит время начать экспериментировать. Сначала следует ознакомиться с теорией, чему посвящена первая половина «Конспекта хакера», местного руководства по изучению платформы. Здесь рассказывается подробно и доходчиво обо всех азах электротехники: напряжении, силе тока, мощности, сопротивлении, ШИМ, принципах работы транзисторов, светодиодов, сервоприводов, конденсаторов и т.д. Особое внимание уделено тому, чтобы читатель не засыпал от обилия формул.

Вот так выглядит сама плата

Вот так выглядит сама плата

Эксперименты описаны в порядке усложнения. Так, в начале нам предлагают попробовать простейшую программу — наш микроконтроллер должен зажечь 1 светодиод. В последующих экспериментах сцена усложняется, добавляются переменные сопротивления, кнопки, транзисторы и целые диодные сборки, а чуть дальше к ним добавляются двигатели и микросхемы. Апогей опытной работы — подключение LCD-дисплея с выводом информации, например, для создания тестера батареек своими руками. Для удобства конспект продублирован на официальном сайте «Амперки», где информации даже больше, а исходные коды программ можно скачать.

Каждый эксперимент проходит в 2 этапа. Сначала нужно изучить схему и собрать ее на макетной плате. Благо беспаечная макетка позволяет легко вставлять электронные компоненты и кабеля в разъемы и исправлять свои ошибки без необходимости разогревать паяльник. Второй шаг — написать программу, в которой определить, какие выводы микроконтроллера какую функцию будут выполнять.

Практическое применение

Как я уже говорил ранее, Arduino — это мини-компьютер. Однако для серьезных вычислений он не подойдет. У используемого в Uno микроконтроллера Atmel ATmega328P всего 2 КБ оперативной памяти и тактовая частота 16 МГц. Зато — крайне низкое энергопотребление. Питание, кстати, подается через USB или специальный вход: от батареек либо блока питания. В общем, биткоины майнить не получится.

Зато Arduino прекрасно справляется с задачами, на которые он рассчитан. Микроконтроллер, принимая и выдавая электрический сигнал, способен снимать показания датчиков: температуры, давления, движения, положения в пространстве, а так же управлять различной периферией — светодиодами, двигателями, сервоприводами, реле и т.п. Поэтому платы Arduino сегодня крайне популярны как для прототипирования различных конструкций, так и для готовых решений. Основная область их применения — сбор информации и управление более мощными установками. Наиболее часто встречающиеся применения среди энтузиастов — контроль и управление отоплением в доме, создание радиоуправляемых автоматизированных ворот для гаража, автоматическое отключение электропитания в доме, а так же множество проектов, связанных с робототехникой и системами «умный дом».

Пройдя базовый курс обучения от «Амперки», начинаешь разбираться в простых электрических схемах и понимать, как электроника функционирует на низком уровне. Значение конденсаторов, транзисторов, диодов обретает смысл.

Дальнейшее изучение

Впечатлившись простыми опытами из стартового набора, можно с головой окунуться в этот захватывающий мир. Например, я ринулся изучать вопрос дальше и глубже, смотреть, какие проекты реализуют другие энтузиасты, какие бывают датчики и что я могу собрать своими руками. Я купил самый простой датчик HC-SR04 (ультразвуковой дальномер) в ближайшем магазине радиодеталей, немного поизучал примеры и вскоре получил работающий измеритель расстояний.
Теперь, если я решу сделать робота на Arduino, он точно не врежется в стену.

На сайте самой «Амперки» имеется большое число полезных материалов по теме и для дальнейшего развития:

Помимо этого, в интернете можно найти огромное число проектов со схемами и исходными кодами как на русском, так и на английском языке.

Заключение

Как бы странно это ни звучало в начале статьи, теперь можно с легкостью признать: такой конструктор на базе платы Arduino — отличный подарок для гика. Вдвойне, если этот гик увлекается или хотя бы знаком с программированием. После современных языков, оперирующих на высоком уровне абстракции, покопаться со светодиодами, высчитывая сопротивление для цепи, оказывается бесценным опытом. Наши отцы увлекались радиотехникой и собирали радиоконструкторы, а в наших руках — гораздо более мощные и гибкие технологии, которые позволяют самому создать что-то полезное и нужное, получив при этом массу удовольствия.

Редакция благодарит компанию «Амперка» за предоставленный на обзор конструктор «Матрешка Z».

arduino ageofgeeks

 


Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Евгений Беляев@MorgenS (167 lvl)
Гик и геймер. Фанат ПК и чуточку консольщик. Редактор и автор.
Автор статьи в Twitter
Подписывайтесь на Age of Geeks в Twitter, Telegram, FB, ВК или Дзен, следите за актуальным там, где вам удобно! Также вы можете присылать нам свои статьи. Если вам понравился материал, поддержите проект.
Комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: