מהפכת ה-IoT ושחקניה
מעגלים חשמליים, ארדואינו, רספברי פיי ועוד מחוללי שינוי

מעגלים חשמליים נמצאים היום כמעט בכל מוצר פיזי הנמכר בחנויות, בעידן בו המוצרים סביבנו נהיים יותר ויותר חכמים, כנראה כמות המעגלים החשמליים הנמצאים בתוך מוצרים פיזיים מסורתיים תלך ותגדל. חכמת המוצרים האלקטרוניים ואיתם חכמת האינטרנט של הדברים (IoT – Internet of Things) מתבטאת ביכולת שלהם להשתדרג ולהכיל יכולות חדשות המשרתות את הצרכים שלנו בצורה הנאמנה ביותר.

הקשר ביננו לבין המוצרים האלקטרוניים או המעגלים החשמליים בהם אנו משתמשים מבוסס על תקשורת. בעוד שבעבר עיקר התקשורת של בני האדם עם מוצרים אלקטרוניים התבצעה בעזרת לחיצת כפתור על פני המוצר עצמו ובהמשך על גבי שלט, כיום אחוז גבוה של התקשורת עם מוצרים נעשה בעזרת האינטרנט ובעזרת אפליקציות המחוברות אליו. המוצרים ניתנים לתפעול ממרחק בלתי מוגבל היות והם מחוברים לאינטרנט בעזרת מעגלים חמשליים, כך האפליקציה מאפשרת שליטה בעזרת האינטרנט בפעולות המוצר.

היכולת שלנו לתקשר עם חפצים שונים סביבנו בעזרת האינטרנט מכונה IoT-Internet of Things. היכולת אמנם נשמעת פשוטה אך היא מעמידה את עולם האלקטרוניקה בסיפה של מהפכה שאותותיה שאנו רואים כיום הם אך ורק חלק זעיר מתוצאותיה העתידיות. זאת אודות לכך שמהפכת הIoT איננה מהפכה בתחום התקשורת ביננו לבין המוצרים בלבד אלא גם התקשורת בין המוצרים האלקטרוניים בינם לבין עצמם על בסיס האינטרנט.

מעגלים חשמליים כבסיס לאינטרנט

מהפכת ה-IoT: זוהי רק ההתחלה

את ניצניה של המהפכה ניתן לראות כבר היום. לדוגמא הפעלת המזגן בעזרת אפליקציה כאשר אינכם נמצאים בבית, הפעלת מצלמות המחוברות לאינטרנט והתפתחויות שונות בתחום "הבית החכם" או "הערים החכמות".

עקרון הבית החכם למעשה מקדם את התקשורת עם מוצרים ובין מוצרים צעד אחד קדימה. הבית החכם מתבסס על תקשורת בין חפצים שונים בבית ומפחית את ההתערבות האנושית בתפעולם. התקשורת מבוססת על חיישנים שונים הערוכים בתוך מעגלים חשמליים שונים המחוברים למכשירים האלקטרוניים וקולטים מידע מהסביבה. המידע הנקלט מהחיישנים מעובד על ידי תוכנה ומומר לתגובה של המכשירים האלקטרוניים.

חישבו לרגע כמה המכשירים האלקטרוניים שאנחנו מכירים כיום, עדיין זקוקים לנו על מנת שנפעיל אותם. לדוגמא כיבוי הגז בכירה כאשר האוכל מוכן מבוסס על שיקול דעת אנושי שמעבד את הנתונים ומכבה את הגז. ושיקול דעת אנושי משמעותו הישירה היא כמובן- טעויות אנוש. טעויות אנוש בהפעלה או אי הפעלה של מכשירים יכולות להסתכם בהשלכות חסרות חשיבות אך לעיתים עשוי להסתכם בהשלכות גורליות ולתאונות קטלניות.

כעת דמיינו שהמכשירים סביבנו, בבית, בעבודה, ברכב ובכל מקום אחר- מודעים לסביבתם ומגיבים בהתאם אליה. לדוגמא חיישן הקולט את כמות הגז בחדר מזהה דליפת גז ומכבה את הכירה או לפחות מדווח על כך לבעלי הבית בהודעה מיידית לסלולרי- העתיד הזה כבר כאן!

בסרטון זה תוכלו ללמוד ב-10 דקות כיצד לחבר מעגל חשמלי לחיישן זיהוי גז אשר יודיע לכם במייל על דליפת גז בביתכם.

אם חשבתם ש-IoT הפכה כבר למילת 'באז' שכיחה, זאת רק ההתחלה, כיום מפותחים יותר ויותר מכשירים המבוססים על תקשורת דיגיטלית בין חיישנים הקולטים מידע מהסביבה לבין מכשירים אלקטרוניים המתקשרים ביניהם על בסיס אינטרנטי. החלק החשוב ביותר במהפכה זו הוא שהיא נתונה בידי ההמונים. בעוד שבעבר על מנת לפתח מעגל חשמלי או מוצר חכם נדרשה מחלקת פיתוח עתירת משאבים, אשר מאחוריה ניצבת חברת ענק עם תקציבים גדולים, כיום עושים זאת אנשים עצמאיים, סקרנים, מייקרים עם חשיבה חדשנית כמונו וכמוכם.

