MicroPython — dodatni senzori i aktuatori

Pored ugrađenih senzora (akcelerometar, kompas, temperatura), micro:bit možemo povezati sa spoljnim senzorima i aktuatorima. Ovo omogućava izradu ozbiljnijih projekata i uvod u elektroniku.

U ovoj lekciji upoznaćemo se sa:

digitalnim i analognim ulazima
radom sa senzorima rastojanja
servo motorima i drugim aktuatorima

GPIO pinovi na micro:bit-u

Micro:bit ima GPIO pinove (P0, P1, P2…) preko kojih komunicira sa spoljnim komponentama.

Pinovi mogu biti:

ulazni — čitanje senzora
izlazni — upravljanje aktuatorima

□ Referenca: MicroPython pin dokumentacija

Primer: analogno očitavanje senzora

Mnogi senzori (npr. potenciometar, senzor svetla, vlage) vraćaju analognu vrednost.


from microbit import *

while True:
    vrednost = pin0.read_analog()
    display.scroll(vrednost)
    sleep(500)

Funkcija read_analog() vraća vrednost od 0 do 1023.

Senzor rastojanja (ultrasonični)

Ultrasonični senzor meri rastojanje pomoću zvučnih talasa. Često se koristi u robotici i pametnim sistemima.

Osnovna ideja:

jedan pin šalje impuls (TRIG)
drugi pin prima odjek (ECHO)

□ Ovaj senzor se često obrađuje detaljnije u višim razredima, ali je važno razumeti koncept.

□ MakeCode simulacija: https://makecode.microbit.org

Aktuatori — servo motor

Aktuatori su uređaji koji nešto rade:

pokreću motor
pale LED
proizvode zvuk

Servo motor se kontroliše pomoću PWM signala.


from microbit import *

while True:
    pin1.write_analog(30)
    sleep(1000)
    pin1.write_analog(120)
    sleep(1000)

Promenom vrednosti menjamo ugao serva.

Kombinovanje senzora i aktuatora

Najzanimljiviji projekti nastaju kada:

senzor meri stanje okoline
program donosi odluku
aktuator reaguje

Primer ideje:

ako je temperatura visoka → uključi motor
ako je rastojanje malo → oglasi alarm

Mini zadatak

Poveži jedan senzor (npr. potenciometar ili taster) i napiši program koji:

očita vrednost senzora
na osnovu vrednosti uključi ili isključi aktuator

Ne moraš imati pravu komponentu — razmišljaj algoritamski.

Veza sa narednim lekcijama

Ovo znanje koristićemo u:

mini-projektima
algoritmima i logici odlučivanja
povezivanju sa računarom (Processing / serial)

Razlika: digitalni i analogni signal

Digitalni signal ima samo dve vrednosti:

0 (isključeno)
1 (uključeno)

Analogni signal ima opseg vrednosti:

0 – 1023 (Micro:bit)

Grafičko objašnjenje

Digitalni signal:

1  ────────      ────────
0          ──────
     vreme →

Analogni signal:

1023 |        /\      
 800 |       /  \     
 500 |      /    \    
 200 |_____/      \____
     0___________________
           vreme →

Primer — Kontrola jačine LED pomoću potenciometra


from microbit import *

while True:
    vrednost = pin0.read_analog()

    # Skaliranje sa 0–1023 na 0–9 (LED jačina)
    jacina = vrednost // 114

    display.set_pixel(2, 2, jacina)
    sleep(100)

Što više okreneš potenciometar — LED svetli jače.

