Hosted by OSOS , contributed by npanagio on 28 May 2019
Ο συναγερμός είναι ένα σύστημα που το χρησιμοποιούν πολλά Δημόσια κτήρια με σκοπό να προστατεύονται από κακόβουλα άτομα που θέλουν να μπουν στο κτήριο εκτός ωραρίου λειτουργίας έχοντας κακό σκοπό. Για παράδειγμα, στο Γυμνάσιο Βελισαρίου Ιωαννίνων λειτουργεί συναγερμός που μπαίνει σε λειτουργία το μεσημέρι μετά το πέρας των εργασιών καθαρισμού και βγαίνει εκτός λειτουργίας το πρωί πριν έρθουν οι μαθητές. Ο συναγερμός αυτός συνδέεται με ανιχνευτές κίνησης που βρίσκονται στους διαδρόμους και σε αίθουσες στις οποίες υπάρχει πολυτιμο υλικό, πχ εργαστήρια. Αν μπροστά από κάποιον απ΄ αυτούς τους ανιχνευτές περάσει κάποιος ενώ ο συναγερμός είναι ενεργοποιημένος, μπαίνει σε λειτουργία η σειρήνα και αποστέλλεται μήνυμα στο κινητό του Διευθυντή.
Ενδέχεται όμως, κάποια απογεύματα, κάποιοι να θέλουν να χρησιμοποιήσουν χώρους του σχολείου για να κάνουν κάποια δουλειά, όπως για παράδειγμα ο υπεύθυνος του ΕΚΦΕ ή η υπεύθυνη του κυλικείου. Αυτοί ξέρουν τον κωδικό του συναγερμού και, φυσικά, μόλις μπουν στο σχολείο τον απενεργοποιούν. Ο συναγερμός πρέπει πάλι να ενεργοποιηθεί από τον τελευταίο που θα φύγει. Δυστυχώς όμως, ο καθένας που φεύγει, δεν ξέρει αν είναι αυτός ο τελευταίος, επομένως δεν ξέρει αν πρέπει να βάλει ή αν δεν πρέπει να βάλει το συναγερμό. Ο μόνος τρόπος που μπορεί να πάρει αυτή την πληροφορία είναι να ερευνήσει ολόκληρο το κτήριο.
Η κατασκευή που έκανε η ομάδα STEM Ιωαννίνων λύνει αυτό ακριβώς το πρόβλημα. Με κατάλληλους αισθητήρες που μπαίνουν στην είσοδο του σχολείου και που συνδέονται σε έναν Arduino μετρώνται οι εισερχόμενοι και οι εξερχόμενοι και έτσι υπολογίζεται ο αριθμός των ατόμων που βρίσκονται κάθε στιγμή στο σχολείο. Όποιος κινείται προς την έξοδο, βλέπει τα αναμμένα LED στο κουτί της συσκευής, κι από τον αριθμό τους μαθαίνει πόσα άτομα βρίσκονται μέσα εκείνη τη στιγμή. Αν είναι ο μοναδικός, συμπεραίνει ότι πρέπει να ενεργοποιήσει το συναγερμό.
Αισθάνομαι
Το Εργαστηριακό Κέντρο Φυσικών Επιστημών (ΕΚΦΕ) Ιωαννίνων βρίσκεται στον Β΄ όροφο του Γυμνασίου Βελισσαρίου. Όταν ο υπεύθυνος του ΕΚΦΕ χρειαστεί να πάει εκεί κάποια απογευματινή ώρα, το πρώτο που πρέπει να κάνει είναι να απενεργοποιήσει τον συναγερμό του σχολείου. Όταν όμως έρθει η ώρα να φύγει, δεν είναι σίγουρος αν πρέπει να τον ενεργοποιήσει πάλι γιατί ενδέχεται, στο διάστημα που βρίσκονταν στο χώρο του ΕΚΦΕ, άλλα άτομα να μπήκαν στο σχολείο και να βρίσκονται ακόμα εκεί. Αν ενεργοποιήσει το συναγερμό και φύγει ενώ μέσα στο σχολείο βρίσκεται και άλλο άτομο, όταν αυτό το άτομο κινηθεί μπροστά από έναν από τους ανιχνευτές κίνησης που συνδέονται με το συναγερμό, θα τεθεί σε λειτουργία η σειρήνα και θα σταλεί ένα μήνυμα στο κινητό του Διευθυντή.
