Делаем гаджет своими руками

Современные гаджеты, которые можно сделать своими руками

Современные гаджеты, которые можно сделать своими руками

Технологии всегда были лицом прогресса. С каждым годом появляется всё больше новых технических возможностей, о которых лет десять назад никто даже не мог подумать. В сегодняшней подборке — современные устройства и гаджеты, собрать которые можно в условиях домашней мастерской, даже не будучи Илоном Маском.

Умное зеркало

Современная тенденция делать всё «умным» не обошла и такой привычный элемент быта, как зеркало. Такой гаджет нередко встречается в фильмах о будущем или каких-нибудь футуристических иллюстрациях. Однако такое зеркало довольно легко изготовить, и по себестоимости оно сравнимо с ценой бюджетного смартфона. В интернете достаточно различных инструкций по изготовлению этого гаджета, но все они сводятся к одной и той же конструкции.

Вам понадобится рамка со стеклом. На лицевую сторону стекла нужно наклеить зеркальную плёнку — от её качества зависит, насколько отражаемое изображение будет чистым. К обратной же стороне стекла крепится источник изображения — от экрана маленького смартфона до 40-дюймового телевизора. Совсем не обязательно, чтобы экран занимал всю площадь зеркала — маленький экран удобно расположить где-нибудь в углу. Важный момент по выбору экрана. Использовать стоит OLED-, а не LED-экраны, ведь у второго есть подсветка, которая будет видна даже в тех местах, где нет изображения.

Следующий пункт — электронная начинка. Самым популярным решением является одноплатный компактный компьютер Raspberry Pi. С ним просто работать и он с лёгкостью помещается в рамку зеркала. Достаточно установить любую ОС и соответствующее ПО. Но такое решение не единственное — можно подключить экран зеркала к вашему ПК или даже использовать начинку какого-нибудь планшета.

Неплохо было бы встроить в боковые стенки колонки, подключить микрофон и установить какого-нибудь ассистента. Вам это ничего не напоминает?

3D-принтер

3D-принтер — очень полезный, выгодный и технологичных инструмент. В руках умельца он превращается в мини-фабрику по производству всего, что душа пожелает. Однако есть в нём кое-что отпугивающее — цена. Не все хотят отдавать за такую вещь десятки тысяч рублей.

Большинство FDM-принтеров (принтеров с технологией послойного наплавления) разных ценовых категорий имеют схожую конструкцию, разница лишь в качестве. Такую конструкцию можно сделать и самому, при этом не опорожнив свой кошелёк.

В этой статье наглядно объясняется принцип создания собственного 3D-принтера. От заводских моделей тут по-минимуму: шаговые двигатели, экструдер (печатающая головка). Блок электроники сделан на популярной плате Arduino Mega. На неё цепляется специальный шилд, к которому проще подключить шаговые двигатели и экструдер. Всё остальное — это фанера, канцелярия и термоклей. Несмотря на всю «колхозность» получившегося устройства и внешний вид, не внушающий никакого доверия, распечатанные модели получаются достойного качества (относительно себестоимости принтера). Его можно будет модифицировать деталями, распечатанными на нём же.

Вот ещё один принтер, сделанный в основном из содержимого DVD-приводов.

Умные очки

Да-да, и они тоже. Речь пойдёт не об очках виртуальной или дополненной реальности, а именно об умных очках. Тех, что можно увидеть на каждой второй фотографии Сергея Брина. Первая модель Google Glass стоила 1500$. Однако можно сделать умные очки с базовой функциональностью тех же Google Glass, но по гораздо меньшей цене.

У всех очков такого типа идентичная конструкция: миниатюрный экран, который направлен на отражающее под углом зеркало. Это зеркало проецирует изображение на прозрачную плоскость, которая тоже находится под углом. С помощью такого оптического приёма изображение видно чётко, но в тоже время экран не мешает обзору.

Варианты электронной начинки разные — многие ставят Arduino Nano, Bluetooth-модуль и 0.96″ дисплей. У такого экрана разрешение скудное — 96×64 точек, что достаточно для каких-то простых целей, но текст на нём уже не прочитать (только если в одну-две строки). Неплохим решением является установка микроконтроллера ESP32 (прокачанная версия популярного WiFi-модуля ESP8266). Там и модули WiFi и Bluetooth уже встроены, вычислительной мощности больше, чем у Nano, да и сам он просто технологичней. Тут по той же причине, что в умном зеркале, стоит ставить именно OLED-дисплей.

