Учебно-лабораторный стенд «Основы технологии Интернета вещей»

Стенд предназначен для:

  • исследование подходов к организации интернета вещей.
  • проектирование энергоэффективной архитектуры интернета вещей.
  • проектирование устройств интернета вещей.
  • исследование процессов потребления электроэнергии и их оптимизацию с помощью технологий интернета вещей.
  • изучение протоколов обмена систем Интернета Вещей.
  • изучение языков программирования C, C++ и Python в процессе работы со стендом.
  • изучение принципов взаимодействия по сети Wi-Fi.
  • изучение принципов работы датчиков и аналогового и цифрового получения показаний с помощью микроконтроллера.

Состав стенда

1. Модуль «Wi-Fi контроллер интернета вещей (2 шт.)

Предназначен для изучения программных платформ интернета вещей, взаимодействия с ними, отправки и получения данных из платформы, а также для изучения взаимодействия контроллера с периферийными устройствами, такими как датчики и исполнители. Имеется возможность использовать данный модуль совместно с модулем датчиков, а также вместе с модулем исполнительных устройств. Модуль оснащен программируемым микроконтроллером.

2. Модуль «Датчики» (1 шт.)

Предназначен для предоставления информации об окружающей среде и происходящей в ней событиях в электрической форме. Конструктивно модуль выполнен в виде пластикового корпуса, с лицевой панелью, на которую выведены клеммы сигналов и нанесены схематические обозначения. Модуль содержит:

  • совмещенный датчик температуры и влажности;
  • датчик звука;
  • УЗ датчик расстояния;
  • датчик освещенности;
  • совмещенный датчик акселерометра и гироскопа;
  • пирометрический датчик движения;
  • датчик магнитного поля;
  • датчик атмосферного давления;
  • компас;
  • датчик дыма и газа.

3. Модуль «Исполнительные устройства» (1 шт.)

Предназначен для расширения функционала модуля контроллера возможностями внешних устройств в качестве реакции на показания датчиков. Модуль содержит:

  • блок виртуального COM-порта;
  • блок транслятора интерфейса RS485 в уровни ТТЛ;
  • защитный автоматический выключатель;
  • цифровой счетчик электроэнергии;
  • блок управляемых розеток;
  • управляемая светодиодная лампа;
  • управляемая светодиодная цветная лампа.

4. Набор соединительных проводов (1 компл.) содержит:

  • провода приборные длиной 24 см (15 шт.)
  • провода приборные длиной 49 см (25 шт.)

5. Методическое пособие.

Перечень лабораторных работ

  1. Подключение RGB OLED дисплея, вывод текста.
  2. Подключение совмещенного датчика температуры и влажности.
  3. Подключение датчика звука.
  4. Подключение датчика расстояния.
  5. Подключение датчика освещенности.
  6. Подключение совмещенного датчика акселерометра и гироскопа.
  7. Подключение пирометрический датчика движения.
  8. Подключение датчика магнитного поля.
  9. Подключение датчика атмосферного давления.
  10. Подключение компаса.
  11. Подключение датчика дыма и газа.
  12. Подключение и управление LED-лампы с регулировкой яркости и цветовой температуры.
  13. Подключение и управление LED-лампы с регулировкой яркости и цвета.
  14. Подключение и управление розетки 220 В.
  15. Использование интерфейса Wi-Fi для работы с устройствами IoT.
  16. Использование платформенных решений для создания IoT-устройств без необходимости программирования.
  17. Построение готового решения: «умное» освещение в доме.
  18. Построение готового решения: «умный» вентилятор.
  19. Построение готового решения: охранная сигнализация.

Характеристики стенда

Характеристики стенда

  1. Модуль «Wi-Fi контроллер интернета вещей» (2 шт.)
    Состав:
  2. Программируемый микроконтроллер (1 шт.)
    • Высокопроизводительный RISC-процессор (разрядность 32-бит);
    • Максимальная тактовая частота: 160 МГц;
    • Память: 16 384 Кб;
    • Разрядность встроенного АЦП: 10 бит;
    • Поддержка беспроводной связи: 802.11 b/g/n;
    • 18 раздельных портов ввода-вывода с настраиваемыми линиями.
  3. Цветной дисплей на базе органических светодиодов (1 шт.)
    • Отображение 64 строк по 96 точек;
    • Отображение 65536 цветов;
    • Вывод графических изображений.
  4. Микросхема часов реального времени (1 шт.)
    • Отсчитывает секунды, минуты, часы, дату месяца, месяц, день недели и год;
    • Энергонезависимое ОЗУ с питанием от батареи.
  5. Светодиоды для индикации (4 шт.):
    • Точечный светодиод;
    • Клемма управления для соединения с микроконтроллером.
  6. Кнопочные переключатели (2 шт.)
    • Нормально разомкнутый кнопочный переключатель с возвратом положения;
    • Управляемая клемма для соединения с микроконтроллером.
  7. Пьезоизлучатель (1 шт.).
  8. Блок генерации уровней напряжения (1 шт.):
    • Потенциометр с клеммой;
    • Клемма, подключенная к питающему напряжению модуля;
    • Клемма, подключённая к «земле» модуля.

