masse bærbare projekter med Arduino De er gået fra at være nærmest eksperimentelle til at blive en vild legeplads for gør-det-selv-entusiaster, elektronikproducenter og programmører. Fra hjemmelavede smartwatches til bærbare vejrstationer, tavler som Arduino til wearablesESP32 eller endda Raspberry Pi giver os mulighed for at bringe idéer til live, som vi for få år siden kun så i science fiction-romaner eller -film.
I denne artikel vil vi lave en meget grundig gennemgang af Ure og bærbare elektroniske enhederBaseret på Arduino og lignende platforme, vil du se eksempler på gør-det-selv smartwatches, gigantiske dekorative ure styret af mikrocontrollere, uddannelsesprojekter fra specialbøger og endda et futuristisk 3D-printet metallommeur. Alt forklares i detaljer og med en praktisk tilgang til at inspirere dig.
Hvorfor Arduino er perfekt til bærbare projekter
Kombinationen af Arduino, billige sensorer og små moduler Det har revolutioneret mulighederne for bærbar elektronik. I dag er det muligt at måle fysisk aktivitet med IMU-sensorerGPS-position, sundhedsparametre eller miljøet (temperatur, luftfugtighed, tryk) og tag al den information med dig, integreret i tøj, på håndleddet eller i personligt tilbehør.
Denne tendens understøttes af en voksende afhængighed af elektroniske apparater I hverdagen bærer vi vores telefoner overalt, bruger fitnesstrackere, smartwatches og alle slags trackere. Maker-bevægelsen har reageret på dette ved at skabe åbne, modificerbare og meget billigere alternativer til kommercielle produkter, ofte med et meget personligt design. Filosofien bag Åbent hardware- og gør-det-selv-fællesskab, sammen med initiativer som f.eks. Åbent SoftwearDet opfordrer til deling, forbedring og tilpasning af designs.
Takket være Arduinos kompakte størrelse og kompatible boards bruger de minimalt strøm og integreres nemt med displaymoduler Med LCD-, LED-, TFT- eller OLED-skærme og alle mulige slags sensorer er det ikke ualmindeligt at se projekter, der passer på et armbånd, i en lomme eller endda syet på tøj. Grænsen ligger normalt mere i fantasien og samlefærdighederne end i den tilgængelige teknologi.
Desuden er filosofien bag Åbent hardware- og gør-det-selv-fællesskab Det opfordrer til deling, forbedring og tilpasning af design. Mange af de ure og enheder, vi ser nedenfor, tilhører hele familier af variationer: nogen udgiver en grundlæggende idé, og andre producenter fordrejer den, udvider den eller integrerer den i møbler, smykker eller udendørs installationer.
Gør-det-selv smartwatch med Arduino: Det store ur
Et af de mest repræsentative projekter, når man taler om Arduino-drevne ure, der kan bæres på håndleddet Det er gør-det-selv-sættet kendt som Big Time. Det er et programmerbart digitalur, som du selv kan samle, og selvom det ikke har den polerede finish som et Apple Watch eller et mærkeur, tilbyder det noget, som disse enheder ikke har: tilfredsstillelsen ved at have skabt det med dine egne hænder.
Dette sæt er omkring Omtrentlig pris: $30Dette gør det til en meget overkommelig mulighed for at komme i gang med wearables. Pakken indeholder alle de nødvendige komponenter til at forvandle det til et funktionelt armbåndsur, baseret på et design, der er kompatibelt med Arduino-økosystemet og beregnet til samling af alle med en vis loddeerfaring.
Inde i Big Time-sættet finder du urskiven, remmen, etuiet, batterirummet, stikkene og det programmerbare modulSkiven er lavet af slidstærk akrylplast, der beskytter elektronikken, samtidig med at LED-cifrene, der viser tiden, er synlige. I hjertet af systemet er der en ATmega328-processor, der er konfigureret til at køre ved 32 kHz, hvilket er tilstrækkeligt til taktmåling og grundlæggende strømstyringsopgaver.
Producenten har valgt at billige materialer og simpel elektronik Dette holder prisen nede, samtidig med at brugerne stadig kan drage fordel af dens enkelhed til at eksperimentere og lære. Det er ikke et smartwatch fyldt med avancerede funktioner, men det er en perfekt base for at eksperimentere med mikrocontrollerprogrammering, energibesparelse og bærbart design.
