Брайан Хуанг, Дерек Ранберг | Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах (2019) [PDF]

Введение
О чем эта книга?
Почему Arduino?
Чем эта книга отличается от других?
Необходимые компоненты и материалы
Необходимые инструменты
Компьютер
Состав книги
Интернет-ресурсы
Распространяем информацию: делимся результатами своей работы
Основы электроники
Электричество: ток, проводимость и основная терминология
Что такое электричество?
Типы электрического тока
Что такое цепь?
Закон Ома
Модель электрического тока: вода в трубе
Принципиальные схемы
Создание прототипов схем
Дискретные компоненты и адаптерные платы
Аналоговая и цифровая электроника
Что такое микроконтроллер?

Проект 1. Начало работы с Arduino

Необходимые компоненты
О плате Arduino
Доступная аппаратная платформа
Плата RedBoard компании SparkFun
Установка Arduino IDE и драйверов
Установка под Windows
Установка под OS X
Установка под Linux
Краткая экскурсия по среде разработки Arduino
Изменение настроек по умолчанию
Первое подключение Arduino к компьютеру
Указание подключенной платы в IDE
Выбор последовательного порта COM
Программа «Здравствуй, мир!» для Arduino
Поиск и устранение основных проблем с Arduino
Анатомия скетча Arduino
Ключевые элементы скетча
Функция setup()
Функция loop()
Наш первый аппаратный компонент
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем схему
Сохранение скетча

Проект 2. Домашний светофор

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Новый компонент: резистор
Создаем прототип светофора
Подключаем красный светодиод
Подаем питание на макетную плату
Добавляем желтый и зеленый светодиоды
Программируем светофор
Проверьте параметры среды разработки
Создаем переменные для номеров выводов
Создаем функцию setup()
Создаем функцию loop()
Загружаем скетч в Arduino
Делаем светофор автономным
Создаем корпус для светофора
Делаем картонный корпус
Делаем линзы для светофора
Делаем затенители
Вставляем светодиоды и подключаем Arduino
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем схему

Проект 3. Девятипиксельный анимационный дисплей

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Создаем прототип девятипиксельного дисплея
Программируем девятипиксельный дисплей
Пользовательские функции
Разрабатываем графику
Тестовый скетч
Создаем функцию для отображения фигуры X
Создаем функцию для отображения фигуры O
Отображаем фигуры X и O
Создаем корпус для девятипиксельного дисплея
Делаем картонный корпус
Подключаем электронику к дисплею
Создаем пиксельную анимацию
Планируем последовательность анимации
Создаем пользовательские функции
Корректируем функцию loop()
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем схему

Проект 4. Измеритель скорости реакции

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Новый компонент: кнопка
Принцип работы кнопок
Использование резисторов с кнопками
Создаем прототип измерителя скорости реакции
Программируем измеритель скорости реакции
Создаем функцию setup()
Создаем функцию loop()
Тестируем скетч измерителя скорости реакции
Следующий раунд
Добавляем аркадный элемент
Полный код скетча для измерителя скорости реакции
Создаем корпус для измерителя скорости реакции
Вырезаем отверстия в корпусе
Собираем электронную часть
Декорируем корпус
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем схему

Проект 5. Разноцветный ночник

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Два новых компонента
Трехцветный (RGB) светодиод
Фоторезистор
Создаем прототип ночника
Собираем схему делителя напряжения
Подключаем трехцветный светодиод
Тестируем ночник с простым смешением цветов
Программируем ночник
Подготовка к проверке уровня освещенности
Управляем ночником в зависимости от уровня освещенности
Предотвращение ложных срабатываний
Рекалибровка ночника
Создаем другие цвета
Создание аналоговых сигналов посредством ШИМ
Смешение цветов посредством функции analogWrite()
Определение значений цветов RGB с помощью цветоподборщика
Ночник с задаваемым цветом
Создаем абажур для ночника
Делаем картонный корпус
Вставляем в абажур электронные компоненты
Да будет свет!
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем корпус

Проект 6. Балансирная балка

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Новые компоненты
Потенциометр
Серводвигатель
Создаем прототип схемы управления балансирной балкой
Программа для управления балансирной балкой
Проверяем работоспособность машинки
Финальная версия скетча для игры в балансирную балку
Собираем игру в балансирную балку
Вырезаем детали
Собираем собственно балансирную балку
Собираем основание и прикрепляем сервомашинку
Финальная сборка
Идем дальше…
Экспериментируем со схемой и кодом
Модифицируем проект

Проект 7. Миниатюрная настольная теплица

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Новые компоненты
Датчик температуры TMP36
Электромотор
NPN-транзистор
Применяем системный подход
Собираем систему управления температурой
Измерение температуры с помощью термодатчика TMP36
Подключаем датчик температуры
Программируем снятие показаний датчика температуры
Собираем схему сервомашинки для управления окном
Разрабатываем код для управления сервомашинкой
Собираем схему для управления электродвигателем вентилятора
Разрабатываем код для управления электродвигателем вентилятора
Изолируем влияние электродвигателя
Собираем корпус теплички
Крепим сервомашинку для управления окном
Изготавливаем тягу
Устанавливаем крышу
Собираем контейнер для электродвигателя
Подключаем электронику
Идем дальше…
Экспериментируем с размерами теплицы
Модифицируем код

Проект 8. Робот-рисовальщик

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Два новых компонента
Интегральная схема Н-мостового драйвера электродвигателя
Электрический двигатель с редуктором
Создаем прототип схемы управления Рисоботом
Разрабатываем код для управления Рисоботом
Создаем пользовательскую функцию
Расчищаем код
Подключаем второй электродвигатель
Проверяем работу обоих электродвигателей
Создаем платформу для Рисобота
Тестирование и отладка
Танец робота — делаем повороты и рисуем узоры
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем код
Бонус

Проект 9. Хронометрист автогонок

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Новый компонент: жидкокристаллический дисплей
Принцип работы хронометриста автогонок
Собираем схему с ЖКД
Подключаем питание ЖКД
Настройка контраста ЖКД
Подключаем линии данных и управления
Проверяем работу ЖКД
Добавляем остальные компоненты
Программа для хронометриста автогонок
Быстрая проверка
Собираем гоночный комплекс
Собираем стартовую башню
Собираем и вставляем стартовые ворота
Изготавливаем гоночную трассу
Монтируем фоторезистор
Тестирование и отладка
Идем дальше…
Экспериментируем с проектом
Подключение ЖКД через модуль IIC/I2C
Модифицируем предыдущие проекты

Проект 10. Электронное мини-пианино

Необходимые компоненты, инструменты и материалы
Электронные компоненты
Прочие инструменты и материалы
Новые компоненты
Мембранный потенциометр
Пьезоэлектрический зуммер
Собираем схему
Программируем электронное пианино
Тестируем работу зуммера
Создаем конкретные ноты
Создаем звуки посредством мембранного потенциометра
Играем по нотам
Собираем мини-пианино
Идем дальше…
Экспериментируем с кодом
Модифицируем схему и код
Бонусный проект: цифровая труба

ПРИЛОЖЕНИЕ. Дополнительные практические сведения по электронике

Электрические измерения с помощью мультиметра
Функциональные части мультиметра
Определение неразрывности электроцепи
Измерение сопротивления
Измерение напряжения
Измерение тока
Работа с паяльником
Разогревание паяльника
Советы по улучшению навыков пайки
Очистка паяльника
Советы по работе с паяльником
Дополнительные инструменты для паяльных работ
«Третья рука»
Флюс-аппликатор
Косичка для удаления припоя
Вакуумный отсос
Полосатые резисторы