Глоссарий

• Arduino Arduino — це електронна платформа з відкритим кодом, яка складається з апаратної плати Arduino та програмного забезпечення Arduino IDE. • Arduino Create Arduino Create — це онлайн-платформа, яка дозволяє будь-кому писати код, отримувати доступ до вмісту, налаштовувати плати та ділитися проектами. За допомогою Arduino Create Free Plan ви можете використовувати веб-редактор для програмування своєї плати, підключати кілька пристроїв до Arduino IoT Cloud, переглядати колекцію проектів на Arduino Project Hub і віддалено підключатися до своїх плат за допомогою Arduino Device Manager. • Акселерометр X, Y і Z (м/с2) Прискорення телефону ліворуч і праворуч (вісь X), вгору і вниз (вісь Z), вперед і назад (вісь Y), у м/с2. Що відбувається? Об’єкти мають тенденцію залишатися на місці або продовжувати рухатися, якщо вони рухаються — ми називаємо цю тенденцію інерцією. Перший закон Ньютона формально виражає цю ідею: об’єкт продовжує перебувати в стані руху або спокою, якщо на нього не діє незбалансована сила. Коли незбалансована сила змушує об’єкт рухатися, ми кажемо, що об’єкт прискорюється: його швидкість, або швидкість, змінюється — або шляхом прискорення, уповільнення або зміни напрямку. Прискорення вимірюється як зміна швидкості (метрів на секунду) у часі або метрів на секунду в квадраті (м/с2). У вашому телефоні є пристрій для вимірювання цих змін у русі — акселерометр. Усередині акселерометра невеликі підвішені маси можуть вільно рухатися. Зміни в русі змушують ці маси зміщуватися, подібно до того, як ваша власна голова має тенденцію хилитися вперед, коли ви перебуваєте в машині, яка раптово зупиняється. Вимірюючи ці тонкі інерційні зсуви, акселерометр у телефоні може виявляти зміни в русі та орієнтації, що корисно для перемикання екрана з альбомного режиму на портретний, для ігор на телефоні тощо. Ви, мабуть, помітили постійне прискорення осі Z, навіть якщо телефон нерухомо лежить на столі. Це прискорення, яке ми відчуваємо тут, на поверхні Землі, через силу тяжіння, приблизно 9,8 м/с2. Б • бібліотека Бібліотеки — це програмні розширення Arduino API, які розширюють функціональні можливості програми. Вони містять набір попередньо визначених функцій, які ми можемо викликати, але лише якщо ми включимо бібліотеку на початку коду, наприклад #include. Існує багато різних бібліотек для різних цілей. • Барометр Атмосферний тиск вимірюється в гектопаскалях (гПа). Що відбувається? Хоча ми рідко помічаємо це, усі ми живемо на дні глибокого океану повітря: земної атмосфери, яка простягається вгору на 40 кілометрів (130 000 футів). Вага всього цього повітря, що тисне на нас згори, створює так званий атмосферний тиск. На рівні моря атмосферний тиск прикладає силу 14 фунтів на кожен квадратний дюйм — це еквівалент приблизно 1300 фунтів на площу розміром зі стандартний аркуш паперу. Ми не помічаємо цього нищівного тиску, тому що ми звикли до нього, тобто до тих пір, поки він не зміниться, навіть трохи, як це відбувається, коли ми перебуваємо на великій висоті або летимо в літаку. Атмосферний тиск також змінюється залежно від погодних умов, падає за наявності штормового, нестабільного повітря та підвищується, коли повітря стабілізується та небо ясно. Цифровий барометр у вашому телефоні вимірює атмосферний тиск у гектопаскалях. (Гектопаскаль — це 100 паскалів, де паскаль — це один ньютон сили, прикладений до квадратного метра площі.) Ви, мабуть, чули, що синоптики вказують атмосферний тиск у мілібарах — ця одиниця, яка звучить більш зручно, еквівалентна гектопаскалям. Ви можете запитати: навіщо телефону вимірювати тиск? Атмосферний тиск помітно змінюється при навіть невеликих змінах висоти, скажімо, коли ви піднімаєтеся по сходах. Таким чином, цифровий барометр у телефоні може допомогти