Функциональные возможности модуля:
• Возможность сброса программы микроконтроллера для выполнения ее сначала;
• Программирование с персонального компьютера;
• Интерфейс USB 2.0 для подключения к персональному компьютеру.

Технические характеристики модуля:
• Напряжение питания — 5 В;
• Максимальная потребляемая мощность — 2,5 Ватт.

  1. Модуль «Датчики» (1 шт.)
    Состав модуля:
  2. Совмещенный датчик температуры и влажности (1 шт.)
    • Диапазон измерения влажности: от 0 до 100%;
    • Диапазон измерения температуры: от -40 до 80ºС;
    • Интерфейс получения данных: цифровой.
  3. Датчик звука (1 шт.)
    • Тип микрофона: электретный;
    • Интерфейс получения данных: аналоговый.
  4. Датчик расстояния (1 шт.)
    • Принцип работы сенсора: ультразвуковой;
    • Диапазон расстояний: от 50 до 2000 мм;
    • Эффективный угол наблюдения: 10º.
  5. Датчик освещенности (1 шт.)
    • Тип сенсора: фоторезистивный;
    • Интерфейс получения данных: аналоговый.
  6. Совмещенный датчик акселерометра и гироскопа (1 шт.)
    • Разрядность АЦП датчика: 16 бит;
    • Максимальный диапазон измерения ускорений: от -16 до 16 g;
    • Максимальный диапазон измерения поворота: от -2000 до 2000 º/сек;
    • Интерфейс получения данных: цифровой.
  7. Датчик движения (1 шт.)
    • Расстояние обнаружения в диапазоне: от 3 до 7 м;
    • Максимальный угол обнаружения: 110 º;
    • Интерфейс получения данных: цифровой.
  8. Датчик магнитного поля (1 шт.)
    • Принцип работы датчика: эффект холла;
    • Интерфейс получения данных: цифровой.
  9. Датчик атмосферного давления (1 шт.)
    • Разрядность АЦП датчика давления: 15 бит;
    • Минимальная дискрета измерения давления: 0,2 Па;
    • Интерфейс получения данных: цифровой.
  10. Компас (1 шт.)
    • Количество осей измерения: 3;
    • Погрешность измерения: 2 º;
    • Интерфейс получения данных: цифровой.
  11. Датчик газа (1 шт.)
    • Диапазон измерений концентрации пропана: от 0,2 до 5 промилле;
    • Диапазон измерений концентрации метана: от 5 до 20 промилле;
    • Интерфейс получения данных: аналоговый.

Функциональные возможности модуля:
• Интерфейс USB 2.0 для подключения к персональному компьютеру.

Технические характеристики модуля:
• Напряжение питания — 5 В;
• Потребляемая мощность — 2,5 Ватт.

  1. Модуль «Исполнительные устройства» (1 шт.)
    Состав модуля:
  2. Блок виртуального COM-порта (1 шт.)
    • Единая микросхема для полной реализации USB-стека протоколов;
    • Интегрированная энергонезависимая память данных EEPROM;
    • Максимальная скорость передачи асинхронного приемопередатчика: 3 Мбит/сек;
    • Режим синхронной и асинхронной передачи.
  3. Блок транслятора интерфейса RS485 в уровни ТТЛ (1 шт.)
    • Единая микросхема для полной реализации интерфейса RS485;
    • Скорость передачи приемопередатчика RS485: 5 Мбит/сек.
  4. Защитный автоматический выключатель (1 шт.)
    • Количество полюсов: 2;
    • Номинальный ток: 10 А;
    • Выключатель подключен к выходу счетчика электроэнергии;
    • 1 розетка типа CEE 7/4, подключенной к выходу выключателя.
  5. Цифровой счетчик электроэнергии (1 шт.)
    • Учёт активной энергии в многотарифном и однотарифном режимах;
    • Измерение, вывод на ЖК-индикатор и передача по интерфейсам мгновенных значений активной мощности, действующих значения фазного тока и напряжения и частоты сети;
    • Класс точности при измерении активной энергии: 1;
    • Наличии интерфейса RS485 для передачи данных;
    • Максимальный ток: 50 А.
  6. Блок управляемой розетки (3 шт.)
    • Розетка типа CEE 7/4;
    • Напряжение подаётся с автоматического выключателя.
  7. Управляемая светодиодная лампа (1 шт.)
    • Светодиодная лампа управляется извне цифровыми сигналами ТТЛ-уровня.
  8. Управляемая светодиодная цветная лампа (1 шт.)
    • Светодиодная лампа управляется извне цифровыми сигналами ТТЛ-уровня;
    • Количество излучаемых цветов: 256.

Функциональные возможности модуля:
• Интерфейс USB 2.0 для подключения к персональному компьютеру.

Технические характеристики модуля:
• Напряжение питания 220В;