Π Τ Υ Χ Ι Α Κ Η /ΔΙ Π Λ Ω Μ ΑΤ Ι Κ Η Ε Ρ ΓΑ Σ Ι Α

Transcript

1 Α Ρ Ι Σ Τ Ο Τ Ε Λ Ε Ι Ο Π Α Ν Ε Π Ι Σ Τ Η Μ Ι Ο Θ Ε Σ Σ Α Λ Ο Ν Ι Κ Η Σ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Π Τ Υ Χ Ι Α Κ Η /ΔΙ Π Λ Ω Μ ΑΤ Ι Κ Η Ε Ρ ΓΑ Σ Ι Α «ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO» (BIO-SIGNAL DETECTION SENSOR NETWORKS USING ARDUINO) «ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ, ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ - ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ» ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΤΣΙΑΤΣΟΣ ΘΡΑΣΥΒΟΥΛΟΣ - ΚΩΝ/ΝΟΣ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 21/05/2013

2 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ 2

3 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO 3

4 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Π Ε Ρ Ι Λ Η Ψ Η Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η δημιουργία ασύρματης σύνδεσης ανάμεσα στην μικρο-πλατφόρμα Arduino και τον ηλεκτρονικό υπολογιστή. Η ερευνητική ομάδα του τμήματος Πληροφορικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης κατασκεύασε έναν μετρητή άγχους στην ουσία μια πλατφόρμα Arduino συνδεδεμένη με τρείς αισθητήρες: δύο στον καρπό του υποκειμένου μέτρησης και έναν στον λοβό του αυτιού του, οι οποίοι είναι προγραμματισμένοι να στέλνουν συνέχεια μετρήσεις για την θερμοκρασία σώματος, την εφίδρωση και τον καρδιακό παλμό του στον υπολογιστή. Στη συνέχεια αυτές οι μετρήσεις διαβάζονται από ειδική εφαρμογή και ενημερώνουν τον επιβλέποντα για τα επίπεδα άγχους του υποκειμένου. Η σύνδεση αυτή ανάμεσα στην πλατφόρμα Arduino και τον υπολογιστή γίνεται αυτή τη στιγμή ενσύρματα μέσω καλωδίου USB. Ο σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να μετατρέψει την σύνδεση σε ασύρματη για λόγους ευχρηστίας. Θα πρέπει να επιλέξουμε την βέλτιστη ανάμεσα σε διάφορες επιλογές ασύρματης σύνδεσης χρησιμοποιώντας κριτήρια κόστους, αξιοπιστίας και απόδοσης. Στη συνέχεια πρέπει να υλοποιήσουμε τη σύνδεση και να εκτελέσουμε δοκιμές στέλνοντας επιτυχώς κάποια δεδομένα από το Arduino στον υπολογιστή παράλληλα μπορούμε να υλοποιήσουμε παρόμοια σύνδεση με android κινητό. Επίσης θα πρέπει να επιλέξουμε τι είδος μπαταρίας θα χρησιμοποιήσουμε για να μπορεί να λειτουργεί ο μετρητής άγχους αυτόνομα. Τέλος, θα ελέγξουμε τη συσκευή σε συνθήκες τελικής χρήσης, πιθανόν σε μεταπτυχιακούς φοιτητές κατά τη διάρκεια κάποιας εξέτασης, για να βεβαιωθούμε ότι όλα λειτουργούν χωρίς προβλήματα. 4

5 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO A B S T R A C T The object of this thesis is the creation of a wireless communication between the Arduino microcontroller and the computer or android OS cellphone. The research team of the computer science department of the Aristotle University in Thessaloniki has developed an anxiety reader in essence an Arduino platform connected to two sensors, one for the subject s wrist and another for his/her earlobe, which are programmed to continuously transmit readings of the subject s body temperature, perspiration and pulse rate to the computer. These readings are then used by the computer to inform the attendant of the subject s anxiety levels. This connection between the Arduino platform and the computer is done via a USB cable at the moment. The purpose of this thesis is to convert the connection to wireless for usability reasons. We will have to choose the best among a variety of different wireless communication technologies based on criteria of cost, dependability and performance. We then have to establish the connection and test it, successfully transmitting some data from the Arduino to the computer we can also establish a similar connection to an android cellphone. We have to choose what kind of battery we will use so as the anxiety reader can function autonomously too. Finally, we will check the device under end use conditions, probably on post-graduate students during some kind of exam, to make sure everything functions properly. 5

6 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Ε Υ Χ Α Ρ Ι Σ Τ Ι Ε Σ Πριν την παρουσίαση των αποτελεσμάτων της παρούσας εργασίας, αισθανόμαστε την υποχρέωση να ευχαριστήσουμε ορισμένους από τους ανθρώπους που γνωρίσαμε, συνεργαστήκαμε μαζί τους και έπαιξαν πολύ σημαντικό ρόλο στην πραγματοποίησή της: Τον κύριο Τσιάτσο Θρασύβουλο-Κωνσταντίνο, επίκουρο καθηγητή του τμήματος Πληροφορικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης, για την επίβλεψη και καθοδήγηση της διπλωματικής μας εργασίας. Τον κύριο Αποστολίδη Ιπποκράτη, υποψήφιο διδάκτορα ΜΔΕ στις ΤΠΕ στην εκπαίδευση, για την επίβλεψη και βοήθεια καθ όλη τη διάρκεια της εκπόνησης της εργασίας. Τον Στυλιανίδη Παναγιώτη, μεταπτυχιακό φοιτητή του τμήματος Πληροφορικής στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, ως βοηθό στην ανάπτυξη του πρακτικού μέρους της εργασίας μας. <21/05/2013> Μαυράκης Σταύρος, Παπαδοπούλου- Τακέντα Χριστίνα 6

7 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Π Ε Ρ Ι Ε Χ Ο Μ Ε Ν Α ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 4 ABSTRACT... 5 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... 7 ΛΙΣΤΑ ΣΧΗΜΑΤΩΝ... 9 ΛΙΣΤΑ ΠΙΝΑΚΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3: ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι: ΑΝΑΦΟΡΕΣ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ: ΑΚΡΩΝΥΜΑ

8 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ: ΓΛΩΣΣΑΡΙΟ

9 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Λ Ι Σ Τ Α Σ Χ Η Μ ΑΤ Ω Ν ΕΙΚΟΝΑ 1: ΔΙΚΤΥΟ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΕΙΚΟΝΑ 2: ΕΙΔΗ ARDUINO ΕΙΚΟΝΑ 3: ΑΝΑΤΟΜΙΑ ARDUINO ΕΙΚΟΝΑ 4: WIFLY SHIELD ΕΙΚΟΝΑ 5: WIFI SHIELD ΕΙΚΟΝΑ 6: WISHIELD ΕΙΚΟΝΑ 7: BLUESMIRF ΕΙΚΟΝΑ 8: BLUETOOTH SHIELD EIKONA 9: ARDUINO BT ΕΙΚΟΝΑ 10: XBEE WIRE ANTENNA SERIES ΕΙΚΟΝΑ 11: XBEE EXPLORER DONGLE ΕΙΚΟΝΑ 12: XBEE SHIELD ΕΙΚΟΝΑ 13: CELLULAR SHIELD ΕΙΚΟΝΑ 14: ΣΥΝΔΕΣΗ BLUESMIRF ΕΙΚΟΝΑ 15: ΕΝΤΟΠΙΣΜΟΣ COM ΘΥΡΑΣ ΕΙΚΟΝΑ 16: ARDUINO IDE ΕΙΚΟΝΑ 17: ΕΠΙΛΟΓΗ ΚΑΤΑΛΛΗΛΟΥ BOARD ΕΙΚΟΝΑ 18: PROCESSING IDE ΕΙΚΟΝΑ 19: ARDUINO SERIAL MONITOR ΕΙΚΟΝΑ 20: 9V BATTERY ΕΙΚΟΝΑ 21: LIPO BATTERY ΕΙΚΟΝΑ 22: ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΚΥΤΤΑΡΟ ΕΙΚΟΝΑ 23: ΣΥΝΔΕΣH ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟΥ ΜΕ ARDUINO ΕΙΚΟΝΑ 24: ΘΕΡΜΟΣΤΟΙΧΕΙΟ ΕΙΚΟΝΑ 25: ΣΥΝΔΕΣΜΟΛΟΓΙΑ ΘΕΡΜΟΣΤΟΙΧΕΙΟΥ

