Проекты

Система визуализации и контроля передвижения

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Программирование, Прототипирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 171
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

В связи с появлением большого количества велосипедов, самокатов, электросамокатов и других средств индивидуальной мобильности Министерство транспорта подготовило поправки в Правила дорожного движения, направленные на интеграцию в пешеходное и велосипедное пространство. В результате введения в действие нового законодательства требуется их дооснащение для выполнения новых правил. Изменения включают ограничение скорости и обеспечение указателей поворота и стоп-сигнала.

Цель

Создание компактного и бюджетного решения для СИМ, способного измерять скорость, обозначать сигналами повороты и использовать стоп-сигнал.

Задачи

  1. Разработать устройство, измеряющее скорость, – спидометр.
  2. Разработать устройство указателей поворота и сигнала «стоп».
  3. Разработать корпус, оптимальный для размещения аппаратной части.
  4. Интегрировать систему.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Платформа Arduino, среда разработки Arduino IDE
  • Среда 3D-моделирования – программа SolidWorks

Описание

Этапы проекта:

  1. Определение потребности в разрабатываемом изделии.
  2. Планирование проекта (определение цели и задач проекта, подбор электронно-компонентной базы, программного обеспечения, выбор методов реализации).
  3. Реализация проекта (сборка аппаратной части, программирование, 3D-моделирование корпуса и испытательного стенда с последующей печатью на 3D-принтере).
  4. Контроль достижения запланированных требований к проекту (измерение скорости, пройденного расстояния; индикация указателей поворота право/лево, индикация сигнала «стоп» при торможении или ручном включении).

Основой функционирования работы спидометра и указателей поворота и стоп-сигнала является плата Arduino Uno. Для определения скорости СИМ необходимо измерить пройденное расстояние и время. Для определения пройденного расстояния на колесо устанавливается магнит, который инициирует работу геркона, посылающего сигнал на плату Arduino каждый раз, когда мимо него перемещается магнит. Таким образом, зная длину окружности и время между импульсами с геркона, определяется скорость движения СИМ.

Для обозначения поворотов и стоп-сигнала используется 3D-джойстик, с помощью которого водитель СИМ показывает поворот налево/направо и «стоп». Визуализация сигналов выводится на светодиодную матрицу, при обозначении поворота на светодиодной матрице появляются бегущие красные стрелки в соответствующую сторону. Стоп-сигнал загорается при падении скорости, при торможении. При нажатии на джойстик вертикально вниз весь экран светодиодной матрицы загорается красным цветом.

Результаты работы/выводы

В результате работы было собрано относительно компактное и бюджетное устройство со следующими характеристиками: возможность измерения скорости; пройденного расстояния; обозначение стоп-сигнала при снижении скорости; обозначение стоп-сигнала в ручном режиме; оснащение креплениями для быстрой установки на СИМ.

Характеристики разработанного изделия соответствуют всем запланированным требованиям.

Перспективы использования результатов работы

Разработанный прототип может быть использован для отработки идей расширения направлений применения (использование гибкой светодиодной матрицы – для крепления на светоотражающий жилет водителя, прочие улучшения и расширения использования).

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Детский технопарк «Альтаир» РТУ МИРЭА

Награды/достижения

  1. XVII Городская научно-практическая конференция школьников «Исследуем и проектируем» – диплом II степени.
  2. Городской конкурс «Юные техники и изобретатели-2020» в рамках городского фестиваля «Образование. Наука. Производство» – победитель.

Мнение автора

«В результате выполнения работы были получены навыки реализации проекта от зарождения идеи до практического изготовления работающего прототипа.

Проект «Инженерный класс в московской школе» позволил обучаться у педагогов, которые помогли получить навыки для реализации проекта, мотивировали и направляли на участие в различных инженерных конференциях. Конференция «Инженеры будущего» явилась главным символом завершения проекта и возможностью получить опыт участия в конференциях высокого уровня»