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Configurare Arduino UNO R4 WiFi per Arduino Cloud

Nelle prossime settimane svolgeremo una serie di attività di laboratorio dedicate alla realizzazione di semplici applicazioni IoT con Arduino Cloud, utilizzando come scheda di riferimento Arduino UNO R4 WiFi. Per lavorare in modo ordinato ed efficace, questa guida introduttiva nasce con un obiettivo preciso: accompagnare gli studenti passo dopo passo nella configurazione della scheda e nel collegamento al Cloud, così da essere operativo fin da subito.

Queste attività sono importanti perché ci permetteranno di passare dal classico circuito “che funziona sul banco” a un sistema realmente utile e osservabile: potremo monitorare da computer o da dispositivi mobili lo stato dei sensori (temperatura, luce, presenza, umidità, ecc.), visualizzare i dati su dashboard, registrare misure nel tempo e, quando necessario, intervenire da remoto attivando uscite e comandi (ad esempio LED, relè o attuatori). In altre parole, costruiremo piccoli prototipi che riproducono lo stesso schema operativo di molte soluzioni industriali e domotiche: sensore > rete > dashboard > controllo, con attenzione a affidabilità, leggibilità dei dati e sicurezza di base.

Questa guida è tratta dalla guida ufficiale su cui ho apportato alcune mie modifiche e le ho rese “più didattiche”.

Di seguito dettaglio la procedura essenziale per portare Arduino UNO R4 WiFi “online” collegandola all’Arduino Cloud.

Arduino UNO R4 WiFi, come già dettagliato in precedenti tutorial, integra un modulo radio dedicato (ESP32-S3) che mette a disposizione la connettività WiFi: grazie a questo componente la scheda può collegarsi a Internet e dialogare con i servizi Cloud senza hardware aggiuntivo. Da qui nasce il passaggio chiave dei nostri laboratori: non ci limiteremo a far “funzionare un circuito”, ma impareremo a pubblicare dati, visualizzarli su una dashboard e, quando serve, inviare comandi da remoto.

Al termine della configurazione potrete:

  • caricare sketch anche via rete (OTA, over-the-air) quando previsto dal flusso Cloud,
  • costruire dashboard consultabili da PC o smartphone,
  • monitorare variabili e sensori in tempo reale e, in prospettiva, realizzare prototipi utili per domotica, automazione e telemetria.

Cosa serve

  • Arduino UNO R4 WiFi
  • Arduino Cloud (account gratuito e accesso alla piattaforma)

Configurazione e procedura

Prima di iniziare, se non avete mai utilizzato Arduino Cloud, vi consiglio di dare un’occhiata alla guida “Getting Started With the Arduino Cloud” che vi aiuterà a capire i concetti base e vi farà risparmiare tempo durante la configurazione, però durante le lezioni che seguiranno vi fornirò tutte le indicazioni.

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Blynk – il modo più semplice per creare progetti IoT – lezione 1

Diversi mesi fa mi venne chiesto di sviluppare un corso di base per la realizzazione di sistemi IoT per colleghi che lavorano nei licei. Come spesso accade molte delle sperimentazioni che propongo durante i miei corsi sono derivate da attività laboratoriali svolte con i miei studenti. In più occasioni mi è stato chiesto di pubblicare tutorial in merito all’IoT e recentemente i colleghi che seguiranno il mio prossimo corso: Realizzare laboratori green con il Making e il Coding – 3 ed. mi hanno chiesto esplicitamente di mostrare come costruire attività laboratoriali semplici in cui ci fossero componenti IoT che permettono di controllare remotamente su smartphone la nostra serra o il nostro sistema di controllo ambientale, pertanto a corredo del corso online che inizierà tra breve aggiungerò una serie di guide “IoT” su questo sito aperte a tutti.