Также в очки можно будет поставить элемент управления — сенсорную панель на дужке, которая будет распознавать жесты влево-вправо. Можно даже разместить спереди камеру и делать снимки/видео на подключаемую карту памяти или же сохранять их напрямую на подключенный телефон.

Неплохим решением будет перенести на такие очки пару простых игрушек, например Ping Pong, Tetris, Space Invaders или даже и что-то поновее вроде Flappy Bird. Если встроить в очки акселерометр и подвязать его под управление в играх, то можно будет совмещать процесс игры с полезной разминкой шеи.

При грамотно разработанной схеме и хорошо написанном ПО для смартфона (с синхронизацией с поисковыми системами и внедрённым ассистентом) получится довольно неплохой бюджетный аналог современных умных очков.

Роботизированная рука

Несмотря на специфичность такого устройства, оно может найти применение в разных сферах. Роботизированную руку можно запрограммировать на полив цветов или кормление рыб в аквариуме. Можно модернизировать руку под 3D-ручку и у вас получится специфичный 3D-принтер. В зависимости от надёжности конструкции можно даже превратить руку в ЧПУ.

В промышленной сфере роботизированные руки можно заметить почти на всех производственных предприятиях. Это неспроста— современные роботизированные руки могут достигать больших скоростей, сохраняя при этом точность. Для домашнего пользования роботизированную руку, как и всё в этом списке, можно с лёгкостью смастерить и самому. На просторах интернета достаточно исчерпывающих инструкций по созданию таких рук на разное количество осей. Вот, к примеру, одна из них.

Эта рука имеет 5 осей. Управляется она платой Arduino Uno. Контролировать руку можно через мобильное приложение, с которым устройство связывается с помощью Bluetooth-модуля. Все детали руки печатаются на 3D-принтере. Кроме электроники и напечатанных деталей понадобится лишь набор сервоприводов и болты.

В приложении на смартфоне можно не только управлять рукой, но и создавать некие «программы» (последовательность движений руки), которые она может выполнять самостоятельно. Само приложение создаётся в Mit App Invertor — визуальном Scratch-подобном конструкторе Android-приложений.

Если вам интересны подобные механизмы, можно заглянуть на сайт EEZYrobots. Дизайнер и конструктор Carlo Franciscone разработал уже почти десяток роботов разного назначения: дельта-роботы, роботизированные руки, роботы-художники.

Умные часы

Умные часы, в отличие от других пунктов этого списка, уже много лет являются обыденным аксессуаром многих людей. Но несмотря на это, многие DIY-щики продолжают создавать собственные конструкции умных часов.

Некоторые делают простенькие часы на Arduino Nano или ESP8266 и ставят 0.96″ дисплей. Вот один из примеров.

Даже такие часы справляются с базовыми задачами подобных гаджетов. Однако их можно подвязать, скажем, к умному дому и в разы облегчить себе жизнь.

Список комплектующих не слишком велик: микроконтроллер ESP8266, дисплей, аккумулятор и пара радиокомпонентов. Всё это впаивается на двухстороннюю печатную плату. На неё же цепляется ремешок самих часов. Но некоторые делают часы технологичней, как эти, например.

Комплектация и параметры таких часов уже напоминают промышленные аналоги. Тут устанавливается чип nRF52832, который намного мощней микроконтроллеров Arduino и по некоторым параметрам схож с чипом ESP8266EX. У nRF есть встроенный Bluetooth-модуль и поддержка NFC. Дисплей тут тоже немного лучше — 128×128 точек и 8 цветов.

На плате есть акселерометр и гироскоп. С их помощью можно легко создавать приложения по типу шагомеров. Флэш-память тут внешняя, на 32 МБ. Аккумулятор ёмкостью 110 мАч. Напряжение на аккумуляторе тоже контролируется, для этого тут есть специальный контроллер Linear LTC2941.

В часы прошивается «операционная система» nRF5-SDK, сюда же встраивается JS-движок JerryScript. С его помощью можно писать свои приложения, циферблаты для часов и различные утилиты.

