Маленькие конструкторы «умного дома»

Конструкторы для обучения детей робототехнике

Share Button

В начале сентября в Москве прошел российский этап международного фестиваля Maker Faire. На фестивале выступило двести участников. Мы побеседовали с самой младшей по возрасту командой, в ней — Миша и Маша Юрасовы, и Миша Максимов. Мальчикам по десять лет, а Маше – восемь.

Выступление команды на Moscow Maker Faire 2017. Слева направо Миша и Маша Юрасовы, Миша Максимов

Выступление команды на Moscow Maker Faire 2017. Слева направо Миша и Маша Юрасовы, Миша Максимов

Проект команды называется «Умный дом». Дом впечатляет с первого взгляда: в нем есть все для жизни. Здесь и комната-студия, разделенная на детскую и взрослую зону, и туалет с ванной, и кухня.

В Москве прошел российский этап международного фестиваля Maker Faire

Приятные мелочи везде: гитара на стене, в ванной на полочках шампуни и расческа, на кухонном столе – пицца и чашечки с вилками. На полу –самодельные коврики, на кроватках – постельное белье, даже предусмотрены тапочки для родителей и детишек. И к тому же перед нами не просто макет дома, а макет умного дома.

В Москве прошел российский этап международного фестиваля Maker Faire

«Умный дом» (smart home) — это система домашних устройств, которые решают определенные задачи без участия человека. «Умный дом» создается с целью облегчить жизнь людей, освободить их от повседневных дел, которые можно автоматизировать.

Понятие «умный дом» включает в себя: инженерную защиту от возгораний, протечек, коротких замыканий; видеонаблюдение и сигнализацию, экономию электроэнергии, газа, воды и других ресурсов,   управление светом, мультимедиа, климат-контроль и удаленное управление со смартфона.

— Ребята, расскажите, пожалуйста, что умеет ваш дом?

— Мы хотели показать, как в маленьком доме можно разместить семью из четырех человек, — рассказывает Миша Юрасов. – Для этого мы придумали убирающиеся кровати и письменный стол. В режиме «Сон» хозяин нажимает на кнопку пульта…

Миша нажимает на кнопку пульта и — кровати автоматически   раскладываются и опускается шторка, которая отделяет детские кроватки от взрослых.

Умный дом детский проект из LEGO и подручных материалов

Кровати разложены или убраны

— Комнату мы разделили на детскую и взрослую зоны, чтобы детям не мешал свет, — продолжает мальчик. — Я придумал также режим «Дискотека»: когда приходят гости, кровати убираются, включается светомузыка (зажигается трёхцветный светодиод), и вертится дискотечный шарик. Этот режим мы включаем вместе с Мишей Максимовым, потому что мотор и свет управляется с его телефона, а музыка – с моего пульта.   

Умный дом детский проект из LEGO и подручных материалов

Дискотека вносит веселые нотки в презентацию дома: вертится маленький дискотечный шар, зажигаются разноцветные огоньки, и играет музыка.

Дискотечный шарик, моторчик и RGB-светодиод входят в основу режима «Дискотека»

Дискотечный шарик, моторчик и RGB-светодиод входят в основу режима «Дискотека»

— Кровати и шторка зонирования – это механизмы, — рассказывает Миша Юрасов, — а мне хотелось использовать в доме и какой-нибудь датчик. Я придумал систему защиты от протечки воды.

Миша берет бумагу и наглядно рисует, как работает датчик протечки: «Наш датчик реагирует не на воду, а на отраженный свет. Датчик излучает свет и принимает его, когда свет вернулся отраженный от поверхности. Но вот появилась лужица…»

Миша выдавливает капельку из шприца: «…и свет преломляется, часть света уходит в стороны, обратно в датчик попадает меньшее количество света, и датчик передает меньшее число. Контроллер дает указание мотору перекрыть кран. Вы этого не видите, потому что кран в трубах, но сейчас вода уже перекрыта. На этом моя работа заканчивается, передаю слово моему другу Мише».