виявити зміни місця розташування, наприклад, повідомляючи, на якому поверсі будівлі ви перебуваєте, чи їдете ви по верхній чи нижній частині мосту. • Bluetooth® Тип бездротового з’єднання малої дальності між пристроями В • введення Вхідні дані – це сигнали або інструкції, що надсилаються на комп’ютер, коли плата отримує інформацію від будь-якого зовнішнього компонента. Це означає, що інформація надходить до мікроконтролера. Компоненти, які виявляють інформацію та надсилають її на плату, називаються входами, наприклад кнопка, потенціометр і фототранзистор. • відкрите джерело Відкритий вихідний код означає, що будь-хто може заглянути всередину креслень і програмного забезпечення, додавати до них зміни та поширювати вміст. • вихід Вихід — це коли мікроконтролер надсилає інформацію до компонентів, це означає, що інформація витікає з мікроконтролера. Компоненти, які отримують інформацію від мікроконтролера та реагують на неї, називаються виходами, наприклад світлодіод, серводвигун і п’єзо • Wi-Fi Wi-Fi — це тип бездротового з’єднання, що дозволяє пристроям підключатися до Інтернету або спілкуватися один з одним у певній зоні. Д • датчик Датчик – це компонент, який вимірює одну форму енергії (наприклад, світлову, теплову чи механічну енергію) і перетворює її на напругу чи струм. Він використовується для виявлення подій або змін у середовищі та надсилання інформації іншим електронним частинам, таким як плата Arduino. • джерело живлення Джерело енергії, яке використовується для проходження електрики в ланцюзі, як правило, батарея, трансформатор або навіть порт USB вашого комп’ютера. І • IDE IDE означає «інтегроване середовище розробки». Arduino IDE — це місце, де ви пишете програмне забезпечення для завантаження на плату Arduino. IDE перевіряє написаний код і інтерпретує його машинною мовою, яку може обробляти мікроконтролер. • IoT IoT розшифровується як Internet of Things і відноситься до пристроїв, які підключені до Інтернету та спілкуються один з одним. Arduino MKR WiFi 1010 є прикладом пристрою, який можна підключити до Інтернету. • Інтенсивність звуку Інтенсивність звуку, виміряна в децибелах (дБ), що досягає звукового датчика або мікрофона. Що відбувається? Звуки утворюються вібрацією. Ваш голос, наприклад, походить від вібрації голосових зв’язок вашого горла. Ці вібрації створюють чергування зон високого та низького тиску повітря, які поширюються назовні, подібно до кругової брижі, що створюється камінчиком, кинутим у ставок. Усі звуки можна описати з точки зору їх частоти та інтенсивності. Інтенсивність – це те, що ви вимірюєте тут за допомогою датчика інтенсивності звуку Наукового журналу в одиницях децибел (дБ). Інтенсивність, або гучність, залежить від відстані, на яку рухається вібруючий об’єкт кожного разу, коли він вібрує; ми чуємо більшу інтенсивність як збільшення гучності. Частота (також висота або тон) звукової хвилі еквівалентна швидкості її вібрації. Чим швидше об’єкт вібрує, тим вище висота звуку. Датчик інтенсивності звуку Наукового журналу не вимірює частоту, а лише гучність. Важливо знати, що мікрофон у вашому пристрої дуже чутливий до різниць у звукових хвилях у часі, але не до абсолютного розміру кожної хвилі. Ми намагалися вибрати код, який, імовірно, видає цифри, подібні до контрольних номерів, наведених нижче, але кожен пристрій може давати незмінно вищі чи нижчі цифри. Зазвичай вчені калібрують такий датчик за відомим вимірюванням. Наразі Науковий журнал може сказати вам, чи ваша наступна поїздка в поїзді буде гучнішою за ваш наступний рок-концерт, але лише якщо ви візьмете з собою той самий телефон на обидва заходи. Інша річ, яку слід знати, полягає в тому, що існують важливі відмінності між «інтенсивністю звуку», «рівнем інтенсивності звуку» та «звуковим