Лаборатория безопасности умного дома JSS2
Loading...
JSS2 Smart House Security Lab

МИССИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ РОБОТИЗИРОВАННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ 002

Лаборатория «Умный дом с двумя зонами»

РЕЖИМ СИМУЛЯЦИИ

ИНСТРУКТАЖ ПО МИССИИ · РОБОТОТЕХНИКА JSS2

Может ли дом подавать разные предупреждения в зависимости от того, насколько близко находится человек?

Сегодня мы модернизируем наш умный дом, превратив его в двухзонную систему безопасности.

ОБНАРУЖИТЬПРЕДУПРЕЖДЕНИЕЗАЩИТИТЬ
КОНЦЕПТ-ИЗОБРАЖЕНИЕ ИИ
150cm
002СБОРКА НА МЕСТЕ

01 · ОПЫТ

Попробуйте три состояния

Перемещайте симулированного посетителя. Эта панель управления является иллюстративной, а не живым подключением к Arduino.

150 cm

СИМУЛИРОВАННЫЕ ПОКАЗАНИЯ

ПАНЕЛЬ БЕЗОПАСНОСТИNORMAL
150cm

Monitoring · system ready

НОРМАВыше 100 см · Светодиод выключен · тихо
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ50–100 см · Светодиод мигает · тихо
ОПАСНОСТЬМенее 50 см · Светодиод горит · один звуковой сигнал

Расстояние более 100 см сбрасывает следующее приближение.

02 · ИНЖЕНЕРНОЕ ОБНОВЛЕНИЕ

Что делает эту версию более продвинутой?

Инженеры улучшают проекты, добавляя более интеллектуальные решения.

JSS1

Один простой порог

  • Одно расстояние обнаружения
  • Светодиод включен или выключен
  • Одно оповещение о посетителе
ОБНАРУЖЕНО
JSS2

Решения по двум зонам

  • Два порога расстояния
  • Три рабочих состояния
  • Мигающее предупреждение + постоянный сигнал опасности
  • Переменная памяти предотвращает повторные звуковые сигналы
  • Автоматический сброс, когда посетитель удаляется
50 cm100 cm

03 · КОМПЛЕКТ

Знакомьтесь с компонентами

Каждая деталь выполняет одну четкую задачу в системе безопасности.

UNO

Arduino Uno

Контроллер, который принимает решения.

)))

Датчик HC-SR04

Измеряет расстояние с помощью эха.

Светодиод

Визуально отображает предупреждение и опасность.

◖

Зуммер

Издает короткий предупреждающий сигнал.

Макетная плата

Позволяет собирать схему без пайки.

╱╲

Перемычки

Передают питание и сигналы.

—▥—

Резистор 220–330 Ом

Защищает светодиод от слишком большого тока.

⌂

Картонный дом

Корпус для физического проекта.

04 · СНАЧАЛА ПЛАН

Чертеж системы безопасности

Датчик должен быть направлен наружу и оставаться открытым.

ВХОДКрепление датчикаСветодиодЗВУКОВОЙ СИГНАЛОТСЕК ДЛЯ ЭЛЕКТРОНИКИ
Датчик направлен на посетителя
Светодиод виден рядом с дверью
Зуммер остается доступным
Оставьте панель доступа к плате

05 · СБОРКА

Постройте физический макет дома

Сделайте конструкцию устойчивой, прежде чем добавлять электронику.

010203
  1. 01Измерьте и отметьте картон.
  2. 02Вырежьте стены и дверной проем.
  3. 03Соедините стены и прикрепите крышу.
  4. 04Закрепите домик на устойчивом основании.
  5. 05Оставьте доступ к электронике.
БЕЗОПАСНОСТЬ ПРЕЖДЕ ВСЕГООсторожно используйте ножницы или канцелярский нож под присмотром взрослых.

06 · ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДАТЧИКА

Подключите ультразвуковой датчик

HC-SR04 оценивает расстояние, измеряя время возврата ультразвукового эха.