10 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Λ Ι Σ Τ Α Π Ι Ν Α Κ Ω Ν ΠΙΝΑΚΑΣ 1: ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ

11 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο 1 : Ε Ι Σ Α Γ Ω Γ Η 11

12 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η πραγματοποίηση έρευνας και έπειτα η ανάπτυξη μιας ασύρματης τεχνολογίας για χρήση σε πλατφόρμα Arduino ώστε να αποστέλλονται δεδομένα ασύρματα προς τον υπολογιστή. Τα δεδομένα αυτά αφορούν τις τρεις συνιστώσες άγχους - επιδερμική εφίδρωση, θερμοκρασία και καρδιακός παλμός του υποκειμένου μέτρησης που θα συλλέγονται από μία συσκευή, η οποία θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί ως μετρητής. Η εργασία δομείται σε κεφάλαια ως εξής: Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται μια σύντομη παρουσίαση των Δικτύων Αισθητήρων. Υπάρχει μια περιγραφή της πλατφόρμας Arduino, των χαρακτηριστικών και πλεονεκτημάτων του, και αναφέρονται οι διάφορες εκδόσεις του που κυκλοφορούν στο εμπόριο και αφορούν την ανάπτυξη μιας συσκευής βασισμένης σε αυτό. Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι διαθέσιμες επιλογές σε σχέση με την ασύρματη τεχνολογία που θα υλοποιηθεί, καθώς και τα επί μέρους εξαρτήματα που καθιστούν την κάθε μια από αυτές τις τεχνολογίες πραγματοποιήσιμη. Παρατίθενται τα χαρακτηριστικά απόδοσης και οικονομικού κόστους του κάθε εξαρτήματος καθώς και σύντομες συγκρίσεις αυτών. Στο Κεφάλαιο 4 καταγράφεται η συνολική διαδικασία υλοποίησης της ασύρματης τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένων της διασύνδεσης των επιμέρους εξαρτημάτων υλικού, των προγραμματιστικών διαδικασιών και των δοκιμών που ακολουθήθηκαν μέχρι να επιτευχθεί η σωστή επικοινωνία, αποστολή και λήψη των δεδομένων. Στο Κεφάλαιο αυτό, επιπρόσθετα, προτείνονται τεχνικές βελτιώσεις πάνω στην συσκευή που θα βελτίωναν περαιτέρω την απόδοση και ευχρηστία της συσκευής. Επίσης, αναφέρονται οι τεχνικές δυσκολίες που συναντήθηκαν στην πορεία της ανάπτυξης. Στο Παράρτημα I παρουσιάζονται αλφαβητικά η βιβλιογραφία και οι δικτυακοί τόποι που αναφέρονται στην εργασία. Στο Παράρτημα IΙ παρουσιάζονται τα ακρωνύμια τα οποία χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία για την διευκόλυνση του αναγνώστη. Στο Παράρτημα IIΙ παρουσιάζεται το γλωσσάριο ξενικών όρων οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία για την διευκόλυνση του αναγνώστη. Στο Παράρτημα IV παρουσιάζεται το ευρετήριο των όρων οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία για την διευκόλυνση του αναγνώστη. 12

13 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο 2 : Δ Ι Κ Τ ΥΑ Α Ι Σ Θ Η Τ Η Ρ Ω Ν 13

14 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ Ένα ασύρματο δίκτυο αισθητήρων αποτελείται από χωρικά διατεταγμένους αυτόνομους αισθητήρες για την παρακολούθηση φυσικών ή περιβαλλοντικών συνθηκών, όπως η θερμοκρασία, ο ήχος, η πίεση κλπ και για την συνεργατική μεταφορά των δεδομένων τους μέσα από το δίκτυο σε μια κύρια τοποθεσία. Τα πιο σύγχρονα δίκτυα είναι διπλής κατεύθυνσης, και επιτρέπουν τον έλεγχο της δραστηριότητας των αισθητήρων. Η ανάπτυξη των ασύρματων δικτύων αισθητήρων προωθήθηκε από στρατιωτικές εφαρμογές όπως η επιτήρηση του πεδίου μάχης - σήμερα τέτοια δίκτυα χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανικές και καταναλωτικές εφαρμογές. Τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων είναι κατασκευασμένα από κόμβους, όπου ο καθένας από αυτούς είναι συνδεδεμένος σε έναν ή περισσότερους αισθητήρες. Ένας κόμβος αισθητήρα μπορεί να διαφέρει ως προς το μέγεθος από μερικά κυβικά εκατοστά του μέτρου μέχρι και το μέγεθος ενός κόκκου σκόνης, αν και δεν έχουν κατασκευαστεί ακόμα λειτουργικοί κόμβοι αυθεντικών μικροσκοπικών διαστάσεων. Το κόστος των κόμβων αισθητήρων διαφέρει παρομοίως από μερικά μέχρι εκατοντάδες δολάρια, εξαρτώμενο από την πολυπλοκότητά τους. Οι περιορισμοί κόστους και μεγέθους των κόμβων επηρεάζουν τους αντίστοιχους περιορισμούς σε πόρους όπως η ενέργεια, η μνήμη η υπολογιστική απόδοση και το εύρος συχνότητας επικοινωνίας. [5] Μείζονας σημασίας έννοια αναφορικά με τα δίκτυα αισθητήρων είναι οι μορφοτροπείς. Ένας μορφοτροπέας (transducer) είναι μια συσκευή που μετατρέπει ένα σήμα από μία μορφή ενέργειας σε μια άλλη. Οι μορφές ενέργειας που συχνότερα αφορά ένας μορφοτροπέας, χωρίς αυτό να είναι απόλυτα δεσμευτικό, είναι η ηλεκτρική, η ηλεκτρομαγνητική (συμπεριλαμβανόμενης της φωτεινής), η χημική, η 14