тиском». Ми розглядаємо їх як одне й те саме, але якщо ви хочете копнути глибше, є багато онлайн-ресурсів про відмінності. Найтихіший звук, який може сприйняти середнє людське вухо, визначається як 0 дБ. Звичайна розмова відповідає приблизно 60 дБ, а звуки вище приблизно 140 дБ болючі для людського вуха. Але звуки не повинні бути болючими, щоб бути шкідливими. Постійний вплив звуків у 90 дБ (приблизно гучність пилососа) може призвести до втрати слуху. Шкала децибел є логарифмічною, що створює певну хитрість: джерело звуку 40 дБ не вдвічі інтенсивніше, ніж джерело звуку 20 дБ — воно у 100 разів інтенсивніше. При цьому якщо один дзвінок будильника видає 70 дБ, то два дзвінки будильника видають не 140 дБ, а 73 дБ. Як ми вже сказали, це дивний масштаб. • 10 дБ шелест листя. • 20 дБ шепіт на відстані 5 футів. • тихий шепіт 30 дБ. • 50 дБ опадів. • 60 дБ нормальна розмова. • 90 дБ блендер. • Автомобіль 100 дБ без глушника. • 110 дБ кричати на вухо. • 120 дБ грім. • Відбійний молоток 130 дБ. • 140 дБ під час зльоту літака. Е • ескіз Sketch — це термін, який позначають програми, написані в Arduino IDE К • компас Орієнтація телефону відносно магнітного поля Землі. Вимірюється в градусах. Що відбувається? Ви, мабуть, уже знали, що Земля має магнітне поле. Можливо, ви не підозрювали, що у вашому телефоні є пристрій, призначений для виявлення магнітних полів: магнітометр. Об’єднавши дані магнітометра вашого телефону з орієнтацією телефону в просторі, ми можемо створити цифровий компас. Старомодний компас — це низькотехнологічний магнітометр із намагніченою стрілкою, яка повертається, щоб вирівняти її з навколишнім магнітним полем. У вашому телефоні немає крихітного компаса, натомість є крихітний триосьовий датчик, який використовує електричний струм для визначення напруженості магнітного поля в трьох вимірах простору. Але одного цього недостатньо, щоб створити компас! Чому компас повинен поєднувати дані магнітометра з орієнтацією телефону? Знання орієнтації телефону дозволяє нам обчислити магнітне обертання, навіть якщо телефон не тримається рівно в одній площині з магнітним полем Землі. Ми знаємо, що сила тяжіння перпендикулярна до магнітного поля Землі, тому ми можемо використовувати напрямок сили тяжіння від датчиків акселерометра, щоб визначити, яка частина магнітного поля знаходиться в одній площині з магнітним полем Землі. Як ви могли помітити, компас реагує не лише на магнітне поле Землі, а й на будь-яке магнітне поле, яке трапляється навколо. Магніти, електричний струм і металеві предмети легко керуватимуть магнітометром вашого телефону то в одну, то в іншу сторону, спричиняючи зміну показань компаса. Стійте на відкритій місцевості — бажано на відкритому повітрі та подалі від ліній електропередач — якщо ви хочете бути впевненими, що червоний кінчик вашого компаса вирівняно з магнітним полем Землі. Це допомагає переміщати телефон у формі цифри 8, щоб відкалібрувати магнітометр у телефоні. • крок Висота звуку, виміряна в герцах (Гц), що досягає звукового датчика або мікрофона. Що відбувається? Звуки утворюються вібрацією. Ваш голос, наприклад, походить від вібрації голосових зв’язок вашого горла. Ці вібрації створюють чергування зон високого та низького тиску повітря, які поширюються назовні, подібно до кругової брижі, що створюється камінчиком, кинутим у ставок. Усі звуки можна описати з точки зору їх частоти та інтенсивності. Частота (також висота або тон) звукової хвилі еквівалентна швидкості її вібрації. Чим швидше об’єкт вібрує, тим вище висота звуку. Ми вимірюємо ці вібрації в герцах (Гц), де 1 герц = 1 вібрація/секунду. Людина може чути звуки в діапазоні від 20 до 20 000 Гц. Найнижча клавіша фортепіано видає звук із частотою 27,5 Гц, а найвища — із частотою 4186,01 Гц. Червона точка