Nový předmět – Internet věcí pro analytickou biochemii

07.07.2021

Nový předmět – Internet věcí pro analytickou biochemii

Foto: Sahand Babali, Unsplash

 

Milé studentky, milí studenti,

právě probíhají registrace předmětů, ve kterých se můžete mimo jiné zaregistrovat do nového předmětu:

C3003 Internet věcí pro analytickou biochemii

Předmět se bude poprvé vyučovat v podzimním semestru 2021. Cílem přednášky s navazujícími praktickými domácími pokusy je jednoduchou formou nabídnout pohled na základy systémů IoT (internet of things) pro měření různých veličin v biochemii s využitím elektronických modulů na bázi systémů Arduino či Raspberry Pi.

Následně bude představeno, jak pomocí WiFi poslat experimentální údaje k webovým stránkám či službám pro záznam, zobrazení a vyhodnocení dat, nebo s využitím Bluetooth do smartphonu jako základu pro přenosná měřící zařízení. Poutavou formou se zájemcům přiblíží moderní technologie a snad přispěje k pochopení základů digitální elektroniky a k překonání bariér v oblasti programování.

Přednášejícím je doc. RNDr. Petr Skládal, CSc. Veškeré informace jsou dostupné v katalogu v ISu.


Raspberry Pi vs. Arduino – který z nich je lepší?

 

Co všechno se v tomto předmětu naučíte?

  • Co jsou IOT zařízení, jejich užitečnost pro moderní instrumentaci a využití pro vědecké experimenty, zpracování laboratorních dat v on-line režimu. Mikrokontrolery vhodné pro běžné uživatele – představení koncepce Arduino.

  • Zopakování základů elektroniky – pasivní a aktivní součástky – odpory a Ohmův zákon, kondenzátory, diody a LED, tranzistory, stabilizátory napětí. Základní sensory pro měření teploty, vlhkosti, tlaku a intenzity světla.

  • Arduino a jeho odvozené varianty, hardware a software, instalace integrovaného vývojového prostředí (IDE), základy programování, volba a možnosti demonstračního modulu (Seeduino Xiao), použití knihoven pro začlenění dalších komponent. Vytvoření a spuštění prvního programu – „Hello World“, rozblikání LED, sledování tlačítek a digitální rozhraní.

  • Měření napětí – analogově-digitální převodníky, úprava vstupního signálu, základy vzorkování dat – snímání stavu potenciometru, měření osvětlení fotoodporem, teploměr jinak. Digitálně-analogový převodník a jeho náhrada.

  • Komunikace s mikrokontrolerem – sériové rozhraní a jeho USB převodníky, přenos dat z periferií – I2C, OneWire a SPI sběrnice, příklad měření teploty a přenos do PC – USB teploměr, zpracování sériových dat na straně PC.

  • Bezdrátové přenosy dat – Bluetooth sériový port a vhodné moduly, úsporná varianta BLE. Jak dostat data do mobilního telefonu (s Androidem), ukázka vývoje aplikace pro zobrazení dat pomocí MIT App Inventor – obrázkové programování. Představení koncepce Micro-Bit.

  • Jak dostat data do internetu – moduly pro WiFi komunikaci. Základy tvorby webových stránek – HTML a CSS, oživení obsahu s PHP – bezdrátová meteostanice. Moderní domácnost – RGB LED a ovládání osvětlení z webu.

  • Koncepce bezdrátově ovládaného fotometru – pokročilé měření intenzity světla fotodiodou, webová stránka přímo v mikrokontroleru.

  • Operační zesilovače jako základ pro přenosnou elektrochemii – point-of-care bioanalytika na příkladu bluetooth glukometru, ukázka profesionálního modulu EmstatPico.

  • Linux na dlani – koncepce Raspberry Pi, představení programování v Pythonu a sestavení webové kamery pro sledování obrazových dat z mikroskopu.