15 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO ακουστική και η θερμική. Ενώ ο όρος «μορφοτροπέας» κοινώς υπαινίσσεται την χρήση αισθητήρα/ανιχνευτή, κάθε συσκευή που μετατρέπει ενέργεια μπορεί να θεωρηθεί ως μορφοτροπέας. Οι μορφοτροπείς χρησιμοποιούνται ευρέως ως όργανα μέτρησης. Χρησιμοποιείται ένας αισθητήρας (sensor) για να ανιχνεύσει μια παράμετρο μίας μορφής και να την μεταφράσει σε μια άλλη μορφής ενέργειας, συχνότερα σε ηλεκτρικό σήμα. Ένας ενεργοποιητής (actuator) δέχεται ως είσοδο ενέργεια και παράγει κίνηση. Η ενέργεια που εφοδιάζει τον ενεργοποιητή μπορεί να είναι ηλεκτρική ή μηχανική (πνευματική, υδραυλική, κλπ). Μια ηλεκτρική μηχανή και ένα μεγάφωνο είναι και τα δύο ενεργοποιητές, καθώς μετατρέπουν ηλεκτρική ενέργεια σε κίνηση εξυπηρετώντας διαφορετικούς σκοπούς. Οι συνδυαστικοί μορφοτροπείς έχουν διπλή λειτουργία. Ανιχνεύουν και παράγουν κίνηση. Για παράδειγμα, ένας τυπικός υπερηχητικός μορφοτροπέας εναλλάσσει πολλές φορές ανά δευτερόλεπτο τις δύο λειτουργίες του, ως ενεργοποιητής για να παράξει κύματα υπερήχων, και ως αισθητήρας για να ανιχνεύσει υπερήχους. 2.1 ARDUINO «Το Arduino είναι μια ανοιχτού λογισμικού πλατφόρμα για δημιουργία αρχετύπων βασισμένη σε ευέλικτου, εύκολου στη χρήση hardware και software. Είναι σχεδιασμένο για καλλιτέχνες, σχεδιαστές, ερασιτέχνες, και για οποιονδήποτε ενδιαφέρεται να δημιουργήσει διαδραστικά αντικείμενα ή περιβάλλοντα.» [3] Χαρακτηριστικά - πλεονεκτήματα Το Arduino μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία προσωποποιημένων ηλεκτρονικών project, παίρνοντας εισερχόμενα δεδομένα από μια ποικιλία διακοπτών και αισθητήρων, και ελέγχοντας μια ποικιλία από εξερχόμενων δεδομένων. Τα προγράμματα μπορεί να είναι ανεξάρτητα (να εκτελούνται μόνο πάνω στην πλατφόρμα), ή μπορεί να χρησιμοποιηθούν για να προωθούν ή να λαμβάνουν πληροφορίες από εφαρμογές που τρέχουν στον υπολογιστή. Οι πλατφόρμες μπορούνε να συναρμολογηθούν με το χέρι ή να αγοραστούν έτοιμες. Το λογισμικό που χρησιμοποιείται για να προγραμματιστεί η πλατφόρμα είναι ανοιχτού κώδικα και μπορεί να ληφθεί δωρεάν. Τα βασικά χαρακτηριστικά τα οποία είναι επίσης τα δυνατά πλεονεκτήματα του Arduino είναι τα ακόλουθα: 15 Χαμηλό κόστος: Τα Arduino είναι σχετικά φθηνά σε σύγκριση με άλλες πλατφόρμες. Σχεδόν όλα τα εξαρτήματα μπορούνε να συναρμολογηθούν με το χέρι, και ακόμα και τα έτοιμα κοστίζουν λιγότερο από 50$. Είναι ανεξάρτητα λειτουργικού συστήματος: Το λογισμικό του τρέχει σε Windows, Macintosh OSX και Linux.

16 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Απλό, ξεκάθαρο προγραμματιστικό περιβάλλον: Το περιβάλλον του Arduino είναι εύκολο στο χρήση για αρχάριους, αλλά παρ όλα αυτά αρκετά ευέλικτο για να το εκμεταλλευτούν οι προχωρημένοι. Ανοιχτού κώδικα και αναπτυσσόμενο λογισμικό: Το λογισμικό του Arduino εκδίδεται σαν ανοιχτού κώδικα εργαλεία, διαθέσιμα για ανάπτυξη από έμπειρους προγραμματιστές. Η γλώσσα μπορεί επίσης να επεκταθεί μέσω βιβλιοθηκών C++. Ανοιχτού κώδικα και αναπτυσσόμενο hardware: Το Arduino είναι βασισμένο στα ATMEGA8 και ATMEGA168 microcontrollers της Atmel. Τα σχέδια για τα εξαρτήματα εκδίδονται κάτω από συγκεκριμένη άδεια, έτσι έμπειροι σχεδιαστές ηλεκτρικών κυκλωμάτων μπορούνε να φτιάξουν τη δικιά τους εκδοχή του εξαρτήματος, επεκτείνοντας και βελτιώνοντας το. Ακόμα και σχετικά άπειροι χρήστες μπορούν να φτιάξουν τη βασική εκδοχή του εξαρτήματος για να καταλάβουν πώς λειτουργεί και να γλιτώσουν χρήματα. [2] Τεχνικά χαρακτηριστικά, παραλλαγές και ανατομία του Arduino Ένας μικροελεγκτής (ή αλλιώς μονάδα μικροελεγκτή - Microcontroller Unit, MCU) μπορεί να θεωρηθεί ένας μικρός υπολογιστής πάνω σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα (μικροτσίπ) που περιλαμβάνει έναν πυρήνα επεξεργασίας, μνήμη, και προγραμματίσιμα περιφερειακά εισόδου και εξόδου (πχ διακόπτες, ηλεκτρονόμους, σωληνοειδή, LEDs, προσαρμόσιμου μεγέθους οθόνες LCD, συσκευές ραδιοσυχνοτήτων, και αισθητήρες για δεδομένα όπως η θερμοκρασία, η υγρασία, το φως κλπ.), μνήμη προγραμματισμού (στην μορφή Flash μνήμης) περιλαμβάνεται επίσης συχνά σε ολοκληρωμένα κυκλώματα, όπως και μνήμη RAM. Οι μικροελεγκτές είναι ένα πολύ δημοφιλές εξάρτημα στα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα. Τα κύρια χαρακτηριστικά μιας μονάδας μικροελεγκτή είναι τα εξής: Θύρες Εισόδου/Εξόδου (I/O - Input/Output ports). Υπάρχουν συνήθως pins που συλλέγουν και παράγουν ψηφιακά σήματα προς άλλα κυκλώματα. Αυτά είναι η διεπαφή των μικροελεγκτών με τον εξωτερικό κόσμο. Αισθητήρες και ενεργοποιητές όπως και άλλες συσκευές που επικοινωνούν με τον μικροελεγκτή συνδέονται σε αυτές τις θύρες. Καθώς αυτές είναι ψηφιακές θύρες, ο μικροελεγκτής λαμβάνει την πληροφορία σε αλληλουχίες Bits και Bytes. CPU: Η κύρια μονάδα επεξεργασίας όπου εκτελούνται όλες οι πράξεις βασίζονται στον προγραμματισμό και την αλληλεπίδραση με εξωτερικά κυκλώματα. Η μνήμη: Περιλαμβάνει το πρόγραμμα που εκτελείται και είναι επίσης διαθέσιμη για την αποθήκευση δεδομένων που δημιουργεί το πρόγραμμα. Είναι συνήθως περιορισμένη και μπορεί να προκαλέσει σφάλματα και προβλήματα σε μεγάλα προγράμματα και σε περιπτώσεις που δεν γίνεται σωστή και αποδοτική διαχείριση της μνήμης. 16

