Raspberry Pi Pico Kit
alebo čo všetko potrebujete pre vytvorenie chytrého zariadenia ako po hardvérovej, tak aj po softvérovej stránke
Počas predmetu budeme pracovať na vlastnej implementácii chytrého zariadenia. Tento vývoj bude prebiehať počas cvičení a budeme používať prototypovaciu dosku Raspberry Pi Pico 2 WH, ktorú budeme programovať v jazyku MicroPython pomocou vývojového prostredia PyCharm.
Poznámka
Pre programovanie mikrokontroléra nemusíte používať editor PyCharm, ale môžete používať ľubovoľný iný editor. Ak napr. preferujete pre prácu Visual Studio Code, kľudne ho použite a pre prácu s doskou Raspberry Pi Pico si môžete nainštalovať niektoré z dostupných rozšírení.
Inštalácia editora PyCharm
Vývojové prostredie PyCharm je profesionálne vývojové prostredie pre programovanie v jazyku Python. Ako študenti univerzity máte počas štúdia k dispozícii plnú verziu tohto prostredia.
Aby ste mohli v tomto prostredí programovať aj v jazyku MicroPython, nainštalujte si rozšírenie MicroPython Tools.
V prípade, ak používate operačný systém Linux, tak sa
pridajte do skupiny dialout:
$ sudo usermod --append --groups dialout "${USER}"Po pridaní sa odhláste a znovu prihláste do systému.
Komponenty chytrého zariadenia
Nižšie sa nachádza zoznam komponentov, ktoré budete potrebovať pre absolvovanie predmetu. Zadovážte si len tie komponenty, ktoré nemáte, pretože mnohé z nich viete použiť z Arduino Kit-u z 1. ročníka.
Chýbajúce komponenty si môžete kúpiť kdekoľvek, ale odporúčame nákup urobiť na stránke RPishop.cz, ktorá je oficiálnym distribútorom pre produkty Raspberry Pi v Čechách a na Slovensku. Odkazy na jednotlivé komponenty budú smerovať práve na tieto stránky, vďaka čomu viete urobiť len jeden nákup.
Môžete však použiť aj iné online obchody, ako napr.:
Raspberry Pi Pico 2 WH
kúpiť: rpishop.cz
Prototypovacia doska Raspberry Pi Pico 2 WH, ktorá bude srdcom chytrých zariadení, ktoré budeme vytvárať.
Rozširujúca doska Robo Pico
kúpiť: rpishop.cz
Rozširujúca doska Robo Pico alebo Maker Pi Pico Base od spoločnosti Cytron - Obe dosky sú vybavené množstvom prvkov (napr. tlačítka, reproduktor, LED diódy pri každom pin-e, NeoPixel (RGB) LED diódy a pod.) a Grove konektormi, z ktorých vám pripojené súčiastky nebudú vypadávať. Doska Robo Pico je však lepšou voľbou, pretože obsahuje navyše aj H-mostíky pre pripojenie motorov, terminál pre pripojenie LiPo batérie (spolu s nabíjacím obvodom) a rovnako tak sadu štyroch prepojovacích káblov z Grove konektora na 4 pin samice, ktoré by ste si ináč museli kúpiť samostatne.
Prepojovacíe káble z Grove konektora na 4 pin samice
kúpiť: rpishop.cz
Pomocou tohto kábla budete vedieť do Grove konektora pripojiť akýkoľvek prvok, ktorý nemá Grove konektor - proste ho pripojíte pomocou samíc na druhom konci tohto kábla. V balení sa nachádza 5ks.
Upozornenie
Ak ste si však kúpili dosku Robo Pico, tak tieto prepojovacie káble si nemusíte kupovať, pretože sú súčasťou balenia.
Senzor teploty a vlhkosti DHT11/22
kúpiť: rpishop.cz
Niektorý senzor z rodiny DHT senzorov, napr. DHT22. Senzor odporúčame ho kúpiť ako modul, ktorý bude stačiť pripojiť priamo na GPIO piny mikrokontroléra bez nutnosti pripájania ďalšieho rezistora a kondenzátora.
Poznámka
Ak použijete senzor DHT20, budete pre neho potrebovať externú knižnicu.
Poznámka
V Arduino Uno Kit-e z prvého ročníka máte senzor DHT11, ktorý môžete použiť tiež.
Hodiny reálneho času DS3231
kúpiť: rpishop.cz
Napriek tomu, že mikrokontroléry RP2040 aj RP2350 disponujú interným modulom reálneho času (RTC), po odpojení dosky RPi Pico od zdroja napájania dôjde k strate informácie o aktuálnom čase. Preto chytrý senzor vybavíme aj externým RTC modulom, aby sme o aktuálny čas neprišli.
Poznámka
V Arduino Kit-e z prvého ročníka sa síce nachádza hodinový modul DS1302, ale neumožňuje vyslať impulz na prebudenie mikrokontroléra. Preto je pre naše potreby nevhodný.
USB - TTL prevodník
kúpiť: rpishop.cz
Na diagnostické účely sa bude možné k zariadeniu pripojiť prostredníctvom samostatnej sériovej linky. Na pripojenie zariadenia k počítaču budeme potrebovať kábel so zabudovaným prevodníkom medzi rozhraním USB a sériovým rozhraním UART s úrovňami TTL.
Li-Pol nabíjateľná batéria 3,7 V s kapacitou 100 mAh
kúpiť: rpishop.cz
Jednou z výziev, ktorým sa budeme venovať, je optimalizácia spotreby našich zariadení. Aby sme sa tejto problematike mohli venovať čo najlepšie, zariadenia budeme napájať batériou s čo najmenšou kapacitou. Keďže dosku Robo Pico možno napájať pomocou Li‑Pol batérie, použijeme batériu s kapacitou iba 100 mAh. Výhodou tejto dosky je aj zabudovaný nabíjací modul, ktorý umožňuje pripojenú batériu priamo nabíjať.
Upozornenie
Pred pripojením batérie k doske Robo Pico si vždy skontrolujte polaritu konektora. Port pre JST konektor na doske môže mať totiž opačné zapojenie polarity než konektor použitej batérie. Nesprávne pripojenie môže poškodiť batériu alebo dosku.
Doplnkové komponenty
Nasleduje zoznam komponentov, ktoré si nemusíte kúpiť, Ak sa však chcete problematike programovania mikrokontrolérov venovať viac, zvážte aj nasledujúce komponenty.
USB Multimeter
Pri vytváraní chytrého senzora nás bude zaujímať aj spotreba energie. A tú je dobré merať. A ako merač spotreby viete využiť USB multimeter, ktorý sa zapája pomocou USB portu medzi napr. počítač a váš chytrý senzor. Kúpiť vám v tomto prípade odporúčam o čosi drahšie merače z číny z rady UM, ako UM24, UM25, UM34 a podobne (okolo 15Eur). Samozrejme si môžete kúpiť aj iné, ale pri výbere si dajte pozor na toto:
- Kúpte si taký, aby ste ho zapojili (ak máte len USB-C port, nekupujte si merač len s USB-A konektorom).
- Budeme merať prechádzajúci prúd na úrovni jednotiek a desiatok mA Takže si vyberte merač, ktorý má min. 3 desatinné miesta pri meraní prúdu.
- Ak si kúpite lacnejší merač, tak rátajte s tým, že bude nepresný. V princípe nám to až tak nevadí, pretože nám pôjde v prvom rade o rozdiel medzi spotrebou v normálnom režime a spotrebou pri šetrení v režime spánku.
- Nepotrebujete nutne merač, ktorý vie komunikovať cez Bluetooth alebo WiFi.