Όχι μόνο ο υπεύθυνος του ΕΚΦΕ, αλλά οποιοσδήποτε θέλει να φύγει από το κτήριο, ενώ ο συναγερμός είναι απενεργοποιημένος, έχει αυτό το πρόβλημα: να τον ενεργοποιήσει ή να τον αφήσει έτσι;
Φαντάζομαι
Έστω ότι τη Δευτέρα το απόγευμα κανείς δεν ήταν στο σχολείο. Την Τρίτη το απόγευμα ήταν μια καθαρίστρια που καθάριζε τις τάξεις μετά από την ενισχυτική διδασκαλία και ο υπεύθυνος του εργαστηρίου που ετοίμαζε ένα πείραμα για την άλλη μέρα. Την Τετάρτη το απόγευμα ήταν ο υπεύθυνος ΕΚΦΕ και η υπεύθυνη του κυλικείου που ετοίμαζε κάποια σάντουιτς για την άλλη μέρα. Ο καθένας από αυτούς είχε την αίσθηση ότι ήταν μόνος στο σχολείο, όμως θεωρούσε πιθανό να είναι και άλλοι εκεί μέσα εκτός από αυτόν. Έτσι, όταν έρχοταν η ώρα να φύγει, δεν θα έπρεπε να ενεργοποιήσει το συναγερμό και να φύγει πριν εξετάσει αν είναι κι άλλοι εκεί μέσα,
Σκεφτήκαμε ότι η απάντηση στο ερώτημα: "βρίσκονται άλλα άτομα στο χώρο αυτή τη στιγμή;" θα μπορούσε να δοθεί άμεσα χωρίς να χρειαστεί να ερευνήσει κάποιος ολόκληρο το κτίριο. Αρκεί να υπήρχε κοντά στην είσοδο του κτιρίου ένα σύστημα που, θα είχε την πληροφορία του πλήθους των ατόμων μέσα στο κτίριο και θα απεικόνιζε αυτή την πληροφορία.
Ο απλούστερος τρόπος που θα μπορούσε κάποιος να ξέρει πόσα άτομα είναι στο κτίριο κάθε χρονική στιγμή, είναι να τους καταμετράει όπως μπαίνουν και όπως βγαίνουν. Έστω, για παράδειγμα, όταν η καθαρίστρια ετοιμάζεται να φύγει απ΄ το σχολείο, δεν είναι κανένας μέσα. Αν μετά από δυο ώρες περάσει κάποιος απ΄ το κατώφλι της εισόδου, το πλήθος των ατόμων είναι 1. Όταν περάσει και δεύτερος, γίνονται 2. Αν κάποια χρονική στιγμή είναι 4 άτομα μέσα και περάσει κάποιος το κατώφλι της εισόδου εξερχόμενος, θα γίνουν 3.
Η καταμέτρηση που περιγράψαμε παραπάνω, μπορεί να γίνει με ηλεκτρονικό τρόπο, αν στην κεντρική είσοδο του κτιρίου τοποθετηθούν δυο ανιχνευτές κίνησης, ένας από την έξω πλευρά της εισόδου και ένας από τη μέσα, και αν αυτοί οι ανιχνευτές συνδεθούν σε έναν Arduino. Το σύστημα θα μπαίνει σε λειτουργία όταν το κτίριο είναι άδειο. Ο καθένας που μπαίνει μέσα, θα ενεργοποιεί τον εξωτερικό ανιχνευτή πρώτα και ύστερα τον εσωτερικό, θα καταγράφεται σαν εισερχόμενος και θα αυξάνεται κατά μια μονάδα ο αριθμός των ατόμων μέσα στο κτίριο. Ο καθένας που βγαίνει έξω, θα ενεργοποιεί τον εσωτερικό ανιχνευτή πρώτα και ύστερα τον εξωτερικό, θα καταγράφεται σαν εξερχόμενος και θα μειώνεται κατά μια μονάδα ο αριθμός των ατόμων μέσα στο κτίριο. Θα είναι δηλαδή κάθε στιγμή γνωστός ο αριθμός των ατόμων μέσα στο κτίριο και θα απεικονίζεται με LED. Δηλαδή, αν είναι τρία άτομα στο κτίριο, τρία LED θα είναι αναμμένα.
Δημιουργώ
Τα βασικά μέρη της κατασκευής μας είναι δυο ανιχνευτές κίνησης, ένας μικροελεγκτής Arduino και κάποια LED. Ο ανιχνευτής κίνησης είναι μια συσκευή η οποία εμφανίζει στην έξοδό της την τάση του ηλεκτρικού δικτύου, όταν κάποιο άτομο κινείται στο οπτικό πεδίο της. Οι δυο ανιχνευτές κίνησης τοποθετούνται από την εξωτερική και την εσωτερική πλευρά της κύριας εισόδου του σχολείου.
Ο Arduino είναι τοποθετημένος σε ένα πλαστικό κουτί. Στο καπάκι αυτού του κουτιού βρίσκονται 5 LED (ένα πράσινο, τρία κόκκινα και ένα κίτρινο) που το καθένα συνδέεται στο συλλέκτη ενός τρανζίστορ, ώστε να τραβάει αρκετά mA και να ανάβει έντονα. Με κατάλληλες κλέμες που έχουμε βιδώσει στις πλευρές του κουτιού, συνδέουμε ηλεκτρικά το κουτί με το δίκτυο του ηλεκτρικού ρεύματος, με τους δύο ανιχνευτές καθώς και με έναν κοινό διακόπτη και έναν χρονοδιακόπτη. Το κουτί τοποθετείται κοντά στην κεντρική είσοδο ώστε να είναι εύκολα ορατό από αυτόν που θέλει να βγει από το κτίριο.
