15例——最适合工程学生的Arduino项目
学习工程学需要消化大量的科学知识，但理论和计算并不是一切。你需要获得的最有用的技能之一就是现实生活经验，无论是在工作中还是在你承担的个人项目中，都可以帮助你磨练自己的技能。在这里，我们收集了15个有趣的项目，这些项目应该有助于学习和实践工程的不同方面，它们都是围绕Arduino开发板构建的。
考虑到学生的预算，我们选择了使用类似Arduino板的项目，因此您不需要购买太多的部件来尝试一系列项目。此外，我们还包括了不同领域的项目，这样你就可以选择你最感兴趣的领域。最后，我们特别努力确保接线和编码的说明清晰易懂，使其更容易理解过程和掌握一些技能。
01、遥控气缸
气动是工程学的一个分支，它将压缩空气或气体中的能量转化为机械运动，使机器和设备能够执行特定的任务。气动系统无处不在，包括车辆，建筑工具和医疗设备，以及其他用途。对于对这一工程领域感兴趣的学生，这个项目正好适合你。
据其创建者称，其目标是“通过射频传输远程控制连接到气缸的螺线管”。在硬件方面，射频传输是通过一对Arduino Unos和nRF24L01无线模块实现的，项目文档指导您创建传输所需的客户端-服务器系统。
设计师:Jdsii
项目页面:Instructables
核心组件:Arduino os, nRF24L01 2.4 ghz无线模块，10-kΩ电阻，TIP120达林顿晶体管，整流二极管、电源、气缸、12v电磁阀，调节器，
难度:高难度
02、DrawBot
DrawBot是一种可控制的绘图机器，用于在各种表面上用钢笔、记号笔或其他书写工具进行绘画或书写。操作DrawBot需要GRBL、Inkscape、Java和Universal G-Code Sender。
用户在Inkscape中画画，一个名为“MI GRBL extension”的Inkscape扩展会将你的画翻译成g代码，然后通过通用g代码发送器发送给机器人。Arduino必须运行GRBL固件。
这个项目是一个伟大的业余项目，有抱负的工程师学习。编程和手臂的机械操作都很吸引人，整个项目能满足学生的艺术天赋。
设计师:henryarnold
项目页面:Thingiverse
核心组件:Arduino Uno, CNC屏蔽，A4988步进驱动器加跳线，12v 2A墙壁变压器，限位开关(可选)，Nema 17步进电机，线性棒，SG90伺服
难度:简单的
03、高速摄影
高速摄影是一种利用精确的电子控制来拍摄快速运动的高质量图像的技术。常见的例子包括水滴打在物体表面，玻璃破碎，花栗鼠落在树上。本计画对于对影像追踪与分析感兴趣的电子系学生特别有用。
设计师:Matt Richardson
项目页面:YouTube, GitHub, Matt Richardson
核心部件:Arduino Nano，摄像头，光隔离器，面包板，按钮，电阻器
难度:中级
04、机械手臂
一个手势控制的机械手臂?这听起来像科幻小说，但由于这个项目的明确说明，它实际上是非常可行的。机械手臂是你能做的最令人印象深刻的机电工程之一，但这个项目为你重新创造了它。这条手臂的控制方式真是令人惊叹。
设计师:Eben Kouao
项目页面:YouTube
核心部件:Arduino Uno，伺服电机和驱动器，HC-05蓝牙接收器，面包板，加速度计，伸缩传感器
难度:高难度
05、温湿度传感器
这个项目可以帮助您构建自己的环境湿度和温度传感器，这对于气象学应用和作为控制的介绍非常有用。由于它使用显示器而不是直接显示在您的计算机上，因此学习如何使用和编程显示器也是一个很好的项目。连接有点复杂，但编码相当简单。
该项目有清晰的布线说明、完整的材料清单以及运行所需的所有代码。很多人都做过，你可以在评论中找到解决方法。
设计师:ThothLoki
项目页面:Hackster
核心部件:Arduino Uno，温湿度传感器，1602液晶屏，面包板，按钮，10-kΩ电阻器
难度:中级
06、自动光强控制
该项目根据环境光条件自动控制路灯的强度。环境光弱时光强高，环境光强时光强低。
目的是为了节省不必要的电力消耗。对于对电力系统感兴趣的工程师来说，这是一个很棒的项目。
项目有RTC和LDR两种模式。在前者中，路灯根据计时器自动打开和关闭。后者根据LDR附近的环境光来控制光的强度。RTC模块和LDR都连接到Arduino，以及LED灯和LCD显示屏，LCD显示屏以百分比显示亮度。
设计师:ElectronicsHub
项目页面:ElectronicsHub
核心部件:Arduino Uno, DS3231 RTC模块，LDR, LCD显示屏，LED, 10-kΩ电位器，10-kΩ电阻器，按钮开关，breadboard
难度:简单
07、自动交通灯
在机电一体化入门阶段，自动交通灯是一个非常常见的项目。它的简单性很有用，因为它教授了基本的控制逻辑，比如“开”和“关”以及时间化。这是一个非常实用的例子，因为它通过简单地协调时间和使用延迟，非常接近地模拟了真实交通灯的工作方式。
设计师:Genius Technology
项目页面:YouTube
核心组件:Arduino Uno，红、黄、绿led, 270个-Ω电阻
难度:初学者
