Настоящий светофор своими руками

Светофор на Ардуино

В этой статье мы рассмотрим проект светофора с мигающими светодиодами на базе Arduino Uno и Nano. Светофор со светодиодами тремя цветов можно назвать проектом начального уровня. Но на его основе можно сделать интересные и полезные устройства, например, тренажеры для обучения детей правилам дорожного движения. Этот проект также позволит начинающим еще больше узнать о программировании в среде Ардуино, потренироваться в сборке схем и порадоваться новым интересным инженерным игрушкам.

Немного о светофорах

Светофор – лучший друга пешеходов и водителей, позволяющий организовать безопасное движение на дорогах. Первое такое устройство для городских дорог было установлено в 1868 году возле здания Британского парламента в Лондоне. Его внешний вид, конечно, сильно отличался от привычного нам сейчас устройств. Первый светофор представлял собой набор семафорных стрелок с подсветкой из газовых фонарей. Его создатель, инженер Джон Пик Найт, проектировал семафоры для железных дорог и первый додумался использовать идею для дорог, по которым в то время перемещались на лошадях.

Первые светофоры

Первый электрический светофор появился в 1912 году в США. Инженер Лестер Вайр придумал устройство с двумя цветами – красным и зеленым. В 1914 году на перекрестке в Кливленде впервые были установлены сразу четыре светофора. Управлялись устройства вручную – полицейские переключали лампочки.

Создатель первого светофора William L Potts

В 1920 году появились трехцветные светофоры – их поставили на улицах Нью-Йорка и Детройта. Первой же европейской страной с электрическими светофорами стала Франция. В Советском Союзе светофор появился в январе 1930 года в Ленинграде. Годом позже первые устройства поставили и в Москве.

Памятник светофору

Сама идея установить четкую последовательность цветов связана с желанием помочь людям, не отличающим оттенки цветов. Они могут ориентироваться не на цвет, а на местоположение светящегося объекта. Именно поэтому у большинства светофоров в мире цвета выглядят именно так – красный, желтый и зеленый. Но есть и исключения – например, в Ирландии в свое время были вынуждены поменять местами красный и зеленый. Все дело в том, что местные жители не хотели видеть национальный цвет Ирландии (зеленый) в самом низу.

В некоторых странах вместо зеленого используют синий сигнал светофора. Также сегодня часто можно встретить многосекционные светофоры со стрелками. В Берлине, например, есть светофор с 13 сигналами!

Если говорить об устройстве светофора, то за всю историю его существования менялись и сами источники света, и управляющие устройства. Сегодня светофоры используют светодиодные модули, которые гораздо экономичнее и надежнее используемых ранее ламповых. При выходе из строя одного светодиода конструкция в целом продолжает работать. Также на улицах сегодня легко встретить и целые светофорные комплексы, где на экранах отображается дополнительная информация: время до переключения, графические подсказки и другое.

Проект “Светофор на Ардуино”

Давайте и мы создадим свой почти настоящий светофор. В рамках этого проекта мы соберем схему и создадим скетч, с помощью которого светодиоды будут гореть и переключаться по правилам дорожного движения.

Если вы совсем новичок в Ардуино, крайне рекомендуем прочитать наши статьи для начинающих:

Сложность урока: для начинающих

• Плата Ардуино Уно или Нано.
• Макетная плата.
• Три светодиода. Естественно, что лучше всего красного, желтого и зеленого цветов.
• Три резистора номиналом 220 Ом.
• Соединительные провода.

Схема подключения

Давайте начнем проект со сборки электрической цепи. Схема достаточно проста – соединяем три светодиода. Плюс к цифровому пину, минус – к земле. Обратите внимание, что мы объединили три контакта в один с помощью общей шины макетной платы. Красный свет светофора мы соединим с пином 11, желтый – с 10, зеленый – с 9.

