电脑、智能手机、无人机乃至机器人……世界上用电力驱动的产品种类繁多。其中不仅包括电脑和智能手机等通过用户操作来获取各种信息的产品,还包括在空中飞来飞去的无人机等设备,以及冰箱、电饭煲、台灯和玩具等众多产品。
通过用“电子电路”将开关和LED等器件连接起来,可以实现操纵、使之移动和发光等目的。“微控制器”在控制电子电路方面功不可没。微控制器可以通过程序灵活控制电子电路,其中,市售比较有名的微控制器包括“Arduino”、“Raspberry Pi”、“micro:bit”等,这些在我的文章中也介绍过。
虽说微控制器用起来很简单,可是如果您刚刚开始接触,可能会不知道如何上手。不过,虽然看上去似乎有难度,但只要按照步骤操作,大家都可以用微控制器控制电子元器件。
因此,在本文中,我从以往介绍过的Arduino电子制作、微控制器和电子元器件相关的文章中,摘录了涉及到电子制作知识的文章,分别简要介绍一下其主要内容。
基础篇 1. 什么是电子制作?
首先,本文介绍了什么是电子制作和微控制器。另外,还介绍了初学者应该先掌握的电子电路控制用的微控制器“Arduino”,以及如何购买Arduino和相关的电子元器件。此外,还提及了电子电路的控制还需掌握“数字输出”、“PWM输出”、“数字输入”、“模拟输入”这四个术语相关的知识。
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基础篇 2. Arduino的准备工作
要运行Arduino,您需要在您的电脑上准备好用来创建程序的开发环境“Arduino IDE”,所以,要安装Arduino IDE,准备好编程环境。
另外,本文还介绍了如何轻松创建电子电路。
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基础篇 3. 用数字输出来控制LED点亮
通过Arduino控制电子元器件的方法包括“数字输出”方法。数字输出是可在两种状态(例如ON和OFF)之间切换的控制方法,适用于LED点亮控制、电机旋转控制等应用。本文介绍了如何利用Arduino的数字输出来控制LED点亮 。
此外,还介绍了在使用电子电路前需要了解的“电压”和“电流”等术语相关的知识。
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基础篇 4. 调节LED的亮度
通过使用“PWM”控制方法,可以改变LED的亮度和电机的速度。本文介绍了如何使用PWM方法来调节LED的亮度。同时,通过实际实验来加深对PWM输出原理的认识。
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基础篇 5. 驱动电机并实现自动控制
Arduino不能直接连接电机等大电流电子产品进行控制。使用电机时,需要通过电机驱动器等电子器件进行控制。本文介绍了如何使用电机驱动器来控制电机的旋转。另外,还介绍了利用PWM输出来改变电机转速的方法。
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基础篇 6. 读取开关状态
要想读取开关这类可以在ON、OFF之间切换的电子器件的状态,可以使用“数字输入”这种方法。如果能够读取开关的状态,就可以进行各种控制,例如控制LED的点亮、操纵机器人等。
本文介绍了如何使用Arduino的数字输入方法。另外还介绍了能够稳定开关输入的上拉电阻相关知识。
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基础篇 7. 用模拟输入来读取电压
在调节亮度和音量时,需要用到“电位器”这一电子器件。使用电位器可以灵活改变电压。利用“模拟输入”方法可以用Arduino读取电压状态。本文介绍了使用电位器调节电压,并使用Arduino读取电压状态的方法。
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了解了基础知识之后,就可以进入作品创作实践了。然而,如何实现想要的作品并非易事。Device Plus网站介绍了很多有关Arduino和各种电子元器件相结合的应用方法。阅读这些文章,可以了解怎样制作自己的作品。
应用篇 1. 使用LED和太阳能电池板制作艺术作品
本文带您制作款像植物一样利用阳光“生活”的艺术作品。用太阳能电池板发电并点亮呈矩阵状配置的全彩LED,使其模拟生物的生存状态。另外,通过与加速度传感器相结合,当您用手指戳(敲击)它时它会做出反应。
Arduino入门篇
应用篇 2. 改装市售机器人套件,实现用Arduino控制
本项目带您改装通过链状模块控制的田宫机器人套件“CHAIN-PROGRAM ROBOT”,使其可以用Arduino来控制。该项目用电机使机器人向前、向后、向左和向右旋回移动,用伺服电机控制机器人头部的朝向,并使用全彩LED使机器人眼睛发光。
日语原文链接:
https://deviceplus.jp/arduino/entry_f03/
https://deviceplus.jp/arduino/entry_f04/
应用篇 3.让闪光灯频闪,体验记者见面会
本项目带您利用Arduino来实现大家在WIDESHOW等节目中常见的舆情发布会上被频频闪烁的闪光灯淹没的场景。该项目使用超声波距离传感器检测人低头状态,并使高亮度LED像闪光灯一样连续闪烁。另外,使用MP3播放模块通过扬声器播放闪光灯的声音。
日语原文链接:
https://deviceplus.jp/arduino/entry_k01/
应用篇 4.用Arduino控制自制无人机
本项目是将Arduino安装在自制无人机上,实现自动控制。配备GPS功能,可以获取当前位置并向目标方向飞行。
Arduino
How to Build a DIY Drone from Scratch Part 2: Using Arduino Nano as a Flight Controller
Arduino
Building DIY Drone from Scratch Part 3: Making GPS Follow-Me Drone
应用篇 5. 实现用无人机派送包裹
该项目带您实现用无人机派送包裹:将包裹装载到无人机上,并在到达预定位置后将货物卸下。给无人机配备Arduino,使之通过GPS实时获取所在位置并飞往目标位置。到达预定位置后,逐渐降低飞行高度,通过超声波传感器测量到地面的高度,当达到预定高度时,通过伺服电机将包裹卸载下来。
Arduino
另外,在下面的页面中,介绍了过去的连载“电子制作超简单入门教程”系列文章中介绍过的使用Arduino制作的项目。其中也介绍了很多Arduino的应用方法,请一并参考。
Arduino基础知识温习!适用于电子制作初学者的总结篇
日语原文链接:
https://deviceplus.jp/arduino/arduino-listicle-01/
https://deviceplus.jp/arduino/arduino-listicle-02/