Snap Circuits and IoT: 3 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Σε αυτή τη δραστηριότητα τα παιδιά θα μάθουν πώς το IoT μπορεί να συμβάλει στην ενεργειακή απόδοση ενός σπιτιού.

Θα δημιουργήσουν ένα μικροσκοπικό σπίτι χρησιμοποιώντας κυκλώματα snap και θα προγραμματίσουν τις διάφορες συσκευές μέσω ESP32, κυρίως σε:

παρακολουθείτε τις περιβαλλοντικές παραμέτρους (υγρασία θερμοκρασίας) σε συσκευές ελέγχου σε πραγματικό χρόνο από απόσταση μέσω του Blynk

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Η ενεργειακή απόδοση μπορεί να επηρεαστεί από τη θέση του σπιτιού σε σχέση με τον ήλιο, τον άνεμο που επικρατεί κ.λπ. Έτσι, για παράδειγμα, για να αυξηθεί η ενεργειακή απόδοση, κάποιος θα θέλει να τοποθετήσει ένα σπίτι στραμμένο προς το νότο, έτσι ώστε οι ακτίνες του ήλιου μπορεί να προσφέρει φυσικό φωτισμό.

Άλλοι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη για τη μεγιστοποίηση της ενεργειακής απόδοσης σχετίζονται άμεσα με τις συσκευές που χρησιμοποιείτε.

Εδώ είναι μερικές συμβουλές:

χρησιμοποιήστε έξυπνες συσκευές, για παράδειγμα λαμπτήρες που ανάβουν τη νύχτα και σβήνουν αυτόματα κατά τη διάρκεια της ημέρας, χρησιμοποιήστε έξυπνα βύσματα εξοπλισμένα με κουμπί απενεργοποίησης που μπορεί να προγραμματιστεί για να ανάβει και να σβήνει σε συγκεκριμένες ώρες. συνδέστε τις συσκευές σας στο διαδίκτυο, ώστε να μπορείτε να τις ελέγχετε εξ αποστάσεως από οποιαδήποτε τοποθεσία.

Προμήθειες

• 1x πλακέτα ESP32 + καλώδιο usb
• κροκόδειλα καλώδια
• 1x αισθητήρας DHT11
• 1x αισθητήρας LDR
• 1x αντίσταση 10kohm
• Breadboard
• καλώδια βραχυκυκλωτήρων
• κυκλώματα ασφάλισης
• μινιατουρα σπιτι

Βήμα 1: Ρύθμιση του Σπιτιού Μικρογραφίας

Αρχικά, τα παιδιά θα πρέπει να χτίσουν ή να συναρμολογήσουν ένα μικρογραφικό σπίτι. Μπορούν να κατασκευάσουν ένα χρησιμοποιώντας χαρτόνι ή μπορείτε να τα κόψετε με λέιζερ εκ των προτέρων, χρησιμοποιώντας για παράδειγμα έναν πίνακα MDF πάχους 3 mm. Εδώ είναι ο σχεδιασμός ενός μικροσκοπικού σπιτιού, έτοιμου για κοπή με λέιζερ.

Βήμα 2: Παρακολούθηση θερμοκρασίας, υγρασίας και φωτός με το Blynk

Τα παιδιά θα δημιουργήσουν ένα έργο Blynk που τους επιτρέπει να παρακολουθούν τις παραμέτρους που καταγράφονται από τους αισθητήρες θερμοκρασίας/υγρασίας και φωτός που βρίσκονται στο μικρογραφικό τους σπίτι.

Πρώτα, συνδέστε το κουμπί LDR και το κουμπί DHT στην πλακέτα ESP32. συνδέστε το pin δεδομένων του αισθητήρα DHT στο pin 4 στην πλακέτα ESP32. Συνδέστε το κουμπί LDR στην καρφίτσα 34 στο ESP32.

Στη συνέχεια, θα πρέπει να δημιουργήσετε ένα έργο Blynk και να το διαμορφώσετε ώστε να εμφανίζει τις τιμές που έχουν καταγραφεί από τον αισθητήρα θερμοκρασίας/βουητού.

ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΣΤΕ ΝΕΟ ΕΡΓΟ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ BLYNK

Αφού συνδεθείτε με επιτυχία στον λογαριασμό σας, ξεκινήστε δημιουργώντας ένα νέο έργο.

ΕΠΙΛΕΞΤΕ ΤΟ HARDWARE ΣΑΣ

Επιλέξτε το μοντέλο υλικού που θα χρησιμοποιήσετε. Εάν ακολουθείτε αυτό το σεμινάριο, πιθανότατα θα χρησιμοποιήσετε έναν πίνακα ESP32.

AUTH TOKEN

Το Auth Token είναι ένα μοναδικό αναγνωριστικό που απαιτείται για τη σύνδεση του υλικού σας στο smartphone σας. Κάθε νέο έργο που δημιουργείτε θα έχει το δικό του Auth Token. Θα λάβετε το Auth Token αυτόματα στο email σας μετά τη δημιουργία του έργου. Μπορείτε επίσης να το αντιγράψετε χειροκίνητα. Κάντε κλικ στην ενότητα συσκευές και στην επιλεγμένη απαιτούμενη συσκευή

ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ WIDGETS ΟΘΟΝΗΣ ΑΞΙΑΣ

Μεταφέρετε και αποθέστε widgets τιμής 3.