17 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Μια σειριακή γραμμή από τον μικροελεγκτή (Transmit TX) και μια επίσης σειριακή γραμμή προς τον μικροελεγκτή (Receive RX) που επιτρέπουν την ροή των δεδομένων από και προς την πλακέτα μέσω της διασύνδεσης. Οι περισσότεροι μικροελεγκτές συνδυάζονται επίσης με άλλες συσκευές όπως: Ένα σύστημα χρονοδιακόπτη (timer) που επιτρέπει στον μικροελεγκτή να εκτελεί εργασίες ανά τακτά χρονικά διαστήματα. Έναν κύκλωμα μετατροπής αναλογικού σήματος σε ψηφιακό (ADC - Analog to Digital Circuit)ή έναν μετατροπέα που επιτρέπει στον μικροελεγκτή να δεχθεί ως είσοδο αναλογικά δεδομένα προς επεξεργασία. Η πλακέτα του Arduino χρησιμοποιεί ως βάση της έναν μικροελεγκτή με τους απαραίτητους συντελεστές που απαιτούνται για να μας δίνουν την δυνατότητα να να το προγραμματίσουμε και να το συνδέσουμε με αισθητήρες και άλλα κυκλώματα. Με βάση τα τεχνικά χαρακτηριστικά που αναφέρθηκαν προηγουμένως, υπάρχουν πολλές διαφορετικές εκδοχές του Arduino στο εμπόριο. Το πρωτότυπο κατασκευάζεται από την ιταλική εταιρία Smart Projects. Κάποιες παραλλαγές του έχουν σχεδιαστεί από την αμερικανική εταιρία SparkFun Electronics. Μέχρι σήμερα έχουν παραχθεί εμπορικά 16 διαφορετικές εκδόσεις του Arduino: 1. The Serial Arduino 2. The Arduino Extreme 3. The Arduino Mini 4. The Arduino Nano 5. The LilyPad Arduino 6. The Arduino NG 7. The Arduino NG plus 8. The Arduino Bluetooth 9. The Arduino Diecimila 10. The Arduino Duemilanove 11. The Arduino Mega 12. The Arduino Uno 13. The Arduino Mega The Arduino Leonardo 15. The Arduino Esplora 16. The Arduino Due [5] 17

18 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Μερικά παραδείγματα διαφορετικών εκδόσεων: Diecimila Duemilanove Uno Leonardo Mega Nano Due LilyPad 18

19 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Όπως προαναφέρθηκε, η κάρτα του Arduino απαρτίζεται από έναν μικροελεγκτή. Ο πιο διαδεδομένος είναι ο ATmega328, που παρέχει την δυνατότητα σύνδεσης με αισθητήρες και άλλα εξωτερικά κυκλώματα. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται η ανατομία μίας πλακέτας Arduino UNO, με τα βασικά μέρη της. Πρόκειται ένα μοντέλο κυκλώματος μικροελεγκτή με 40 pins, που έχει τοποθετηθεί πάνω σε μία υποδοχή chip περίπου στο κέντρο της διάταξης. Περιλαμβάνει το σημείο τροφοδοσίας (power jack), μία θύρα USB, ένα πλήκτρο επανεκκίνησης, έναν σειριακό προγραμματιστή, και δύο σειρές pins I/O στο πάνω και στο κάτω μέρος της κάρτας. Το πλήκτρο επανεκκίνησης ξαναρχίζει την λειτουργία της πλακέτας από την αρχή. Ο σειριακός προγραμματιστής μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περίπτωση που θέλουμε να προγραμματίσουμε το Arduino χρησιμοποιώντας εξωτερικό προγραμματισμό (επίσης μας δίνει την δυνατότητα να τροποποιήσουμε η να ενημερώσουμε τον Bootloader). Η τροφοδοσία του Arduino μπορεί να γίνει μέσω σύνδεσης USB ή χρησιμοποιώντας εξωτερική πηγή. Στην κάτω δεξιά γωνία παρατηρούμε τα αναλογικά pins (0-5). Αυτά χρησιμοποιούνται για την σύνδεση με αναλογικούς αισθητήρες και για την ανάγνωση των εισόδων αυτών απευθείας από το Arduino. Αριστερά υπάρχουν άλλα 6 pins. Το pin επανεκκίνησης (reset pin) είναι μία ψηφιακή θύρα εισόδου. Μπορούμε για παράδειγμα, να θέσουμε έναν ενεργοποιητή με τιμή κατωφλίου 5V, ώστε όταν διέρχεται ρεύμα κατάστασης HIGH, το pin επανεκκίνησης να επανεκκινεί την κάρτα. Τα επόμενα δύο pins παράγουν τάση 3.3V και 5V αντίστοιχα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία των αισθητήρων και των υπόλοιπων εξαρτημάτων της πλακέτας. Δίπλα σε αυτά βρίσκονται δύο pins γείωσης καθώς και ένα pin τάσης. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το ζεύγος των pin γειώσεων και το pin τάσης για να συνδέσουμε το Arduino με μπαταρία. 19

20 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Το πάνω μέρος της διάταξης περιλαμβάνει τα ψηφιακά pins Εισόδου/Εξόδου και το σειριακό pin επικοινωνίας. Τα πρώτα είναι ένα ζεύγος που σημειώνεται ως Rx και Tx πάνω στην κάρτα. Αυτά χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία με άλλες συσκευές που χρησιμοποιούν σειριακό πρωτόκολλο όπως για παράδειγμα το Bluetooth, οι οθόνες LCD, Shields που σχετίζονται με λειτουργίες επικοινωνίας κλπ. Προς τα αριστερά υπάρχουν 12 I/O pins. Αυτά χρησιμοποιούνται για την ανάγνωση ψηφιακών δεδομένων από συσκευές όπως διακόπτες ή ψηφιακούς αισθητήρες ή ακόμα για τον έλεγχο ενεργοποιητών, όπως για παράδειγμα, στην περίπτωση ενός διακόπτη αναμετάδοσης ψηφιακών δεδομένων. Οι καταστάσεις λειτουργίας αυτών (HIGH/LOW states) καθορίζονται στον εξ αρχής ενσωματωμένο κώδικα λειτουργίας του Arduino. Υπάρχει ακόμα ένα pin γείωσης που χρησιμεύει σε περίπτωση που θέλουμε να συνδέσουμε ένα LED σε κάποιο άλλο pin και, τέλος, αναλογικό παραπεμπτικό pin. Το τελευταίο χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που θέλουμε μέσω του ενσωματωμένου κώδικα να αναφερθούμε σε κάποια τιμή τάσης μέσα στο κύκλωμα, με τιμή που διαφέρει από τις προεπιλογές των 3.3V και 5V. 20

21 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο 3 : Α Σ Υ Ρ Μ ΑΤ Η Ε Π Ι Κ Ο Ι Ν Ω Ν Ι Α 21

22 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΑΣΥΡΜΑΤΗ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Υπάρχουν διάφορες τεχνολογίες ασύρματης επικοινωνίας σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να βρούμε την κατάλληλη για τη σύνδεση του Arduino μας με τον υπολογιστή. Έπρεπε να διαλέξουμε βάση κόστους, αξιοπιστίας και απόδοσης. Παρακάτω παραθέτουμε τις διάφορες επιλογές που ερευνήσαμε: 3.1 WIFI Το WiFi, επίσης γνωστό ως IEEE x, είναι ο ποιο συνηθισμένος τρόπος για να συνδέουμε συσκευές ασύρματα με το ίντερνετ. Όλα τα laptops, smartphones και tablet PCs είναι εξοπλισμένα με διεπαφές WiFi και επικοινωνούνε με τα ασύρματα router για σύνδεση στο διαδίκτυο. Τα εμπορικά διαθέσιμα WiFi εξαρτήματα μπορούν να ενσωματωθούν απευθείας σε διάφορες συσκευές και να παρέχουν άμεση συνδεσιμότητα. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά του απέναντι σε άλλες τεχνολογίες ασύρματης σύνδεσης είναι το γεγονός ότι τα WiFi δίκτυα είναι πολύ εύκολο να εδραιωθούν και έτσι συσκευές με WiFi εξαρτήματα μπορούν να συνδεθούν απευθείας στο διαδίκτυο. Ένα μειονέκτημά του είναι ότι αυτή η τεχνολογία απαιτεί περισσότερο ρεύμα σε σύγκριση με τις άλλες. Τα διάφορα εξαρτήματα μπορούν να καταφέρουν μεταφορά δεδομένων μέχρι και 54 Mbps, απόσταση μέχρι και 150m, ενώ λειτουργούν σε συχνότητα 5 GHz. [2] Διάφορες εμπορικά διαθέσιμες επιλογές περιλαμβάνουν: WiFly Shield Λειτουργεί στα 3.3V, τιμή: 69.95$ [4] 22