Mini projekat — Parking senzor

Ideja:

Senzor meri rastojanje
Ako je prepreka blizu → uključi alarm

Pošto nemamo pravi ultrasonični kod u ovoj verziji, simuliraćemo rastojanje analognim ulazom.


from microbit import *

while True:
    rastojanje = pin0.read_analog()  # simulacija

    if rastojanje < 300:
        display.show(Image.SKULL)
    else:
        display.show(Image.YES)

    sleep(200)

Mini projekat — Automatska rampa

Ako se objekat približi — rampa se podiže.


from microbit import *

while True:
    vrednost = pin0.read_analog()

    if vrednost < 400:
        pin1.write_analog(120)  # podignuta rampa
    else:
        pin1.write_analog(30)   # spuštena rampa

    sleep(200)

Mini projekat — Pametni ventilator

Ako je temperatura visoka — uključi motor.


from microbit import *

while True:
    t = temperature()

    if t > 28:
        pin1.write_digital(1)
    else:
        pin1.write_digital(0)

    sleep(500)

Kako radi pametni sistem?

SENZOR (meri podatak)
        ↓
PROGRAM (donosi odluku)
        ↓
AKTUATOR (reaguje)

Primer:

Temperatura = 30°C
        ↓
Da li je > 28 ?
        ↓
DA
        ↓
Uključi ventilator

Izazov — Robot čuvar

Ako senzor detektuje pokret ili blizinu:

Prikaži alarm
Pokreni servo


from microbit import *

while True:
    vrednost = pin0.read_analog()

    if vrednost < 300:
        display.show("!")
        pin1.write_analog(120)
    else:
        display.clear()
        pin1.write_analog(30)

    sleep(200)

Skriveni mini kviz — Senzori i aktuatori

Proveri da li razumeš rad sa: akcelerometrom, kompasom, temperaturom i GPIO pinovima.

Otvori kviz

Mini kviz: Senzori i aktuatori

1. Koja funkcija meri nagib po X osi?

temperature()
accelerometer.get_x()
compass.heading()

2. Koju vrednost vraća temperature()?

Temperatura u °C
Ugao u stepenima
Vrednost od 0 do 1023

3. Šta predstavlja vrednost 90° kod kompas senzora?

Sever
Jug
Istok

4. Koja funkcija čita analognu vrednost sa pina?

pin0.read_digital()
pin0.read_analog()
pin0.write_analog()

5. Ako napišemo:


if svetlo < 400:
    pin1.write_digital(1)

Šta se dešava?

LED se isključuje
LED se uključuje kada je mrak
Servo se pomera

6. Šta rade aktuatori?

Mere stanje okoline
Prikazuju samo tekst
Izvršavaju akciju (motor, LED, zvuk)

Zadaci za samostalan rad

Zadatak 1

Napraviti sistem gde:

Ako je svetlo slabo → uključi LED
Ako je svetlo jako → isključi LED

Zadatak 2

Napraviti sistem sa tri nivoa:

nisko
srednje
visoko

Zadatak 3 (napredni)

Kombinovati temperaturu i senzor rastojanja:

Ako je temperatura > 30°C i objekat blizu → alarm

Zadatak 4 (izazov)

Napraviti mini semafor sa servo motorom i senzorom.

Skriveni napredni kviz — Kombinovani uslovi i logika senzora

Ovaj kviz proverava da li razumeš: AND / OR uslove, više senzora istovremeno, logiku odlučivanja i analizu MicroPython koda.

Otvori napredni kviz

Napredni kviz: Logika i senzori

1. Šta radi sledeći kod?


svetlo = pin0.read_analog()
t = temperature()

if svetlo < 400 and t > 25:
    display.show("H")

Prikazuje H samo kada je mrak i toplo
Prikazuje H kada je svetlo ili toplo
Uvek prikazuje H

2. Koji uslov uključuje alarm ako je pokret detektovan ILI je temperatura previsoka?

if pokret < 300 and t > 30:
if pokret < 300 or t > 30:
if pokret > 300:

3. Šta će prikazati program?


pravac = compass.heading()

if pravac > 170 and pravac < 190:
    display.show(Image.ARROW_S)

Strelicu ka severu
Strelicu ka jugu
Strelicu ka istoku

4. Analiziraj kod:


if svetlo < 400:
    if pokret < 300:
        display.show("A")

A se prikazuje samo ako su oba uslova tačna
A se prikazuje ako je bilo koji uslov tačan
A se nikada ne prikazuje

5. Šta će se desiti ako je:


nocni_rezim = True

if nocni_rezim and pokret < 300:
    display.show("!")