Στο εσωτερικό του κουτιού, εκτός από τον Arduino, υπάρχουν δύο μετασχηματιστές 230 V~ to 9 V~ το πρωτεύον των οποίων συνδέεται με την έξοδο των ανιχνευτών κίνησης. Η τάση εξόδου των ανιχνευτών γίνεται 9 V~, ανορθώνεται και μετατρέπεται σε 5 V DC μέσω σταθεροποιητών. Υπάρχει επίσης ένας τρίτος μετασχηματιστής 230 V~ to 7,5 V~ που χρησιμεύει για την τροφοδοσία του Arduino.
Υπάρχουν δηλαδή δύο συστήματα που αποτελούνται από ανιχνευτή κίνησης-μετασχηματιστή-ανορθωτή-σταθεροποιητή που το καθένα δίνει 5 V σε κατάλληλη είσοδο του Arduino και μ΄ αυτόν τον τρόπο ο Arduino ενημερώνεται είτε ότι κάποιο άτομο πέρασε πρώτα από τον εξωτερικό ανιχνευτή και ύστερα από τον εσωτερικό, άρα μπήκε στο σχολείο, είτε το αντίθετο, άρα βγήκε από το σχολείο. Στον κώδικα του Arduino υπάρχει κάποια μεταβλητή η οποία είναι αρχικά 0, αυξάνει κατά μια μονάδα όταν κάποιος μπαίνει στο σχολείο και μειώνεται κατά μια μονάδα όταν κάποιος βγαίνει απο το σχολείο. Κάθε χρονική στιγμή η τιμή της μεταβλητή αυτής είναι ο ακριβής αριθμός ατόμων μέσα στο σχολείο. Αν κάποιο άτομο κινείται κοντά στον εξωτερικό ανιχνευτή και δεν σκοπεύει να μπεί στο σχολείο, τότε δεν ενεργοποιείται ο εσωτερικός και το άτομο αυτό δεν θεωρείται ούτε σαν εξερχόμενο ούτε σαν εισερχόμενο. Αντίστοιχο συμβαίνει και αν κάποιο άτομο κινείται κοντά στον εσωτερικό ανιχνευτή και δεν σκοπεύει να βγει έξω.
Το σύστημα αυτό το βάζει σε λειτουργία η καθαρίστρια όταν όλοι έχουν φύγει από το κτίριο και ετοιμάζεται να φύγει και αυτή. Όταν το σύστημα μπει σε λειτουργία, ανάβει το πράσινο LED που σημαίνει ότι το πλήθος των ατόμων στο σχολείο είναι 0. Αν όμως κάποιο άτομο μπει στο σχολείο αργότερα, ο Arduino θα σβήσει το πράσινο LED και θα αρχίσει να αναβοσβήνει ένα κόκκινο LED. Ταυτόχρονα ο βομβητής θα κάνει περιοδικά μπιπ. Αν είναι δύο άτομα στο σχολείο θα είναι δύο LED αναμμένα και αν είναι τρία άτομα, τρία LED θα είναι αναμμένα. Αν τα άτομα στο σχολείο είναι περισσότερα από τρία, θα ανάβει ένα κίτρινο LED.
Ο τελευταίος που θα φύγει από το σχολείο, καθώς θα κινείται προς την έξοδο, θα βλέπει ένα κόκκινο LED στο κουτί της συσκευής να αναβοσβήνει και θα ακούει τον βομβητή και έτσι θα ξέρει ότι πρέπει να ενεργοποιήσει το συναγερμό.
Στο σύστημα περιλαμβάνονται επίσης ένας διακόπτης τοποθετημένος στο καπάκι ενός κουτιού κοντά στην κονσόλα του συναγερμού και ένας χρονοδιακόπτης. Φεύγοντας η καθαρίστρια από το σχολείο θα ενεργοποιήσει τον συναγερμό και θα πατήσει το διακόπτη του συστήματος ώστε να μπει κι αυτό σε λειτουργία. Αν τυχόν το ξεχάσει, το σύστημα θα μπεί αυτόματα σε λειτουργία με το χρονοδιακόπτη κάποια συγκεκριμένη ώρα. Τα Σαββατοκύριακα και τις γιορτές, που δεν πάει κανένας στο σχολείο, το σύστημα θα μπαίνει σε λειτουργία αυτόματα με το χρονοδιακόπτη.
Λίγες λέξεις τώρα για τον κώδικα που ενσωματώσαμε στον Arduino. Στον κώδικα υπάρχουν δυο if blocks που ενεργοποιούνται από τους δυο ανιχνευτές κίνησης αντίστοιχα. Το πλήθος των ατόμων στο κτίριο αποθηκεύεται στη μεταβλητή pres. Στο τέλος υπάρχει το block switch (pres) που κανονίζει ποιά LED θα ανάβουν σύμφωνα με την τιμή της pres, καθώς και τη λειτουργία του βομβητή.
Κι αφού ολοκληρώθηκε το hardware και το software, άρχισε το hardwork.
Και τέλος ο κώδικας που κάνει το σύστημα να λειτουργεί.