Автоматическое освещение на базе Arduino

Содержание

Особенности проектов

Большинство электронщиков предпочитают создавать свои проекты на основе микроконтроллера Аrduino Uno, о которой и мы писали уже несколько раз.

Для начала стоит познакомиться с функционалом микропроцессора Ардуино уно, на котором строится большинство проектов, а также рассмотреть причины выбора данного приспособления. Ниже описаны факторы, по которым начинающему изобретателю стоит остановиться на Аrduino uno:

Довольно простой в использовании интерфейс. Понятно, где какой контакт, и к чему прикреплять соединительные провода.
Чип на плате подключается прямо к USB-порту. Преимущество этой установки заключается в том, что последовательная связь – это очень простой протокол, который проверен временем, а USB делает соединение с современными компьютерами очень удобным.
Легко найти центральную часть микроконтроллера, которая представляет собой чип ATmega328. Он имеет больше аппаратных функций, таких как таймеры, внешние и внутренние прерывания, пины PWM и несколько режимов ожидания.
Устройство с открытым исходным кодом, поэтому большое количество радиолюбителей могут исправить баги и неполадки в программном обеспечении. Это облегчает отладку проектов.
Тактовая частота равна 16 МГц, что достаточно быстро для большинства приложений и не ускоряет работу микроконтроллера.
Очень удобно управлять мощностью внутри него, и она имеет функцию встроенного регулирования напряжения. Также микроконтроллер можно отключить от USB-порта без внешнего источника питания. Можно подключить внешний источник питания до 12 В. Причем микропроцессор сам определит нужное напряжение.
Наличие 13 цифровых контактов и 6 аналоговых контактов. Эти пины позволяют подключать оборудование к плате Arduino uno со стороннего носителя. Контакты используются в качестве ключа для расширения вычислительной способности Arduino uno в реальном мире. Просто подключите свои электронные устройства и датчики к разъемам, которые соответствуют каждому из этих контактов.
Имеется в наличии разъем ICSP для обхода USB-порта и сопряжения с Arduino напрямую в качестве последовательного устройства. Этот порт необходим, чтобы перезагрузить чип, если он поврежден и больше не может использоваться на вашем компьютере.
Наличие 32 КБ флэш-памяти для хранения кода разработчика.
Светодиод на плате подключается к цифровому контакту 13 для быстрой отладки кода и упрощения этого процесса.
Наконец, у него есть кнопка для сброса программы на чипе.

Arduino был создан в 2005 году двумя итальянскими инженерами – Дэвидом Куартиллесом и Массимо Банзи с целью, чтобы ученики научились программировать микроконтроллер Arduino uno и улучшить свои навыки в области электроники и использовать их в реальном мире.

Arduino uno может воспринимать окружающую среду, получая вход от различных датчиков, и способен влиять на окружающую среду, контролируя свет, двигатели и другие исполнительные механизмы. Микроконтроллер запрограммирован с использованием языка программирования Arduino (на основе проводки) и среды разработки Arduino (на основе обработки).

Схемы проекта и прошивки:

Старая схема:

В этой версии нет-автокормушки-датчика для радиатора света-дневной паузы-настройки цвета луныАрхив с прошивками лежит ТУТ Обновлен 12 апреля 2020г.

Под дисплей с i2c модулем 4T и 4AT.

Новая схема:

Архив с прошивками лежит ТУТ Обновлен 26 декабря 2020г.

Под дисплей с i2c модулем 4T и 4AT.

Ниже схема-пример подключения контроллера через драйвера MEANWELL серии LDD. Количество светодиодов на канал выбирается в зависимости от напряжения выдаваемого вашим БП.

При подключении драйверов к плате PCA9685 , обязательно нужно соединить GND светильника с любым из контактов GND платы PCA9685.