08、电子鼓
这个项目与我们列表上的其他项目略有不同，因为它以音乐为导向，较少技术组装。但它涉及一些有趣的概念，比如放大，它与你的电脑有更多的互动，这带来了一个新的元素来学习。它还处理声音处理，这是电气工程的另一个分支。
作为Instructables的典型，该项目有一个完整的材料列表，以及清晰的说明和图表。
设计师:anouskadg
项目页面:Instructables
核心组件:Arduino Uno，鼠标垫，1-MΩ电阻器，面包板，cd，压电传感器
难度:中级
09、Arduino IC Tester
半导体测试设备，也称为集成电路测试仪，用于确保器件正常工作。制造集成电路测试仪的日本微电子株式会社(Micoronics Japan Co.)将其定义为“一种向半导体设备发送电信号以将输出信号与期望值进行比较的系统”。
经过一些商业测试的不幸经历，这个项目的设计师决定创建自己的基于arduino的IC测试器。需要的组件并不多。测试数据存储在EEPROM中，并显示在LCD显示屏上;更详细的测试结果从Nano发送到连接的计算机。
设计师:JorBi
项目页面:Instructables
核心部件:Arduino Nano, LCD显示屏，LCD I2C转换器，680-Ω电阻器，I2C EEPROM AT24C512，一个开关
难度:简单
10、驾驶RC飞机
飞行动力学是机械工程中众多专业领域之一。建造一个模型飞机对于理解襟翼、小翼、机尾运动等原理是很有用的。驾驶你自己自制的飞机会让你的努力变得值得!
设计师:KendinYap
项目页面:YouTube
核心部件:Arduino Nano, Arduino无线电控制器，微型伺服，牛皮纸泡沫板，直流电机，螺旋桨
难度:高难度
11、无触点温度传感器
这个项目使用一个连接在Arduino上的MLX90614传感器来感知特定物体的温度(与环境温度相反，我们稍后会有一个设备)。传感器通过测量物体发出的红外线来判断物体的温度。这是一种简单的设备，但也非常有用，它与在Covid-19大流行期间广泛使用的热枪使用的技术相同。
这个项目特别适合对热力学感兴趣的机械工程专业的学生或学习控制的电气工程专业的学生。温度测量可以在许多不同的复杂项目中有许多应用，因此它是一个有用的工具，可以帮助您了解情况。创造者很好地解释了如何阅读代码以及如何连接传感器，并且有一个很棒的视频向您展示如何完成它。
设计师:miliohm
项目页面:YouTube, Miliohm
核心部件:Arduino Uno, MLX90614传感器
难度:初学者
12、超声波传感器机器人
超声波传感器通过解锁感知和精度的新维度，彻底改变了基于arduino的机器人的能力。这些传感器的工作原理是发送高频声波并测量声波反弹所需的时间。当安装在基于arduino的机器人上时，传感器使它们能够更有效地在环境中导航。
设计师:DIY建造者
项目页面:YouTube
核心部件:Arduino Uno，电机驱动屏蔽，超声波传感器，伺服电机，18650锂电池，电池座
难度:简单
13、3D打印摄影测量扫描仪
摄影测量是一种3D扫描技术，它包括从多个角度拍摄物体的照片，然后将这些照片重叠以生成3D图像。这是一项非常容易获得的技术，因为你只需要一个高分辨率的相机，现在大多数智能手机相机都能做到!
设计师:Brian Brocken
项目页面:Thingiverse, YouTube
核心部件:Arduino Uno, 9-g伺服，1602液晶屏，操纵杆，步进电机，蓝牙遥控器
难度:中级
14、Robotic Biped
这个看起来很可爱的机器人是一个有趣的项目，尽管比我们名单上的其他一些机器人更复杂。这是一个多学科的建设，有很多东西可以从中学习。它与生物力学，运动学，机电一体化，显然还有电子学有关，所有这些都有很好的解释。这个项目看起来确实令人印象深刻，但令人惊讶的是，复制它甚至没有那么复杂!
这个项目特别有趣的地方是解释中包含的详细程度。它解释了与运动学相关的长度，并给出了由每个肢体长度定义的运动方程来解释它们是如何设计的。这种额外的信息与工程研究，尤其是力学研究是一样的。再一次，记住你需要有一个3D打印机来重建这个令人印象深刻的两足动物。
设计师:Technovation
项目页面:Instructables
核心部件:Arduino Uno, MG995伺服器，perfboard，滑板轴承
难度:高难度
15、Robotic Car
制作自己的机器人汽车的想法听起来很酷，但除此之外，本教程将带您了解一些有用的基本原则，您可以在未来的项目中使用。
在本教程中，您将使用脉宽调制(PWM)来控制直流电机的速度，以及连接h桥以正确切换电机的方向而不会导致短路。它还介绍了驱动程序的概念，驱动程序是特定功能的控制器，并详细解释了如何将项目所需的驱动程序连接到电机和Arduino。
设计师:Dejan
项目页面:HowToMechatronics, YouTube
核心部件:Arduino Uno, L298N驱动，12v直流电机，操纵杆，12v电源
难度:初学者
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