— А можно, пока вы не начали дальше рассказывать, спросить, почему вы включали режим «Дискотека» с разных пультов? Как я понимаю, у вас домом управляют разные микроконтроллеры?

— Все, о чем я рассказал, сделано с использованием Lego-моторов и контроллера Lego Mindstorms EV3, — говорит Миша Юрасов. — Я занимаюсь изучением программирования на Ev3, а Миша изучает микроконтроллер Ардуино.

Платы Arduino в проекте

Платы Arduino в проекте

Дискотеку полностью должен был включать Мишин контроллер, но у него пока не получилось подключить MP3-плеер. А у EV3 есть динамик и возможность играть короткие мелодии.

— Понятно, значит, вы справились с непростой ситуацией, один выручил другого. А ваши контроллеры общаются между собой?

Я читал, что EV3 можно подключить к Ардуино по Bluetooth или по I2C-шине с помощью проводов, — включается в разговор Миша Максимов. — При протечке воды тревожную сирену мог бы включать Ардуино, он принимал бы сигнал от EV3 как от датчика, но мы пока это не сделали. У нас много других идей, что можно сделать в доме: например, установить на крыше солнечные батареи, читать показания с датчиков и управлять домом в веб-приложении.

— Очень непростые у вас цели, ребята. Надеюсь, у вас все получится. Миша, а расскажи, пожалуйста, какие системы Ардуино уже есть в вашем «умном доме»?

— Я делал несколько систем: управление светом, энергосбережение, сигнализацию, климат-контроль, теплый пол. Сейчас я вам все покажу.

Миша Максимов машет ладонью перед входной дверью – и загорается «лампочка» на крыльце.

Проект умного дома с LEGO EV3 и Arduino

Рядом с входной дверью находится пироэлектрический датчик движения. На переднем плане – Микроконтроллер Lego Mindstorms EV3

— Когда хозяин подходит к дому, его «замечает» пироэлектрический датчик и включается свет на крыльце, — рассказывает мальчик. — Когда хозяин выходит из дома и открывает дверь, герконовый датчик передает сигнал, что дверь открыта, и зажигается свет. Когда светло, свет не включается. Видите, я вам показываю и закрываю пальцем фоторезистор? Как будто на улице темно. Если в комнате становится жарко, включается «кондиционер»… Сейчас я пальцем  буду нагревать датчик температуры…

Через несколько секунд срабатывает моторчик с винтом – и нас обдувает прохладным воздухом.

Миша передает мне свой смартфон: «Всеми системами можно управлять со смартфона. Хотите включить свет в ванной или на кухне? Со смартфона можно управлять теплым полом, режимом «Дискотека» и сигнализацией. Если кто-то чужой заходит в дом и пересекает луч лазера, срабатывает «сирена» (пьезодинамик). Это система безопасности уже не применяется, используются датчики движения. Я выбрал лазер, потому что с лазерным лучом наглядно видно, когда срабатывает сигнализация. Ну и просто я люблю лазеры».

— Спасибо вам, ребята, за интересный рассказ с демонстрацией. А как вы придумали свой проект? С чего все начиналось?

— Мы познакомились на конкурсе научно-технических проектов, — рассказывает Миша Юрасов. — Я выступал с роботом-помощником, он сам складывал рубашки. А Миша Максимов защищал проект «Умный дом». Мы познакомились, я рассказал Мише о выдвижных кроватях, оказалось, он мечтал о механизмах в своем доме, но у него нет деталей, из которых можно это сделать. У нас возникла идея сделать совместный проект из конструктора Лего. Все спрашивают, откуда вы взяли столько белых кубиков? У нас дома очень много Лего, даже покупать ничего не пришлось. И мы придумали, как встроить Мишины датчики и моторчики, прикрепить к стене Ардуино, убрать с глаз провода.

— Да провода – это отдельная тема! – в разговор вступил Миша Максимов, — я совсем забыл вам рассказать. Проводов было очень много, чтобы их сократить пришлось паять удлинители. Я их назвал Ежик-пады, потому что они похожи на ежиков. Ох и навозился я с ними, раза три переделывал! Они находятся под полом дома, а дом  — видите? — на ножках. Теперь от каждого устройства к контроллеру тянется не три провода как раньше: сигнальный, питание и «земля», а только сигнальный. Питание и «земля» подводятся к Ежик-падам, а от них уже к каждому датчику и устройству.