La guide saranno utilizzate per estendere le funzionalità delle automazioni che verranno realizzate durante le lezioni, saranno pubblicate nell’arco della durata del corso e secondo le necessità didattiche dei singoli utenti iscritti, potranno essere personalizzate e rese fruibili ai propri studenti.

Sicuramente tra le piattaforme più semplici per connettere dispositivi IoT che possiamo trovare online Blynk IoT è la più usata e conosciuta.
Con Blynk IoT possiamo controllare remotamente il nostro hardware, visualizzare i dati rilevati dai sensori, creare dei datalogger e molto altro. Abbiamo visto sempre su questo sito in passato l’uso di ThingSpeak con BBC micro:bit ed un ESP01 e in questa serie di brevi tutorial, vedremo come utilizzare un WeMos D1 R2 mini per realizzare gli esercizi di base che poi ci consentiranno di controllare remotamente i nostri dispositivi come ad esempio un sistema per la misura dell’inquinamento derivante dalle polveri sottili. Non mi dilunghero sulla modalità di utilizzo del WeMos D1 R2 mini su queste pagine trovate indicazioni.

Per chi avesse altri dispositivi compatibili con la piattaforma Blynk IoT diversi da quello che utilizzo negli esercizi proposti, la procedura di installazione e programmazione è simile, nel caso di differenze fornirò indicazioni.

Agli iscritti al corso darò informazioni specifiche sull’uso di Blynk IoT con BBC micro:bit e Arduino Nano 33 IoT ed altre piattaforme.

La semplicità e la praticità di BlynkIoT  risiede nel fatto che è possibile costruire rapidamente un’interfaccia grafica sul proprio dispositivo iOS e Android al fine di controllare e monitorare i propri progetti. Qundi potrete creare una vostra dashboard virtuale (un centro di controllo grafico) costituto da pulsanti, slider, grafici e molto altro da disporre sullo schermo del vostro dispositivo. All’interno dell’applicazione esistono Widget specifici per il controllo della vostra automazione.

Tre sono le componenti fondamentali del sistema Blynk IoT:

  • Applicazione Blynk: applicazione sul vostro smartphone che mediante i widget forniti permette di creare l’interfaccia grafica per controllare la vostra automazione.
  • Server Blynk: il servizio che gestisce la comunicazione tra l’hardware e il vostro smartphone.
  • Librerie Blynk: permettono di gestire i comandi in ingresso tra la vostra piattaforma hardware: micro:bit, WeMos D1 mini, Arduino, ecc… e il server Blynk.

Durante le esercitazioni analizzeremo le caratteristiche di Blynk ma una cosa importante da sapere subito è che la connessione al cloud può avvenire in diverse modalità: Ethernet, Wi-Fi, USB, GSM, Bluetooth, BLE. Continua a leggere

I miei corsi per Tecnica della Scuola: realizzare laboratori green con il Making e il Coding – 2ed.

Proposte didattiche innovative per la sostenibilità ambientale

Da domani sarò online con la seconda edizione del corso realizzare laboratori green con il Making e il Coding che risponde alla domanda:

Come progettare e quali competenze bisogna avere per realizzare attività laboratoriali per l’educazione e la formazione alla transizione ecologica?

L’attività formativa è finalizzate alla realizzazione di attività STEAM attive ed inclusive per l’educazione alla transizione ecologica, permetterà di acquisire le competenze tecniche necessarie per il controllo dei parametri fisico/chimici mediante l’utilizzo di strumenti didattici che vengono utilizzati comunemente nella scuola in attività laboratoriali per l’apprendimento del Coding e la robotica didattica. Il corso è indirizzato a docenti di ogni ordine e grado.

Verranno mostrati esempli applicativi sperimentati utilizzabili immediatamente in classe, verranno rese disponibili tutte le risorse: programmi e schede di progetto in modo da facilitare l’azione del docente. L’attività sarà assolutamente pratica e di facile fruibilità anche per docenti di discipline non tecniche.