HC-SR04
КОНТАКТ ДАТЧИКАARDUINO UNO
VCC5V
GNDGND
TRIGD9
ECHOD10

Идея расчета расстоянияtime × 0.0343 ÷ 2

07 · ВИЗУАЛЬНЫЙ СИГНАЛ

Подключите светодиод

Один светодиод, три значимых состояния.

ВЫКЛ> 100 cmМИГАНИЕ50–100 cmГОРИТ ПОСТОЯННО< 50 cm
D13→220–330 Ω→Длинная ножка светодиода
Короткая ножка светодиода→GND

Резистор ограничивает ток, чтобы светодиод не сгорел.

08 · ЗВУКОВОЙ СИГНАЛ

Подключите зуммер

Короткий звук отмечает момент возникновения опасности.

Buzzer +→D8
Buzzer −→GND
Частота1000 HzДлительность300 ms

Зуммер издает один сигнал, когда объект впервые оказывается ближе 50 см, а не пищит непрерывно.

09 · ПРОВЕРКА ИНТЕГРАЦИИ

Проверьте всю схему

Проверьте каждое соединение питания, сигнала и общей земли.

ARDUINO
UNO
HC-SR04
+
ПИТАНИЕ ДАТЧИКАTRIG D9 · ECHO D10LED D13 + RESISTORBUZZER D8SHARED GND

Контрольный список подключений

Отключите питание USB перед изменением схемы проводов.

10 · ЛАБОРАТОРИЯ PICTOBLOX

Вход в лабораторию PictoBlox

Визуальные блоки PictoBlox — наш основной метод программирования.

PICTOBLOX · STAGE MODE
⚑ИЛЛЮСТРАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА
  1. 01Откройте PictoBlox и выберите блочное программирование (Block Coding).
  2. 02Выберите Arduino Uno.
  3. 03Подключите соответствующий COM-порт.
  4. 04Выберите режим сцены (Stage Mode).
  5. 05Загрузите прошивку, если появится запрос; не отключайте USB.
ЧЕСТНАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАМЕТКАНазвания элементов интерфейса могут отличаться в зависимости от версии. Используйте нужную функцию и перейдите к резервной программе, если необходимый блок недоступен.

11 · ПАНЕЛЬ БЛОКОВ

Изучение блоков программирования

Сначала найдите нужную функцию; точные названия могут отличаться в зависимости от версии PictoBlox.

СОБЫТИЯ
when green flag clicked
УПРАВЛЕНИЕ
forever
if · then · else
wait 0.2 seconds
ОПЕРАТОРЫ
distance > 100
distance ≥ 50
visitorAlerted = 0
ПЕРЕМЕННЫЕ
set visitorAlerted to 0
set visitorAlerted to 1
РАСШИРЕНИЕ ARDUINO UNO
ultrasonic distance · TRIG 9 · ECHO 10
digital pin · HIGH / LOW
play tone on pin 8 · if available

12 · ПЕРЕМЕННАЯ ПАМЯТИ

Создайте переменную visitorAlerted

Эта маленькая ячейка памяти предотвращает раздражающий повторяющийся звуковой сигнал.

visitor
Alerted
0
0

В этом приближении сигнал опасности еще не срабатывал.

1

Сигнал опасности уже прозвучал в этом цикле приближения.

↻

Когда посетитель удаляется более чем на 100 см, сбросьте значение в 0 для следующего приближения.

13 · СОЗДАНИЕ ЛОГИКИ

Создайте двухзонную логику PictoBlox

Соберите необходимую логику из блоков, доступных в установленном расширении.

when green flag clicked
set [visitorAlerted] to [0]
set digital pin [13] to [LOW]
forever
read ultrasonic distance · TRIG 9 · ECHO 10
if distance > 100 then
LED LOW · visitorAlerted = 0
else if distance ≥ 50 then
LED HIGH → wait 0.2 → LOW → wait 0.2
else
LED HIGH
if visitorAlerted = 0
set visitorAlerted to 1 · play 1000 Hz for 0.3 s
wait 0.05 seconds

14 · КАРТА РЕШЕНИЙ

Визуализируйте блок-схему безопасности

Цикл считывает данные, принимает решение, подает сигнал и повторяет процесс.