מייקרים בונים מעגל חשמלי
שימוש בחיישנים כחלק מסדנת חדשנות מעשית ב-IMPACT LABS

המעבר היזמי על ידי אנשים עצמאיים מתאפשר בזכות רכיבים אלקטרוניים זולים יחסית הניתנים ללמידה אוטודידקטית מהירה וקורסים מקצועיים יעילים כמו 'קורס תכנון מעגלים חשמליים' או סדנאות ארדואינו, למשל. כיום קיים מגוון רכיבים חשמליים המאפשרים יצירה של אינספור מערכות חכמות המתבססות על IoT. שחקנים מרכזיים במהפכת האינטרנט של הדברים הם לוחות הארדואינו והרספברי פאי.

ארדואינו

מה זה ארדואינו?

ארדואינו הוא רכיב אלקטרוני שניתן לתכנתו בקלות. בדומה למחשבים שלנו, הארדואינו מבוסס על מעגל חשמלי המכיל מנגנון של קלט ופלט- הוא קולט מידע מחיישנים פיזיים שונים ומאפשר יצירה של תגובה אליהם, זאת על ידי קליטה ופליטה של מתחים חשמליים.

נשמע כמו פעולה פשוטה יחסית- אך היא זו שמאפשרת יצירה של אינספור המצאות חדשניות ההופכות את המנגנונים המוכרים לנו למערכת חכמה המתאימה לצרכינו האישיים. ללא מחלקת פיתוח בתוך חברת ענק, דרוש רק אדם עם רעיון, תשוקה ללמידה וחקר, מספר שיעורים בקורס מעגלים חשמליים או  סדנאות ארדואינו ומיקרו בקר אחד.

ארדואינו כתבה
המחשת אופן הפעולה של מנגנון קלט-פלט

בעזרת ארדואינו ניתן לייצר מערכות של מכשירים הפועלים יחד ומגיבים אחד לשני בהתאם לנתונים המתקבלים מהחיישנים השונים המחוברים ללוח הארדואינו. יכולת זו מאפשרת יצירה של אמצעים שונים לשלל מטרות בתחומים מגוונים עליהם נפרט בהמשך. מערכת הארדואינו מורכבת משני מרכיבים הכרחיים ותוספים משתנים: לוח הארדואינו, תוכנת הארדואינו (הקוד) וחיישנים הנבחרים לפי הפעולה אותה המערכת מיועדת לבצע. לוח הארדואינו הוא מעגל חשמלי מודפס עם מספר רכיבים אלקטרוניים. קיים מגוון רחב של לוחות ארדואינו הנבדלים זה מזה במספר מאפיינים- נוחות וקלות עבודה, נפוצות, צורת תקשורת עם המחשב, ועוד הבדלים שונים.

באמצעות התוכנה כותבים את הקוד שיפעיל את הארדואינו. הקוד שנכתב בתוכנה ניתן לטעינה מהירה אל מערכת הארדואינו בעזרת חיבור USB. ניתן לחבר אל הארדואינו רכיבים אלקטרוניים נוספים לפי מטרת הפרויקט. לדוגמא חיישנים, גלאים שונים (תנועה, טמפרטורה, אור, GPS וכ'ו…), נורות LED, אמצעים לשליטה מרחוק (WIFI) ומכשירים אלקטרוניים ביתיים (קומקום, דלתות חשמליות, דוד וכ'ו…).

פרוייקט מבוסס ארדואינו- רובוט Wall-E. לקריאה נוספת על הפרוייקט

ראספברי פאי

מה זה ראספברי פאי ומה ההבדלים בין ראספברי פאי לארדואינו

הראספברי פאי והארדואנו, שניהם לוחות פיתוח נפוצים ביותר, בעצם מדובר בשני מחשבים זעירים. שני הלוחות מהווים פלטפורמה לפיתוח מערכות חכמות המגיבות זו לזו ולתנאי הסביבה על ידי עיבוד של נתוני מידע שונים. הארדואינו והראספברי פאי מיועדים לקהל יעד מגוון החל מהמהנדסים המנוטים ביותר ועד לילדים. הלוחות נוחים ללמידה ומאפשרים אינספור וריאציות למערכות שונות המוגבלות אך ורק על ידי דמיונם של היוצרים.

אז מה בעצם ההבדל בין ראספברי פאי לארדואינו?

לכל אחד מהלוחות מאפיינים שונים והם נבדלים בכמות הזכרון שלהם, חוזק המעבד, כמות RAM וכו'… מאפיינים אלה משפיעים על תפקוד הלוח. הארדואינו מיועד לביצוע פעולות פשוטות יותר המבוססות על התממשקות נוחה של הלוח לרכיבים שונים. הארדואינו מתאים יותר בדרך כלל לביצוע פרויקטי חומרה. לוחות הארדואינו מתאימים יותר למתחילים היות והם קלים יותר לתפעול ראשוני, אין צורך בהורדת תוכנות מלבד תוכנת הארדואינו ויותר קל להבין את השימוש בו.