ρυθμίστε τα ως εξής:

1) ορίστε την είσοδο ως V5, από 0 έως 1023. Ορίστε το διάστημα ανανέωσης ως Push2) ορίστε την είσοδο ως V6, από 0 έως 1023. Ορίστε το διάστημα ανανέωσης ως Push

3) ορίστε την είσοδο ως V0, από 0 έως 1023. Ορίστε το διάστημα ανανέωσης ως Push

Το πρώτο widget οθόνης θα λαμβάνει τιμές υγρασίας από τον αισθητήρα DHT και θα τις εμφανίζει στην εφαρμογή. το δεύτερο widget οθόνης θα λαμβάνει τιμές θερμοκρασίας μέσω wi-fi, το τρίτο widget οθόνης θα εμφανίζει τιμές φωτός που έχουν καταγραφεί από τον αισθητήρα LDR.

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΕ ΤΟ ΠΙΝΑΚΑ ESP32

Εκκινήστε το Arduino IDE, επιλέξτε τη σωστή πλακέτα και συνδέστε -με το μενού «Εργαλεία». Επικολλήστε τον παρακάτω κώδικα στο λογισμικό και ανεβάστε τον στον πίνακα.

#define Σειριακό BLYNK_PRINT

#Include #include #include #include

// Θα πρέπει να λάβετε το Auth Token στην εφαρμογή Blynk. // Μεταβείτε στις Ρυθμίσεις έργου (εικονίδιο παξιμαδιού). char auth = "726e035ec85946ad82c3a2bb03015e5f";

// Τα διαπιστευτήριά σας WiFi. // Ορίστε τον κωδικό πρόσβασης σε "" για ανοιχτά δίκτυα. char ssid = "TISCALI-301DC1"; char pass = "ewkvt+dGc1Mx";

const int analogPin = 34; // Αναλογική ακίδα εισαγωγής 0 (GPIO 36) int sensorValue = 0; // Τιμή ανάγνωσης από το ADC

#define DHTPIN 4 // Σε ποιο ψηφιακό pin είμαστε συνδεδεμένοι

// Μην σχολιάζετε οποιονδήποτε τύπο χρησιμοποιείτε! #define DHTTYPE DHT11 // DHT 11 //#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22, AM2302, AM2321 //#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21, AM2301

DHT dht (DHTPIN, DHTTYPE); Χρονοδιακόπτης BlynkTimer.

// Αυτή η λειτουργία αποστέλλει τον χρόνο αύξησης του Arduino κάθε δευτερόλεπτο στο Virtual Pin (5). // Στην εφαρμογή, η συχνότητα ανάγνωσης του Widget πρέπει να οριστεί σε PUSH. Αυτό σημαίνει // ότι ορίζετε τη συχνότητα αποστολής δεδομένων στην εφαρμογή Blynk. void sendSensor () {float h = dht.readHumidity (); float t = dht.readTemperature (); // ή dht.readTemperature (αληθινό) για Φαρενάιτ

if (isnan (h) || isnan (t)) {Serial.println ("Η ανάγνωση από τον αισθητήρα DHT απέτυχε!"); ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ; } // Μπορείτε να στείλετε οποιαδήποτε τιμή ανά πάσα στιγμή. // Μην στείλετε περισσότερες από 10 τιμές ανά δευτερόλεπτο. Blynk.virtualWrite (V5, h); Blynk.virtualWrite (V6, t); }

void setup () {// Κονσόλα εντοπισμού σφαλμάτων Serial.begin (9600);

Blynk.begin (auth, ssid, pass); // Μπορείτε επίσης να καθορίσετε διακομιστή: //Blynk.begin(auth, ssid, pass, "blynk-cloud.com", 80); //Blynk.begin(auth, ssid, pass, IPAddress (192, 168, 1, 100), 8080);

dht.begin ();

// Ρυθμίστε μια λειτουργία που θα καλείται κάθε δεύτερο timer.setInterval (1000L, sendSensor); timer.setInterval (250L, AnalogPinRead); // Εκτελέστε σάρωση αισθητήρα 4 φορές το δευτερόλεπτο

}

void AnalogPinRead () {sensorValue = analogRead (analogPin); // Διαβάστε το ανάλογο σε τιμή: Serial.print ("sensor ="); // Εκτύπωση αποτελεσμάτων… Serial.println (sensorValue); //… στη σειριακή οθόνη: Blynk.virtualWrite (V0, sensorValue); // Αποστολή των αποτελεσμάτων στο Gauge Widget}

void loop () {Blynk.run (); timer.run (); }

Βήμα 3: Ελέγξτε τις μικροσκοπικές συσκευές από απόσταση μέσω του Blynk

Το τελευταίο μέρος της δραστηριότητας θα αφορά τον έλεγχο των ηλεκτρικών συσκευών μία προς μία εξ αποστάσεως μέσω της εφαρμογής blynk.

