Arduino: як конструктор може розважити і допомогти при відключенні світла

Arduino – це апаратно-програмний комплекс для створення електронних пристроїв своїми руками, від іграшок-роботів до системи "розумний будинок". Цей конструктор завоював популярність завдяки простоті і доступності для користувача, його використання не потребує глибоких знань в електроніці або програмуванні.

Принцип збирання конструктора наступний: користувач монтує схему потрібного йому пристрою навколо спеціальної плати Arduino, після чого програмує плату під свої завдання - власноруч, або завантажує спеціальну програму - скетч з  готовим програмним кодом. 

"Залізо" Arduino – друкована плата з центральним мікроконтролером і допоміжними компонентами на борту. В залежності від об'єму флеш-пам'яті на чипі (32-512 КБ), оперативної пам'яті (2-32 КБ) ті швидкодії (16-84 МГц) плата Arduino може коштувати 160-1800 грн.     

Зібрана та запрограмована схема на Arduino зазвичай обходиться дорожче за аналогічний фабричний виріб і може мати гірші товарні властивості. Однак, рішення на платформі Arduino можуть стати актуальними при виготовленні рідкісних електронних пристроїв, які просто не виробляються серійно, їх неможливо купити в Україні або вони коштують надто дорого.

В умовах російського вторгнення в Україну і аварійних відключень енергопостачання, викликаного обстрілами енергосистеми країни, варто відмітити декілька рішень, які допоможуть пережити блэкаут. 

FM-радіоприймач 

У випадку повного блекауту, коли строки відновлення енергосистеми важко прогнозувати, смартфони, ноутбуки і пауербранки, найімовірніше, розрядяться за декілька днів. Щоб мати доступ до поточних новин в умовах відсутності електрики, експерти радять громадянам запастись FM-радіостанцією. Її можна придбати в готовому вигляді, як варіант - придбати DIY-конструктор (більш простий варіант за 78 грн і більш складна схема за 228 грн для тих, хто вміє тримати в руках паяльник) для зборки власноруч, або самостійно закупити необхідні модулі.       

Існує досить багато варіантів, як зібрати FM-радіо на Arduino. Видання Delo.ua радить схему від сайту arduinka.biz.ua, побудовану на тюнері RDA5807m.   

Щоб зібрати FM-радіо, варто придбати:

• Тюнер RDA5807m - 26 грн;
• Плату Arduino UNO - 203 грн;
• Підсилювач PAM8403 2x3Вт з регулятором - 37 грн;
  
• Дисплей Nokia 5110 LCD з підсвіткою - 100 грн;
  
• Два динаміки - 66 грн;
• Антену телескопічну - 50 грн;
• Батарейний відсік - 11 грн;
  
• Кнопки, резистори, проводку, паяльні матеріали - 23 грн.

Сумарно радіостанція з екраном обійдеться в 510 грн, хоча можна і зекономити, викинувши з схеми дисплей (зникне можливість відображення даних про FM-станцію). Найкращий варіант - мати доступ до 3D-принтера, щоб роздрукувати пластиковий корпус для радіостанції та закріпити в ньому кнопки і дисплей. 

Після збору приладу його треба запрограмувати, "заливши" в плату Arduino відповідну програму-скетч. Скетчі можна завантажувати в інтернеті і редагувати під власні потреби. Програму для управління цим радіоприймачем можна завантажити тут. 

Оповіщення в Telegram про вимкнення світла

Користувач Антон Гайдай виклав на GitHub код для пристрою, який інформує жителів його громади про зникнення і ввімкнення світла в будинках, заживлених на одну лінію.  

Проект базується на китайській платі-аналозі Arduino esp32, а код для неї написаний в PlatformIO – open-source екосистемі для розробки проектів на Arduino. Завантажити його можна тут. 

Для складання пристрою знадобляться наступні модулі і деталі:  

• Плата ESP32, використовується через наявність в ній Bluetooth-модуля, на відміну від Arduino. Ціна - 235 грн;  
• Модуль зарядки TC4056 - 11 грн;
• Два стабілізатора напруги MCP1700-3302E - 14 грн за пару:
• Два резистора: R1 = 1K, R2 = 2K, електролітичний конденсатор на 1000 мкФ, керамічний конденсатор на 100 нФ, 15 грн за все;
• Кабель MicroUSB.
  

Таким чином, для створення оповіщувача реально вкластись в 275 грн. Принцип роботи даної збірки полягає в відстежуванні наявності Wi-Fi з'єднання в помешканні - коли "лягає" інтернет, телеграм-бот робить висновок про відключення світла і сповіщає про це підписників каналу. Електронна інфраструктура з аккумулятором необхідна для забезпечення працездатності плати, яка має відправити сигнал за відсутності електроживлення.    

Зарядний пристрій для акумуляторів

Зарядний пристрій під управлінням Arduino, ймовірно, може бути менш зручним за фабричний зарядний пристрій, але саморобна схема дозволяє заряджати акумулятори з нетиповими розмірами, ємністю і вольтажем, які могли накопичитися в господарстві у українців ще з минулорічних відключень світла.

Варто враховувати, що для кожного типу батареї використовуються різні хімічні процеси, тому кожен тип акумулятора потрібно заряджати по-різному. Наведена схема дозволяє заряджати найпоширеніші нікель-метал-гідридні (NiMH) батареї, але в інтернеті можна знайти й інші варіанти зарядок. Типорозмір батареї теж не має значення, в схемі використаний батарейний відсік типу АА, але в саморобній схемі можна передбачити будь-які параметри елементу живлення. 

Для її складання потрібні наступні модулі: 

• Мікроконтролер Arduino UNO - 203 грн;  
• Батарейний відсік - 11 грн;
• Резистор потужності 10 Ом, резистор 1 МОм, конденсатор 1 мкФ - 7 грн;
• Мосфет IRF510  - 30 грн;
• Датчик температури TMP36 - 60 грн;
• Регульоване джерело живлення 5В - 100 грн.

Таким чином, зроблена власноруч акумуляторна зарядка з можливістю модифікації під інші типи акумуляторів, коштуватиме дещо більше 400 грн. Скретч-програму для цієї зборки можна завантажити за цим посиланням.  

Що ще можна зробити на Arduino? 

В умовах російського вторгнення в Україну, модульні схеми активно використовуються українськими військовими та цивільними організаціями. На Arduino можна робити наступні проекти: 

• дрони, квартокоптери та FPV-дрони, побудовані на модулях Arduino;
• робототехніка для розмінування - саме на цій платформі можна будувати дешеві рішення для обстеження полів;
• камери спостереження і системи безпеки;
• побудова системи "розумного будинку", коли користувач може керувати всіма параметрами свого помешкання, включаючи час роботи газового нагрівача води, бойлера або встановлення режиму роботи електроприладів та інші пристрої.