Batterilevetiden er en anden af Big Time's stærke sider: det medfølgende CR2032 knapcellebatteri kan tilbyde op til op til to års varighed under normale brugsforhold. Filosofien er klar: uret forbliver slukket og aktiverer kun LED-cifferdisplayet, når du trykker på en knap for at kontrollere tiden, hvilket minimerer energiforbruget.
Programmering og montering af Big Time-uret
Urets ATmega-mikrocontroller er allerede inkluderet Fabriksindstillet til at fungere som et digitalt urSå du kan samle og bruge den uden programmering, hvis du bare ønsker et simpelt samleprojekt. Men en af de fantastiske ting ved Big Time er netop, at den er åben for modifikationer via Arduino.
Kontrolmodulet giver dig mulighed for at tilslutte en FTDI-adapter At uploade ny firmware og tilpasse urets opførsel ved hjælp af en Arduino Pro eller Arduino Pro Mini, der kører på 3,3 V og 8 MHz. Dette åbner døren for ændringer såsom forskellige animationer ved visning af tiden, justering af LED-lysstyrke, simple alarmer eller endda integration med andre sensorer, hvis kredsløbet udvides.
Big Time-monteringen er dog ikke et legetøj, der bare skal samles: Du skal have en vis viden om lodning og elektroniske kredsløbDu skal lodde komponenterne, sikre dig, at forbindelserne er sikre, og respektere polariteten på batteriet og LED'erne. Hvis du er uerfaren, er det en god idé at gennemgå en grundlæggende loddevejledning eller bede en mere erfaren person om hjælp.
Det sædvanlige er at følge sættets egen brugervejledning og stol på videoer hvor processen vises trin for trin. Der findes ressourcer, der på få minutter dokumenterer hele samlingen af Big Time-uret, fra forberedelse af printkortet til lukning af kabinettet, inklusive mellemliggende test for at verificere, at modulet tændes, og at LED-cifrene reagerer.
Når Big Time-uret er færdigt og fungerer, bliver det til et det perfekte link til fortsat vækst inden for wearable-projekterDu kan bruge erfaringerne fra andre designs, tilføje tilslutningsmuligheder i fremtidige projekter, eksperimentere med sensorer eller overveje at integrere det samme koncept i dit eget 3D-designede kabinet, f.eks. LED-armbånd med 3D-print.
Sci-fi lommeur med ESP32 og AMOLED-skærm
Et andet meget slående projekt inden for universet af "bærbare" elektroniske enheder er et lommeur med science fiction-æstetikInspireret af læsninger som Neal Stephensons roman "The Diamond Age" havde skaberen længe ønsket sig et ur i denne stil, men da han ikke fandt noget lignende på markedet, besluttede han sig for at fremstille det selv.
For at gøre dette, tyede han til en Waveshare-udviklingskort, der kombinerer en ESP32-S3 med en 466×466 pixel cirkulær AMOLED-skærmDenne platform giver dig computerkraft, trådløs forbindelse og en skærm med høj opløsning, ideel til at designe meget visuelle og futuristiske grænseflader, langt fra det, vi normalt ser i almindelige kommercielle ure.
Softwaredelen fokuserer på programmering af en brugerdefineret brugergrænseflade med et tydeligt "sci-fi"-look, tilpasset den cirkulære skærm. Forfatteren ledte efter noget, der ville passe til hans æstetiske smag, fuld af science fiction-elementer, iøjnefaldende menuer og animationer, der formidlede følelsen af at bruge en enhed direkte taget ud af en tech-roman.
På hardwaresiden skabte designeren, udover kortet og batteriet, en Specifikt tilfælde i Fusion 360Dette urkasse blev 3D-printet i rustfrit stål, hvilket opnåede et robust udseende, der adskiller sig fra den typiske plastik, der findes i mange kommercielle wearables. Resultatet, selv som en første prototype, gør det allerede muligt at samle uret og få det til at fungere.