Схема на PT4115

Подробнее о сборке светильника на PT4115 -> ССЫЛКА

Силовая плата может быть как на основе реле:

Обычных

При использовании таких реле и индуктивной нагрузки (двигатели, помпы, фильтры) во избежании помех на контроллер следует поставить RC фильтр:

R=100 Oм, C=0.1мкФ*630Vили твердотельных

Так и на основе симисторов:

Файл платы для Sprint в формате lay6 СКАЧАТЬ

Прошивка:

Прошиваем один HEX с помощью простейшей программы XLoader:

Работать с ней предельно просто:— подключаем Arduino в USB-порт (отдельного питания не нужно)— выбираем Hex файл— выбираем тип Вашего Arduino— выбираем COM порт, который создался при подключении Arduino к USB (скорость порта автоматически подставится при выборе типа Arduino)— жмем Upload

Архив с программой Xloader.zip

После прошивки контроллера необходимо выполнить первоначальный сброс памяти микроконтроллера. Для этого нужно отключить питание, зажать энкодер и заново подключить питание. Подождать до появления вот такой картинки.

После этого, можно отпустить энкодер. Контроллер сбросится на правильные заводские настройки. Далее можно настраивать в обычном режиме

Если есть вопросы, то их можно обсудить в соответствующей теме. Там же вы можете найти исходники проекта!

Принцип работы системы

Устройство Arduino работает следующим образом. Информация, собранная с различных датчиков в доме, направляется по беспроводной сети на планшет или ПК. Далее с помощью специального софта производится обработка данных и выполнение определенной команды.

Главную функцию выполняет центральный датчик, который можно приобрести или собрать самостоятельно. Разъемы на платах являются стандартными, что значительно упрощает выбор комплектующих.

Питание

Питание Arduino производится через USB разъем или от внешнего питающего устройства. Источник напряжения определяется в автоматическом режиме.

Если выбран вариант с внешним питанием не через USB, можно подключать АКБ или блок питания (преобразователь напряжения). В последнем случае подключение производится с помощью 2,1-миллиметровго разъема с «+» на главном контакте.

Провода от АКБ подключаются к различным выводам питающего разъема — Vin и Gnd.

Для нормальной работы платформа нуждается в напряжении от 6 до 20 Вольт. Если параметр падает ниже 7 вольт, на выводе 5V может оказаться меньшее напряжение и появляется риск сбоя.

Если подавать 12 В, возможен перегрев регулятора напряжения и повреждения платы. По этой причине оптимальным уровнем является питание с помощью 7 — 12 В.

В отличие от прошлых типов плат, Arduino Mega 2560 работает без применения USB-микроконтроллера типа FTDI. Для обеспечения обмена информацией по USB применяется запрограммированный под конвертер USB-to-serial конвертер.

ПОПУЛЯРНО У ЧИТАТЕЛЕЙ: Что такое умный дом CLAP.

На Ардуино предусмотрены следующие питающие выводы:

5V — используется для подачи напряжения на микроконтроллер, а также другие элементы печатной платы. Источник питания является регулируемым. Напряжение подается через USB-разъем или от вывода VIN, а также от иного источника питания 5 Вольт с возможностью регулирования.
VIN — применяется для подачи напряжения с внешнего источника. Вывод необходим, когда нет возможности подать напряжение через USB-разъем или другой внешний источник. При подаче напряжения на 2,1-миллиметровй разъем применяется этот вход.
3V3 — вывод, напряжение на котором является следствием работы самой микросхемы FTDI. Предельный уровень потребляемого тока для этого элемента составляет 50 мА.
GND — заземляющие выводы.

Принципиальную схему платы в pdf формате можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Связь

Возможности Arduino позволяют подключить группу устройств, обеспечивающих стабильную связь с ПК, а также другими элементами системы — микроконтроллерами или такими же платами Ардуино.

Модель ATmega 2560 отличается наличием 4 портов, через которые можно передавать данные для TTL и UART. Специальная микросхема ATmega 8U2 на плате передает интерфейс (один из них) через USB-разъем. В свою очередь, программы на ПК получают виртуальный COM.

