Πλατφόρμες που χρησιμοποιήθηκαν

Όλα τα διαδικτυακά εργαλεία που χρησιμοποιήσαμε ανήκουν στο Πανελλήνιο σχολικό δίκτυο.

Πλατφόρμες εργασίας

Ηλεκτρονική τάξη: https://eclass.sch.gr

Πλατφόρμα τηλεδιασκέψεων: cisco webex

Ομαδοσυνεργατικά έγγραφα: https://grafis.sch.gr

Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο: https://webmail.sch.gr

Υπηρεσία Επικοινωνίας: https://www.uc.sch.gr

Εργαλεία ΕΛΛΑΚ που χρησιμοποιήθηκαν

• Libreoffice
• Linux – Elementary OS
• Arduino IDE
• Fritzing

Πληροφορίες για το υλικό

Αισθητήρας GP2Y0A21 IRDA

Οι αισθητήρες απόστασης Sharp είναι μια δημοφιλής επιλογή για πολλά έργα που απαιτούν ακριβείς μετρήσεις απόστασης.

Αυτός ο αισθητήρας υπερύθρων είναι απο τους πιο οικονομικούς, ωστόσο παρέχει πολύ καλύτερη απόδοση από άλλες εναλλακτικές λύσεις IR.
Η διασύνδεση με τους περισσότερους μικροελεγκτές είναι απλή.
Το εύρος ανίχνευσης αυτής της έκδοσης είναι περίπου 10 cm έως 80 cm (4 ″ έως 32).

Το GP2Y0A21 χρησιμοποιεί υποδοχή 3 ακίδων.Αυτά τα καλώδια έχουν συνδετήρες JST 3 ακίδων στο ένα άκρο και διατίθενται με προ-πτυχωμένες αρσενικές ακίδες,
στο άλλο άκρο.
Είναι επίσης δυνατή η συγκόλληση τριών καλωδίων στον αισθητήρα όπου είναι τοποθετημένες οι ακίδες σύνδεσης

Κόκκινο –> 5V
Μαύρο –> GND
Κίτρινο –> DATA (Αναλογικό)

Αισθητήρας Adafruit Επιταχυνσιόμετρο 3 Αξόνων ±2/4/8g @ 14-bit – MMA8451

Το MMA8451 είναι ένα μικροσκοπικό επιταχυνσιόμετρο από την Freescale, η οποία είναι (πλέον) αυθεντία στο παιχνίδι του σχεδιασμού επιταχυνσιόμετρων.
Έχει σχεδιαστεί για χρήση σε τηλέφωνα, tablet, έξυπνα ρολόγια και άλλα, αλλά λειτουργεί εξίσου καλά και στο έργο σας Arduino.
Από την οικογένεια MMA8451/MMA8452/MMA8453, ο MMA8451 είναι ο πιο ακριβής με ενσωματωμένο ADC 14-bit.
Το επιταχυνσιόμετρο διαθέτει επίσης ενσωματωμένη ανίχνευση κλίσης/προσανατολισμού, ώστε να μπορεί να σας πει αν το έργο σας βρίσκεται σε οριζόντια ή κατακόρυφη θέση
και αν έχει κλίση προς τα εμπρός ή προς τα πίσω.

Τυπική Τάση Εισόδου:
3VDC
5VDC
Ρεύμα Λειτουργίας: 165uA
Διασύνδεση:Ψηφιακή
Πρωτόκολλο Eπικοινωνίας:I2C

Αρχή λειτουργίας επιταχυνσιόμετρου.

Κινητήρας dc 12V 35RPM JGY37-520 – 37mm Eccentric Large Torque Gear Motor Gearbox with Metal Gearbox

Οδηγός για Βηματικό Κινητήρα L298N Dual H Bridge

Το L298N είναι ένας οδηγός για κινητήρες συνεχούς ρεύματος. Με αυτό το πλακετάκι μπορείς να δώσεις κίνηση στους κινητήρες σου, υποστηρίζει έως δύο κινητήρες μέγιστης ισχύς 2A ανά κινητήρα. Μικρός σε μέγεθος για εφαρμογή σε πλήθος κατασκευών, διαθέτει κλέμες για την σύνδεση των κινητήρων και του ρεύματος. Έχεις την δυνατότητα να το χρησιμοποιήσεις και σε μεγαλύτερο εύρος εφαρμογών εκτός από κινητήρες, όπως ρελέ, solenoids, DC ή Stepper κινητήρες.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