23 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Arduino WiFi Shield Λειτουργεί στα 5V, τιμή: 69$ [6] WiShield 5V, τιμή: 55$ [7] 3.2 BLUETOOTH Το Bluetooth είναι ένα τεχνολογικό πρότυπο για μεταφορά δεδομένων σε μικρές αποστάσεις (χρησιμοποιώντας μικρού μήκους ραδιοκύματα για μετάδοση στα MHz) από σταθερές και κινητές συσκευές, δημιουργώντας προσωπικά δίκτυα. Το Bluetooth υπήρξε ένα από τα πρώτα πρωτόκολλα ασύρματης επικοινωνίας σχεδιασμένο για χαμηλή κατανάλωση ρεύματος με σκοπό να αντικαταστήσει μικρού μήκους ενσύρματες επικοινωνίες. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του είναι ότι οι συσκευές μπορούν να ανακαλύψουν και να επικοινωνήσουν μεταξύ τους χωρίς την ανάγκη να βρίσκονται εντός οπτικού πεδίου. Το Bluetooth χρησιμοποιείται συχνά για τη σύνδεση μικρών συσκευών μεταξύ τους, χάρη στο γεγονός ότι μπορεί να υποστηρίξει την αυτόματη δημιουργία ομότιμων 23

24 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ δικτύων (δηλαδή δίκτυα συσκευών που ανταλλάζουν και προωθούν πληροφορίες) και προσφέρει επικοινωνιακή λειτουργικότητα με χαμηλή κατανάλωση ρεύματος. [2] Η μεταφορά δεδομένων στα ακόλουθα εξαρτήματα φτάνει μέχρι και τα 721 Kbps, ενώ η απόσταση κυμαίνεται ανάμεσα σε m BlueSMiRF Silver: 3.3V - 6V, απόσταση 18m, τιμή 39.95$ Gold: 3.3V 6V, απόσταση 100m, τιμή 64.95$ [4] Bluetooth Shield Απόσταση 10m, τιμή 22.90$ [8] Arduino BT Το Arduino BT είναι βασισμένο στο ATmega168, αλλά έχει ενσωματωμένο το Bluegiga WT11 bluetooth module, με άλλα λόγια είναι μια πλατφόρμα Arduino με ενσωματωμένη δυνατότητα Bluetooth επικοινωνίας [3] : 24

25 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Τιμή [9] 3.3 ZIGBEE Το ZigBee είναι μία από τις τελευταίες και πιο προηγμένες ασύρματες επικοινωνίες που ενσωματώνεται ευρέως στην καθημερινή αυτοματοποίηση και στις έξυπνες συσκευές παγκοσμίως. Έχει σχεδιαστεί ειδικά ως ένα διεθνές πρότυπο με σκοπό να απευθύνει τις ανάγκες για χαμηλού κόστους, χαμηλών απαιτήσεων σε τροφοδοσία ασύρματα δίκτυα για επικοινωνία ανάμεσα σε συσκευές. Ένα ZigBee εξάρτημα μπορεί να έχει χαμηλή κατανάλωση των 50 ma. Για παράδειγμα, μία επαναφορτιζόμενη μπαταρία των 850 mah μπορεί να προσφέρει περίπου 17 ώρες συνεχής χρήσης για ένα τέτοιο εξάρτημα. Σε σύγκριση με το Bluetooth το ZigBee προσφέρει καλύτερη ενεργειακή αποδοτικότητα και μεγαλύτερη εμβέλεια, καθιστώντας το μία καλύτερη ασύρματη τεχνολογία για μικρά project. Επιπρόσθετα, επιτρέπει την αυτόματη δημιουργία ομότιμων δικτύων (peer network) και θεωρείται αποδοτικότερα επεκτάσιμο σε αυτόν τον τομέα. Το ZigBee λειτουργεί στα 2.4 GHz, 900 MHz και 868 MHz. Ο μέγιστος ρυθμός μετάδοσης δεδομένων είναι περίπου 250 kbps και η εμβέλεια επικοινωνίας μπορεί να διαφέρει από 100 m μέχρι και 1 Km αναλόγως με την ισχύ του εξαρτήματος (σε μικρά projects συνήθως φτάνουμε τον μέγιστο των 100 m). [2] Xbee Wire Antenna Series 2 3.3V, 250kbps, εμβέλεια 120m, τιμή 20.95$ [4] 25

26 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ XBee Explorer Dongle Το συγκεκριμένο εξάρτημα χρειάζεται για να προσαρτήσουμε το XBee στον υπολογιστή μας. Τιμή 24.95$ [4] Xbee Shield Αντίστοιχα, χρειαζόμαστε αυτό το εξάρτημα για να προσαρτήσουμε το XBee στο Arduino μας. Τιμή 14.95$ [4] 26

27 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO 3.4 CELLULAR 3G Το «φορητό διαδίκτυο» συνήθως απευθύνεται σε πρόσβαση στο διαδίκτυο από μια φορητή συσκευή, όπως ένα smartphone ή ένα laptop μέσω ενός φορητού ευρυζωνικού δικτύου. Το φορητό ευρυζωνικό δίκτυο είναι βασισμένο σε κυψελική επικοινωνία (cellular communication), η ίδια τεχνολογία που χρησιμοποιείται στα κινητά μας τηλέφωνα για τις κλήσεις και τα γραπτά μας μηνύματα. Μπορεί να προσφέρει άμεση συνδεσιμότητα στο internet σε μια ποικιλία ρυθμών δεδομένων. Διάφορα πρότυπα δικτύων υπάρχουν για το φορητό internet - GPRS, 3G, WiMax, και LTE είναι μερικά από αυτά. Εξαιτίας της πολυπλοκότητας του πρωτοκόλλου επικοινωνίας και της κωδικοποίησης πληροφορίας, μαζί με τις υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις σε περιπτώσεις όπου το σήμα είναι ασθενές, η κατανάλωση μπαταρίας των συσκευών φορητού internet είναι ένα πρόβλημα. Παρόλα αυτά είναι μια καλή επιλογή για σύνδεση συσκευών απευθείας στο διαδίκτυο, μιας και μικρά GPRS εξαρτήματα για το Arduino είναι διαθέσιμα και η συνδεσιμότητα δεν χρειάζεται περαιτέρω υποδομή. Ανάλογα με το πρότυπο και την διαθέσιμη κάλυψη δικτύου, οι ταχύτητες σύνδεσης ξεκινάνε από 80 kbps (GPRS) μέχρι και μερικά mbps (3G και 4G). Η εμβέλεια φτάνει μέχρι και μερικά χιλιόμετρα ενώ η τεχνολογία λειτουργεί στα 800 ή 1900 MHz. Οφείλει να σημειωθεί ότι πρέπει να συμπεριλάβουμε μια έγκυρη κάρτα SIM αν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε αυτή την τεχνολογία με το Arduino. [2] Cellular Shield 3.8V, τιμή 99.95$ [9] 27