Если на ПК установлен Linux, распознавание происходит в автоматическом режиме.
Если стоит Windows, потребуется дополнительный файл .inf.

С помощью утилиты мониторинга обеспечивается отправление и получение информации в текстовом формате после подключения к системе.

Мигание светодиодов TX и RX свидетельствует о передаче данных. Для последовательной отправки информации применяется специальная библиотека Software Serial.

К особенностям ATmega 2560 стоит отнести наличие интерфейсов SPI и I2C. Кроме того, в состав Ардуино входит библиотека Wire.

Окончательная сборка

Теперь, когда плата распределения питания готова, пришло время собрать все вместе!

Подключение проводов

Сначала припаяйте соответствующие провода от платы распределения питания к различным обозначенным компонентам
(обязательно пропустите их через отверстие в корпусе электроники снизу, иначе у вас возникнут проблемы!) ВАЖНО:
Убедитесь, что вы подключили фоторезисторы в правильной последовательности, как показано на рисунке. Эти числа
соответствуют числам на принципиальной схеме

То же самое и с сервоприводами — нижний отмечен буквой «Y», а
верхний — «X». Теперь подключите оставшиеся провода к соответствующим контактам на Arduino. Индикатор питания
можно вставить в отверстие над USB-портом после нанесения суперклея.

Сборка деталей, напечатанных на 3D-принтере

Узел кардана теперь можно прикрепить к верхней части корпуса электроники с помощью 4 саморезов М3. Затем
аккуратно вставьте Arduino (который уже прикреплен к нижней пластине) вместе с платой распределения питания в
корпус, нажимая до тех пор, пока пластина не окажется заподлицо с дном, а отверстия для винтов не совпадут.
Теперь с помощью 4 саморезов M3 прикрепите нижнюю пластину к корпусу. Поверх шурупов можно добавить несколько
резиновых/поролоновых ножек, чтобы придать ему устойчивость и предотвратить царапины на столе.

Сборка «умного дома»: пошаговая инструкция

Вот в какой последовательности необходимо действовать.

Подключение исполнительных и сенсорных устройств

Подключаем все компоненты согласно схеме.

Сборка системы в основном сводится к подключению исполнительных устройств к соответствующим контактам процессорной платы

Разработка программного кода

Пользователь пишет всю программу целиком в оболочке Arduino IDE, для чего последняя оснащена текстовым редактором, менеджером проектов, компилятором, препроцессором и средствами для заливки программного кода в микропроцессор платы Arduino. Разработаны версии IDE для операционных систем Mac OS X, Windows и Linux. Язык программирования — С++ с некоторыми упрощениями. Пользовательские программы для Arduino принято называть скетчами (sketch) или набросками, программа IDE сохраняет их в файлы с расширением «.ino».

Функцию main(), которая в С++ является обязательной, оболочка IDE создаёт автоматически, прописывая в ней ряд стандартных действий. Пользователь должен написать функции setup() (выполняется единоразово во время старта) и loop() (выполняется в бесконечном цикле). Обе эти функции для Arduino являются обязательными.

Заголовочные файлы стандартных библиотек вставлять в программу не нужно — IDE делает это автоматически. К пользовательским библиотекам это не относится — они должны быть указаны.

В IDE предусмотрен минимум настроек, а возможность настройки компилятора отсутствует вовсе. Таким образом, начинающий программист застрахован от ошибок.

Вот пример самой простой программы, заставляющей каждые 2 секунды мигать подключённый к 13-му выводу платы светодиод:

Однако в настоящий момент перед пользователем далеко не всегда встаёт необходимость лично писать программу: в сети выложено множество готовых библиотек и скетчей (загляните сюда: http://arduino.ru/Reference). Имеется готовая программа и для системы, рассматриваемой в этом примере. Её нужно загрузить, распаковать и импортировать в IDE. Текст программы снабжён комментариями, поясняющими принцип её работы.