Alarm radi samo noću i kada ima pokreta
Alarm radi samo kada ima pokreta
Alarm radi stalno

6. Gde je logička greška?


if svetlo < 400 or svetlo > 200:
    display.show("X")

Uslov je uvek tačan
Uslov nikada nije tačan
Sintaksna greška

Mini projekat — Pametna kuća

U ovom projektu micro:bit postaje mali kontroler „pametne kuće“. Sistem koristi više senzora i upravlja više aktuatora.

Senzor svetla (analogni ulaz)
Senzor temperature (ugrađeni)
Senzor pokreta / blizine (analogni ulaz)
LED ili relej (svetlo)
Servo motor (vrata / prozor)
Zvučni alarm

Logika sistema

AKO je mrak → uključi svetlo
AKO je temperatura visoka → uključi ventilaciju
AKO je detektovan pokret → aktiviraj alarm

Osnovna verzija programa


from microbit import *

while True:

    # 1. Senzor svetla (analogni ulaz)
    svetlo = pin0.read_analog()

    if svetlo < 400:
        pin1.write_digital(1)   # uključi svetlo
    else:
        pin1.write_digital(0)   # isključi svetlo

    # 2. Temperatura → ventilacija (servo)
    t = temperature()

    if t > 28:
        pin2.write_analog(120)  # otvoren prozor
    else:
        pin2.write_analog(30)   # zatvoren prozor

    # 3. Pokret → alarm
    pokret = pin0.read_analog()

    if pokret < 300:
        display.show("!")
    else:
        display.clear()

    sleep(300)

Važno — Struktura pametnog sistema

        SENZORI
   (svetlo, temp, pokret)
             ↓
         ODLUKA (if)
             ↓
         AKTUATORI
  (LED, servo, alarm)

Proširena verzija — Noćni režim

Dodajemo režim rada pomoću dugmeta A:

Noćni režim → alarm je aktivan
Dnevni režim → alarm isključen


nocni_rezim = False

while True:

    if button_a.was_pressed():
        nocni_rezim = not nocni_rezim

    pokret = pin0.read_analog()

    if nocni_rezim and pokret < 300:
        display.show(Image.SKULL)
    else:
        display.clear()

    sleep(200)

Vizuelno objašnjenje sistema

          [Svetlo] ----\
          [Temp]  -----→  micro:bit  →  [LED]
          [Pokret] ----/              →  [Servo]
                                        →  [Alarm]

Napredna verzija — Energetska efikasnost

Dodaj uslov:

Ako je dan → svetlo se nikada ne pali
Ako je noć i neko je u sobi → uključi svetlo

To uvodi složene uslove (AND, OR).

Izazov za učenike

Zadatak 1

Dodaj prikaz statusa sistema na LED ekranu:

S — svetlo uključeno
V — ventilacija uključena
A — alarm aktivan

Zadatak 2

Dodaj brojač koliko puta je alarm aktiviran.

Zadatak 3 (napredni)

Kombinuj temperaturu i svetlo:

Ako je toplo i sunčano → zatvori prozor
Ako je hladno i mračno → uključi grejanje (simulacija)

Organizacija časa

Rad u grupama (3–4 učenika)
Svaka grupa dobija jedan deo sistema
Na kraju se sistemi kombinuju

Šta učenici uče?

Rad sa više senzora istovremeno
Složene uslove (AND / OR)
Projektno i sistemsko razmišljanje
Osnove IoT logike
Modelovanje realnih sistema

⬅ Prethodna lekcija: Mikropython kompas i temperatura

Sledeća lekcija: Mikropython radio komunikacija ➡

↩ Povratak na micro:bit hub