28 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ 3.5 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Technology Data Rate Range Frequency Price WiFi 54 Mbps 150m 5 GHz 55-70$ Bluetooth 721 Kbps m 2.4 GHz ISM 23-65$ Cellular 3G 5.8 Mbps/ 14.4 Mbps m-km 800 MHz, 1900 MHz 100$ ZigBee Kbps m 2.4 GHz ISM, 868 MHz, 915 MHz ISM ~82$ Όπως φαίνεται στον παραπάνω πίνακα η πιο οικονομική επιλογή είναι το Bluetooth, παρ όλο που δεν είναι τόσο αξιόπιστο όσο το ZigBee. Το WiFi απαγορεύει την ταυτόχρονη σύνδεση μιας συσκευής σε δύο ασύρματα δίκτυα, ενώ το 3G είναι το πιο ακριβό από όλα και επιπλέον χρειάζεται μια κάρτα SIM για να δουλέψει. Για τους παραπάνω λόγους, επιλέξαμε να υλοποιήσουμε την ασύρματη σύνδεση της συσκευής μας χρησιμοποιώντας Bluetooth. 28

29 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο 4 : ΥΛ Ο Π Ο Ι Η Σ Η 29

30 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ Έχοντας επιλέξει το πρωτόκολλο Bluetooth για την ασύρματη επικοινωνία της συσκευής μας για τους λόγους που προαναφέρθηκαν σε προηγούμενο κεφάλαιο, ξεκινήσαμε την ανάπτυξή της. Εργαστήκαμε με το εξάρτημα BlueSMiRF Silver. Μετά από έρευνα καταλήξαμε στο συγκεκριμένο για λόγους αξιοπιστίας και βασιζόμενοι στον προϋπολογισμό που είχαμε θέσει αρχικά. Ενδεικτικά αναφέρουμε παρακάτω κάποια χαρακτηριστικά του εξαρτήματος: Πολύ ισχυρή σύνδεση τόσο στην ακεραιότητα όσο και στην απόσταση μετάδοσης. Ανθεκτικό σχήμα αλλαγής συχνότητας - λειτουργεί σε σκληρά RF περιβάλλοντα όπως τα WiFi, g, και Zigbee. Κωδικοποιημένη σύνδεση. Συχνότητα: 2.4~2.524 GHz. Τάση λειτουργίας: 3.3V-6V. Σειριακή επικοινωνία: bps. Θερμοκρασία σε λειτουργία: -40 ~ +70C. Ενσωματωμένη κεραία. [4] 4.1 ΣΥΝΔΕΣΗ ΤΟΥ BLUESMIRF Αναφέρουμε πως εργαστήκαμε σε υπολογιστή με ενσωματωμένη λειτουργία Bluetooth και 64 bit Windows 8. Για τις αρχικές δοκιμές μας τροφοδοτούσαμε το Arduino μέσω USB θύρας από τον υπολογιστή. Για να συνδέσουμε το BlueSMiRF με το Arduino ακολουθήσαμε τα ακόλουθα βήματα: 1) Το BlueSMiRF έχει 4 pins που μας αφορούν: PWR, GND, Rx και Tx. Συνδέσαμε το PWR pin στο 5V pin του Arduino μας, το GND pin στο Ground pin, το Rx στο Tx pin και τέλος το Tx στο Rx pin. Θέσαμε το Arduino σε λειτουργία και βεβαιωθήκαμε για τη σωστή τροφοδότηση του BlueSMiRF παρατηρώντας το κόκκινο LED που αναβόσβηνε. 30

31 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO 2) Στη συνέχεια ενεργοποιήσαμε το Bluetooth του υπολογιστή, και αφού εντοπίστηκε το Arduino, το προσθέσαμε στη λίστα συσκευών Bluetooth του υπολογιστή. Στο σημείο αυτό χρειάστηκε να πληκτρολογήσουμε τον προεπιλεγμένο κωδικό Ο υπολογιστής πλέον θυμάται, αναγνωρίζει και συνδέεται με την συσκευή αυτόματα. 4.2 ΣΥΓΓΡΑΦΗ ΚΩΔΙΚΑ ΕΛΕΓΧΟΥ Για την σύνταξη του κώδικα χρειάστηκε να προσδιορίσουμε την COM θύρα του υπολογιστή μέσω της οποίας πραγματοποιείται η σύνδεση. Στον πίνακα ελέγχου, στην κατηγορία των συνδεδεμένων συσκευών, εντοπίσαμε το BlueSMiRF και μέσω των ιδιοτήτων του βρήκαμε την αντίστοιχη COM θύρα (συγκεκριμένα την COM 5). 31

32 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Το Arduino διαθέτει δικό του ενσωματωμένο Ολοκληρωμένο Περιβάλλον Ανάπτυξης (IDE), πάνω στο οποίο συντάξαμε τον απαιτούμενο κώδικα. 32

33 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Επιλέξαμε τον τύπο του Arduino και την κατάλληλη COM θύρα: Έπειτα συντάξαμε ένα απλό τμήμα κώδικα για να δοκιμάσουμε την ορθή λειτουργία της σύνδεσης: void setup() { // initialize the serial communication at 9600 baud rate Serial.begin(9600); } 33

34 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ void loop() { // send a test string: Serial.println( Hello, world!! ); // wait a bit for the analog-to-digital converter // to stabilize after the last reading: delay(2); } Στην ουσία αρχικοποιήσαμε την σειριακή σύνδεση στα 9600 baud rate και στέλναμε περιοδικά μέσω του Arduino το test string «Hello,world!!». Κάναμε upload τον κώδικα αυτόν στο Arduino και το επανεκκινήσαμε. Από εδώ και πέρα το Arduino μόλις δεχόταν ρεύμα έστελνε συνεχώς αυτό το string. Για την λήψη των δεδομένων από το Arduino στον υπολογιστή χρησιμοποιήσαμε το προγραμματιστικό περιβάλλον της Processing. Αυτό επίσης είχε το δικό του IDE πάνω στο οποίο εργαστήκαμε για το δοκιμαστικό πρόγραμμα. 34

35 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Ο κώδικας που χρησιμοποιήσαμε φαίνεται παρακάτω: Serial myport; String strreply=""; public void setup() { //initialize serial connection myport = new Serial(this, "COM5", 9600); } public void draw() { delay(50); //check to see if the port is available while (myport.available() > 0) { //read the string String strreply=myport.readstring(); //print the string System.out.println(strreply); } } Αρχικοποιούμε τη σύνδεση με το Arduino και στη συνέχεια εκτυπώνουμε το test string που λαμβάνουμε μέσω Bluetooth. 4.3 ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΩΝ Στο σημείο αυτό παρουσιάστηκαν κάποια προβλήματα. Το πρώτο από αυτά ήταν ότι δεν μεταγλωττιζόταν το προγραμματάκι στην Processing. Ανακαλύψαμε ότι δεν μας δινόταν η δυνατότητα να πραγματοποιήσουμε σειριακή σύνδεση στην 64bit έκδοση της Processing. Ξαναπροσπαθήσαμε στην 32bit έκδοση με επιτυχία. Έπειτα παρατηρήσαμε ότι δε γινόταν σωστά η ασύρματη σύνδεση, το οποίο φαινόταν από το γεγονός ότι το LED του BlueSMiRF δε γινόταν πράσινο, όπως θα έπρεπε. Μετά από έρευνα και δοκιμές, το πρόβλημα λύθηκε αλλάζοντας το default baud rate του BlueSMiRF από 9600 σε Αυτό το πραγματοποιήσαμε μέσω του IDE του Arduino - συνδεθήκαμε μέσω σειριακής κονσόλας με το BlueSMiRF: 35