Все программы на Arduino работают по одному принципу: пользователь посылает запрос процессору, а тот загружает необходимый код на экран компьютера или смартфона

Когда пользователь нажимает в браузере или установленном на смартфоне приложении кнопку «Refresh» (Обновление), микроконтроллер Arduino осуществляет отсылку данных этому клиенту. С каждой из страниц, обозначенных как «/tempin», «/tempout», «/rain», «/window», «/alarm», поступает программный код, который и отображается на экране.

Установка клиентского приложения на смартфон (для ОС Android)

Для получения данных от системы «умный дом» в сети можно скачать готовое приложение.

Вот что необходимо сделать владельцу гаджета:

Скачайте файл SmartHome.apk.
Отправьте его на телефон.
Открыв «Менеджер файлов», разместите этот файл.
Щёлкните на нём и выберите «Установить» (должна быть отмечена «галочка», позволяющая осуществлять установку программ вне сервиса Google Play).
Когда установка будет завершена, активируйте приложение.
Выполните его настройку.

С помощью этого приложения можно не только получать информацию от системы «умный дом», но и управлять ею — включать и отключать сигнализацию. Если она включена, то при срабатывании датчика движения приложению будет отправлено уведомление. Опрос системы Arduino на предмет срабатывания датчика движения приложение выполняет с периодичностью раз в минуту.

Активировав иконку «Настройки», можно отредактировать свой IP-адрес.

Настройка браузера на работу с «умным домом»

В адресной строке браузера следует ввести XXX.XXX.XXX.XXX/all, где «XXX.XXX.XXX.XXX» — ваш IP-адрес. После этого появится возможность получать данные от системы и осуществлять управление ею.

Представленный здесь программный код позволяет через браузер включать и выключать свет, тогда как в приложении для Android-смартфона такая функция не реализована.

Работа с роутером

Далее на маршрутизаторе необходимо открыть порт:

открываем настройки маршрутизатора;
прописываем адрес Arduino IP;
открываем порт 80.

Настройка учётной записи на noip.com

Этот этап не является обязательным, но он необходим, если вы хотите присвоить адресу доменное имя. Для этого надо зарегистрироваться на сайте https://www.noip.com/, перейти в раздел «Add host» и ввести IP-адрес системы.

После регистрации на сайте noip.com доступ к системе можно получать не только по IP-адресу, но и по полному доменному имени

Создание проекта завершено, можно проверять работоспособность системы.

Составление проекта на Arduino

Процесс создания и настройки «умного дома» Arduino покажем на примере системы, в которую будут заложены следующие функции:

мониторинг температуры на улице и в помещении;
отслеживание состояния окна (открыто/закрыто);
мониторинг погодных условий (ясно/дождь);
генерация звукового сигнала при срабатывании датчика движения, если активирована функция сигнализации.

Систему настроим таким образом, чтобы данные можно было просматривать посредством специального приложения, а также веб-браузера, то есть пользователь сможет сделать это из любого места, где есть доступ в интернет.

Используемые сокращения:

«GND» — заземление.
«VCC» — питание.
«PIR» — датчик движения.

Необходимые компоненты для изготовления системы «умного дома»

Для системы «умного дома» Arduino потребуется следующее:

микропроцессорная плата Arduino;
модуль Ethernet ENC28J60;
два температурных датчика марки DS18B20;
микрофон;
датчик дождя и снега;
датчик движения;
переключатель язычковый;
реле;
резистор сопротивлением 4,7 кОм;
кабель «витая пара»;
кабель Ethernet.

Стоимость всех компонентов составляет примерно 90 долларов.

Для изготовления системы с необходимыми нам функциями потребуется набор устройств стоимостью около 90 долларов

Расширение возможности на Ардуино

Одной из возможностей умного дома является визуализация состояния автоматики и проходящих в системе процессов. Для этого рекомендуется применять отдельный сервер, обеспечивающий обработку состояний (может применяться программа Node.js).

