S1 - S4 Ρομποτική με τον εξοπλισμό του Υπουργείου

Γιάνναρη Αργυρώ - Μανώλης Αργυρός

Περιγραφή

Ενότητες

Επισκόπηση εξοπλισμού

Τεχνικά στοιχεία

  • CPU: ATmega328P-PU
  • Μνήμη Flash: 32KB (ATmega328) από τα οποία 0.5 KB χρησιμοποιούνται από το bootloader
  • SRAM: 2KB
  • Χωρητικότητα αποθήκευσης EEPROM: 1KB
  • Συχνότητα ρολογιού: 16 MHZ
  • Επιλογή επανεκκίνησης
  • Δυνατότητα σύνδεσης μέσω USB, σε συσκευή με Android ή Windows OS
  • Τάση λειτουργίας: 5V
  • Tάση Εισόδου (συνιστώμενη): DC 7-12V
  • Ψηφιακές θύρες διπλού PIN (1): D3/D4
  • Ψηφιακές θύρες μονού PIN (5): D5-D9, εκ των οποίων 3 υποστηρίζουν PWM έξοδο (D5, D6, D9)
  • Αναλογικές θύρες (4): A0-A3
  • Θύρα Joystick (1): JS
  • Θύρα COM (1)
  • Θύρα SPI (1)
  • Θύρα διασύνδεσης I2C (1)
  • Συνεχές ρεύμα ανά I/O θύρα: 20 mA


Τροφοδοτικό
Όταν συνδέεται σε tablet ή υπολογιστή μέσω θύρας USB, δεν απαιτείται εξωτερική τροφοδοσία. Δεν απαιτούνται μπαταρίες για τη λειτουργία του σετ.

Συνοπτικά

Ο μικροελεγκτής ανήκει στην ανοιχτή αρχιτεκτονική της οικογένειας ελεγκτών Arduino. Η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει είτε με μπαταρία 6 V είτε μέσω της τροφοδοσίας USB.
Οι θύρες εισόδου και εξόδου είναι τύπου RJ11 και χωρίζονται σε ψηφιακές και αναλογικές.

  • 5 ψηφιακές είσοδοι/έξοδοι: D5, D6, D7, D8, D9
    (Οι D5, D6 και D9, υποστηρίζουν επίσης παραγωγή ψευδοαναλογικού σήματος μέσω PWM)

  • 1 διπλή ψηφιακή είσοδος/έξοδος: D3/4, για συσκευές που απαιτούν 2 ψηφιακά σήματα ταυτόχρονα, π.χ. χρονισμό & δεδομένα (Sonar module με trigger και echo)

  • 4 αναλογικές είσοδοι: A0, A1, A2, A3
Ωρολογία

Συσκευές εισόδου και εξόδου

Οι συσκευές εισόδου είναι οι αισθητήρες οι οποίοι λαμβάνουν  δεδομένα από το περιβάλλον, π.χ. μικρόφωνο που ανιχνεύει την ένταση του ήχου στο περιβάλλον και την εισάγει ως δεδομένο στο σύστημα, αισθητήρας αφής, κά

Οι συσκευές εξόδου είναι οι ενεργοποιητές οι οποίοι "αναλαμβάνουν" να εκτελέσουν μια εργασία, π.χ ενεργοποιητής κόκκινου LED που εκπέμπει κόκκινο φως, ένας ενεργοποιητής ήχου (ηχείο), κά

 

Αναλογική / Ψηφιακή μονάδα (module)

  • Αναλογική μονάδα: παίρνει συνεχείς τιμές.

  • Ψηφιακή μονάδα: παίρνει διακριτές τιμές.

  • PWM μονάδα : παίρνει τιμές από 0 - 1023

Μια αναλογική συσκευή που χρησιμοποιούμε συνήθως για τη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματός μας είναι το υδραργυρικό θερμόμετρο. Η στάθμη του υδραργύρου μέσα στο θερμόμετρο μπορεί να πάρει όλες τις ενδιάμεσες τιμές, ώστε να δείξει με ακρίβεια την τρέχουσα θερμοκρασία.

