Проекты

Куб-компаньон для управления IoT-устройствами

Работа победителей конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Приборостроение, микроэлектроника и схемотехника» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1411
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Мир стремительно развивается. Одна из самых перспективных и быстро развивающихся индустрий — это IT-технологии. В последнее время стало очень актуальным внедрение технологии «умного» дома, упрощающей жизнь как обычным людям, так и людям с ограниченными возможностями.

Именно поэтому мы решили создать переносимое устройство, позволяющее легко дистанционно управлять с помощью жестов различными IoT-устройствами в помещении.

Цель

Создать поддерживающий работу с большим количеством IoT-устройств переносной и удобный прибор для управления «умным» домом с помощью жестов.

Задачи

  1. Изучить рынок и необходимые учебные материалы для воплощения идеи.
  2. Разработать и собрать «электронную начинку» устройства.
  3. Написать управляющую программу.
  4. Смоделировать и распечатать тестовый корпус для устройства.
  5. Собрать готовый прототип и протестировать его.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Персональный компьютер с установленным на него ПО (Autodesk Inventor, Autodesk Fusion 360, Arduino IDE, Node-RED)
  • 3D-принтер ISL-mini
  • Паяльник TS100
  • Блок питания лабораторный GophertCPS-3205
  • Мультиметр UniTrend 61B
  • Wi-fi-роутер Mikrotik RB2011UIAS-2hnd-in
  • Одноплатный компьютер Raspberry-PI 3B
  • Модуль реле SonOff Basic
  • Модуль светодиодный Lillypad WS2812 6 шт, IMU MPU6050

Описание

Изучив развитие рынка IT-технологий и, в частности, отрасли «умных» устройств, авторы решили создать простое переносное устройство для взаимодействия с системой «Умный дом» с помощью жестов, которое может быть подключено к большому количеству существующих устройств.

Создание прототипа состояло из трёх основных этапов: сбор «электронной начинки», написание управляющей программы на языке программирования С++ в среде разработки Arduino IDE. Предпоследним этапом стало моделирование корпуса для устройства. Его форму было решено сделать в виде куба с полупрозрачными круглыми вставками на каждой из граней для отображения света светодиодов.

Заключительным этапом стало объединение всех деталей в единое целое. Мы распечатали корпус и полупрозрачные вставки на 3D-принтере, склеили всё, поместили в него электронную часть устройства и провели тестирование.

Тестирование прошло успешно и проект был представлен на конкурсе.

Результаты работы/выводы

Был создан и протестирован прототип задуманного устройства. Устройство может включать/выключать различные IoT-приборы поворотом по часовой/против часовой стрелки, а смена устройства, с которым взаимодействует Куб, происходит поворотом Куба на другую грань, при этом происходит смена цвета свечения устройства.

Изобретение отлично впишется в концепцию системы «Умного дома» и упростит рутинное взаимодействие человека с электронными приборами, которые его окружают.

Перспективы использования результатов работы

Устройство может быть доработано для серийного производства и применяться везде, где есть необходимость простого дистанционного управления электронными приборами.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Технопарк МГУПП

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 – призёр.

Мнение авторов

«Участие в открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» – это, несомненно, большой и бесценный опыт. Мы познакомились с основными принципами представления своих проектов, узнали, над какими темами работают наши сверстники, что обязательно пригодится нам в дальнейшем»