Популярные статьи Свадебная открытка

Упомянутая программная технология применяется для решения интернет-задач, поэтому для визуализации «Умного дома» используется язык Java Script (именно с его помощью создается обработчик и сервер). Результаты можно увидеть на экране компьютера или ПК.

Для реализации задуманного подойдет ноутбук, обычный ПК или Raspberry Pi. Применение такой системы позволяет увеличить ее возможности. Так, если на плате Ардуино имеется небольшой объем памяти, на сервере такие ограничения отсутствуют. Программа пишется таким образом, чтобы обеспечить полное управление платформой.

При желании можно задать алгоритм, который будет фиксировать факт нахождения человека в доме, и собирать эту информацию. Если владелец ежедневно возвращается где-то к 17.30, за час может быть включен бойлер или отопительные устройства. По приходу домой человек попадает в теплое здание с горячей водой.

Программа может запомнить время, когда владелец ложится отдыхать и отключать нагрев воды. Таких нюансов, которые при необходимости вносятся в программу, множество. Именно наличие внешнего ПК дает большие возможности контроллеру на Ардуино.

Разработка проекта

На современном рынке представлено множество устройств Arduino, имеющих различную комплектацию. Но универсального решения «на все случаи жизни» не существует. В зависимости от поставленной задачи каждый комплект подбирается в индивидуальном порядке. Чтобы избежать ошибок, требуется разработка проекта.

Какие проекты можно создавать на Arduino?

Ардуино позволяет создавать множество уникальных проектов. Вот лишь некоторые из них:

Сборка кубика Рубика (система справляется за 0,887 с);
Контроль влажности в подвальном помещении;
Создание уникальных картин;
Отправка сообщений;
Балансирующий робот на двух колесах;
Анализатор спектра звука;
Лампа оригами с емкостным сенсором;
Рука-робот, управляемая с помощью Ардуино;
Написание букв в воздухе;
Управление фотовспышкой и многое другое.

Как подключить проходной выключатель: одноклавишный, двухклавишный, как обычный, схемы, критерии выбора

Составление проекта для умного дома

Рассмотрим ситуацию, когда необходимо сделать автоматику для дома с одной комнатой.

Такое здание состоит из пяти основных зон — прихожей, крыльца, кухни, санузла, а также комнаты для проживания.

При составлении проекта стоит учесть следующее:

КРЫЛЬЦО. Включение света производится в двух случая — приближение хозяина к дому в темное время суток и открытие дверей (когда человек выходит из здания).
САНУЗЕЛ. В бойлере предусмотрен выключатель питания, который при достижении определенной температуры выключается. Управление бойлером производится в зависимости от наличия соответствующей автоматики. При входе в помещение должна срабатывать вытяжка, и загорается свет.
ПРИХОЖАЯ. Здесь требуется включение света при наступлении темноты (автоматическое), а также система обнаружения движения. Ночью включается лампочка небольшой мощности, что исключает дискомфорт для других жильцов дома.
КОМНАТА. Включение света производится вручную, но при необходимости и наличии датчика движения эта манипуляция может происходить автоматически.
КУХНЯ. Включение и отключение света на кухне осуществляется в ручном режиме. Допускается автоматическое отключение в случае продолжительного отсутствия перемещений по комнате. Если человек начинает готовить пищу, активируется вытяжка.

Отопительные устройства выполняют задачу поддержания необходимой температуры в помещении. Если в доме отсутствуют люди, нижний предел температуры падает до определенного уровня.

После появления людей в здании этот параметр поднимается до прежнего значения. Рекуперация воздуха осуществляется в случае, когда система обнаружила присутствие владельца. Продолжительность процесса — не более 10 минут в час.

Стоит обратить внимание, что если в доме планируется установка умных розеток, то для управления ими лучше использовать приложения на мобильных устройствах, WIFI или через SMS сообщения. Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта https://flprog.ru/

Визуальное программирование для Arduino можно осуществлять с помощью специального приложения FLProg, которое можно скачать с официального сайта https://flprog.ru/.

