Image
27.5.2019 0 Comments

IoT prakticky – modulárna stavebnica BigClown

V dlhodobom seriáli postupne predstavujeme platformy a stavebnice vhodné na získanie praktických skúseností v oblasti internetu vecí vrátane zberu údajov a ovládania rôznych zariadení a subsystémov. Modulárna stavebnica BigClown, ktorú vyvíja česká firma Hardwario sa využíva nielen pri výučbe informatiky v školách, či v rôznych záujmových „hobby“ krúžkoch, či na jednoduchú automatizáciu, ale upravená verzia sa využíva aj na riadenie subsystémov v inteligentných budovách. Stavebnica je open-source, tak čo sa týka zverejnených schém hardvérového zapojenia, ako aj na GitHube zverejnených zdrojových kódov firmvéru.  

Podrobné predstavenie stavebnice je vo videu

Popri modulárnej koncepcii, atraktívnom dizajne a jednoduchom programovaní je hlavnou výhodou stavebnice BigClown bezdrôtové prepojenie jednotlivých modulov a nízka spotreba energie, takže moduly napájané z batérií môžu fungovať niekoľko mesiacov, niektoré aj dva roky. 

Stavebnica sa dodáva v niekoľkých variantoch, líšiacimi sa počtom modulov. K dispozícii sú moduly na meranie „klimatických“ veličín, termostat s displejom, spínací modul, modul s tlačidlom, moduly na identifikáciu pohybu, meranie CO, identifikáciu zaplavenia, LED pásiky a podobne. Moduly stačí vhodne umiestniť v súlade s ich účelom. Netreba ich nijako prepájať. Súčasťou stavebnice je ak komunikačný modul podobného konštrukčného formátu ako USB kľúč, pomocou ktorého sa zostava modulov programuje. Pomocou tohoto modulu je možné vytvoriť aj komunikačnú bránu do internetu.

Na vytvorenie pripojenia do internetu stačí rádiový dongle zapojiť do populárnej mikrokontrolérovej dosky dosky Raspberry PI na ktorej beží softvérový balíček BigClown Gateway. Na komunikáciu sa využíva protokol MQTT. Na komunikáciu môžete použiť aj moduly na prístup do IoT sietí Sigfox, alebo LoRaWan. Modul BigClown Sigfox má predplatenú komunikáciu na tri roky.

Stručne predstavíme jednotlivé moduly:

Climate modul obsahuje teplotný senzor, schopný merať teplotu v rozsahu -40 °C až 125 °C a taktiež senzory na meranie vlhkosti, atmosférického tlaku a intenzity osvetlenia.  

Obrázok v strede:  senzor na meranie intenzity osvetlenia, obrázok vpravo: senzory na meranie teploty, atmosferického tlaku a vlhkosti

LCD modul, ktorý je súčasťou modulu termostatu má maticový LCD displej s uhlopriečkou 1.28″ a rozlíšením 128×128 px. Súčasťou modulu je aj senzor na snímanie giest. Nad displejom je 6 RGB LED diód a dva tlačidlá.

Vľavo: modul displeja, vpravo kompletný kit termostatu

Motion Detector obsahuje citlivý PIR detektor, schopný pokryť aj väčšiu miestnosť. 

Flood Detector indikuje zaplavenie sledovaného priestoru vodou. 

Sensor module s pripojením snímačom indikujúcim zaplavenie

Power Controller má vyvedené dva konektory. Jeden zo spínacích kontaktov relé 230V/16A a druhý na ovládanie RGB LED pásu kompatibilného s WS2812B. Súčasťou modulu je aj napájací adaptér 5V, pretože batérie by LED pás, alebo zopnuté relé dlho napájať nevydržali

Kombinácia modulov umožňuje snímať parametre prostredia ako sú teplota, vlhkosť, intenzita svetla, prípadne atmosférický tlak a pomocou spínacej jednotky PowerModule môžete ovládať rôzne zariadenie, napríklad vykurovanie, osvetlenie a podobne.

Základným prvkom každého modulu je programovateľná doska CoreModule, na ktorej je aj hardvér pre bezdrôtovú komunikáciu. Srdcom dosky je mikrokontrolér  STM32L083 s 32 bitovým jadrom ARM Cortex M0+. Písmeno L v označení znamená, že prioritou nie je výkon, ale spotreba. Mikrokontrolér má režimy s extrémne nízkou spotrebou energie. V režime najhlbšej hibernácie má odber len 0.29uA. V bežnej prevádzke spotreba procesora závisí od aktuálnej taktovacej frekvencie, konkrétne 93uA/MHz. Procesor má k dispozícii 192 kB FLASH a 20 kB SRAM.

Na doske CoreModule je aj senzor na snímanie teploty, akcelerometer a modul na rádiovú komunikáciu v pásme 868 MHz. Dosah za bežných okolností pokryje rodinný dom s menšou záhradkou. V závislosti od scenára nasadenia sa CoreModule napája z batériového modulu s dvomi, alebo štyrmi batériami veľkosti AAA. Modul sa dá napájať aj cez micro USB konektoru, ktorý primárne slúži na zavedenie firmvéru, prípadne na komunikáciu cez sériové rozhranie. Komunikačný modul integrovaný na doske CoreModule má v režime vysielania spotrebu 21 mA a pri príjme 9 mA, takže sa zapína iba na nevyhnutnú dobu komunikácie.

 Popis pinov zbernice

Niektoré piny majú aj alternatívne funkcie

V pokračovaní seriálu sa budeme venovať programovaniu stavebnice. Môžete využiť buď implicitný firmvér, alebo si môžete jednotlivé moduly naprogramovať sami. Knižnica SDK funguje na báze obsluhy udalostí z jednotlivých modulov a obsahuje automatickú správu spotreby, takže nemusíte riešiť uspávanie procesora ani rádiového modulu. 

Zobrazit Galériu

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Technológie

IoT prakticky – sieť Sigfox na efektívnu a energeticky úspornú komunikáciu IoT zariadení

16.06.2019 00:10

IoT sa prezentuje ako obrovské množstvo „vecí“ prepojených navzájom a pripojených do internetu. Sú to rôzne snímače, riadiace obvody akčné členy ako napríklad diaľkovo ovládané ventily, pripojené autá ...

Technológie

IoT prakticky – Pripojením 7 palcového dotykového displeja k Raspberry Pi získate zaujímavý tablet

12.06.2019 00:00

Vývojové dosky pre IoT sú koncipované ako univerzálne, napriek tomu každá z nich sa hodí na iný účel. Veľkou výhodou dosky Raspberry Pi je možnosť pripojenia monitora a farebných dotykových displejov, ...

Technológie

IoT prakticky – BigClown, konfigurácia a vytvorenie jednoduchého smarthome systému

10.06.2019 00:10

Jednotlivé kity a ich moduly tejto populárnej IoT stavebnice sme predstavili v článku https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky--E2-80-93-modularna-stavebnica-BigClown. Aby ste mohli naplno využiť jej mo ...

q

Žiadne komentáre

SWAN_062019

Videá



PC forum button