Проекты

Умный свет

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Инновации умного города. Умная школа» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Программирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1770
Предметы: Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Наука не стоит на месте. На данный момент уровень развития технологий достиг немалых высот и позволяет позабыть о многих технологических моментах бытовой жизни и сосредоточится на других задачах, предоставив свободное время семье или отдыху. Одно из наиболее перспективных направлений развития технологий – умные приборы. Термин «умные» связан с автоматизацией рабочих процессов и возможностью взаимодействовать с объектами по сети. Умный свет относится к сфере управления системами контроля освещения. Благодаря такому управлению решается проблема экономичного освещения, которое включается только при условии присутствия людей в зоне освещения, нет необходимости лишний раз прикасаться к переключателям и стенам, а значит, будет меньше загрязнений в этих местах, упрощается жизнь людей с ограниченными возможностями, так как умный свет позволяет управлять освещением из любой точки комнаты в любое время.

Цель

Создание устройства «Умный свет», взаимодействующего с платформой Arduino; устройство выполняет следующие функции: днём управление освещением с помощью хлопков, ночью – с помощью движений.

Задачи

  1. Изучить теоретические основы и получить навыки программирования на платформе Arduino.
  2. Подобрать необходимые компоненты для сборки схемы.
  3. Разработать структурную и принципиальную схемы.
  4. Разработать алгоритм работы и программу.
  5. Собрать, отладить и протестировать устройство.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Arduino Uno R3
  • Trema Set Shield
  • Датчик звука (Trema-модуль v2.0)
  • Реле (Trema-модуль v2.0)
  • Датчик освещённости (Trema-модуль)
  • Инфракрасный датчик движения HC-SR501
  • Светильник
  • Блок питания
  • Программа Arduino IDE

Описание

Система освещения представляет собой автоматизированную компьютерную сеть, реагирующую на действия человека, окружающую среду и способную переключаться между режимами работы. Умный свет состоит из 3 датчиков: освещённости, звука и движения. Датчик освещённости – это устройство, входящее в систему автоматического управления приборами освещённости в зависимости от степени освещённости в помещении. Датчик звука – устройство, основное значение которого – включение/выключение освещения в помещениях при возникновении шума. Датчик движения – это индикатор, предназначенный для определения факта присутствия человека в зоне действия.

Умный свет работает по следующему принципу: датчик освещённости считывает уровень света в помещении и, основываясь на полученных показаниях, включается датчик звука или датчик движения.

Существует много программ для создания прототипов электроники («Microsoft Visual Studio», «KTechLab», «XOD» и другие). Для создания устройства «Умный свет» автором была выбрана платформа Arduino, основанная на гибком, простом в использовании аппаратном и программном обеспечении.

Результаты работы/выводы

В процессе подготовки к проекту были изучены принципы работы датчиков звука, движения и освещённости, получены навыки создания программного кода и сборки схем, освоена среда разработки Arduino.

В ходе работы над проектом был произведен подбор, сравнение и выбор необходимых деталей, собранных затем в единое устройство.

В итоге автором была создана в Tinkercad и собрана схема устройства. Данная схема была подключена к компьютеру с последующей калибровкой датчиков. Затем к собранному устройству был написан и загружен скетч для управления светом. Схема соединений очень проста и легка в сборке.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем планируется усовершенствование устройства за счёт замены платы расширения Trema Shield на макетную плату, моделирования и печати защитного корпуса, добавления Bluetooth-модуля для управления освещением дистанционно.

Мнение автора

«Проект «Инженерный класс в московской школе» даёт возможность воплотить свои идеи и создать интересный и усовершенствованный макет своей работы. На конференции «Инженеры будущего», представляя свою работу, не только получаешь большой опыт, но и обретаешь много друзей с подобными проектами. В этом проекте можно объединиться и создать более сильную и продвинутую группу, которая создаст что-то новое и неповторимое»