Светодиодные панели

Наверняка многие замечали подобные панели у стримеров или у кого-нибудь в офисе. Такое освещение запросто может превратить любое помещение в клуб. Только вот их стоимость достигает 2000 рублей за панель, что часто отбивает желание у желающих обзавестись ими.

Разработчик с ником Nerdforge решил сделать панели самостоятельно — и это того стоило. Делать их он решил в форме шестиугольников. Корпус панели можно распечатать на 3D-принтере или же вырезать из акриловых листов. Переднюю панель так же можно либо вырезать из акрила, либо напечатать. В случае печати можно даже поэкспериментировать в рельефным рисунком.

В качестве источника света тут используется адресная светодиодная лента. Отличие такой ленты от обычной RGB-ленты в том, что в адресной по одному цифровому каналу можно управлять цветом и яркостью отдельно каждого светодиода.

Управлять такими панелями можно двумя способами: использовать специальный контроллер адресной ленты, который управляется ИК-/РЧ-пультом (или же даже просто кнопками на самом контроллере), или управлять с приложения на смартфоне.

Автор выбрал именно второй вариант. Для него, правда, понадобятся ещё некоторые компоненты, в частности контроллер и WiFi-/Bluetooth-модуль. Nerdforge использовал ESP32, хотя можно было воспользоваться даже самой простой ESP-01. Не стоит забывать, что в таком случае контроллер будет выдавать сигналы на 3-вольтовой логике, а адресная лента в свою очередь работает с 5-вольтовой логикой. Автор использовал конвертер уровней.

Приложение, управляющее панелями, создано на платформе blynk.io — среде разработки графических Android-приложений для контроллеров Arduino, ESP, Raspberry Pi и других.

Робот, играющий в шахматы

Шахматы — довольно древняя игра. Её история насчитывает около полутора тысяч лет. Однако шахматные соревнования датируются лишь серединой XIX века. С внедрением компьютеров в массы люди начали пытаться создавать программы, играющие в шахматы. И если ещё в 70-х компьютеры были очень слабы в этой дисциплине, то уже в 1997 году компьютер Deep Blue от IBM выиграл матч из 6 партий у чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова.

Но играть на компьютере — это одно дело, а вести партию настоящими, «живыми» шахматами — дело совсем другое. По этой причине инженеры начали придумывать роботов, которые бы играли с ними в реальной жизни. Вот один из них под названием Chess Bot.

Такой робот представляет из себя коробку, сверху которой игровое поле и манипулятор, передвигающий шахматы. В роли зрения у робота — смартфон со специальным приложением. Это приложение берёт на себя сразу несколько дел. Во-первых, оно работает со специальным шахматным движком. Именно он решает, какой следующий ход делать. Во-вторых, приложение использует компьютерное зрение для распознавания положения фигур на доске. В-третьих, приложение управляет самим манипулятором, который передвигает шахматы, хотя эту часть работы можно было перенести в контроллер. Он тут, к слову, традиционный — Arduino. Сервоприводы тут тоже самые стандартные — SG-90. Такие часто применяются в робототехнике, где не нужна высокая точность и сила.

Сложно, наверное, сделать робота, который просто так бы распознавал и различал фигуры на доске. Но здесь этого и не нужно. Робот знает начальное положение шахмат, а потом визуально отслеживает перемещение каждой из фигур. Если в какой-то момент чёрная точка пропала с одного места и появилась на другом, значит, соперник сделал ход.

Приложение также может озвучивать некоторые ситуации вроде «Я поставил вам шах!» и «Спасибо за игру!» (или давать ехидные комментарии, тут уж на ваш вкус).

Однако, есть и менее традиционные роботы. Как вам такой?

Хинт для программистов: если зарегистрируетесь на соревнования Huawei Cup, то бесплатно получите доступ к онлайн-школе для участников. Можно прокачаться по разным навыкам и выиграть призы в самом соревновании.

Перейти к регистрации

Источник

Делаем гаджет своими руками

Вокруг нас становится всё больше «умных» устройств — чайники мигают подсветкой в такт музыке, роботы-пылесосы составляют карты квартир, холодильники напоминают о заканчивающемся молоке. Сенсорные панели заменяют механические кнопки и крутилки в микроволновках и автомобилях.