Выбор RGB ленты

Для этого проекта нам понадобится именно RGB светодиодная лента, та — что с четырьмя контактами.

Также существуют варианты RGB с тремя, пятью и даже шестью контактами, все они для нашего проекта без переделок не подойдут.

Вариант с тремя контактами – это адресная лента. Для управления такой лентой нужная другая схема и другой программный код, поэтому рассмотрим этот вариант в отдельной статье.

Вариант с пятью и шестью контактами это RGBW и RGBWW ленты. Как вы уже догадались, буква W обозначает дополнительно припаянный белый светодиод, а WW два белых светодиода, такие ленты используются в случаях, если белым нужно светить гораздо ярче чем остальными цветами.

Обычная четырехконтактная лента способна светить белым цветом и без дополнительных светодиодов, просто включив все три своих цвета в равных пропорциях.

Что такое «умный дом»

У этого термина есть более понятный аналог — «домашняя автоматизация». Суть подобных решений состоит в том, чтобы обеспечить автоматическое выполнение различных процессов, происходящих в жилище, офисе или на специализированных объектах. Простейший пример — автоматическое включение освещения в тот момент, когда кто-то из жильцов входит в комнату.

Система «умный дом» от Arduino представляет собой комплект оборудования для управления работой различных устройств с помощью мобильного телефона на базе ОС Android

В любой системе «умный дом» можно выделить следующие составляющие:

Сенсорная часть. Это набор устройств, основная часть которых представлена всевозможными датчиками, позволяющими системе регистрировать события различного характера. Примерами могут служить датчики температуры и движения. Прочие устройства сенсорной части служат для передачи системе команд пользователя. Это выносные кнопки и пульты дистанционного управления с приёмниками.

Исполнительная часть. Это устройства, которыми система может управлять, реагируя таким образом на то или иное событие в соответствии с заданным пользователем сценарием. Прежде всего, это реле, посредством которых контроллер «умного дома» может подавать питание на любой электрический прибор, то есть включать и выключать его. Например, по хлопку в ладони (система «услышит» его при помощи микрофона) можно настроить включение реле, подающего питание на вентилятор

Обратите внимание: в этом примере вентилятор может быть любым. Но можно применить и прибор, специально выпущенный для работы в составе той или иной системы

Например, компания Arduino выпускает для своих систем электромоторчики, при помощи которых можно, допустим, закрывать или открывать форточку, а компания Xiaomi (китайский производитель подобных систем) — устройства управления воздухоочистителем. Такой прибор полностью контролируется системой, то есть она может не только включить его, но и изменить настройки.

Процессор. Может также называться контроллером. Это «мозг» системы, который координирует и согласовывает работу всех её составляющих.

Программное обеспечение. Это набор инструкций, которыми руководствуется процессор. В системах некоторых производителей, в том числе и от Arduino, пользователь может написать программу самостоятельно, в других — используются готовые решения, в которых пользователю доступны лишь типовые сценарии.

Современные системы «умный дом» делятся на несколько разновидностей:

Оснащённые собственным контроллером.
Использующие в этом качестве процессор пользовательского компьютера (планшета, смартфона).
Обрабатывающие информацию при помощи удалённого сервера, принадлежащего компании-разработчику (облачный сервис).

Система может не только активировать тот или иной прибор, но и проинформировать пользователя о происшедшем событии путём отправки сообщения на телефон или каким-то иным способом. Таким образом, на неё можно возложить функции сигнализации, в том числе и противопожарной.

Сценарии могут быть гораздо более сложными, чем мы описали в примерах. Например, можно научить систему включать бойлер и переводить снабжение горячей водой на него при отключении централизованной подачи, если при этом обнаруживается присутствие кого-то из жильцов в доме (помогают инфракрасные, ультразвуковые датчики, а также датчики движения).

Интерфейс с пользователем

Основой управления системой «умный дом» представленного проекта можно считать обмен СМС сообщениями и две ручные кнопки с индикаторами состояния.