36 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Για να γίνει αυτή η αλλαγή χρησιμοποιήσαμε τις εντολές: $$$ //enter command mode d //display current settings SU,96 //change baud rate to 9600 d ---<cr> //END Μετά από αυτή τη διόρθωση το LED του BlueSMiRF άναβε πράσινο και η αποστολή του test string γινόταν επιτυχώς. 4.4 ΕΛΕΓΧΟΣ ΑΠΟΣΤΑΣΕΩΝ Μετά την επιτυχή αποστολή των δοκιμαστικών δεδομένων έπρεπε να ελέγξουμε την εμβέλεια της συσκευής μας. Για να επιτευχθεί αυτός ο έλεγχος χρησιμοποιήσαμε δύο φορητούς υπολογιστές, έναν για να τροφοδοτεί το Arduino και έναν για την λήψη των δεδομένων. Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικές αποστάσεις, με και χωρίς ενδιάμεσα φυσικά εμπόδια. Παρ όλους τους ισχυρισμούς της εταιρείας του προϊόντος (18m), η ακτίνα του BlueSMiRF δεν ξεπέρασε τα 5m με εμπόδια. Σε περιοχή ακτίνας 5m η αποστολή/λήψη των δεδομένων εκτελούνταν δίχως προβλήματα - αποφασίστηκε πως αυτή η απόσταση ήταν επαρκής για τις ανάγκες του project. 36

37 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO 4.5 ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΕΤΡΗΤΗ ΑΓΧΟΥΣ Το επόμενο βήμα ήταν να συνδέσουμε το BlueSMiRF με το ήδη αναπτυγμένο δίκτυο αισθητήρων και να ελέγξουμε την συνολική λειτουργία/συνεργασία αυτών. Μέχρι τώρα η σύνδεση του Arduino γινόταν ενσύρματα μέσω USB. Αυτή η σύνδεση ήταν επίσης σειριακή, οπότε δε χρειάστηκε να μεταβάλλουμε τον κώδικα για την καινούρια ασύρματη επικοινωνία. Συνδέσαμε το BlueSMiRF με τον μετρητή άγχους, συνάψαμε τους αισθητήρες σε υποκείμενο δοκιμής με τον τρόπο που προαναφέρθηκε στην εισαγωγή (στον καρπό του χεριού για την συλλογή δεδομένων εφίδρωσης και θερμοκρασίας και στον λοβό του αυτιού για τον καρδιακό παλμό) και θέσαμε σε λειτουργία την συσκευή. Ο έλεγχος ήταν επιτυχής, τα δεδομένα στελνόντουσαν χωρίς προβλήματα και ο υπολογιστής λάμβανε τις αντίστοιχες αριθμητικές ενδείξεις περιοδικά στα προκαθορισμένα χρονικά διαστήματα. 4.6 ΑΥΤΟΝΟΜΗ ΤΡΟΦΟΔΟΣΙΑ Το τελευταίο βήμα ήταν να αντικαταστήσουμε την ενσύρματη (USB) τροφοδοσία της συσκευής μας με κάποια ανεξάρτητη πηγή ενέργειας. Για την δοκιμή χρησιμοποιήσαμε μια απλή μπαταρία των 9V, καθώς το προτεινόμενο εύρος ηλεκτρικής τάσης του Arduino είναι 7-12V. Μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία αποφασίσαμε πως ήταν τόσο επαρκής για να καλύψει τις ανάγκες της συσκευής μας, όσο και η πλέον οικονομική λύση, οπότε και σε αυτήν καταλήξαμε. Είχαμε όμως και άλλες εναλλακτικές επιλογές όπως α) τα φωτοβολταϊκά και β) τα θερμοστοιχεία. Στο σημείο αυτό, όμως, ας αναφερθούμε σε δύο τύπους μπαταρίας, τις επαναφορτιζόμενες και τις λεγόμενες LiPo: 37

38 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Επαναφορτιζόμενες μπαταρίες: πρόκειται για ένα είδος ηλεκτρικής μπαταρίας. Περιλαμβάνει ένα ή περισσότερα ηλεκτροχημικά κύτταρα, και είναι ένα είδος ηλεκτρικού συσσωρευτή. Είναι αλλιώς γνωστός ως δευτερογενές κύτταρο, επειδή οι ηλεκτροχημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε αυτό είναι ηλεκτρικά αναστρέψιμες. Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες υπάρχουν σε πολλά μεγέθη, σχήματα και καλύπτουν εύρος από κύτταρα κουμπιού μέχρι συστήματα megawatt που συνδέονται για να σταθεροποιήσουν ένα ολόκληρο δίκτυο ηλεκτρικής κατανομής. Πολλοί διαφορετικοί συνδυασμοί χημικών χρησιμοποιούνται, όπως για παράδειγμα οι μπαταρίες Ιόντων Λιθίου (Li-ion), οι Νικελίου-Καδμίου (NiCd), οι Νικελίου-Μεταλλικών Υδριδίων (NiMH) και οι Λιθίου-Ιόντων Πολυμερών (Li-Po). Οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες έχουν συνολικά μικρότερο κόστος χρήσης και αντίκτυπου στο περιβάλλον απ ότι οι μπαταρίες μιας χρήσης, ενώ πολλά είδη επαναφορτιζόμενων μπαταριών υπάρχουν στο εμπόριο σε σχήματα, μεγέθη και αποδοτικά χαρακτηριστικά όμοια με τις μπαταρίες μίας χρήσεως. Τέλος, οι επαναφορτιζόμενες μπαταρίες έχουν υψηλότερο αρχικό κόστος, αλλά μπορούν να επαναφορτιστούν πολύ οικονομικά και να χρησιμοποιηθούν πολλές φορές. Οι μπαταρίες LiPo (Λιθίου- ιόντων πολυμερών, Lithium-Polymer): πρόκειται για είδος επαναφορτιζόμενων μπαταριών που αποτελούνται από πολλά πανομοιότυπα δευτερογενή κύτταρα σε παράλληλη συνδεσμολογία, για να αυξηθεί έτσι το επίπεδο εκκένωσης ρεύματος, και συχνά είναι διαθέσιμες σε «πακέτα» για να αυξήσουν την συνολική διαθέσιμη τάση. Οι μπαταρίες LiPo παρουσιάζουν αυξημένη χωρητικότητα και απόδοση από τις απλές επαναφορτιζόμενες ή μίας χρήσεως μπαταρίες και χαρακτηρίζονται από περισσότερους κύκλους επαναφόρτισης. Για την σύνδεσή μιας LiPo με Arduino, είναι απαραίτητος ένας μετασχηματιστής. Οι LiPo θεωρούνται οι πλέον διαδεδομένες μπαταρίες για projects ρομποτικής και μικροηλεκτρονικής, ωστόσο έχουν ένα κάπως πιο υψηλό αρχικό κόστος, περίπου 20$. 38

39 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Φωτοβολταϊκά Ένα ηλιακό κύτταρο (ή αλλιώς φωτοβολταϊκό) είναι μία ηλεκτρική συσκευή που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου (photovoltaic effect). Είναι μια μορφή φωτοηλεκτρικού κυττάρου το οποίο όταν εκτίθεται στο φως (ηλιακό και μη) μπορεί να παράγει και να υποστηρίξει ηλεκτρικό ρεύμα χωρίς να είναι προσκολλημένο σε εξωτερική πηγή τάσης. [5] Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα (αριστερά) το Arduino μπορεί να συνδεθεί απευθείας με ένα φωτοβολταϊκό κύτταρο, μέσω ενός ειδικού καλωδίου (panel circuit box) το οποίο όμως συμπεριλαμβάνει ένα μικρό panelboard παροχής ηλεκτρικής ενέργειας που χωρίζει μια μητρική ηλεκτρική τροφοδοσία ρεύματος σε θυγατρικά κυκλώματα. Παρακάτω (δεξιά) η εικόνα παρουσιάζει ένα τέτοιο panel circuit box. 39

