Table of Contents
Проект автоматизации нового корпуса «Школы будущего» для начальных классов
Проект выполнялся во время летнего кампуса 2020-2021 учебного года, как часть Общего проекта, включающего ландшафтный дизайн территории, компьютерное проектирование корпуса и помещений, моделирование с помощью 3D-ручек и 3D-принтеров помещений и внутренней обстановки. В решениях «Проекта автоматизации» используется минимальный набор комплектующих и простейший (неоптимизированный) программный код для снижения порога вхождения учащихся.
Расписание кампуса
1 день - Разработка общей идеи автоматизации корпуса школы. Знакомство с понятием микроконтроллер (МК), структура МК, программирование МК (МК mBot, программа mBlock).
2 день - Знакомство с МК семейства arduino. Понятия цифровой и аналоговый сигнал. Программирование arduino в mBlock. Светодиоды, резисторы, технология ШИМ, построение схем с помощью программы Fritzing.
3 день - Знакомство с Arduino IDE, основные команды, библиотеки. Тренировочная сборка схемы и программирование 7-сегментного индикатора. Использование датчиков (сенсоров), сервопривода, реле. Распределение персональных проектов.
4 день - Работа с персональными проектами.
5 день - Работа с персональными проектами. Подготовка защиты проектов. Защита проектов.
Краткое описание проектов
Во всех проектах используются МК arduino UNO R3, макетная плата (breadboard), токоограничивающие резисторы (220 Ом), соединительные провода.
1. Умная дверь
Дверь из кабинета открывается в коридор, по которому быстро передвигаются школьники. Есть вероятность, что при резком открывании двери произойдет контакт школьника, бегущего по коридору и двери, что может привезти к травме школьника.
Для решения проблемы на дверях со стороны кабинета расположены два светодиода (зеленый и красный). Со стороны коридора расположены датчики расстояния, контролирующие приближение объекта к двери с двух сторон. При обнаружении объекта на определенном расстоянии (примерно 2 м) загорается красный светодиод. В обычном состоянии, горит зеленый светодиод.
Комплектующие:
- датчик расстояния HC-SR04 (2 штуки)
- зеленый светодиод
- красный светодиод
2. Умный свет
1) Включение света на определенное время при обнаружении движения в помещениях без естественного освещения, дежурного света в коридорах в ночное время.
Комплектующие:
- инфракрасный датчик движения (PIR)
- белый светодиод
2) Датчик света регулирует освещение в помещении.
Комплектующие:
- датчик освещенности (фоторезистор)
- белый светодиод
3. Тревожная кнопка
При обнаружении опасности, учитель активирует «тревожную кнопку» с помощью своей чип-карты. Сигнал тревоги передается на пульт охраны, где включается красный светодиод.
Комплектующие:
- RFID-приемник
- красный светодиод
- RFID-карта (передатчик)
4. Климат в классе
Контроль за температурой и влажностью в классе и автоматическое проветривание. При нормальной температуре и влажности горит зеленый светодиод, створки системы проветривания закрыты, вентилятор выключен.
При превышении нормы температуры или влажности загорается красный светодиод,
- створки системы проветривания открываются
- вентилятор включается
Комплектующие:
- датчик DHT-11
- красный светодиод
- зеленый светодиод
1)
- сервопривод (Подробнее...)
2)
- реле
- электровентилятор (Подробнее...)
5. Умная дорожка
- На входе в школу ученик 1-го класса (неопытный школьник) выбирает на сенсорном экране дисплея фото своего преподавателя. На определенное время загорается дорожка из «бегущих огней» от местоположения ученика до класса.
- Во время объявления пожарной тревоги от всех классов загораются дорожки «бегущих огней» красного цвета от классов до соответствующих аварийных выходов.
Комплектующие:
- Bluetooth адаптер
- 8 зеленых светодиодов
- 12 красных светодиодов
- 3 сдвиговых регистра 74HC595
Для демонстрации проекта создается приложение для андроид-устройства с помощью ресурса «MIT App Inventor».
Источники информации
- Основной сайт arduino
- Программа построения схем Fritzing
- Общие понятия
- Датчик движения (PIR-сенсор)
- Подключение реле к Ардуино
- Фоторезистор (работа с датчиком освещенности)
- Ультразвуковой датчик расстояния HC-SR04
- Датчик температуры и влажности DHT11 (DHT22)
- Сервопривод
- Ресурс создания приложений для android-устройств