X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

SCR.PK Оповещатель

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Андреев Д.А. 1

---

1МБОУ СОШ № 12

Куприянова Е.В. 1

---

1МБОУ СОШ № 12

Работа в формате PDF

1.8 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

С каждым годом инженерные специальности набирают все большую популярность. Развитию технических навыков и инженерного мышления способствуют не только занятия в течение учебного года, но и в каникулярное время, когда отводится больше времени на увлекательное и любимое занятие. В каникулярное время многие школьники отдыхают в лагерях, как специализированного направления по освоению определенной области знаний, так и просто в летних оздоровительных детских лагерях.

Многие детские лагеря располагаются в живописных лесных массива и занимают обширные территории. Не все лагеря имеют хорошую Wi-Fi сеть. Так как же вожатым оповещать детей о различных событиях и сборах? Как вовремя собрать отряд?

Тема проекта: SCR.PK Оповещатель.

Актуальность работы вижу в том, что на данный момент в местах отдыха детей, таких как летние лагеря, нет или не достаточно развиты сети для быстрой передачи информации из-за отсутствия сетей мобильной и Wi-Fi связи и большой территории.

Реализация возможна при создании оповещателя, который может работать в локальной сети без доступа к Интернету.

Цель моего проекта заключается в создании сети устройств для оповещения пользователей (детей и вожатых, вожатых и администрации) детских лагерей и быстрой передачи актуальной и важной информации.

Задачи, поставленные в ходе проекта:

Спрогнозировать «плюсы» и «минусы» создаваемого оповещателя;

Создать модель сборки в программе Tinkercad;

Рассчитать, приобрести необходимые компоненты и провести сборку;

Обработать результат.

При выполнении данной работы были использованы следующие методы:

Наблюдение – дало возможность выбрать вариант создания оповещателя без использования Интернет сети;

Эксперимент – на этапе моделирования показал работу виртуального оповещателя в программе без использования реальных компонентов;

Анализ – позволил выявить возможности и недостатки модели;

Обобщение – обобщены полученные данные и сделаны соответствующие выводы.

Гипотеза - при отсутствии Wi-Fi сети и интернета возможно создать оповещатель для работы в локальной сети без доступа к Интернету.

Глава 1. Прогноз и анализ создаваемого SCR.PK Оповещателя

1.1 «Плюсы» и «минусы»

Плюсы:

   1. Отсутствие аналогов у производителей.

   2. Простота в использовании.

   3. Компактность и практичность.

   4. Есть ретранслятор.

   5. Работа в локальной сети без выхода к интернету.

Минусы: 

   1. Малый размер экрана.

   2. Необходимость большого кол-ва устройств.

   3. Стационарность.

1.2 Принцип работы

Оповещатели могут работать в локальной сети без доступа к интернету, в этом их особенность. У каждого оповещателя есть свой IP-адрес, который используется для соединения. Обращение к оповещателю происходит через браузерную строку при помощи ввода его IP-адреса, а затем команды. Команды бывают разными, их можно менять. При поступлении команды оповещателю на экран выводится сообщение, загорается светодиод и пищит динамик, таким образом не заметить сообщение будет практически невозможно. Сброс осуществляется при помощи кнопки, либо через 2 минуты.

Питание

Напряжение, выдаваемое источником питания, должна быть не более 5V (желательно 3.3V). Можно подключить к сети 220V, но только с преобразователем 220v-->3.3v

Глава 2. Создание SCR.PK Оповещателя

2.1 Создание модели в программе Tinkercad

TinkerCAD  — это простая  облачная среда для твердотельного 3D моделирования, поддерживаемая компанией Autodesk. Несмотря на свою простоту она позволяют создавать довольно сложные объекты.  Программа имеет большую библиотеку настраиваемых примитивов-форм, которые могут быть использованы при создании объектов. Tinkercad позиционирует себя как сервис робототехники для начинающих. Изучать схемотехнику и программирование Arduino помогает раздел Схемы.

Тинкеркад (Tinkercad Circuits Arduino) – бесплатный, удивительно простой и одновременно мощный эмулятор Arduino, с которого можно начинать обучение электронике и робототехнике. Он предоставляет очень удобную среду для написания своих проектов. Не нужно ни чего покупать, ни чего качать — все доступно онлайн. Единственное, что от вас потребуется — зарегистрироваться.

Именно поэтому моделирование схемы оповещателя решено было выполнить в данной программе, что позволило увидеть работу оповещателя и не привело к повреждению конкретных деталей. (Приложение 1).

2.2 Этапы работы по созданию SCR.PK Оповещателя

Этапы

Зарождение идеи проекта

Обсуждение его актуальности, размышления по его реализации, расчёт необходимых компонентов, их приобретение.

Работа с платой и дисплеем, написание кода для его функционирования

Установка необходимых для ESP8266 (далее – плата) и Nokia5510 display (далее – дисплей) библиотек, написание кода для работы дисплея, запуск дисплея и вывод сообщений на экран, устранение недочётов.

Работа с платой, создание сервера, попытки передачи информации на плату

Обращение к плате по IP-адресу, написание специальных команд, вывод сообщения на дисплей во время выполнения команды.

Добавление дополнительных элементов

Подсоединение к схеме светового (светодиод) и звукового (пьезо-динамик) элементов, а также кнопки сброса (Amperka Touch Sensor), их настройка для корректной работы оповещателя.

Работа с локальной сетью

Развёртывание локальной сети без доступа к интернету, подключение оповещателей к сети, попытка передачи сообщения по локальной сети, исправление недочётов.

6) Подключение к источнику питания

Изучение характеристик платы, подбор наиболее оптимального источника питания.

7) Создание документации по проекту

Разработка схем проекта, создание презентаций, поиск необходимой для написания информации.

Глава 3. Расчет экономической стоимости изделия

Вывод: обслуживание оповещателя не требует больших затрат. В случае поломки одного из них происходит замена на другой. Посмотреть подключенные к сети оповещатели можно в центре управления сетями и общим доступом, при этом заранее подключив роутер с развернутой локальной сетью.

Заключение

Поставленная цельдостигнута.

В ходе работы я создал SCR.PK Оповещатель для оповещения пользователей (детей и вожатых, вожатых и администрации) детских лагерей и быстрой передачи актуальной и важной информации.

Поставленные задачи в ходе работы были решены:

Спрогнозированы «плюсы» и «минусы» создаваемого оповещателя;

Создана модель сборки схемы в программе Tinkercad;

Рассчитана стоимость готового изделия;

Изделие прошло проверку работы в школьном лагере.

Перед началом исследования я выдвинул гипотезу: при отсутствии Wi-Fi сети и интернета возможно создать оповещатель для работы в локальной сети без доступа к Интернету. Данная гипотеза подтвердилась.

Список используемой литературы

https://github.com/adafruit/Adafruit-GFX-Library

https://github.com/ekstrand/ESP8266wifi

https://github.com/czukowski/Wire.h

https://github.com/RuiSantosdotme/NodeMCU-Binaries

https://habr.com/ru/post/255625/

https://arduinoplus.ru/arduino-nokia-5110/

https://robotchip.ru/obzor-platy-nodemcu-v2-na-esp8266-12e/

https://cxem.net/arduino/arduino222.php

https://diytech.ru/projects/sozdanie-veb-servera-esp8266-kod-i-skhemy

https://www.arduino.cc/reference/en/language/functions/advanced-io/tone/

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Схема

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Оповещатель в сборке.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Пример работы приложения.