Chytrý dům
Arduino a papírová krabice
Na SŠ IPF Brno jsme v září roku 2018 dostali jako učitelé technických oborů úkol připravit „něco“ na veletrh středních škol na brněnském výstavišti. V rámci výuky našich oborů (mechanik informačních technologií, mobilní aplikace) žáci pracují s arduinem a jeho senzory (kupují si sadu pro vlastní použití). Tím bylo zadání doplněno – „aby to blikalo a hýbalo se“.
Pohled na svítící LED diodu, pár dalších součástek na nepájivém poli a fůru drátků kolem není příliš lákavý. S kolegy jsme se rozhodli postavit dům pro naše ozoboty a vznikla - vila Fiesta. Rozdělili jsme si úlohy – modelář, elektrikář a programátor – ve finále mluvil do práce každý každému a byla to ta správná týmová práce.
Základními parametry stavby byla velikost, cena a možnost rozložení na samostatně fungující bloky. Tento konkurz vyhrál jako stavební materiál karton díky nulové ceně (použité krabice od počítačů apod.) a snadné výrobě jakýchkoli dílů. A zatímco kolega modelář stavěl dům, kolega elektrikář se mnou zkoušel z hromádky čidel, které jak funguje a vymýšleli jsme, kam je do domku umístit.
Jako první přišly na řadu dveře – musí se před ozobotem otevřít a za ním zavřít. Takže malé servo a nějaké čidlo, které pozná, že se robot přiblížil. Výběr se velmi rychle zúžil na ultrazvukový měřič vzdálenosti, protože ozobot za jízdy svítí a proměnlivá barva dělá ostatním čidlům potíže. Samozřejmě nesmělo v přízemí domu chybět osvětlení – co nejvíce ledek – to už zvyšuje nároky na zapojení a také napájení.
Jenomže to ještě není ono, proto přišel na řadu dvouřádkový displej, který robotka přivítá doma. To je v podstatě jediné porušení rozebíratelnosti za chodu – v přízemí by displej prostě nebyl vidět. Takže cestoval na stříšku balkonu. A určitě si pohlídejte při nákupu, aby měl převodník, jinak je to moc drátků. Pak už zbývala zelená ledka ke dveřím jako vítací světýlko a základ přízemí byl hotový.
První patro bylo jednodušší – jedno PIR čidlo, další displej a 6 ledek – když se někdo pohybuje kolem domku, čidlo ho zachytí, displej vypíše „Pozor, vetřelec – volám policii!“ a na střeše domu začnou blikat velké červené a modré ledky. Zvažovali jsme i klasickou domovní sirénu, ale to by nás z veletrhu asi vyhodili.
Zbyla nám velká žlutá ledka – domek přece musí svítit všemi barvami – tak skončila taky na střeše. Vedle domu jsme položili modelovou dráhu pro tramvaj, jakmile tramvaj zastavila na zastávce, žlutá ledka začala blikat jako splašená a na displeji domek posílal ozobota do práce. Žáci z kroužku robotiky programovali ozoboty, zkoušeli s námi programovat arduinka a nejlepší bylo vymýšlení hlášek na displeje.
Tím skončila první fáze – první veletrh. Jenže v březnu byl Ampér a tak jsme začali domek vylepšovat. Doplnili jsme do něj Foxee – profesionální PLC Foxtrot v úpravě pro školy, čidlo na čipy a k domečku přistavěli ulici s osvětlením. Chvíli jsme si hráli s infračervenými optickými senzory, které měly kontrolovat průjezd robota ulicí, ale světelné podmínky opravdu příliš ovlivňují jejich činnost, takže jsme to vyřešili čtečkou čipů a časováním. Kvůli nesynchronní komunikaci Foxee s arduinem jsme přidali pomocné arduino a řešili přenosy dat – ve finále ozobot projede branou a ulice se před ním rozsvěcuje, za ním zhasíná – pro každého robota jeho oblíbenou barvou (pomohly RGB diody). Mezitím prošel i domek upgradem – dostal posuvné dveře do zahrady s kontinuálním servem a do přízemí LED pásek, aby měl v obýváku opravdu dost světla.
Finále školního roku – na brněnském Výstavišti vyhlášení soutěže České ručičky. Tam jsme dovezli domek mimo soutěžní část a upgrade? Kdo šel v naší škole kolem a viděl, jak máme dům rozebraný, haldu součástek kolem… tak radil, co nám v domečku ještě chybí. Díky maturitám a blížícímu se konci roku nebylo příliš mnoho času – vyřešili jsme to fotorezistorem na střeše, který si kontroluje světlo v okolí – když je tma, rozsvítí žárovky v ateliéru v prvním patře (vyzdobené lakem, který teplem mění barvu). Mezi nimi je umístěn termistor, jakmile by hrozilo poškození naší papírové stavby (požár nesimulujeme!), žárovky vypne a spustí ventilátor.
K rodinnému domu patří i pes – opatřili jsme si rovnou dva. Stačil modul štěkotu psa, ultrazvukové čidlo, dva ozoboti s čepičkou a pejsci z kinder vajíčka.
Nakonec máme v domě tři desky arduino UNO, jednu MEGA, PLC Foxee, tři motory, pak displeje, čidla a spoustu LED.
Hodně nás překvapilo, že žáci pomáhali, kde mohli, hledali zapojení, čidla, odlaďovali programy – neměli to povinné – chodili si hrát, programovali ozoboty a vymýšleli další finty. Dokonce čtvrťáci hlásili, „Až udělám maturitu, můžu se stavit?“ A opravdu přišli za domečkem.
Za SŠ IPF Brno ing. Miluše Sedláčková, ing. Jiří Dlapal, Bc. Jiří Pavlas, Eric Brian Strnad, Jan Kašpar, Eliška Schilbergerová, Patrik Lukeš, Jakub Mrkávek, …