Беспроводными интерфейсами обзаводятся велосипедные насосы, кроссовки и сковородки. На зарядку приходится ставить всё новые и новые предметы.

Что такое «умные вещи»

Определение «умный», так полюбившееся маркетологам, это дословный перевод английского слова smart. Слово smart означает, что в устройстве используется маленький процессор — микрочип, который управляет основными функциями или добавляет новые.

В старой бытовой технике использовались сложные механические программаторы, поэтому даже навороченная стиральная машина с двумя десятками режимов работы, сигнализацией протечки и таймером включения не могла называться «умной». Зато кроссовки, которые считают шаги встроенным электронным сенсором, — это пример умного устройства.

Именно микроконтроллер, маленький кусочек кремния, переводит вещь в разряд умных.

Часто мы даже не задумываемся, что в привычных инструментах вообще есть электроника. Например, в дрелях и аккумуляторных отвёртках всё чаще применяют бесколлекторные двигатели. Они высокооборотистые, мощные и лёгкие, но не могут работать без электронного контроллера. Если подать на него электричество напрямую, ничего не произойдёт — двигатель вращаться не будет. Нужен чип, который займётся переключением катушек мотора.

Поэтому если у вас инструмент с бесколлекторным двигателем, можете гордо называть его «умным». Рекламщики часто так и делают.

Разумеется, если в устройстве уже есть микрочип, возникает желание добавить новые функции. Например, собрать статистику использования или заменить механическое управление программным.

Как сделать умное устройство

Сделать умное устройство своими руками совсем не сложно. Электронные метеостанции или системы полива домашних растений собирают даже школьники — на уроках технологии и в кружках робототехники. Главное — выбрать платформу, на которой будет работать устройство. Вариантов много, поэтому расскажу о трёх наиболее популярных решениях: micro:bit, Arduino и Raspberry.

micro:bit

Платформа разработана компанией BBC для использования в школах и колледжах.

Micro:bit — краеугольный камень образовательной стратегии британской компании под названием «Make it Digital». Основная цель — увлечь школьников высокими технологиями и показать, что не боги гаджеты собирают.

Плата интерактивна и проста в освоении — знакомство с micro:bit можно начинать с семи лет. 25 ярких светодиодов, программируемые кнопки и встроенный набор датчиков позволяет создавать гаджеты даже не покупая дополнительные модули. Несколькими строками программного кода плата превращается в электронную игру, шагомер, часы или компас.

Micro:bit — это компактный микрокомпьютер понимающий JavaScript и Python. Чтобы задать программу, подключите плату к компьютеру и зайдите на сайт microbit.org.

Для самых маленьких пользователей предусмотрен графический язык. Программа составляется из отдельных блоков и элементов. Всё предельно просто и наглядно. Блоки можно перенести и соединить друг с другом парой щелчков мыши.

Для более опытных программистов сделаны редакторы кода JavaScript и Python.

Чтобы подключить другие электронные модули — цифровые сенсоры, кнопки, моторчики — понадобятся провода с «крокодилами» или четырёхмиллиметровыми штекерами. Для micro:bit выпускаются платы-дополнения, но их цена уже откровенно не радует, зачастую они дороже самого микрокомпьютера.

Достоинства:
— простота освоения
— доступная цена оригинальной платы
— интерфейс на русском языке

Недостатки:
— редко встречается в российских магазинах
— высокая цена дополнительных модулей

Arduino

Сегодня это самая популярная в России платформа любительской электроники.

Первая плата Arduino появилась в Италии почти двадцать лет назад. Молодой преподаватель Института Дизайна Массимо Банци заметил, что у студентов множество интересных идей, но все они остаются на бумаге. Создать электронный проект слишком сложно — приходится месяцами возиться с технической документацией, вникать в тонкости низкоуровневого программирования и покупать специальное оборудование. Естественно, никто с этим не связывался.

Поэтому Массимо создал предельно простую плату. Взял популярный микроконтроллер, который производился в соседнем городе, добавил необходимую обвязку — стабилизатор питания, разъёмы, светодиодные индикаторы и чип, который позволял программировать плату с любого компьютера.