Схема светофора со светодиодами на Ардуино

На этом вопрос со схемой можно считать решенным. Не забывайте про полярность, проверяйте правильность монтажа.

Модуль светофора

Есть еще один способ собрать проект – использовать уже готовые устройства в виде светофора со светодиодами. Один из примеров – плата для Ардуино, продающаяся на Алиэкспрессе. На ней уже закреплены все резисторы, не нужно придумывать конструкцию – просто закрепляем похожий на светофор модуль на подставке и соединяем контакты с Ардуино.

Модуль светофора для Ардуино

Купить готовый модуль можно, например, по этим ссылкам:

А вот ссылка на еще один интересный и совсем недорогой модуль. Он не предназначен для Ардуино, но имеет готовые к использованию корпус и провода, которые можно подключить по приведенной схеме.

Программирование светофора

Прежде чем писать программу, нужно составить общий алгоритм действий, описать задачу на привычном языке. Попробуйте это сделать самостоятельно, заодно и проверьте, так ли уж точно вы знаете алгоритм работы светофора?

Алгоритм работы

Вот этот алгоритм трехсекционного светофора для водителей, принятый за стандарт в России:

• Начинается все с зеленого света. Включаем его.
• Спустя определенное количество времени зеленый начинает мигать. Водители и пешеходы завершают движение (или, как это часто бывает, ускоряются).
• Зеленый выключается и включается желтый.
• Спустя какое-то время выключается и желтый – загорается красный.
• Эпоха красного цвета заканчивается не миганием, как у зеленого, а параллельным включением красного и желтого.
• Спустя какое-то время красный и желтый выключаются, включается зеленый и все начинается сначала.

Если вы разобрались с алгоритмом, то написать скетч для Ардуино будет совсем не сложно. Надо лишь заменить каждое слово “включить” на digitalWrite с атрибутом HIGH, “выключить” на digitalWrite с атрибутом LOW, а задержку сформировать с помощью delay. Вот, например, фрагмент программы, определяющий переход с красного на зеленый цвет.

Пример скетча

Для того, чтобы не привязываться в программе к конкретным номерам пинов можно и нужно создать константы, содержащие нужный номер пина. В коде мы будем использовать эти константы, а не номера. И если нам нужно будет поменять схему подключения, то менять номера в скетче нам придется только в одном месте. Не нужно будет делать глобальную замену по документу.

Вот так бы выглядел приведенный выше пример с использованием констант:

Вот так можно заставить мигать зеленый свет. Точь в точь как обычная мигалка:

Второй и более правильный вариант мигания – использовать цикл FOR. Более подробно о нем написано в нашей отдельной статье про циклы.

Вот, в принципе,и все особенности. Давайте теперь соберем код вместе и напишем итоговую программу:

Загрузите скетч в контроллер и убедитесь, что все работает правильно. Если что-то пойдет не так, обратитесь к статье, посвященной подключению светодиода к Ардуино – там описаны все типичные случаи неисправностей.

Улучшение проекта

После того, как вы написали скетч и помигали светодиодами на макетной плате можно подумать и о том, как сделать из проекта светофор нечто большее. Какие еще улучшения возможны:

• Сделать настоящий макет светофора. Поместить светодиоды и контроллер вместе с макетной платой в корпус. Можно выбрать достаточно большую коробку, чтобы туда поместился источник питания. А можно взять небольшой футляр, например, тубус от туалетной бумаги и разместить там светодиоды. Одной только макетной платой тут не обойдешься, т.к. провода и платы не влезут в миниатюрный корпус.
• Можно расширить проект, добавить светодиоды для пешеходов и написать программу для пешеходного светофора. Связать эти два светофора будет не сложно, в Arduino Uno без проблем найдется 5 пинов.
• Сделать проект для перекрестка. Здесь вам понадобится уже больше пинов и другой контроллер – например, Arduino Mega.