• Driver: L298N Dual H Bridge DC Motor Driver IC
• Motor Power Supply Vs: +5 V to +35 V
• Max average current: 2A
• Peak current Io: 3A
• Logic Level Power Vss: +5 V ~ +7 V (Onboard 5V Regulator can be used if Motor Power is > 7.0V)
• Logic level power: 0 – 36mA
• Logic signal input range: [ Low:-0.3V ≤ Vin ≤ 1.5V] [ High: 2.3V ≤ Vin ≤ Vss]
• Maximum power dissipation: 20W (when the temperature T = 75 ℃)

Μετατροπέας DC-DC Step-Down 1.3-35V 3A

Πρόκειται για ένα DC Adjustable Step Down Module που μπορεί να χρησιμοποιηθεί
για την επίτευξη εύρους ρυθμιζόμενης τάσης εξόδου 1.3V-35V με βάση το LM2596S.
Περιλαμβάνει LC Ripple Filtering για ομαλότερη τάση εξόδου.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ
Τάση Εισόδου: 3.2-40Volt
Τάση Εξόδου: 1.3-35Volt
Ένταση Εξόδου: 3Amp
ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Input voltage 3.2V – 40V
Output voltage 1.3V – 35V
Output current 3A (max)
Conversion efficiency of 92% (maximum)
Output ripple <30mV
Switching frequency 65KHz
Operating temperature -45 ℃ ~ +85 ℃

Αισθητήρας Αναγνώρισης Φωνής

Το Voice Recognition Module είναι μια εύχρηστη μονάδα αναγνώρισης ομιλίας που μπορεί εύκολα να διασυνδεθεί με το Arduino.
Υποστηρίζει συνολικά έως και 80 φωνητικές εντολές.
Μέγιστες 7 φωνητικές εντολές θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ταυτόχρονα. Κάθε ήχος θα μπορούσε να εκπαιδευτεί ως εντολή.
Οι χρήστες πρέπει πρώτα να εκπαιδεύσουν τη μονάδα πριν την αφήσουν να αναγνωρίσει οποιαδήποτε φωνητική εντολή.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Τύπος Αισθητήρα:
Ήχου

Τυπική Τάση Εισόδου:

5VDC
5.5VDC

Ρεύμα Λειτουργίας: 40mA
Διασύνδεση:

Ψηφιακή

Πρωτόκολλο Eπικοινωνίας:UART

ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Voltage: 4.5-5.5V
Current: <40mA
Digital Interface: 5V TTL level for UART interface and GPIO
Analog Interface: 3.5mm mono-channel microphone connector + microphone pin interface
Recognition accuracy: 99% (under ideal environment)

Waveshare GSM/GPRS/GPS Shield SIM808 – Χρειάζεται μόνο για την περίπτωση αναβάθμισης – επέκτασης. Όχι για αυτή την βασική έκδοση. Θα δημιουργηθεί σαν ξεχωριστό project στο μέλλον

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Το GSM/GPRS/GPS Shield (B) είναι μια ασπίδα Arduino που βασίζεται στη μονάδα τεσσάρων ζωνών GSM/GPRS/GPS SIM808.

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ
Τυπος Shield:

GPRS/GSM
GPS

ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

Arduino connectivity, compatible with UNO, Leonardo, NUCLEO, XNUCLEO
Onboard USB TO UART converter CP2102 for UART debugging
5 x LEDs for indicating the module working status
Onboard voltage level converter, supports both 3.3V and 5V systems
SIM card slot for 1.8V/3V SIM card
Baudrate auto detection (1200bps ~115200bps)
Bluetooth 3.0， supports data transferring through Bluetooth
RTC with power supply interface
Firmware upgradable via USB
Control via AT commands (3GPP TS 27.007,27.005, and SIMCOM enhanced AT Commands)
Supports SIM application toolkit: GSM 11.14 Release 99
Operating voltage: 6 ~ 12V
Operation temperature: -40 °C ~ +85 °C
Storage temperature: -45 °C ~ +90 °C

ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ

GSM/GPRS

Band
GSM 850/EGSM 900/DCS 1800/PCS 1900 MHz
Quad-band auto search
Compliant to GSM phase 2/2+
Emitting power
Class 4 (2W @ GSM 850/EGSM 900 MHz)
Class 1 (1W @ DCS 1800/PCS 1900 MHz)
GPRS connectivity
GPRS multi-slot class 12 (default)
GPRS multi-slot class 1~12 (configurable)
GPRS data feature
Downlink speed: max 85.6kbps
Uplink speed: max 85.6kbps
Coding schemes: CS-1\CS-2\CS-3\CS-4
Supports PAP (Password Authentication Protocol) for PPP connection
Embedded TCP/IP protocol
Supports PBCCH
Supports CSD transmission speed: 2.4/4.8/9.6/14.4 kbps
Supports USSD
SMS
Supports: MT/MO/CB/Text/PDU mode
SMS storage: SIM card
Audio
Voice encode/decode mode: Half Rate\Full Rate\Enhanced Full Rate\Adaptive muti rate
Supports echo cancellation
Supports noise reduction

GPS

Receiver type
22 tracking channels
66 acquisition channels
GPS L1 C/A code
Sensitivity
Tracking: -165 dBm
Cold starts : -148 dBm
Time-To-First-Fix
Cold starts : 30s (typ.)
Hot starts : < 1s
Warm starts: 28s
Accuracy
Horizontal position : <2.5m CEP

Συνδεσμολογία Υλικού

Στάδια εξέλιξης – Τελικό πρωτότυπο

Βίντεο – Παρουσίαση

Φωτογραφίες

Τελικά συμπερασματα

Γενικά

Το παρόν project ολοκληρώθηκε με επιτυχία. Οι μαθητές πέτυχαν τους γνωστικούς στόχους και ενεπλάκησαν ενεργά σε γνωστικούς πυλώνες όπως η Επιστήμη, η Τεχνολογία, η Μηχανική και τα Μαθηματικά – STEM. Προγραμματιστικά οι μαθητές απέδωσαν τα μέγιστα για την ηλικιακή τους ομάδα. Κατανόησαν πλήρως τις προγραμματιστικές δομές, που είχαν κατακτήσει γνωστικά μέσα στην τάξη με γλώσσες προγραμματισμού εκπαιδευτικού τύπου, και τις χρησιμοποίησαν σε γλώσσα προγραμματισμού υψηλού επιπέδου. Κατανόησαν σε μεγάλο βαθμό την έννοια του αντικειμένου και του αντικειμενοστραφούς προγραμματισμού.

Όπως σε κάθε πρωτότυπο έτσι κι εδώ αντιμετωπίσαμε μερικές δυσλειτουργίες. Τις δυσλειτουργίες αυτές τις καταγράψαμε, τις αναφέρουμε και δώσουμε λύσεις παρακάτω.

Προγραμματιστικά το πρωτότυπο κρίνεται άρτιο , ολοκληρωμένο και λειτουργικό..

Δυσλειτουργίες – Αστοχίες

1. Η επιλογή των βηματικών μοτέρ ήταν κακή επιλογή. Τα μοτέρ αυτά έχουν σημαντικά μειονεκτήματα. Έχουν πολύ χαμηλή ταχύτητα και μειονεκτούν σε ροπή. Στα επιλεγμένα μοτέρ η ροπή ήταν πολύ καλή αλλά η ταχύτητα ήταν πάρα πολύ αργή.
Ένα άλλο μειονέκτημα των μοτέρ αυτών είναι η συνεχής κατανάλωση ρεύματος ακόμα και όταν δεν λειτουργούν.
Τέλος ανεβάζουν υπερβολικές θερμοκρασίες >100 oC. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα μετά από μερικές ώρες λειτουργίας οι βάσεις στήριξης των μοτέρ που ήταν κατασκευασμένες σε τρισδιάστατο εκτυπωτή με υλικό PLA να λιώσουν στα σημεία επαφής. Αυτό σημαίνει ότι τα μοτέρ ξεπέρασαν τους 170 oC που είναι και το σημείο τήξης του PLA.

2. Η μονάδα φωνητικής αναγνώρισης μειονεκτεί σε περιβάλλον θορύβου, και δυσκολεύεται να καταλαβαίνει τις φωνητικές εντολές.