Κάθε μικροσκοπικό σπίτι θα πρέπει να περιλαμβάνει τουλάχιστον έναν μικροσκοπικό λαμπτήρα καθώς και άλλη συσκευή (π.χ. μικροσκοπικός εκτυπωτής 3D, μικρογραφικός φούρνος).

Η δυνατότητα απομακρυσμένου ελέγχου των συσκευών δίνει στο χρήστη το προφανές πλεονέκτημα ότι μπορεί να επιλέξει πότε τρέχει και πότε όχι, συμβάλλοντας έτσι στην εξοικονόμηση ενέργειας και καθιστώντας το μικρογραφικό σπίτι όσο το δυνατόν πιο ενεργειακά αποδοτικό.

Έχουμε σχεδιάσει μια σειρά από 3D εκτυπώσιμες μικροσκοπικές ηλεκτρονικές συσκευές που μπορούν να τοποθετηθούν πάνω σε ένα στιγμιαίο στοιχείο. Μπορείτε, για παράδειγμα, να φανταστείτε να τοποθετήσετε το μικρογραφικό φούρνο πάνω από ένα Led ή έναν μικροσκοπικό τρισδιάστατο εκτυπωτή πάνω από ένα μίνι κραδασμό κινητήρα, που μιμείται έτσι τις πραγματικές λειτουργίες αυτών των συσκευών.

Βρείτε όλες τις διαθέσιμες συσκευές για τρισδιάστατη εκτύπωση κάνοντας κλικ στους παρακάτω συνδέσμους:

Snap κύκλωμα τηλεόρασης

Σόμπα κυκλώματος

Τρισδιάστατος εκτυπωτής Snap Circuit

Μίκτης κυκλώματος Snap

Πλυντήριο πλυντηρίου με κύκλωμα θραύσης

Αυτή η δραστηριότητα θα απαιτήσει την εφαρμογή Blynk. Έτσι, κατεβάστε πρώτα το Blynk στο smartphone σας.

ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΣΤΕ ΝΕΟ ΕΡΓΟ ΣΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ BLYNK

Αφού συνδεθείτε με επιτυχία στον λογαριασμό σας, ξεκινήστε δημιουργώντας ένα νέο έργο.

ΕΠΙΛΕΞΤΕ ΤΟ HARDWARE ΣΑΣ

Επιλέξτε το μοντέλο υλικού που θα χρησιμοποιήσετε. Εάν ακολουθείτε αυτό το σεμινάριο, πιθανότατα θα χρησιμοποιήσετε έναν πίνακα ESP32.

AUTH TOKEN

Το Auth Token είναι ένα μοναδικό αναγνωριστικό που απαιτείται για τη σύνδεση του υλικού σας στο smartphone σας. Κάθε νέο έργο που δημιουργείτε θα έχει το δικό του Auth Token. Θα λάβετε το Auth Token αυτόματα στο email σας μετά τη δημιουργία του έργου. Μπορείτε επίσης να το αντιγράψετε χειροκίνητα. Κάντε κλικ στην ενότητα συσκευές και στην επιλεγμένη απαιτούμενη συσκευή και θα δείτε το διακριτικό

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΤΕ ΤΟ ΠΙΝΑΚΑ ESP32

Μεταβείτε σε αυτόν τον ιστότοπο, επιλέξτε το υλικό σας, τη λειτουργία σύνδεσης (π.χ. wi-fi) και επιλέξτε το παράδειγμα Blynk Blink.

Αντιγράψτε τον κωδικό και επικολλήστε τον στο Arduino IDE (πριν από αυτό, βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει τη σωστή πλακέτα και τη σωστή θύρα - στην ενότητα "Εργαλεία" -).

Αντικαταστήστε το "YourAuthtoken" με το διακριτικό που είναι διαθέσιμο στην εφαρμογή, αντικαταστήστε το "YourNetworkName" και "YourPassword" με τα διαπιστευτήριά σας wi-fi. Τέλος, ανεβάστε τον κωδικό στον πίνακα.

ΡΥΘΜΙΣΤΕ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ BLYNK

Στο έργο σας Blynk, επιλέξτε widget κουμπιών, όσα κουμπιά έχετε για να ελέγξετε από απόσταση. Στο παράδειγμά μας, θα προσθέσουμε widget δύο κουμπιών αφού έχουμε δύο snap μέρη για έλεγχο (και τα δύο είναι LED).

Στη συνέχεια, επιλέξτε το πρώτο κουμπί και, στην έξοδο, επιλέξτε τη θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένο ένα από τα κουμπιά σας στην πλακέτα ESP32 (π.χ. GP4). Βεβαιωθείτε ότι έχετε 0 και 1 δίπλα στο GP4, όπως στην παρακάτω εικόνα. Μπορείτε επίσης να επιλέξετε εάν το κουμπί θα λειτουργήσει σε λειτουργία αναμίξεως ή εναλλαγής.

Κάντε το ίδιο και για το δεύτερο κουμπί, μόνο αυτή τη φορά συνδεθείτε με τον αντίστοιχο ακροδέκτη ESP32 (π.χ. GP2).