«Безопасный дом»
проект
про умную сигнализацию
Введение
Одна из основных идеологий «умного» дома – обеспечение инженерной безопасности дома и личной безопасности хозяев. Для соблюдения безопасности и охраны в умном доме работают IoT-датчики*, сенсоры, таймеры и электрические реле.

*В копилку «знатоков английского»: IoT - Internet of things (интернет вещей)

Для кого этот проект
Этот кейс - для родителей и их детей, которые хотят жить в собственном «умном» доме и познакомиться со способами создания устройств «умного».

С помощью различных датчиков можно создать:
  • Защиту от протечек – система перекроет подачу воды в случае срабатывания датчиков протечки;
  • Защиту от незаконного проникновения в жилище - при обнаружении посторонних лиц система присылает уведомление на телефон владельца и обслуживающей охранной компании;
  • Защиту от возгорания с помощью датчиков дыма и автоматической системы пожарной безопасности умного дома и пожаротушения;
  • Срабатывание аварийной сигнализации для вызова сервисных служб.

Соберите с вашим ребенком такое устройство. Вы проведёте время вместе за увлекательным занятием и создадите свою уникальную систему безопасности.
Для работы над проектом понадобится:
Arduino Nano – 1 шт
Пьезоэлемент (пищалка, buzzer) – 1 шт
Акцентные
Светодиод зеленый – 1 шт.
Светодиод красный – 1 шт.
Акцентные
Сервопривод MG996R – 1 шт.
Резистор 220 Ом – 2 шт.
Акцентные
RFID-RC522 модуль с белой и синей меткой – 1 шт.
Макетная плата 400 точек – 1 шт.
Акцентные
Кабель USB (A-B) – 1 шт.
Кнопка 12х12 – 1 шт
Акцентные
Переменный резистор D10R – 1 шт.
Провода монтажные П-П - 20 шт.
Материалы (опционально):
Фанера березовая 3 мм
Пластик для 3D принтера
Крепежные элементы
Оборудование:
Лазерно-гравировальный станок
3D-принтер
Компьютер или ноутбук
Давайте разбираться с процессом создания умного устройства для безопасности!
При выполнении данного проекта потребуется несколько рабочих зон: место для работы за компьютером, место для сборки электроники, место для изготовления деталей макета. В общем, создайте себе комфортное и безопасное место или несколько мест для работы.
Подготовим рабочее место
На что следует обратить внимание при выборе прототипа так это материал для изготовления и габариты макета. Это зависит от используемых электронных компонентов и соответственно функций.
Выберем прототип
Работа на этом этапе является творческой. Необходимо определится с габаритами корпуса, местами крепления датчиков и другой электроники, расположением основных узлов макета. Подумать какой объем деталей можно купить, а какой создавать и изготавливать самостоятельно. Все задумки и идеи воплощаются либо на бумаге или в виде файлов (используются программы для проектирования в 3D, так называемые САПР, например, Компас 3D)
Для реализации проекта подобран ограниченный набор электроники, но это абсолютно не значит, что в процессе работы Вы не можете добавлять и расширять круг задач для реализации проекта.
Знакомство с электронными компонентами
При входе в помещение используется RFID метка (пропуск). Если ее использует хозяин, то проход осуществляется беспрепятственный. Если же злоумышленник пытается проникнуть в помещение используя «другой» ключ-метку, то система дает звуковое сопровождение и световую индикацию, давая понять, что кто-то посторонний пытается проникнуть в помещение.
Разработка алгоритма работы «умного» дома
Одним из важных этапов является разработка алгоритма работы. Суть охранной сигнализации заключается в незамедлительной подаче сигнала в случае реагирования датчика. Если в одном из помещений происходит движение, объемный датчик его фиксирует и срабатывает. Далее идет оповещение хозяина различными способами.
Примерный алгоритм работы
После выбора электронных компонентов и знакомства с их характеристиками необходимо перейти к задаче по разработке электронной схемы. Данные схемы были взяты в сети интернет. Нужно учитывать входные и выходные характеристики и параметры электронных компонентов, например, значения рабочего напряжения.
Разработка принципиальной электронной схемы
Вторая схема включает светодиодную ленту 5-12 В (разные бывают номиналы) при срабатывании датчика движения.
Для реализации этапа можно воспользоваться облачными технологиями ресурсов https://www.tinkercad.com/ или https://www.circuito.io/ . Эти ресурсы помогут протестировать виртуальные схемы, что позволит не испортить реальную электронику. Помимо этого, ресурс https://www.circuito.io/ позволяет формировать программные решения. На их основе можно будет писать код для контроллера.
Программирование контроллера
Программирование контроллера Arduino Nano происходит таким же образом, что и контроллеров семейства Arduino в среде Arduino IDE. Можно скачать одну из последних версий, либо использовать on-line версию использовав сайт https://www.arduino.cc/ .
Сборка системы и мониторинг работоспособности системы
После проверки работоспособности виртуальных электронных схем и отладки алгоритмов управления элементов и систем “умный» дом предстоит этап сборки.
Сборка и тестирование устройства
Последним финальным этапом является сборка и тестирование готового устройства, который может послужить
Презентация устройства и обсуждение
Продемонстрируйте другим участникам проекта собранное устройство. Придумайте другие сферы применения вашему устройству, при совместных занятиях с ребенком, в быту или где-то еще. Обсудите с другими родителями результаты проекта и дальнейшие шаги. Примерный список вопросов для обсуждения Вы можете найти ниже, а также придумать собственные вопросы!
Вопросы для обсуждения
  • Возникали ли сложности при сборке устройства?
  • Какие новые навыки Вы сегодня получили?
  • Приобрели бы Вы такой набор электронных компонентов и материалов для сборки и программирования такого устройства с детьми?
  • Как вы думаете, возможно ли модифицировать данное устройство?
  • Хотели бы Вы, чтобы ваш ребенок собирал похожие устройства на уроках технологии?
  • Готовы ли отправить своего ребенка но обучение в технический университет / на обучение по инженерной специальности?
Контакты
Организатор:
Прейс Дарья
https://vk.com/id109691217