Vissza normál nézetbe Nyomtatás

Gödöllői gimnázium, ahol nem csak a diákok okosodnak, hanem az iskola is

2017-07-28 08:42:43

A gödöllői Premontrei Szent Norbert Gimnázium végzős hallgatóit az Út a Tudományhoz program keretében nyert pályázat is segítette a mérnöki pályára való felkészülésben. A dr. Seres István fizikatanár által irányított projekt célja az volt, hogy a mindennapokban egyre nagyobb hangsúlyt kapó okos-eszköz alkalmazásokat, ezen belül az épületek, lakások üzemeltetése során mind nagyobb jelentőséget kapó okos-ház alkalmazásokat tekintsék át a résztvevő diákok, illetve azok közül néhányat alaposabban kielemezve, meg is építsék és hasznosítsák az iskolában. Természetesen, a munka jelentősége nem elsősorban az alkalmazásoknak a felhasználásában, hanem az alkalmazott elveknek és módszereknek a megismerésében rejlett, igazolva azt, hogy a fizikaórán vagy az informatika órán megtanult ismeretek hogyan hasznosulnak a gyakorlati életben. A választott téma amiatt is szerencsésnek bizonyult, mert a megcélzott résztvevői kör nagy érdeklődést mutat ezen megoldások iránt.

A pályázat keretében a diákok okos zárat fejlesztettek a fizikaszertárhoz és a stúdióhoz, mobiltelefonról is irányítható hang- és fényvezérlőt készíttek a stúdiósok munkájának könnyítésére, de a gondnok munkáját is segítik: az ablakok csukott állapotának ellenőrzéséhez készítettek egy LED-es kijelzőt a terem elé. Készült még emellett hőfokkijelző a sportcsarnok napkollektoros vízmelegítőjéhez, és fényerősség mérő a fizika terembe a megfelelő megvilágítás ellenőrzésére. Az alábbiakban a projekt megvalósítása során fejlesztett eszközöket tekintjük át – Seres István tolmácsolásában – kicsit részletesebben:

Okos zár

Az iskolában több olyan terem is van (fizika előadó, fizikaszertár, stúdió, bizonyos szaktermek), ahova a belépés a sima termekkel ellentétben korlátozott, és ezért kulcsra vannak zárva, miközben a termet használó személyek száma jelentős mennyiségű kulcs használatát igényli. Erre, illetve hosszú távon a használók naplózására is alkalmas rendszert építettünk ki a fizikalaborban, amely rendszer ikerpárja a stúdió részére is összeállt. Az általunk kiépített rendszer annyiban több és jobb a gyárilag kiépített, boltban megvehető rendszereknél, hogy az jobban skálázható, illetve a továbbiakban a naplózás is könnyen megoldható. A rendszer lelke egy Raspberry Pi mikroszámítógép, amely egy relé-modulon keresztül egy elektromos zárat vezényel. A zárat a gyári alkalmazásoknál sokrétűbben lehet működtetni, például NFC chippel (NFC tag, NFC matrica, NFC kártya, telefonba épített NFC chip), de kinyitható egy PIN-kóddal, illetve lokális hálózaton keresztül egy tablet vagy mobiltelefon segítségével egy weboldalon egy kód megadásával is.
Megjegyzendő még, a kezelőegység sem gyári egység, hanem az NFC olvasó, a numerikus billentyűzet és a vezérlő elektronika egy, a diákok által tervezett és 3D nyomtatott dobozba kerültek, ez adja a kezelőegységet.


Ablaknyitás állapotjelző

A rendszert egyelőre egy teremre, a fizika előadóra építettük ki, de ahogyan azt a projekt folytatására vonatkozó részben jeleztük is, ezt tovább szeretnénk fejleszteni. Az épület zárásakor a gondnoknak ellenőriznie kell (vagyonvédelmi és energetikai okokból), hogy a termekben az ablak be van-e csukva. Ezt a normál tantermekben (mivel azok nyitva vannak) könnyen meg tudja nézni, de a szaktermek ellenőrzéséhez (mivel ezek alapállapotban zárva vannak) komoly kulcscsomót kell magával vinnie. Az általunk kifejlesztett eszköz lehetővé teszi, hogy az ajtó kinyitása nélkül, a terem előtt megállapíthassa az ablakok nyitott vagy csukott állapotát. A kifejlesztett eszköz lényege, hogy az ablakok tetejéhez kapcsolókat szereltünk, a kapcsolókat egy kijelző dobozhoz vezetékezve, az ablakok számának megfelelő LED-et építettünk be, és egy ellenőrző gomb megnyomására a LED-ek állapota mutatja az ablakok nyitottságának az állapotát (a zárt ablakot zölden világító LED mutatja, ha nem ég a LED, akkor a neki megfelelő ablak nyitva van).
A kiépített rendszer hosszabb távon akár az épület riasztórendszerének része is lehet, ugyanis az ablak kinyitása elektromos jelként jelenik meg. Ugyancsak hosszabb távon a rendszert – mivel a LED-ek állapota egyúttal bináris szám is – szeretnénk egy vezérlővel számként egy közös felületre küldeni, ahonnét (további termek behuzalozásával) az épület ablakainak zárása akár távolról is ellenőrizhető lenne.


