Oppgave

Interaktivt innhold

Bygg et trådløst målesystem med Arduino Uno R4 – avstandsmåling

Lag et trådløst sensorsystem i Arduino med en Arduino Uno R4 og en ultrasonisk sensor som måler avstand til andre objekter.

Dagens læringsaktivitet

Du skal lage et trådløst sensorsystem som programmeres i Arduino. Med et Arduino Uno R4-utviklingskort og en ultralydsensor måler du avstand og sender data til Deploii-nettsida. Dataene kan vises i sanntid på nettsida og lagres i skya. Seinere kan du laste ned dataene i ønska filformat (.csv, .txt osv.) og analysere dem videre i Python eller Excel.

Slik kan et ferdig oppsett se ut:

Utstyr

Til denne oppgava trenger du følgende utstyr:

Arduino UNO R4 WiFi
USB-A-til-mikro-USB-B-kabel med signallinje
pc som kjører Windows, Mac OS eller Linux
HC-SR04 ultrasonisk sensor (måler avstand til objekter)
ledninger og koplingsbrett (breadboard)
Arduino IDE installert (versjon 2.0 eller nyere)
Deploii-biblioteket installert, samt Board Manager for Arduino (eventuelt også drivere)
bruker på Deploii

Oppkopling

Det trengs bare fire koplinger for å drive en slik ultrasonisk sensor. Den trenger spenning/VCC (5 volt) og jord for strømtilførsel. For å hente ut data gjennom Trigpin (triggerpinne) og Echopin (ekkopinne) til sensoren må du kople dem til pin 13 og 12 på Arduinoen.

Se vedlegg for pinout-diagram av Arduino Uno R4 WiFi.

Oppkopling: Arduino Uno R4 WiFi og Ultralydsensor HC-SR04
Arduino Uno R4 WiFi	Ultralydsensor HC-SR04
5V	VCC
13	Trig
12	Echo
GND	GND

Elektronikkomponent med to sylindriske sensorer og fire tilkoplinger. Foto. — Her ser du tilkoplingene på en ultralydsensor av typen HC-SR04.

Mikrokontroller kopla til en sensor med ledninger via et koplingsbrett. Det er en rød, en grønn, en blå og en svart ledning. Foto. — Her er ultralydsensoren kopla til Arduinoen via et koplingsbrett. Hvorfor er det smart å bruke ledninger i ulike farger?

NDLA-boksen

Du kan også velge å bygge prosjektet inn i en støtsikker boks, for eksempel NDLA-boksen.

Oransje boks med grå vegger og en sensor montert på den ene sida. Illustrasjon. — Her ser du ultralydsensoren. Hvordan tror du den virker?

Deploii-nettsida

Når alt er installert, logger du deg inn på innloggingssida til Deploii. Deretter må du sette opp følgende (helst i rekkefølge):

et kort av typen Arduino UNO R4 WiFi
en datastrøm, gjerne kalt Avstand
en måleserie
et kontrollpanel med
- en graf som viser datastrømmen Avstand
- ei tallvisning som viser datastrømmen Avstand
- en terminal som viser datastrømmen Avstand

Hvis du lurer på noe underveis, kan du sjekke ut de generelle guidene for Deploii på NDLA. De viser deg hvordan du utfører de forskjellige stega i lista over. Deploii-filmene kan også være gode hjelpemidler. Og så kan du selvfølgelig også spørre læreren din om hjelp.

Programmering

Installasjon (Arduino IDE)

Om du ikke har installert noe fra før av, kan du gjøre følgende:

Først installerer du Arduino IDE ved å følge oppstartsguiden for Arduino.
Deretter må du laste ned en såkalt Board Manager for Arduino Uno R4 og kanskje også en COM Port Driver. Filmene om Deploii viser deg hvordan du kan gjøre dette.
Deretter må du laste biblioteket for Deploii ned i Arduino IDE. Dette gjør du via den innebygde biblioteksfunksjonen i Arduino.

Eksempelkode

Vedlagt denne aktiviteten er en eksempelkode. Den er for Ultrasonisk-sensoren. Denne sensoren kan måle avstand fra andre objekter, og eksempelkoden vil så sende dataene til Deploii. Dette krever at du legger inn korrekt informasjon i eksempelkoden og setter opp alt riktig på nettsida.

Programmering med KI

Hvis du vil programmere ved hjelp av KI, er det viktig at du forteller prateroboten hvilken rolle den skal ha, og hva du ønsker at den skal gjøre. Her får du et eksempel på en slik instruksjon. Du må fylle inn din egen informasjon i felta som er merka med XXXXXX.

Det er også viktig at du limer inn koden du får når du har satt opp Deploii, for å sikre riktig kommunikasjon mellom mikrokontrolleren og Deploii. Slik kan instruksen til prateroboten se ut:

Du skal være min digitale hjelper når jeg skal programmere min Arduino Uno R4 WiFi. Jeg skal kople en Arduino Uno R4 til en ultralydsensor av typen HC-SR04.

Arduinoen skal kobles med Trig til pinne 13 og Echo til pinne 12.

Data Arduinoen mottar, skal sendes til nettportalen Deploii, og datastrømmen skal hete Avstand.

Måleverdier skal vises i seriell monitor på Arduino IDE med en hastighet på 9600.

Nettverksnavnet mitt er XXXXXXXX, og passordet er XXXXXXXX. Arduino har definert kort-ID XXXXXXXX.

Det skal sendes data hvert sekund, og dataene som vises, skal omregnes og vises i cm.

Gi meg et eksempel på kode, ei liste over komponentene jeg trenger for å kople en slik krets, og en instruksjon i hvordan jeg skal kople kretsen.

Du skal ta utgangspunkt i denne koden fra Deploii som beskriver hvordan mikrokontroller og Deploii koples sammen: LIM INN KODE FRA DEPLOII HER

Test ut

Nå som du har satt opp og programmert alt, skal du teste systemet.

Klarer du å få inn noen data på kontrollpanelet?
Hva slags data ser du?
I hvilket format synes du dataene er enklest å lese av?
Fungerer datainnsamlinga også om du kopler din Arduino til noen andres pc?
Klarer du å laste ned dataene du har målt?
Hva slags data finner du i fila du har lasta ned?

Dataanalyse med Python eller Excel

Nå skal du bruke kunnskapene dine til å hente ut og analysere data. Start en ny måleserie på nettsida for datastrømmen du har laga for avstand.

Etter at du har fått ned et tilstrekkelig antall datapunkter, for eksempel 200 i løpet av en ti minutters periode, kan du laste ned måleserien.

Fila du får, vil ha samme navn som datastrømmen din, og den er stempla med dato og tid slik at du kan holde styre på hvilken fil som er nyest. Når fila er på pc-en din, kan du laste den inn i Python eller Excel og for eksempel lage grafer og studere dataene i større detalj.

Filer for nedlasting

Her finner du et eksempel på programvare som kan prøves ut for å få systemet til å fungere, og eksempelkode.

Relatert innhold

Introduksjon til Deploii

Deploii lar deg kople mikrokontrollere til nettsida deploii.no, slik at du kan samle inn og visualisere data via et kontrollpanel.

Deploii – hurtigguide

For å opprette kommunikasjon mellom et utviklerkort og Deploii må du gjøre noen grunnleggende oppsett på Deploii og programmere mikrokontrolleren din.