הרספברי פיי הוא בעל כח מחשוב גדול מזה של הארדואינו והוא מתאים למשימות מחשוב מורכבות יותר (עיבוד כמות גדולה יותר של נתונים, לדוגמא עיבוד תמונה). עם זאת מהירות התגובה של הלוח לנתונים המתקבלים מחיישנים שונים היא איטית יותר. לכן הרספברי פאי מתאים יותר לפרויקטים מבוססי תוכנה. לוחות הרספברי פאי אמנם מתאימים ללמידה קלה ונוחה לאנשים ללא רקע מקדים, אך למידתם מורכבת מעט יותר מלמידת ארדואינו.

שימושים

מערכות ארדואינו וראספברי פאי הן כלי אולטימטיבי להסרת חסמים בתחום האלקטרוניקה עבור אנשים ללא ניסיון בתחום או עבור אנשים שאינם מקצועיים מספיק בפיתוח ועריכת מעגלים חשמליים. המערכות הן פשוטות להבנה וללמידה ולכן מאפשרות לאנשים ללא ניסיון בתחום האלקטרוניקה ליצור מוצרים אלקטרוניים פעילים לגמרי בעצמם ותוך זמן למידה קצר יחסית. תחום הפיתוח של מוצרים אלקטרוניים בדרך כלל נתפס כשייך לחברות ענק המתמחות בייצור ופיתוח מוצרים אך כיום ניתן לפתח מוצרים אלקטרוניים ייחודיים גם ללא ניסיון או ידע קודם בתחום האלקטרוניקה, בעזרת מערכות כאלה השמורות בדרך כלל לעולומות אבות הטיפוס (Prototyping) או ביצוע הוכחות ההתכנות (Proof Of Concepts). בנוסף, לאחר שנלמד הבסיס לארדואינו או ראספברי פאי, ניתן ליצור אין ספור מוצרים מגוונים. קיימת קהילה עצומה של אנשים המפתחים מוצרים בעלי תפקודים ומטרות שונות בעזרת מערכת הארדואינו ברחבי העולם, לכן קיים מאגר עצום של רעיונות למוצרים שונים באינטרנט ומדריכים כיצד ליצור אותם בעזרת הארדואינו.

שימושי הארדואינו במהפכת ה-IOT

כפי שצויין קודם לכן, לוחות הארדואינו והראספברי פאי מקבלות מידע שנקלט מחיישן חיצוני- לדוגמא מתג, חיישן תנועה, חיישן אור ועוד… ופולט אותות חשמליים הגורמים לתגובה- לדוגמא הדלקה של נורת לד, הפעלת מנוע ועוד… היכולת הזו של הלוחות היא זו שמאפשרת יצירה של אינספור פרויקטים טכנולוגיים מגוונים וחדשניים בתחומים שונים. להלן 10 פרויקטים מגניבים לשימושי ארדואינו:

הטכנולוגיה של מהפכת ה-IoT כבר כאן, ופיתוחים חדשים בתחום החומרה או בהנגשת הידע המקצועי גורמים לזליגת המהפכה להתקרב יותר מאי פעם. כל אחד ואחד מאיתנו יכול לקחת בה חלק וליצור את המוצרים החדשניים או הפיתוחים הטכנולוגיים שלו. שילוב של מערכות חכמות הוא רלוונטי בכל תחום החל בצרכים ביתיים פשוטים כמו כיבוי הכירה בעת דליפת גז ועד ליצירה של מערכות חכמות עצומות המתקשרות ביניהן ותורמות לבטיחות שלנו, לבריאות, לאיכות החיים, לנוחות ועוד… כיום מהנדסים, מעצבים תעשייתיים, מנהלי מוצר, אנשי תוכנה, מפתחים, חוקרים, אנשי חינוך, סטודנטים, פנסיונרים או צעירים ובכלל, מייקרים סקרנים, כבר לומדים את השימוש בלוחות הארדואינו ואף מלמדים אחרים לייצר מערכות משלהם ולבצע פרוטוטייפינג. אל תשארו מאחור, בואו ללמוד את הכלי הטכנולוגי שיאפשר לכם לפרוץ את גבולות הדמיון ולתת חופש לרעיונות שלכם- להפוך למציאות. אנו ב-IMPACT LABS מקיימים כל 3 חודשים קורסים מקצועיים בפיתוח ועריכת מעגלים חשמליים וסדנאות טכנולוגיה יומיות המהוות מבוא לעולם האלקטרוניקה. מוזמנים ליצור עמנו קשר ולמלא את פרטיכם כדי ללמוד עוד אודות ההזדמנויות שלנו לרכישת ידע בתחום.