Octopus LAB
Internet věcí a chytrá domácnost
Postupně začneme propojovat znalosti, které jste si mohli osvojit v několika předchozích článcích. S rozvojem výpočetní techniky, internetu a elektroniky jsou už několik let velmi populární tzv. chytré věci. Máme chytré telefony, chytré hodinky a můžeme pokračovat od chytrých aut, domácností, továren až po celá chytrá města. Společným jmenovatelem bývá připojení k internetu, které tvoří komplexní síť Internetu věcí.
Co říká Wikipedie? Internet věcí je síť fyzických zařízení, vozidel, domácích spotřebičů a dalších zařízení, která jsou vybavena elektronikou, softwarem, senzory, pohyblivými částmi a síťovou konektivitou, která umožňuje těmto zařízením se propojit a vyměňovat si data. Každé z těchto zařízení je jasně identifikovatelné díky implementovanému výpočetnímu systému, ale přesto je schopno pracovat samostatně v existující infrastruktuře internetu.
Kutilové, kteří se zabývali elektronikou před padesáti a více lety, se často soustředili na rádiovou „analogovou“ techniku. Číslicová technika byla v té době na počátku a až dostupné modernější elektronické součástky ji mohly posunout mezi amatéry. Tranzistor byl sice objeven v roce 1947, ale jako dostupná součástka začal být „běžně“ používán až někdy po roce 1958. Jedno z jeho prvních využití bylo v periodicky ovládaných stěračích (patentováno 1967). Společnost Ford Motor je ale zavedla až v roce 1978 (30 let od vynálezu tranzistoru). Vidíte, že v trvalo více než jednu celou generaci, než se objev ujal v praxi.
Parnímu stroji to trvalo ještě déle, od jednoduché parní pumpy (1722) muselo uplynout přes 40 let do vynálezu Wattova odstředivého regulátoru (1765) a ještě dalších téměř 40 let trvalo než na koleje vyjela první parní lokomotiva (1804).
První číslicové počítače se využívaly pro výpočet trajektorií balistických střel a o miniaturní počítače se tak dělila armáda s kosmickým programem. Číslicové řízení (jako v té době úplně nový obor) nacházel své místo stále více i ve spotřebním průmyslu, aby se pak dostával i do běžných domácností. Ale první komerčně dostupný mikroprocesor byl na trh uveden „až“ v roce 1971 (i4004 – letos slavíme padesát let).
Učitel, který před zhruba sto lety učil základy rodící se elektroniky, vysvětloval princip krystalky a učil žáky morseovku – mohl pracovat s mírně doplněnými osnovami i za padesát let (míněno 1921 + 50 = 1971, kdy byl představen první mikroprocesor. A principy z té doby jsou platné dodnes – takřka po čtyři generace (á 25 let). Ale za posledních dvacet let učinila technika takový skok, že je velmi těžké udržet krok (hlavně pro zkušenější-starší učitele). Nové věci se musí nastudovat, otestovat a „zažít“. Proto buďte prosím shovívaví k naší „drzosti“, psát i o věcech, které jsme poprvé vyzkoušeli před necelým rokem.
Vývojově nejstarší platformou se kterou pracujeme dnes my je Arduino. Jako projekt začalo v roce 2005 a masově se rozšířilo zhruba před deseti lety. Následuje miniaturní počítač Raspberry Pi (nadace založena 2009, o čtyři roky později je z něj již uznávaná platforma) a na konec nejnovější mikrokontrolér ESP32. Jeho první verze ESP1 spatřila světlo světa roku 2014, ESP32 je pokračováním úspěšné řady 8266.
Vybrané „smart“ projekty s ESP32:
- Pokojový termostat – monitoruje a reguluje teplotu v místnosti
- Monitoring a řízení malé solární elektrárny (napětí a proudy)
- Parallel Garden – automatický hydroponický systém
- Přístupový systém s RFID čtečkou – pro sportoviště, kluby a pod.
Napište nám na info@octopuslab.cz, kterému projektu bychom se měli věnovat podrobněji nebo jestli máte nějaký vlastní nápad, se kterým bychom vám mohli pomoci.
Octopus LAB
Chytrý dům s moduly ESP32
Na obrázku velmi stručnou formou ukazujeme jen některé vybrané možnosti využití jednotlivých prvků chytrého domu. Zaměřili jsem se na ty, které sami používáme nebo které máme v jisté fázi rozpracování. Tyto projekty mají jedno společné: základ tvoří ESP32 (na WiFi, LAN nebo přes BT) a většinou se jedná o opensource v MicroPythonu. Jednotlivé moduly mohou pracovat zcela samostatně (autonomně), ale až propojení do většího systému posune výhody měření a řízení na vyšší úroveň.
Základ pokojového termostatu tvoří teploměr, ovládací tlačítka a displej, to vše připojeno pomocí WiFi k centrálnímu systému. Na obrázku je prototyp ve verzi s EDU_KIT2. Na spodní desce je modul relé a zdrojová část.
První verze pro měření výšky hladiny ve studni. Zkoušeli jsme i ultrazvukový modul vzdálenosti hladiny, ale jako spolehlivější se nám osvědčilo měření hydrostatického tlaku (čidlo je pak ponořené). Vzhledem ke vzdálenějšímu místu jsme navrhovali i provoz na malý akumulátor. ESP32 jsme „uspávali“ do úsporného deepsleep režimu a probouzeli ho jednou za minutu. K odesílání dat jsme využili espnow (časově úsporné WiFi). V prvních testech nám nabitý akumulátor vydržel několik týdnů. Monitorujeme i jeho stav, abychom byli včas upozorněni na pokles napětí a nutnost jeho výměny (nebo nabití).
Napište nám na info@octopuslab.cz, kterému modulu chytré domácnosti bychom se měli věnovat podrobněji nebo jaká je vaše zkušenost s realizováním podobných projektů.
více se ještě rozepíšu a doplním pár obrázků
ale asi se zase nevejde najednou( tak dynamicky doplníme
V jednom z příštích dílů asi více přiblížíme i PLC:
OctopusLAB PLC shield
Programovatelný logický automat (Programmable Logic Controller) je jeden ze základních často používaných prvků průmyslové automatizace.
img:
schema blokové
detaily schema
foto shield samostatné
shield s EDU_KIT
shield s LAN boardem