Oppgåve

Interaktivt innhald

Bygg eit trådlaust målesystem med Arduino Uno R4 – avstandsmåling

Lag eit trådlaust sensorsystem i Arduino med ein Arduino Uno R4 og ein ultrasonisk sensor som måler avstand til andre objekt.

Dagens læringsaktivitet

Du skal lage eit trådlaust sensorsystem som blir programmert i Arduino. Med eit Arduino Uno R4-utviklingskort og ein ultralydsensor måler du avstand og sender data til Deploii-nettsida. Dataa kan visast i sanntid på nettsida og lagrast i skya. Seinare kan du laste ned dataa i ønskt filformat (.csv, .txt osb.) og analysere dei vidare i Python eller Excel.

Slik kan eit ferdig oppsett sjå ut:

Utstyr

Til denne oppgåva treng du følgande utstyr:

Arduino UNO R4 WiFi
USB-A-til-mikro-USB-B-kabel med signallinje
pc som køyrer Windows, Mac OS eller Linux
HC-SR04 ultrasonisk sensor (måler avstand til objekt)
leidningar og koplingsbrett (breadboard)
Arduino IDE installert (versjon 2.0 eller nyare)
Deploii-biblioteket installert, og dessutan Board Manager for Arduino (eventuelt òg drivarar)
brukar på Deploii

Oppkopling

Det trengst berre fire koplingar for å drive ein slik ultrasonisk sensor. Han treng spenning/VCC (5 volt) og jord for straumtilførsel. For å hente ut data gjennom Trigpin (triggerpinne) og Echopin (ekkopinne) til sensoren må du kople dei til pin 13 og 12 på Arduinoen.

Sjå 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 sensorar og fire tilkoplingar. Foto. — Her ser du tilkoplingane på ein ultralydsensor av typen HC-SR04.

Mikrokontrollar kopla til ein sensor med leidningar via eit koplingsbrett. Det er ein raud, ein grøn, ein blå og ein svart leidning. Foto. — Her er ultralydsensoren kopla til Arduinoen via eit koplingsbrett. Kvifor er det smart å bruke leidningar i ulike fargar?

NDLA-boksen

Du kan òg velje å bygge prosjektet inn i ein støytsikker boks, til dømes NDLA-boksen.

Oransje boks med grå veggar og ein sensor montert på den eine sida. Illustrasjon. — Her ser du ultralydsensoren. Korleis trur du han verkar?

Deploii-nettsida

Når alt er installert, loggar du deg inn på innloggingssida til Deploii. Deretter må du setje opp følgande (helst i rekkefølge):

eit kort av typen Arduino UNO R4 WiFi
ein datastraum, gjerne kalla Avstand
ein måleserie
eit kontrollpanel med
- ein graf som viser datastraumen Avstand
- ei talvisning som viser datastraumen Avstand
- ein terminal som viser datastraumen Avstand

Viss du lurer på noko undervegs, kan du sjekke ut dei generelle guidane for Deploii på NDLA. Dei viser deg korleis du utfører dei ulike trinna i lista over. Deploii-filmane kan òg vere gode hjelpemiddel. Og så kan du sjølvsagt òg spørje læraren din om hjelp.

Programmering

Installasjon (Arduino IDE)

Om du ikkje har installert noko frå før av, kan du gjere følgande:

Først installerer du Arduino IDE ved å følge oppstartsguiden for Arduino.
Deretter må du laste ned ein såkalla Board Manager for Arduino Uno R4 og kanskje òg ein COM Port Driver. Filmane om Deploii viser deg korleis du kan gjere dette.
Deretter må du laste biblioteket for Deploii ned i Arduino IDE. Dette gjer du via den innebygde bibliotekfunksjonen i Arduino.

Eksempelkode

Vedlagt denne aktiviteten er ein eksempelkode. Han er for Ultrasonisk-sensoren. Denne sensoren kan måle avstand frå andre objekt, og eksempelkoden vil så sende dataa til Deploii. Dette krev at du legg inn korrekt informasjon i eksempelkoden og set opp alt rett på nettsida.

Programmering med KI

Viss du vil programmere ved hjelp av KI, er det viktig at du fortel prateroboten kva rolle han skal ha, og kva du ønsker at han skal gjere. Her får du eit døme på ein slik instruksjon. Du må fylle inn din eigen informasjon i felta som er merkte med XXXXXX.

Det er òg viktig at du limer inn koden du får når du har sett opp Deploii, for å sikre rett kommunikasjon mellom mikrokontrollaren og Deploii. Slik kan instruksen til prateroboten sjå ut:

Du skal vere den digitale hjelparen min når eg skal programmere min Arduino Uno R4 WiFi. Eg skal kople ein Arduino Uno R4 til ein ultralydsensor av typen HC-SR04.

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

Data Arduinoen får, skal sendast til nettportalen Deploii, og datastraumen skal heite Avstand.

Måleverdiar skal visast i seriell monitor på Arduino IDE med ein fart på 9600.

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

Det skal sendast data kvart sekund, og dataa som blir viste, skal reknast om og visast i cm.

Gi meg eit døme på kode, ei liste over komponentane eg treng for å kople ein slik krets, og ein instruksjon i korleis eg skal kople kretsen.

Du skal ta utgangspunkt i denne koden frå Deploii som beskriv korleis mikrokontrollar og Deploii blir kopla saman: LIM INN KODE FRÅ DEPLOII HER

Test ut

No som du har sett opp og programmert alt, skal du teste systemet.

Klarer du å få inn nokon data på kontrollpanelet?
Kva slags data ser du?
I kva format synest du dataa er enklast å lese av?
Fungerer datainnsamlinga òg om du koplar Arduinoen din til andre pc-ar enn din eigen?
Klarer du å laste ned dataa du har målt?
Kva slags data finn du i fila du har lasta ned?

Dataanalyse med Python eller Excel

No skal du bruke kunnskapane dine til å hente ut og analysere data. Start ein ny måleserie på nettsida for datastraumen du har laga for avstand.

Etter at du har fått ned eit tilstrekkeleg tal datapunkt, til dømes 200 i løpet av ein ti minutts periode, kan du laste ned måleserien.

Fila du får, vil ha same namn som datastraumen din, og han er stempla med dato og tid slik at du kan halde styre på kva fil som er nyast. Når fila er på pc-en din, kan du laste ho inn i Python eller Excel og til dømes lage grafar og studere dataa i større detalj.

Filer for nedlasting

Her finn du eit døme på programvare som kan prøvast ut for å få systemet til å fungere, og eksempelkode.

Relatert innhald

Introduksjon til Deploii

Deploii let deg kople mikrokontrollarar til nettsida deploii.no, slik at du kan samle inn og visualisere data via eit kontrollpanel.

Deploii – hurtigguide

For å opprette kommunikasjon mellom eit utviklarkort og Deploii må du gjere nokre grunnleggande oppsett på Deploii og programmere mikrokontrolleren din.