Αντίθετα, ένα ψηφιακό θερμόμετρο εμφανίζει κάθε φορά ξεχωριστές (διακριτές) τιμές με ψηφία, χωρίς να δείχνει τις ενδιάμεσες τιμές.

Παραδείγματα αναλογικών / ψηφιακών και PWM μονάδων 

  • Ο αισθητήρας ήχου ανιχνεύει συνεχείς τιμές ήχου. Είναι μία αναλογική συσκευή εισόδου.
  • Ο αισθητήρας αφής ανιχνεύει διακριτή τιμή για την πίεση - είτε ανιχνεύει πίεση είτε όχι. Είναι μια ψηφιακή συσκευή εισόδου.
  • Ο ενεργοποιητής που παράγει ήχο (ενεργός βομβητής DJX03) - είτε παράγει ήχο είτε όχι. Είναι μια ψηφιακή συσκευή εξόδου.

  • O παθητικός βομβητής συνδέεται επίσης σε ψηφιακή έξοδο αλλά προτιμάται θύρα με PWM (D5, D6, D9) καθώς το PWM χρησιμοποιείται για να του στείλεις συχνότητα (τόνο). Έτσι μπορεί να παίξει μελωδίες, διαφορετικούς τόνους κ.λπ. Μπορεί να λειτουργήσει και σε απλή digital θύρα, αλλά τότε θα κάνει μόνο ένα μονότονο θόρυβο— όχι κανονικό ήχο.

.

Μια ματιά στους αισθητήρες/ενεργοποιητές

LED Λευκό DJX01 

Τύπος : Ψηφιακός ενεργοποιητής

Παρέχει έντονο λευκό φως

 

 

Διακόπτης πίεσης DJS09

Τύπος : Ψηφιακός αισθητήρας

Για ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση συσκευής με μία μόνο ενέργεια.

Όταν πατιέται ο διακόπτης, στέλνει ένα σήμα LOW και  όταν απελευθερώνεται, το σήμα αλλάζει σε HIGH.

 

 

Αισθητήρας Μαγνητικού Πεδίου (Hall) DJS07 

Έξοδος: Ψηφιακή ON/OFF

Ελέγχει εάν υπάρχει μαγνητικό αντικείμενο κοντά. Είναι ιδανικός για εφαρμογές που απαιτούν ανίχνευση μαγνητικών πεδίων χωρίς φυσική επαφή

 

 

Αναλογικός αισθητήρας γωνίας/Ροοστάτης AJS06

Τύπος : Αναλογικός

Λειτουργεί ως μεταβλητός αντιστάτης. Η έξοδος του αισθητήρα μπορεί να χωριστεί σε 1024 διακριτά επίπεδα τάσης, επιτρέποντας ακριβή μέτρηση της γωνίας ή άλλων αναλογικών παραμέτρων.

 

 

Παθητικός Βομβητής (ηχείο) DJX02

Τύπος : Ψηφιακός ενεργοποιητής

Η συσκευή αυτή είναι ιδανική για τη δημιουργία ηχητικών εφέ και μελωδιών, καθώς διαφορετικές συχνότητες παράγουν διαφορετικούς ήχους.

Δείτε ένα πρόγραμμα χρήσης του στο mind+

 

 

Αισθητήρας Θερμοκρασίας Περιβάλλοντος AJS01

Τύπος : Αναλογικός αισθητήρας

Μπορεί να μετρήσει την αλλαγή θερμοκρασίας στο περιβάλλον. Χρειάζεται να μετατρέψετε τα δεδομένα εξόδου σε βαθμούς Κελσίου.

Εύρος θερμοκρασίας: -55℃～315℃

 

 

Αισθητήρας υγρασίας-θερμοκρασίας MJS22

Τύπος : Ψηφιακός αισθητήρας

Για παρακολούθηση της υγρασίας και θερμοκρασίας.

Μέτρηση υγρασίας: Μετρά τη σχετική υγρασία σε εύρος 20-90% με ακρίβεια ±5%.