Ручной

Схема:

Кнопка охраны переводит дом в защищенный режим. Клавиша экономной стадии работы отключает питание на приборы освещения и устанавливает программу прогрева пространства до 5 °С.

Через сообщения Сим

На телефон пользователя передается три вида сообщений: открытие двери и калитки, отключение и восстановление энергоснабжения дома, разряд резерва питания.

При обратном получении СМС сообщения вида «Мы едем», микроконтроллер включает отопление до +20. Одновременно активируется возможность запуска ламп уличной подсветки, которые обычно отключены в экономичном режиме. Но система в остальном остается в ожидании — внутреннее освещение и розетки жилья отключены. Выйти из последнего можно физической кнопкой.

В целях уменьшения совпадений — хозяева в дороге, а дом обносят — снять с сигнализации получится только ручным нажатием на клавишу. То есть, по возвращению владельцев, им все равно поступит сообщение о том, что они открыли дверь и калитку.

Иные средства коммуникации

Обеспечение интерфейса умного дома, использующего Arduino можно выполнить не только двумя кнопками, индикаторами режима и СМС сообщениями. Доступны шилды с ЖК-экраном, полноформатной цифровой или буквенной клавиатурой, сетевыми адаптерами. Используя последние, организовывается web-сервер, заходя на который удаленно видно информацию о текущем статусе. Доступно добавление элементов на страницу, управляющих конечным оборудованием.

Таблица подключения к Arduino UNO R3 элементов схемы

Сведем все соединения между Ардуино и внешними устройствами в единую таблицу, которая поможет в деле сборки готовой схемы.

Куда	Пин Arduino UNO R3	Пин устройства/контакт
Модуль на 4 реле D0 общее освещение, D1 отопление, D2 свет в кладовке, D3 на улице.	D0	D0
D1	D1
D2	D2
D3	D3
Кнопка постановки на сигнализацию/снятия	D4
Клавиша включения режима экономии/люди дома	D5
D6
Коммуникация с модемом	D7	RX
D8	TX
Светодиод охрана отключена(кр)	D9
Охрана активирована (зел)	D10
Хозяева дома (кр)	D11
Режим экономии (зел)	D12
Включение модема	D13	D9
Геркон кладовка	A1
Геркон дверь/калитка	A2
Термометр	A3
Определение наличия сети 220 В	A4

Планируемая система полностью не заняла все пины микроконтроллера. Еще есть место для добавления аналогового датчика и одной линии управления. Вариант — использовать свободные контакты для сенсора дыма и сигнализатора. Если планируется расширять конструкцию дальше, — придется брать микроконтроллер Arduino Mega. В нем больше портов ввода/вывода и памяти, при полной программной совместимости.

Сборка механической и электронной части

На этом этапе вы можете установить фоторезисторы и серводвигатели, а также смонтировать Arduino к опорной плите.
Имейте в виду, что нам еще нужно сделать плату распределения питания, поэтому не собирайте заранее какие-либо
детали, напечатанные на 3D-принтере.

Установка фоторезисторов (LDR)

Робот отслеживает свет, сравнивая значения, возвращаемые 4 фоторезисторами. Эти значения будут отличаться друг
от друга, если источник света не перпендикулярен отслеживающей головке, поскольку светлый оттенок будет
отбрасывать тень на некоторые из фоторезисторов. В этом случае Затем код Arduino обеспечивает логику перемещения по
осям X и Y соответственно, чтобы оставаться в точке, перпендикулярной источнику света. Установить фоторезисторы
очень просто: они имеют специальные карманы, встроенные в отслеживающую головку. Просто просуньте ножки в
отверстия, нанесите суперклей и вдавите его, пока он не сядет заподлицо с поверхностью.

Установка сервоприводов

Установите сервоприводы на свои места и закрепите их саморезами M2. Теперь вы можете завершить механическую сборку,
прикрепив рожки сервопривода. После этого вы можете прикрепить следящую головку к верхней части узла с помощью
4 крепежных винтов и гаек M3.