Инструменты для программирования разработали аспиранты Банци — они взяли за основу популярный C++ и адаптировали язык для работы с платой. Получилось мощное и универсальное решение.

Все материалы — принципиальные и производственные схемы, макеты, библиотеки и программный код — Массимо Банци выложил в открытый доступ. Делать свои собственные платы Arduino мог любой желающий. Моментально появились китайские клоны и началась настоящая ардуиномания.

Плату стали использовать в проектах домашней автоматизации и приспосабливать к электронной одежде. Развлекательные проекты — роботы-бармены и ретро-игры — шли вперемешку с самодельными станками и 3D-принтерами. Платформа побывала на дне океана и даже стала основой для любительских спутников ArduSat.

Но главное, все эти проекты следуют открытой идеологии Arduino — авторы выкладывают всю документацию и программный код в свободный доступ. Поэтому, если захотите собрать умную теплицу, робот-пылесос или лазерную игрушку для кошек, введите эти слова в поиск и добавьте «на arduino». Наверняка найдёте несколько вариантов, которые сможете использовать в качестве основы своего проекта.

Философия Arduino состоит в том, что если вы захотите научиться электронике, вы сможете изучать ее уже с первого дня, вместо того, чтобы сначала учиться алгебре.

Дэвид Куартилльз, инженер по телекоммуникациям Arduino

Достоинства:
— большое количество опубликованных проектов
—доступные дополнительные модули
—низкая цена на китайские аналоги

Недостатки
— проблемы с совместимостью модулей разных производителей
— высокая цена на оригинальные итальянские платы
— сложность программирования на C++

Raspberry

Пара предыдущих платформ назвать компьютерами язык не повернётся — чтобы их программировать понадобится обычный десктоп, ноутбук или планшет. Но Raspberry — совсем другое дело.

Raspberry Pi 4 — это уже полноценная замена компьютеру на Linux. На плате размером с банковскую карту поместился четырёхядерный процессор, от 1 до 4 Гигабайт оперативки и видеокарта для подключения двух мониторов и работы с 4К видео. На борту платы предусмотрен беспроводной модуль Wi-Fi/Bluetooth и полноценный гигабитный Ethernet, чтобы подключиться к сети на высокой скорости.

Операционная система Raspbian — она построена на базе популярной версии Linux Debian — загружается с SD-карты. Это сделано, чтобы вы не боялись экспериментировать с настройками системы. Если что-то пойдёт совсем не так, всегда можно перезаписать карточку заново. Это намного быстрее, чем переустанавливать систему заново, на всё уйдёт меньше десяти минут.

Вычислительные ресурсы платы позволяют использовать Raspberry как web-сервер, сетевое хранилище или домашний медиасервер. Компьютер справится с записью видео, эмуляцией классической игровой консоли или распознаванием лиц.

У Raspberry есть то чего нет у других компьютеров, ноутбуков или мобильных устройств — это пины GPIO. Так называются контакты для подключения электронных модулей. Именно они позволяют Raspberry выйти за рамки простого программирования и превратиться в интерактивный гаджет.

Основной язык для проектов на Raspberry — Python. Он намного проще ардуиновского С++ и сейчас завоёвывает популярность в новых областях IT. Он пригодится для работы с базами данных, разработки web-сервисов и анализа BigData.

Достоинства:
— полноценный компьютер размером с банковскую карточку
— разработка на языке Python
— возможность управления другими платами

Недостатки:
— высокая цена
— для работы с платой необходим HDMI-монитор, клавиатура и мышь

Какую платформу выбрать

Всё определяется задачами. Для первого знакомства с миром программирования, если вы ещё ходите в школу или организуете кружки робототехники, я рекомендую платформу BBC micro:bit. Продуманная, сбалансированная, с наглядным редактором кода и большим количеством игровых проектов — она отлично подходит для работы с детьми.

Если вы хотите добавить капельку интеллекта своей теплице или одежде, следует остановиться на Arduino. Вероятней всего, даже программировать не придётся — подходящий проект можно будет найти и скачать в интернете.

Хотите освоить web-программирование, потоковую обработку видео или познакомиться с Linux — выбирайте Raspberry.

Источник