Μέτρηση θερμοκρασίας: Το εύρος μέτρησης θερμοκρασίας κυμαίνεται από 0°C έως 50°C με ακρίβεια ±2°C. 

 

Αισθητήρας Φωτός LDR (Φωτοκύτταρο) AJS03

Τύπος : Αναλογικός αισθητήρας

Αλλάζει την αντίστασή της ανάλογα με την ένταση του φωτός που προσπίπτει στην επιφάνειά της. Χρησιμοποιείται ευρέως σε εφαρμογές ανίχνευσης φωτός και συστήματα αυτοματισμού, όπως στον αυτόματο φωτισμό δρόμων ή σε συστήματα ασφαλείας.

Η αντίσταση του LDR μειώνεται καθώς αυξάνεται η ένταση του φωτός και αυξάνεται όταν το φως μειώνεται. 

 

Οθόνη LCD 16×2 AJX04

Οθόνη LCD 16 χαρακτήρες x 2 σειρές, επιτρέποντας την απεικόνιση πληροφοριών σε δύο γραμμές.  Περιλαμβάνει ποτενσιόμετρο για τη ρύθμιση της αντίθεσης, επιτρέποντας την προσαρμογή της ευκρίνειας του κειμένου.

 

Αισθητήρας πίεσης λεπτής μεμβράνης AJS07

Τύπος : Αναλογικός αισθητήρας

Η αντίσταση του αισθητήρα μεταβάλλεται ανάλογα με την πίεση που ασκείται πάνω του. Όσο αυξάνεται η πίεση, τόσο μειώνεται η αντίσταση. 

Μπορεί να ανιχνεύσει πιέσεις από 0 έως 0,5 KG, προσφέροντας υψηλή ακρίβεια σε λεπτές μετρήσεις δύναμης.  Χρόνος απόκρισης: <1ms Χρόνος αποκατάστασης: <15ms 

 

Σερβοκινητήρας EXP-AJ11, DJX11

Micro Servo με δυνατότητα περιστροφής 180°.

 

Αισθητήρας κίνησης PIR, DJS19

Τύπος : Ψηφιακός αισθητήρας

Ανιχνεύει κίνηση ανθρώπων ή ζώων μέσω της υπέρυθρης ακτινοβολίας που εκπέμπουν τα σώματα. 

Διάρκεια Ανίχνευσης Ενεργή Περίοδος: Μετά την ανίχνευση κίνησης, ο αισθητήρας παραμένει ενεργός για 2,3 έως 3 δευτερόλεπτα, ακόμα και αν η κίνηση σταματήσει. Αυτή η δυνατότητα αποτρέπει την περιττή ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση από μικρές, τυχαίες κινήσεις. 

Mπορεί να ανιχνεύσει κίνηση σε αποστάσεις έως και 7 μέτρων,με γωνία ανίχνευσης 100°

 
Κατάλογος εξαρτημάτων

Προγραμματιζόμενες Ηλεκτρονικές Συσκευές 

  • Οθόνη LCD 16×2 / LCD screen 16×2

  • micro:bit (προαιρετικό) / Optional micro:bit microcontroller

  • microSHIELD interface / microSHIELD interface

Αισθητήρες / Sensors

  • Αναλογικός αισθητήρας ήχου (Μικρόφωνο) / Analog sound sensor (Microphone)