Заключение

В этой статье мы узнали, как собрать вместе на одной макетной плате три светодиода и подключить их к ардуино уно или нано. Разобрались с алгоритмом работы настоящего светофора и смогли написать свой скетч на языке C++. Мы еще раз убедились, что писать программы со светодиодами – это просто, нужно понять лишь несколько базовых принципов. Будем надеяться, что статья оказалась вам полезной и вы продолжите знакомство с платформой Ардуино с одним из следующих наших проектов.

Источник

Поделка светофор своими руками поэтапно: мастер-класс с фото, как сделать светофор из подручных материалов

Дошкольникам и школьникам часто задают задание на дом — сделать что-либо своими руками. Поделка светофор – очень оригинальная идея. Есть множество способов для создания этого шедевра.

Детям не просто так дают данную работу. Ведь в процессе создания светофора, ребенок понимает, что одна из главных составляющих правил дорожного движения.

Родителям, которые будут помогать делать светофор своими руками, в ходе работы будет очень легко объяснить малышам всю значимость этих трех цветов.

Содержимое обзора

Аппликация из бумаги

Такой материал, как бумага есть у каждого в доме. Поэтому сделать наш Светофор не составит большого труда.

Что потребуется нам:

• Лист картона
• Цветная бумага
• Клей ПВА
• Ножницы
• Нож канцелярский
• Скотч
• Гуашь
• Кисти
• Стакан непроливайка и вода

И так, приступим:

1. Для начала нам нужно взять лист картона, он должен быть прямоугольной формы.
2. Макнем кисть воду, а затем в краску черного цвета и разукрасим наш картон.
3. Пока лист сохнет, займемся цветной бумагой. Нам нужны определенные цвета: красный, желтый и зеленый цвет. Именно из этих цветов состоит наша поделка.
4. Берем ножницы и вырезаем кружочки. Для того, чтобы они получились ровные можно воспользоваться циркулем или использовать подручные предметы.
5. Это может быть бокал или кружка.
6. Можно придать оригинальности нашему светофору и сделать разной формы нарезки, чтобы потом приклеить на наши сигнальные кружки.
7. Они могут быть в форме сердечек, либо мелких плосок, которыми вы все украсите.
8. Так можно использовать блестки или яичную скорлупу. Все зависит от вашей фантазии и фантазии вашего ребенка. Как указанно ниже на рисунке.
9. Тем временем картон подсох и можно соединить все наши детали.
10. На картоне нужно сделать метки, для того, чтобы кружочки приклеить с одинаковым расстоянием друг от друга.
11. Затем намазываем клеем цветные кружочки и аккуратно приклеиваем их каждый на свои место.
12. В самом веху красный, посередине желтый, ну и внизу зеленый. Ждем. Даем подсохнуть. И вот посмотрите, что у нас получилось.

Светофор из пластилина

Какой ребёнок не любит размять ручки пластилином. Но не просто размять, сотворить что-либо. В данном случае мы будем делать светофор. Для этого нам понадобится:

• Пластилин
• Палочка от Чупа-чупс
• Стержень от ручки

1. Для начала нам нужно сделать корпус нашего помощника для дорожного движения.
2. Возьмем кусочек черного пластилина и размяв его хорошенько, придадим ему форму прямоугольника.
3. Далее потребуется использовать пластилин красного, желтого и зеленого цвета. Из этик кусочков нужно скатать небольшие кружочки.
4. Затем взяв их аккуратно пальчиками немного приплюснуть.
5. И в конце собираем поделку светофор. Приклеиваем кружочки к нашему корпусу.
6. Светофор, как известно всем крепится на столб, в качестве столба можно использовать палочку от карамели или стержень от ручки.
7. Подделка готова.

Съедобный светофор

Ну здесь вообще все очень просто. Все дети любят сладости. А здесь при изготовлении поделки он не только могут полакомиться, но и навсегда запомнят какую роль играет светофор в дорожном движении.