Presentazione del corso

Il corso intende mostrare come, attraverso un’apprendimento attivo ed inclusivo, si possono sviluppare laboratori green per la transizione ecologica, sostenibili e innovativi per la scuola primaria e secondaria al fine di riqualificare giardini e cortili scolastici trasformandoli in ambienti di esplorazione e di apprendimento delle discipline curricolari in un percorso nel quale l’esperienza stessa genera conoscenza e apprendimento.

La realizzazione di orti didattici e giardini a fini didattici prevede un controllo dei parametri fisico/chimici che può essere agevolmente svolta con strumenti didattici che vengono utilizzati comunemente in attività laboratoriali per l’apprendimento del Coding e la robotica didattica.

Schede elettroniche come BBC micro:bit, Arduino, Raspberry Pi, possono assolvere a questo compito e la loro programmazione può avvenire utilizzando i linguaggi più adatti al livello di scuola a cui appartengono gli studenti, quindi si potrà optare per un linguaggio grafico a blocchi o testuale.

L’obiettivo del corso è quello di fornire le competenze necessarie per realizzare in piena autonomia attività laboratoriali volte al controllo automatico dei parametri ambientali che permettono la crescita di singole piante o piccole serre anche idroponiche con un sistema di monitoraggio delle colture basati sull’IoT (Internet of Things). Verranno inoltre mostrate attività pratiche per la realizzazione di dispositivi per il monitoraggio dell’inquinamento atmosferico, acustico e luminoso.

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Puntata 3/3 : Invio dati da micro:bit alla piattaforma IoT ThingSpeak mediante modulo WiFi esp01

Collegare il modulo ESP01 e visualizzare i dati dei sensori

La scheda ESP01 consente di trasferire i dati rilevati dai sensori connessi al micro:bit mediante la connessione WiFi. Questa scheda può essere utilizzata anche con altri tipi di microcontrollori.

Il dispositivo deve essere alimentato mediante una tensione di 3,3 V, questa non potrà essere quella del micro:bit in quanto la corrente necessaria per il suo funzionamento non può essere erogata dal micro:bit, avremo necessità di un alimentatore esterno. E’ sufficiente utilizzare un alimentatore da breadboard in grado di erogare una corrente massima di 700 mA. L’alimentatore da breadboard è fornito di jumper in grado di selezionare la tensione applicata sulle linne verticale di alimentazione della breadboard

Realizzazione circuito

  • 3V3 -> 3,3 V tensione di alimentazione
  • GND -> Ground
  • RX -> pin per la ricezione dei dati
  • TX -> pin pe la trasmissione dei dati
  • EN -> per abilitare o disabilitare la scheda
  • RST -> Reset
  • IO0 -> Pin di input/output 0
  • IO2 -> Pin di input/output 2

Effettuare i seguenti collegamenti tra Esp01 e micro:bit

  • TX -> P1
  • GND -> GND (comune tra Esp01 e miro:bit)
  • EN -> 3,3V (forniti dall’alimentatore)
  • 3V3 -> 3,3V (forniti dall’alimentatore)
  • RX -> P0

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Puntata 2/3 : Invio dati da micro:bit alla piattaforma IoT ThingSpeak mediante modulo WiFi esp01

Creazione del programma nel MakeCode Editor

In questa seconda lezione vedremo come creare il programma che ci permetterà di inviare i dati rilevati dai sensori connessi al micro:bit su ThingSpeak.

Dalla pagina del MakeCode fate clic su +

Assegnare un nome al programma

All’interno dell’ambiente di programmazione clic su “Extensions”

Nel campo di ricerca inserire “esp8266”

Selezionare l’estensione “ESP8266_ThingSpeak”

Verrà aggiunta la collezione delle nuove istruzioni

Aggiungere una “show icon” per visualizzare l’icona di un cuore all’avvio del micro:bit, iò permetterà di avere percezione che il sistema è in funzione. Continua a leggere