Проект умного дома из Структора Амперки

До совместной работы дом выглядел так

Умный дом из конструктора Амперки

Ежик-пады и основная часть проводов проложены под домом

— До встречи с Мишей и Машей у меня был не такой красивый дом, — продолжил Миша Максимов, — в нем была электроника, но на дом он был мало похож. Маша занимается рисованием и рукоделием, она помогала нам сделать дом уютнее. Все эти приятные штучки – это ее рук дело. А мне очень нравятся унитазик и пицца!

И ребята дружно рассмеялись.

Маша Юрасова сделала дом уютным и милым

Маша Юрасова сделала дом уютным и милым

Умный дом. Детский проект

— Маша, ты – единственная девочка в команде, к тому же ты младше мальчиков на два года, расскажи, пожалуйста, интересно ли было тебе заниматься домом?

— Мне понравилось делать проект с мальчиками, — ответила Маша, — я узнала много нового. Сначала было трудно, надо было изучить перспективу, цветовой круг, научиться технике рисования эскизов. Мы с мамой нарисовали очень много эскизов интерьеров и цветовых вариантов. Я сейчас вам покажу небольшое видео, как я рисую (см. ниже). А коврики, которые всем нравятся, мы сделали из маминых носков. Остальные детальки нашлись в моих кукольных домиках.

Разные варианты дизайна умного дома

Маша нарисовала разные цветовые варианты интерьера

— Замечательное видео! Ребята, наверное, на фестивале ваша работа впечатлила зрителей, как и меня. Напоследок вопрос вашим родителям: где ваши дети обучаются робототехнике? Как вы организовали работу над проектом?

—  Конструктор Lego Mindstorms EV3 нам подарили, — рассказала Елена Юрасова, мама Миши и Маши, — и до конкурса мы занимались самостоятельно по книгам и обучающим видео. На конкурсе дети увидели, как много всего можно придумать самим без инструкций. У ребят появилась идея создания общего проекта. А когда работаешь в команде, то и процесс создания проекта протекает гораздо интереснее. Мы ездили друг к другу в гости, конструировали, паяли, планировали дальнейшие действия и, конечно, потом играли – как без этого? В перерывах между встречами все члены команды понимали, что нужно старательно работать над проектом, иначе подведем друзей. Общая ответственность очень помогает, не даёт лениться.

Ребята конструировали, паяли, планировали дальнейшие действия

Ребята конструировали, паяли, планировали дальнейшие действия

Папа Миши Максимова добавил: «Мы тоже занимались сами. Поначалу изучение Ардуино у нас двигалось очень медленно, потому что сразу приходится изучать и основы радиоэлектроники, и программирование на C. Мы год топтались на включении светодиодов, сожгли немало устройств и радиодеталей. Потом наша мама придумала участвовать в конкурсе проектов. Нам тогда до умного дома было как до Луны, но именно эта работа сдвинула нас с мертвой точки. Мы старались, чтобы Миша делал сам, когда не получалось, изучали тему, добивались, чтобы понял и сделал. Теперь он нашел хорошего друга по интересам. Обмен опытом, командная работа – это не менее важно для детей, чем знания».

Я начала благодарить всех за приятное знакомство и познавательную беседу, как тут ребята сказали: «А мы вас тоже хотим спросить! Можно? Вы хотели бы жить в таком доме?» Конечно, я ответила положительно, и ответ был совершенно искренен.

Текст — Мария Максимова, фото и видео Елены Юрасовой.

Share Button

Нет комментариев.

Оставить комментарий

© 2014-2017 Занимательная робототехника, Гагарина Д.А., Гагарин А.С., Гагарин А.А. All rights reserved / Все права защищены. Копирование и воспроизведение в любой форме запрещено. Политика кофиденциальности. Соглашение об обработке персональных данных.
Наверх