  • Αισθητήρας γωνίας (ποτενσιόμετρο) / Angle/rotation sensor

  • Ψηφιακός αισθητήρας κλίσης / Digital Tilt Sensor

  • Αισθητήρας μαγνητικού πεδίου HALL / HALL magnetic field sensor

  • Αισθητήρας θερμοκρασίας-υγρασίας / Humidity-temperature sensor

  • Αισθητήρας υπερύθρων αποφυγής εμποδίων / Infrared obstacle avoidance sensor

  • Αισθητήρας φωτός LDR / LDR light sensor

  • Αισθητήρας PIR κίνησης / PIR motion sensor

  • Αισθητήρας υγρασίας εδάφους / Soil moisture sensor

  • Αισθητήρας θερμοκρασίας με ανιχνευτή / Temperature sensor with probe

  • Λεπτός αισθητήρας πίεσης / Thin film pressure sensor

  • Αισθητήρας υπερήχων απόστασης / Ultrasonic distance sensor

  • Αισθητήρας στάθμης νερού / Water level sensor

  • Αισθητήρας φωτεινότητας / Luminosity sensor

  • Ανιχνευτής φλόγας / Flame detector sensor

Κουμπιά / Διακόπτες 

  • Ψηφιακό κουμπί / Digital Push Button

  • Αισθητήρας αφής / Touch switch

  • Μαγνητικός διακόπτης / Magnetic switch (Reed switch)

  • Διακόπτης πίεσης / Pressure switch

  • Διακόπτης κλίσης / Tilt sensor (switch)

  • Διακόπτης επαφής / Contact switch

Ήχος, Φως 

  • Ενεργό βομβητή / Active buzzer

  • Παθητικό βομβητή / Passive buzzer

  • Υπέρυθρος δέκτης / Infrared receiver

  • Υπέρυθρος πομπός / Infrared transmitter

  • Μονάδα λέιζερ / Laser unit

  • Μονάδες LED διαφόρων χρωμάτων (Κόκκινο, Πράσινο, Κίτρινο, Μπλε, Λευκό) / LED units of various colors (Red, Green, Yellow, Blue, White)

Μηχανική Κίνηση 

  • Σερβοκινητήρας / Servo motor

  • Βηματικός κινητήρας με προπέλα / Step motor with propeller (fan)

Εγκατάσταση το Mind Plus - Οδηγίες εγκατάστασης πρόσθετου

Για την εγκατάσταση πρόσθετου δείτε στην επιλογή των συνδέσμων, S4 σελ. 14 ή S1 - S2 - NEZHA - Gigo σελ. 65

Πακέτο S4 - IoT microcontroller

Μικροελεγκτής: ESP32 WROOM 32, Διπλού Πυρήνα 32-bit, 240MHz (Microcontroller: ESP32 WROOM 32, Dual Core 32-bit, 240MHz)
Μνήμη: 448KB ROM, 4MB Flash, 520KB SRAM (Memory: 448KB ROM, 4MB Flash, 520KB SRAM)
Συνδεσιμότητα: Wi-Fi 2.4 GHz, Bluetooth®, και Bluetooth LE (Connectivity: 2.4 GHz Wi-Fi, Bluetooth®, and Bluetooth LE)

Είσοδοι/Έξοδοι: (Input/Output:)

  • Κουμπί επανεκκίνησης και διακόπτης ON/OFF (Reset button and ON/OFF switch)

  • Υποδοχή SD κάρτας (SD card slot)

  • Είσοδος USB Type-C (USB Type-C input)

  • 4 x θύρες RJ11 και σύνδεση RJ11-SCL SDA (4 x RJ11 ports and RJ11-SCL SDA connection)

Αισθητήρες: (Sensors:)

  • Αισθητήρας θερμοκρασίας και υγρασίας (DHT11) (Temperature and humidity sensor (DHT11))

  • Αισθητήρας χειρονομιών (PAJ7620) (Hand gesture sensor (PAJ7620))

  • Αισθητήρας πίεσης (BMP280) (Pressure sensor (BMP280))

  • IMU γυροσκόπιο και επιταχυνσιόμετρο (IMU gyroscope and accelerometer)

Διαδραστικά στοιχεία: (Interactive Elements:)

  • 5 αφής κουμπιά και 5 RGB LEDs (5 touch buttons and 5 RGB LEDs)

  • OLED έγχρωμη οθόνη (OLED color display)

  • Ηχητικός βομβητής (Audio buzzer)

Τροφοδοσία: Επαναφορτιζόμενη μπαταρία λιθίου 8800mAh με δείκτη φόρτισης (Power: Rechargeable 8800mAh lithium battery with charge indicator)

Επιπλέον Στοιχεία: 2 x 5V ρελέ (Additional Components: 2 x 5V relays)