СТАРТ
↓
СЧИТАТЬ РАССТОЯНИЕ
↓
РАССТОЯНИЕ > 100 СМ?
YESСветодиод ВЫКЛ · сброс
NOпроверить 50 см
≥ 50 CMМИГАНИЕ СВЕТОДИОДА · без звука
< 50 CMСветодиод ВКЛ · сигнал, если 0
↻
ПОВТОР

15 · ПОЛЕВЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Проверьте три зоны

Используйте линейку или рулетку с настоящим домиком. Здесь показаны симулированные показания.

150100500
150 cm
TEST A · 150 cmСветодиод ВЫКЛ · зуммер молчит · НОРМА
TEST B · 75 cmСветодиод мигает · зуммер молчит · ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
TEST C · 30 cmСветодиод горит · один короткий сигнал · ОПАСНОСТЬ

Отойдите дальше 100 см, затем приблизьтесь снова: теперь можно подать новый сигнал.

16 · ПЛАН Б

Пропали блоки? У инженеров всегда есть план Б!

Это резервный код на Arduino C++ — его не нужно вставлять в визуальный редактор блоков.

smart_house_security.ino
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
const int ledPin = 13;
const int buzzerPin = 8;

bool visitorAlerted = false;

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  digitalWrite(ledPin, LOW);
}

void loop() {
  long duration;
  float distance;

  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);

  duration = pulseIn(echoPin, HIGH, 30000);

  if (duration == 0) {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    noTone(buzzerPin);
    visitorAlerted = false;
    delay(100);
    return;
  }

  distance = duration * 0.0343 / 2;

  if (distance > 100) {
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    noTone(buzzerPin);
    visitorAlerted = false;
  } else if (distance >= 50) {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    delay(200);
    digitalWrite(ledPin, LOW);
    delay(200);
  } else {
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
    if (!visitorAlerted) {
      tone(buzzerPin, 1000, 300);
      visitorAlerted = true;
    }
  }

  delay(50);
}
pulseIn считывает эхо-импульс.Формула оценивает расстояние в сантиметрах.visitorAlerted предотвращает повторные сигналы.Используйте Arduino IDE или другой совместимый рабочий процесс Arduino для загрузки кода.

17 · ОТЛАДКА

Устранение неполадок системы безопасности

Хорошие инженеры меняют что-то одно, тестируют и наблюдают за результатом.

?

Блок датчика недоступен

Подтвердите наличие Arduino Uno, необходимого расширения и поддержку режима Stage Mode.

♪

Зуммер не пищит

Проверьте D8, GND, полярность, блок tone или используйте резервный код.

●

Светодиод не мигает

Проверьте D13, резистор, полярность светодиода и условие предупреждения.

↻

Система постоянно пищит

Установите visitorAlerted в значение 1 после сигнала; сбрасывайте только при расстоянии более 100 см.

⟳

Система не сбрасывается

Проверьте показания и условие «больше 100 см».

≈

Показания противоречивы

Проверьте неплотные соединения проводов, направление датчика, питание и наличие препятствий.

18 · ОТЧЕТ О МИССИИ

Миссия выполнена!

Вы построили «умный дом».

КОНЦЕПТ-ИЗОБРАЖЕНИЕ ИИ
НОРМАсиний мониторинг
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕянтарное мигание
ОПАСНОСТЬкрасный сигнал тревоги
  • Физический макет дома собран
  • Датчик, светодиод и зуммер подключены
  • Логика PictoBlox собрана
  • Три состояния протестированы
  • Резервный код Arduino готов
ОБНАРУЖИТЬ→ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ→ТРЕВОГА→СБРОС

Объясните, почему использование двух порогов расстояния делает эту версию более продвинутой, чем версия JSS1.

01 / 19Используйте клавиши ← → для навигации