DMX vezérlő

Mivel a projektes diákok közül ketten egyúttal stúdiósok is, felmerült, hogy a kiépítendő eszközökkel a stúdió működtetését is „okosítsák”. Ennek egyik eleme a Raspberry Pi-n alapuló DMX vezérlő, amelyet az iskolai rendezvények (megemlékezések, ünnepségek, szalagavató, farsang) esetén a világítás vezérlésére használnak (RGB LED reflektorokat vezérelnek róla). A fejlesztés indoka, hogy a meglévő vezérlő már erősen elhasználódott, és új eszköz beszerzése jelentős anyagi terhet róna az iskolára, arról nem is beszélve, hogy a saját fejlesztésű eszköz automatizálásra (például: mobiltelefonról való vezérlésre) is alkalmas.
A megtervezett és megépített eszköz azt teszi lehetővé, hogy 16 vezérelhető lámpát irányítsunk az eszköz, illetve a hozzá készült mobil applikáció segítségével.  A vezérlés kiterjed a fényerő, az RGB szín beállítására, illetve előre beállított értékek akár időzített előhívására, azaz programozott működés futtatására. Az eszköz doboza a beépített eszközök (pl. potméter, kijelző) optimális kialakítása érdekében 3D nyomtatásban készült, a nyomtatást és a vezérlő házának modelljeit Autodesk Fusion 360 tervezőprogramban készítette Boldizsár. A 8 fő potméter motorizált, vagyis, ha a felhasználó okos eszközről módosít az állásán, akkor az meg fog jelenni a fizikai eszközön is, a vezérlő potméterét egy lineáris elektromotor a kívánt állásba juttatja. A Raspberry Pi-n fut egy Node.js alapú szerver is, amelyen keresztül kommunikál az Androidos applikációval.


Hangvezérlő
Szintén a stúdiósok által felvetett igényre született meg az iskolai hangosbemondó rendszer Rasberry Pi alapú továbbfejlesztése. Ez lehetővé teszi, hogy a stúdióban levő erősítőket és a hangosítási rendszert időzítetten bekapcsolják, és az elhangzottakat felvegyék. Ezt a hétfő reggelenkénti elmélkedések motiválták, hogy ne kelljen korábban bemenniük, illetve hivatalosan az, hogy ne késsenek el emiatt el az első óráról...


Hőfokkijelző

Az iskola sportcsarnokának fiú öltözőjében évek óta működik egy olyan csap, amelyből napkollektorral melegített víz folyik. A nem semlegesség érdekében a lány zuhanyzóba is szeretnénk egy ilyen rendszer beépíteni (a napenergiás rész már rendelkezésre áll), de szükség lenne egy kijelzőre, ami mutatja a diákoknak a kollektoros rendszer hőfokát (mivel 120 literes tartálya van, intenzívebb használat esetén előfordulhat, hogy napközben már nem elég meleg a víz). A megépített eszköz kijelzőjén a diákok le tudják ellenőrizni a kollektoros rendszer vizének hőmérsékletét, így tudják megfelelő hőmérséklet esetén környezetkímélő módon zuhanyozhatnak. A hőmérsékletmérés érzékelőjét is saját magunk készítettük, egy hőmérsékletfüggő ellenállás és egy hídkapcsolás segítségével. Erre azért volt szükséges, mert az eszközt meghajtó mikrokontroller csak feszültség jelet tud mérni, de a híd elemeinek feszültségéből – a feszültségosztó elv alapján – a kontroller képes meghatározni a termo-ellenállás, és ebből a hőmérséklet értékét. Mivel az egyetemek mérnöki karain (és a gyakorlatban) nagyon elterjedt a Labview program használata, az eszközt működtető programot Labview alatt is elkészítettük.

A projekthez kapcsolódó eszközök bemutatását siker övezte a Pannon Egyetem Hlavay József Környezettudományi és Műszaki Diákkonferenciáján, ahol a Műszaki szekciójában Márta Boldizsár és Herdovics Anna előadása (Nyílik vagy nem nyílik – ez itt a kérdés címmel) különdíjat nyert. A projekt az Emberi Erőforrások Támogatáskezelő Út a Tudományhoz program UT-2016-0045. számú projektjének támogatásával valósult meg.


Az Invitel IP TV és Digitális kábeltévé előfizetéseivel HD minőségben is élvezheti a TV csatornák műsorait.

 

Kapcsolat | ImpresszumAdatvédelem | Médiaajánlat

© Gödöllői Hírek Online