Projektet er stadig under udvikling: forfatteren ønsker tilføj fysiske knapper og andre detaljerHans idé er at lave urkassen om i sterlingsølv og dermed udnytte sin profession som sølvsmed. Denne type projekt illustrerer perfekt, hvad man kan opnå, når åben elektronik, 3D-design og endda traditionelle håndværk som smykkefremstilling kombineres for at skabe et unikt bærbart produkt.
Kæmpestore, dekorative ure styret af Arduino
Ud over armbåndsure og lommeure skinner Arduino også i projekter af Storformature, designet til dekoration eller offentlig brugEt klassisk eksempel er et ur med en diameter på omkring 3,7 meter (ca. 12 fod), der har en imponerende fremtoning både i størrelse og æstetik.
Dette kæmpe ur er styret internt af et Arduino-boardSelvom det kunne have været perfekt styret af et konventionelt urværk, dokumenterer projektet, hvordan strukturen, visernes bevægelsessystem og integrationen af mikrocontrolleren blev bygget, inklusive videoer, der viser hele processen på bare få minutter.
Et andet stort ur, også baseret på Arduino, kombinerer tidsfunktion, belysning, landskabsintegration og registrering af miljødataI dette tilfælde er installationen placeret midt i en have, og uret har temperatur- og fugtighedssensorer samt Bluetooth-forbindelse til at justere tiden og konsultere de gemte data fra mobiltelefonen.
Projektsiden viser Billedgallerier af uret, monteringsvideoer og skærmbilleder af mobilappen Hvorfra systemet kan styres. Alt dette demonstrerer Arduinos potentiale som en central controller til ure, der ikke længere er begrænset til at vise tiden, men bliver intelligente noder i et forbundet miljø.
Det er tydeligt, at disse gigantiske ure ikke er "wearables" i den strenge forstand, at de bæres på ens krop, men de passer ind i filosofien bag Gør-det-selv elektroniske urmagerprojekter der deler mange teknologier med bærbare enheder: brug af sensorer, trådløs kommunikation, strømstyring og fleksibel programmering på mikrocontrollere.
Ekstrem kreativitet: ure med hylder, lejer og analoge indikatorer
I maker-økosystemet er der entusiaster, der kombinerer deres passion for Arduino med en smag for... urteknik og interiørdesignDerfra opstår virkelig originale idéer, der går ud over det typiske væg- eller bordur, og som leger med den måde, vi viser tid på.
Et interessant eksempel er et ur gemt i en dekorativ hyldeVed første øjekast ligner det blot endnu et elegant og moderne møbel, men det integrerer faktisk et tidtagningssystem styret af Arduino. Således har du et ur, en funktionel hylde og en meget diskret dekorativ genstand i ét, der først afslører sin sande natur ved nærmere eftersyn.
Endnu et overraskende projekt erstatter Typiske LED-segmenter understøttet af stållejer og magneterI stedet for at tænde dioder bruger systemet metalkugler og magnetfelter til at danne cifre eller tidsindikatorer. Niveauet af fantasi og mekanisk færdighed, der kræves for at opnå noget som dette, er enormt, og det er den slags projekt, der bogstaveligt talt efterlader dig målløs, når du ser det i drift.
Der er også en hel familie af ure baseret på det samme kreative koncepthvilket har ført til mange variationer med forskellige stilarter og finish. Den oprindelige designer foreslog en visuelt hypnotisk idé, og andre producenter adopterede og transformerede den og skabte et komplet katalog af ure med samme base, men hver med sin egen personlighed.
I nogle tilfælde eksperimenteres der endda med analoge indikatorer baseret på klassiske måleinstrumenterDette indebærer at udskifte de originale skalaer med urskiver eller bruge flere analoge ure til at vise forskellige tidskomponenter eller andre data. Alt dette er integreret med Arduino som hjernen, der koordinerer motorer, sensorer og i mange tilfælde LED-belysning.
Ure og Arduino-projekter som læringsværktøj
Ure og bærbare projekter er ikke kun iøjnefaldende, de er også en en god måde at lære at programmere på og elektronik. Der findes bøger og uddannelsesressourcer, der netop bruger denne type projekt til at undervise i nøglebegreber inden for Arduino og indlejrede systemer fra bunden.