вказує на те, наскільки близька висота звуку до найближчої ноти. Якщо крок нижчий або «плоскій», крапка з’явиться ліворуч. Якщо тон вищий або «гостріший», ніж червона крапка з’явиться праворуч. • коротке замикання Якщо ми з’єднаємо позитивний і негативний полюси акумулятора безпосередньо або в ланцюг без будь-яких інших компонентів, які споживали б електроенергію, ви отримаєте коротке замикання. Коли це станеться, висока ймовірність того, що акумулятор більше не працюватиме. Л • Лінійний акселерометр Загальне прискорення телефону, без урахування сили тяжіння, у м/с2. Що відбувається? Об’єкти мають тенденцію залишатися на місці або продовжувати рухатися, якщо вони рухаються — ми називаємо цю тенденцію інерцією. Перший закон Ньютона формально виражає цю ідею: об’єкт продовжує перебувати в стані руху або спокою, якщо на нього не діє незбалансована сила. Коли незбалансована сила змушує об’єкт рухатися, ми кажемо, що об’єкт прискорюється: його швидкість, або швидкість, змінюється — або шляхом прискорення, уповільнення або зміни напрямку. Прискорення вимірюється як зміна швидкості (метрів на секунду) у часі або метрів на секунду в квадраті (м/с2). У вашому телефоні є пристрій для вимірювання цих змін у русі — акселерометр. Усередині акселерометра невеликі підвішені маси можуть вільно рухатися. Зміни в русі змушують ці маси зміщуватися, подібно до того, як ваша власна голова має тенденцію хилитися вперед, коли ви перебуваєте в машині, яка раптово зупиняється. Вимірюючи ці тонкі інерційні зсуви, акселерометр у телефоні може виявляти зміни в русі та орієнтації, що корисно для перемикання екрана з альбомного режиму на портретний, для ігор на телефоні тощо. Комбінований лінійний акселерометр фіксує загальне прискорення по всіх трьох осях телефону, за винятком сили тяжіння. М • Магнітометр Сила навколишнього геомагнітного поля в мікротеслах (мкТл). Що відбувається? Ваш телефон містить пристрій, призначений для виявлення магнітних полів: магнітометр. Цей крихітний триосьовий датчик, який використовує електричні струми для визначення напруженості магнітного поля в трьох вимірах простору. Об’єднавши дані з усіх трьох осей, ми можемо створити датчик сумарної напруженості магнітного поля. Деякі магнітометри виявляють магнітні поля за допомогою ефекту Холла — тенденції магнітних полів відхиляти рухомий заряд під час його руху. Новіші магнітометри покладаються на магнітоопір, металеві сплави, які змінюють свій опір у відповідь на магнітні поля. Для чого телефону потрібен магнітометр? Знання вашої орієнтації в просторі корисне для вбудованого компаса та навігаційних програм, особливо тих, які намагаються давати вказівки від повороту до повороту. Магніти, електричні струми та металеві предмети легко керуватимуть магнітометром вашого телефону туди-сюди. Але навіть посеред порожнього поля магнітометр у вашому телефоні завжди показує низькі, ненульові показники: це магнітне поле Землі. • мікроконтролер Мікроконтролер — це мозок Arduino, невеликого комп’ютера, який ми запрограмуємо на прослуховування, обробку та відображення інформації. Він здатний контролювати вихідні дані та зчитувати вхідні значення, а також обробляти ці частини інформації вбудованим у нього процесором. • MKR WiFi 1010 MKR WiFi 1010 має процесор під назвою SAMD21, який розроблений для роботи з низьким енергоспоживанням, і модуль Wi-Fi, який забезпечує підключення до Інтернету. Модуль Wi-Fi також можна використовувати для підключення через Bluetooth. • опір Опір - це міра того, наскільки ефективно матеріал буде проводити електрику. Зокрема, опір можна розрахувати за законом Ома як: R = V/I. П • полярність Якщо компонент має полярність (поляризований), це означає, що він має позитивний (+) і негативний (-) кінці. Деякі з поляризованих