Установка платы Arduino Uno

Тут все предельно просто. Совместите резьбовые отверстия на Arduino с отверстиями в основании, и закрепите ее с
помощью 3-х саморезов M3.

Как подключить датчик освещённости BH1750 к Arduino

На этот раз подключим цифровой 16-битный датчик освещённости BH1750 (люксометр), реализованный на модуле GY-302, к Arduino.

Нам понадобится:

Arduino UNO или иная совместимая плата;
модуль GY-302 с цифровым датчиком освещённости BH1750;
соединительные провода (вот хороший набор);
персональный компьютер со средой разработки Arduino IDE.

1Схема подключения датчика BH1750 к Arduino

Рассмотрим модуль GY-302 с сенсором BH1750. Сенсор BH1750 представляет собой цифровой 16-битный цифровой датчик освещённости, что задаёт диапазон его измерений: от 1 до 65535 люкс.

Согласно техническому описанию, датчик BH1750 чувствителен к видимому свету и практически не подвержен влиянию инфракрасного излучения, т.е. реагирует примерно на тот же спектральный диапазон, что и человеческий глаз.

Подключение модуля производится по двухпроводному интерфейсу I2C, а питание осуществляется от +5 В. Интерфейс I2C в платах Arduino реализован на аналоговых пинах A4 и A5, которые отвечают за SDA (шина данных) и SCL (шина тактирования), соответственно. Вывод ADDR модуля GY-302 можно оставить не подключённым или соединить с землёй.

2 Библиотека и скетчдля датчика BH1750

Не будем углубляться в тонкости реализации интерфейса взаимодействия датчика BH1750 с Arduino, а воспользуемся готовой библиотекой для BH1750. Скачанный архив распакуем в директорию со средой разработки Arduino IDE/libraries/.

Напишем вот такой скетч и загрузим его в Arduino.

// подключаем библиотеку I2C: #include // подключаем библиотеку датчика BH1750: #include // объявляем объект lightMeter: BH1750 lightMeter; void setup() { Serial.begin(9600); //инициализация послед. порта lightMeter.begin(); //инициализация датчика BH1750 } void loop() { //считываем показания с BH1750: uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel(); //выводим показания в послед. порт: Serial.println(String(lux) + » lx»); delay(100); //задержка 100 мсек }

В скетче мы каждые 100 мсек считываем с датчика BH1750 показания освещённости в люксах и выводим эти данные в последовательный порт.

3Сенсор BH1750 и Arduino в работе

Подключим датчик освещённости BH1750 к Arduino по приведённой выше схеме. Подключим Ардуино к компьютеру. Запустим среду разработки Arduino IDE и откроем монитор последовательного порта сочетанием клавиш Ctrl+Shift+M или через меню Инструменты. В мониторе последовательного порта побегут значения освещённости с нашего датчика BH1750.

Направьте датчик на источник света, потом закройте его от света, и вы увидите, как меняются показания.

4Взаимодействие с сенсором BH1750 в деталях

Для управления датчиком мы должны по его I2C адресу записать код команды. Под управлением понимается изменение режима работы, изменение чувствительности, сброс и т.д. Команды можно передавать только по одной. Для чтения мы должны запросить из датчика 2 байта. Датчик хранит всегда значение в виде 16-битного числа, но его интерпретация зависит от текущей чувствительности.

На следующем рисунке представлен список команд, необходимых для работы с датчиком BH1750:

Как мы знаем, управление и обмен данными с датчиком BH1750 происходит по протоколу I2C. Мне нравится использовать для быстрых тестов общения с устройствами I2C и SPI отладочную плату с микросхемой FT2232H. Подключим SCL датчика к SCL микросхемы FT2232H, SDA датчика – к SDA и SDO микросхемы. Питание 5В возьмём с Arduino Nano, а все земли объединим.