1. Для основы нам нужна вафля, либо печенье. Делаем прямоугольную форму и заливаем шоколадом.
2. Затем кладем карамельки красного, желтого и зеленого цвета. Можно использовать M&Ms.

Вот и все! Очень аппетитно выглядит.

Светофор из пластиковой бутылки

Этот сказочный вариант очень легок. Включаем фантазию. Нам понадобиться:

• Пластиковая бутылка
• Кисти и краски (лучше гуашь)
• Цветная бумага
• Клей ПВА
• Ножницы

1. Выбираем пластиковую бутылку, лучше взять ту, у которой горлышко подлиннее.
2. Красим ее в нейтральный цвет (имеется ввиду не красный, не желтый, не зеленый). Даем подсохнуть.
3. Далее вырезаем из цветной бумаги кружки для самого светофора и детали для нашего сказочного персонажа. Это – глаза, рот, носик, ушки, ручки.
4. Бутылочка высохла. Аккуратно наклеиваем готовые детали и конечно же кружочки, смотрим, чтобы расстояние между ними было одинаковым.
5. Но наш герой не может быть без волос! Волосы делаем так же из бумаги. Нарезаем тонкой соломкой и при помощи ножниц накручиваем.
6. Фуражку так же делаем из бумаги. И вот посмотрите, что получилось. Для полного завершения нашего героя в ручки добавим жезл, либо дорожный знак.

Поделка из ткани

Этот вариант светофора больше подходит для девочек и настоящих рукодельниц. Сшитая подделка может послужить и развивающей игрушкой, если кружки сделать на липучках.

1. Нужно взять прямоугольные кусочки черной ткани и проложить между ними не большой слой поролона. Сшиваем.
2. Далее из фетра (красного, желтого, зеленого) вырезаем кружки. Прошиваем их по краям. К самому корпусу светофора нужно пришить одну часть липучку, а вторую часть непосредственно к кружочкам.
3. Для более интересной конструкции сверху можно сделать крышку из ткани. Предварительно разделив ее на три части. Тем самым каждый цвет будет открывать отдельно, либо все сразу. Поделка из ткни готова.

Тематический светофор

Все мы любим воздушные шарики, а вот детки в особенности. Наш светофор именно из них и использовать в качестве обучающей игры.

Любому ребенку понравится вечеринка, посвященная Правилам Дорожного движения.

Для изготовления нам понадобиться:

• Воздушные небольшие черные шарики
• Шары побольше сигнальных цветов
• Нить
• Стойка

1. Стойку можно изготовить из длинных воздушных шариков.
2. Для начала надуваем черные шарики и привязываем их к нашей готовой стойке. Стараемся придать форму прямоугольника. В середину привязываем шары красного, желтого и зеленого цвета в правильном порядке.
3. Воздушную конструкцию можно украсить так же шариками в виде машинок либо дорожных знаков, которые соответствуют нашей тематической вечеринке.

Светофор из пакетов

Вариант немного посложнее, но достаточно интересен.

• Пакеты (можно мусорные или целлофановые)
• Ножницы
• Крышка пластиковая
• Нить

1. Нужно сложить пакеты ровной стопочкой, аккуратно отрезать от них дно и верхушку, чтобы получить ровные прямоугольники. Нарезаем их на ровные полоски.
2. Далее возьмем пластиковую крышку и вырежем из нее два кольца. Прикладываем их друг к другу и обматываем поло сачками. Затем разрезаем все по внешнему краю, раздвигаем кольца и завязываем помпоны нитью. Обрезаем края делая помпончики ровными.
3. У нас должно получится три помпончика разных цветов. Нужно соединить между собой их ниткой. И наш светофор готов.
4. Очень забавные поделки получаться так же из дисков, можно связать светофор крючком, а можно просто сделать его из клубков ниток. Многое зависит от вашей фантазии, а подручных средств всегда хватит.

Источник