компонентів ламаються, викликають проблеми або не працюють, якщо їх під’єднати неправильно. • програма Програма — це певним чином організований набір кодових інструкцій. Програма містить одну або кілька команд, які виконуються послідовно зверху вниз. Програма повідомляє мікроконтролеру, що робити для досягнення певного результату. • провідність Переміщення тепла всередині твердого тіла або між твердими тілами, які контактують. Тепло природним чином тече від області з високою температурою до області з нижчою температурою, поки обидві області не матимуть однакову температуру. • провідність Міра легкості струму, що протікає через об’єкт або матеріал. Провідність обернено пропорційна опору. • поточний Величина потоку заряджених частинок між двома місцями за певний час • прискорення Швидкість зміни швидкості в часі. С • сила Взаємодія, яка змушує об’єкт штовхати або тягнути в певному напрямку, змінюючи рух об’єкта. • СВІТЛОДІОДНИЙ Розшифровується як світловипромінюючий діод. Тип діода, який світиться, коли через нього проходить електрика. Т • температура Фізичне вимірювання тепла, або наскільки гарячий чи холодний об’єкт. Ф • фототранзистор Фототранзистор — це датчик світла, який можна використовувати для вимірювання кількості світла, що досягає компонента. Фототранзистор має полярність і потребує резистора 10 кОм для схеми. Ч • частота Частота - це кількість повторюваних подій за одиницю часу. Частота сигналу визначає, наскільки він швидкий. Ю • USB USB, означає універсальну послідовну шину. Порт USB у комп’ютері використовується для завантаження програм, а також для живлення плати Arduino. Це стандартний порт, який сьогодні є стандартним для більшості комп’ютерів. За допомогою USB-кабелю можна програмувати та живити Arduino через USB-з’єднання. Я • Яскравість Кількість світла, що досягає пристрою. На Android яскравість вимірюється в люксах, які вимірюють кількість світла, що досягає датчика навколишнього освітлення пристрою. В iOS, оскільки датчик навколишнього освітлення недоступний, яскравість натомість вимірюється значенням експозиції (EV), яке вимірює кількість світла, що потрапляє на фронтальну камеру. Що відбувається? Датчик навколишнього освітлення вимірює освітленість у люксах, міру освітлення, яка залежить від кількості вхідного світла та площі, на яку воно поширюється. Повний місяць забезпечує освітлення близько 1 люкс, типова вітальня, освітлена лампами, приблизно 50 люкс, освітлення в класі, схід і захід сонця приблизно 400 люкс, денне світло (непряме сонце) понад 10 000 люкс, а пряме сонце понад 30 000 люкс. Люкс - незнайома одиниця для більшості з нас. Коли ми купуємо лампочки, ми часто робимо покупки за ватами, але потужність лампочки не говорить про те, наскільки яскрава вона, а лише про те, скільки енергії вона споживає. Люмени є кращим показником для легких покупок; вони говорять вам, скільки світла насправді виробляє лампочка. Люкс, тим часом, повідомляє вам, скільки цього світла досягає певної області. Оскільки світло поширюється, коли воно подорожує, кількість люксів зменшується, коли ви віддаляєтеся від джерела світла, навіть якщо джерело все ще випромінює ту саму кількість світла в люменах. Область, яка нахилена від джерела світла, також отримує менше освітлення — саме тому екваторіальні регіони тут на Землі набагато тепліші, ніж холодні полюси. До речі, призначення датчика освітленості у вашому телефоні — контролювати рівень освітленості екрана, підлаштовуючись відповідно до темного та яскравого середовища. Усередині світлового датчика крихітний напівпровідник реагує на вхідне світло, створюючи невеликий, але вимірний електричний струм — явище, відоме як фотоефект. Подібні датчики використовуються в деяких вуличних ліхтарях, щоб вмикати їх, коли на вулиці стемніє.