40 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Θερμοστοιχεία Ένα θερμοστοιχείο (thermocouple) αποτελείται από δύο διαφορετικούς αγωγούς σε επαφή, που παράγουν τάση όταν θερμαίνονται. Το μέγεθος της τάσης εξαρτάται από τη διαφορά θερμοκρασίας της ένωσης από τα άλλα τμήματα του κυκλώματος. Τα θερμοστοιχεία είναι ένα ευρέως χρησιμοποιημένο είδος αισθητήρα θερμοκρασίας για μέτρηση και έλεγχο και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την μετατροπή της θερμοκρασίας κλίσης (temperature gradient) σε ηλεκτρισμό. Τα θερμοστοιχεία του εμπορίου είναι φθηνά, εναλλάξιμα, είναι εφοδιασμένα με πρότυπους ρευματοδότες και μπορούν να μετρήσουν ένα μεγάλο εύρος θερμοκρασιών. [5] Η συνδεσμολογία που ακολουθείται κατά την σύνδεση του Arduino με ένα θερμοστοιχείο φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα: 40

41 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO 4.7 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η εργασία αυτή είχε ως στόχο την ανάπτυξη ασύρματης επικοινωνίας ανάμεσα στο Arduino και τον υπολογιστή ή κινητό τηλέφωνο smartphone με λειτουργικό σύστημα Android με σκοπό την αντικατάσταση της υπάρχουσας ενσύρματης μέσω USB. Τα βασικά ερωτήματα που δημιουργήθηκαν και επιχειρήθηκε να απαντηθούν στην παρούσα εργασία είναι: 1. Ποια είναι η βέλτιστη ασύρματη τεχνολογία επικοινωνίας που αρμόζει στο συγκεκριμένο project με βάση το κόστος, την απόδοση και την αξιοπιστία; Λαμβάνοντας υπόψιν τους περιορισμούς κόστους και ευχρηστίας που προαναφέρθηκαν σε προηγούμενο κεφάλαιο, κατασταλάξαμε στο πρωτόκολλο επικοινωνίας Bluetooth. 2. Ποιο εμπορικό προϊόν/εξάρτημα αυτής της τεχνολογίας είναι το κατάλληλο για τις απαιτήσεις μας; Επιλέξαμε το BlueSMiRF Silver έπειτα από μελέτη με βάση τις αξιολογήσεις πολλών χρηστών στο διαδίκτυο, χάρη στην ικανοποιητική αναλογία κόστους/απόδοσης. 3. Τι είδους αυτόνομης πηγής ενέργειας είναι κατάλληλο για την υλοποίηση του στόχου μας; Χρησιμοποιήσαμε απλή μπαταρία των 9V εξαιτίας της διαθεσιμότητάς της και του χαμηλού κόστους της, ενώ είναι επαρκής για την λειτουργία της συσκευής και την αποδέσμευσή της από άλλες πηγές ενέργειας (τροφοδοσία μέσω σύνδεσης με υπολογιστή). 4.8 ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΠΙΘΑΝΕΣ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙΣ Κατά την διάρκεια της εκπόνησης του πρακτικού μέρους αυτής της εργασίας θεωρήσαμε ότι το BlueSMiRF Silver ήταν η καλύτερη επιλογή βασιζόμενη στους παράγοντες κόστους και εμβέλειας. Παρόλα αυτά, μετά τις δοκιμές μας δόθηκε η ευκαιρία να εργαστούμε και με την βελτιωμένη έκδοσή του, το BlueSMiRF Gold. Ενώ η διαφορά στην τιμή τους είναι περίπου 20, η βελτίωση στην απόδοσή τους είναι αισθητή. Χαρακτηριστικά αναφέρουμε ότι δοκιμάσαμε επιτυχώς να στείλουμε δεδομένα ασύρματα με το BlueSMiRF Gold σε απόσταση 15m, ενώ με το BlueSMiRF Silver δεν ξεπερνούσαμε τα 5m. Στη διάρκεια της έρευνας για πιθανές κατάλληλες ασύρματες επικοινωνιακές τεχνολογίες, είχαμε βρει αναφορές για μια έκδοση Arduino με ενσωματωμένη 41

42 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ δυνατότητα Bluetooth (Arduino BT) το οποίο όμως είχε αποσυρθεί από το εμπόριο εκείνη την περίοδο. Το ίδιο προϊόν επανακυκλοφόρησε πολύ αργότερα, στο τέλος του πρακτικού μέρους της εργασίας μας σε τιμή περίπου 65, ενώ το Arduino και το BlueSMiRF Silver συνολικά κοστίζουν περίπου 80. Αυτό επίσης θα ελάττωνε το συνολικό μέγεθος της συσκευής, άρα και θα αύξανε την φορητότητα και την ευχρηστία της. Βέβαια δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τις τεχνικές αποδόσεις αυτού του ενσωματωμένου εξαρτήματος εξ αρχής και αν αυτό θα ικανοποιούσε εξίσου τις ανάγκες μας. Μια πιθανή μελλοντική επέκταση της παρούσας εργασίας είναι η υλοποίηση μιας ένδειξης για την κατάσταση της μπαταρίας, πχ. ένα LED στο εξωτερικό μέρος της συσκευής το οποίο θα ενημερώνει τον χρήστη για την έγκαιρη επαναφόρτισή της. Επιπρόσθετα, θα μπορούσε να επεκταθεί η ασύρματη επικοινωνία της συσκευής και στους αισθητήρες της, με άλλα λόγια και συγκεκριμένα για το project μας, να αποστέλλονται τα δεδομένα από το περικάρπιο και το clip στον λοβό του αυτιού ασύρματα στο Arduino. 42

43 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO 43

44 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α I : Α Ν Α Φ Ο Ρ Ε Σ 44

45 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ [1] Robert Faludi, Building Wireless Sensor Networks, [2] Charalampos Doukas, Building Internet of Things with the Arduino, v

46 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ WEB SITES [3] Arduino website, [4] Sparkfun Electronics, [5] Wikipedia, [6] Arduino Store, [7] Cutedigi, [8] Seeedstudio, [9] Robotstore, 46

47 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α I I : Α Κ Ρ Ω Ν Υ Μ Α 47

48 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΕΛΛΗΝΙΚΟΙ ΟΡΟΙ Ακρώνυμο Επεξήγηση ΑΓΓΛΙΚΟΙ ΟΡΟΙ Ακρώνυμο 3G BT GND GPRS I/O IDE IEEE LCD LED LiPo LTE MCU OS PWR RAM RF SIM USB Επεξήγηση Third Generation Bluetooth Ground (electricity) General Packet Radio Service Input/Output Interactive Development Environment Institute of Electrical and Electronics Engineers Liquid-Crystal Display Light-emitting Diode Lithium-Polymer Long Term Evolution Microcontroller Unit Operating System Power Random Access Memory Radio Frequency Subscriber Identity Module Universal Serial Bus 48

49 ΔΙΚΤΥΑ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΑΝΙΧΝΕΥΣΗΣ ΒΙΟ-ΣΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ARDUINO Π Α Ρ Α Ρ Τ Η Μ Α I I I : ΓΛ Ω Σ Σ Α Ρ Ι Ο 49

50 ΜΑΥΡΑΚΗΣ ΣΤΑΥΡΟΣ ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΥ-ΤΑΚΕΝΤΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΓΛΩΣΣΑΡΙΟ Όρος Actuator Baud rate Default Hardware Laptop Microcontroller Module Sensor node Software Software Transducer Upload Επεξήγηση Ενεργοποιητής Ταχύτητα baud Προεπιλογή Τεχνικός εξοπλισμός Φορητός υπολογιστής Μικροελεγκτής Εξάρτημα Κόμβος αισθητήρα Λογισμικό Λογισμικό Μορφοτροπέας Ανεβάζω 50