Et af disse materialer foreslår som sit første projekt en Arduino Nano-baseret digitalt urOpsætningen bruger et membrantastatur, et realtidsur (RTC) og et LCD-display, så eleven kan forstå, hvordan man aflæser tiden fra et eksternt modul, hvordan man viser informationen på skærmen, og hvordan man tillader datainput at justere tiden eller indstille alarmer.
Det anvendte realtidsmodul er Maxim Integrated RTC DS1307Denne komponent er meget populær i elektronikprojekter, selvom den ikke har intern temperaturkompensation. Den introducerer konceptet med et realtidsur, I2C-kommunikation og behovet for at opretholde tiden, selv når hovedkortet er slukket eller genstartet.
Det andet projekt, der foreslås i bogen, er en objekttæller med ArduinoDette afsnit introducerer brugen af HC-SR04 ultralydssensoren, der er i stand til at detektere ethvert objekt, der passerer foran den, og måle afstande ved hjælp af ultralyd. De detekterede objekter tælles, og resultaterne kan vises på en LCD-skærm eller sendes til en computer til optagelse og analyse.
Denne sag tjener til at forklare komponentlayout på brættetHvordan man aflæser sensorsignaler, hvordan man bearbejder informationen, og hvordan man præsenterer den for brugeren, alt sammen inden for Arduino-økosystemet. Det er en praktisk måde at forbinde teori med noget håndgribeligt, der kan observeres og verificeres i realtid.
Vejrstationer og dataorienterede wearables
Det tredje store uddannelsesprojekt, der nævnes i disse ressourcer, er et vejrstation med ArduinoSelvom den ikke altid bæres fysisk med, passer den ind i ånden bag bærbare miljøovervågningsenheder, og mange producenter ender med at tilpasse disse designs for at integrere dem i kompakte kasser, rygsække eller endda tøj.
På denne station er variabler som f.eks. temperatur, relativ luftfugtighed og atmosfærisk trykDataene kan vises på en LCD-skærm, men kan også eksporteres til en computer til yderligere analyse med anvendelser inden for statistik eller simpel kortsigtet vejrudsigt.
En af de vigtigste sensorer er DHT22En klassiker til måling af temperatur og fugtighed. Denne komponent leveres normalt med et printkort, der letter montering og har tre ben, selvom dens benudformning adskiller sig fra modeller som DHT11: i DHT22 er GND-benet placeret til venstre og dataudgangen på det højre ben (ben 3), en vigtig detalje ved korrekt ledningsføring.
Med denne type projekt introduceres brugeren, udover at lære at bruge sensorer, også til ideen om registrere miljødata løbendeDette er fundamentalt i mange moderne wearables, der overvåger fysisk aktivitet, helbred eller miljøforhold. Ud fra dette er det nemt at forestille sig bærbare versioner med batterier og trådløs kommunikation, så man kan bære stationen på sig.
Disse træningsmaterialer er normalt ledsaget af forklaringer om Arduinos grundlæggende syntaks, brugen af variabler, konstanter og kontrolstrukturersamt styring af digitale og analoge input og output. Det er det nødvendige fundament for, at læseren senere kan oprette sine egne brugerdefinerede ure, tællere, målere eller wearables.
Hele dette økosystem forstærkes af platforme, der lanceres specialiserede e-bøger regelmæssigtDisse ressourcer indeholder eksperter, der deler deres erfaringer for at give solid, praktisk træning. Mange er tilgængelige via abonnement, hvilket giver adgang til et voksende bibliotek af projekter og vejledninger.
I betragtning af alt ovenstående er det forståeligt, hvorfor Arduino og gør-det-selv-bevægelsen er så udbredte i verdenen af bærbare enhederDe kombinerer lave omkostninger, fuldstændig frihed til at modificere, aktive fællesskaber, der deler kode og design, og et stort antal eksempler fra den virkelige verden, lige fra det mest beskedne ur til komplekse kunstinstallationer eller metallommeure, der er værdige til en science fiction-roman. Med lidt tålmodighed, en vilje til at lære og en loddekolbe er det fuldt ud muligt at bringe dit eget bærbare projekt til live, for eksempel ved hjælp af WS2812B LED-strimlerog tag den med dig hver dag.
