Mavzu
Darsning asosiy mazmuni
IoT tizimi qanchalik murakkab bo'lmasin, uning poydevori apparat ta'minotiga — sensorlar, aktuatorlar va mikrokontrollerlarga tayanadi. Ushbu darsda biz "qurilmalar qatlami" qanday ishlashini va ularning fizik imkoniyatlarini o'rganamiz.
1. IoT ning 4 qatlamli arxitekturasi
+---------------------------------------------------------------+
| 4. ILOVA QATLAMI (Application) | Smartfon, Dashboard, UI |
+-------------------------------------+-------------------------+
| 3. QAYTA ISHLASH (Cloud/Processing) | Server, Ma'lumotlar baz.|
+-------------------------------------+-------------------------+
| 2. TARMOQ QATLAMI (Network/Gateway) | Wi-Fi, BLE, LoRa, 4G/5G |
+-------------------------------------+-------------------------+
| 1. QURILMALAR QATLAMI (Device/Per.) | SENSOR, MIKROKONTROLLER,|
| | AKTUATOR (Apparat qismi)|
+---------------------------------------------------------------+2. Sensorlar — Tizim Ko'zi va Qulog'i
Sensor atrof-muhitdagi fizik ko'rsatkichlarni (harorat, bosim, yorug'lik) sezib, ularni elektr signaliga aylantiradi.
| Sensor turi | Ishlash printsipi | Qayerda ishlatiladi? |
|---|---|---|
| Analog sensor | Uzluksiz o'zgaruvchi kuchlanish (0–5V) beradi. | Harorat (TMP36), yorug'lik (LDR fotorezistor), gaz (MQ-2) |
| Raqamli sensor | Faqat 2 ta holatni (0 yoki 1) yoki raqamli paket uzatadi. | Harakat (PIR datchigi), tugma (Button), harorat-namlik (DHT22) |
3. Aktuatorlar — Tizimning Ijrochi Qo'llari
Aktuatorlar mikrokontrollerdan kelgan elektr buyruqni jismoniy harakatga, yorug'likka yoki tovushga aylantiradi.
- Rele (Relay Module): 5V mikrokontroller signali bilan 220V yuqori kuchlanishli maishiy chiroq va isitgichlarni xavfsiz yoqib-o'chiruvchi elektron kalit.
- Servomotor (Servo): O'z o'qini berilgan aniq burchakka (masalan, 0° dan 180° gacha) buruvchi dvigatel (aqlli qulflar, robot qo'llar).
- DC Dvigatel: Uzluksiz aylanuvchi motor (aqlli ventilyatorlar, g'ildiraklar).
- Solenoid Klapan: Suv yoki gaz quvurlarini ochib-yopuvchi elektromagnit jo'mrak.
- Indikatorlar: LED chiroqlari va ovozli Buzzer (signalizatsiya).
4. Mikrokontrollerlar — Tizimning Miyasi
| Qurilma | Turi | Xususiyatlari | Eng mos loyihalar |
|---|---|---|---|
| Arduino Uno | Mikrokontroller (ATmega328P) | 16 MHz, 32 KB Flash, 5V, tarmoqsiz | Elektronika asoslarini o'rganish, lokal robototexnika |
| ESP32 | IoT Mikrokontroller | 240 MHz, 4 MB Flash, Wi-Fi va Bluetooth bor | Haqiqiy aqlli uy, bulutli IoT qurilmalari |
| Raspberry Pi | Bir platalik kompyuter (SBC) | To'liq Linux OT, 1-8 GB RAM, HDMI, USB | Katta serverlar, videokuzatuv va sun'iy intellekt |
Amaliy topshiriqlar
1-topshiriq. 4 qatlamli model tahlili oson
IoT ning 4 ta qatlami (Qurilmalar, Tarmoq, Qayta ishlash, Ilova) nomlarini yozing va har biriga bittadan mos komponent nomini ko'rsating.
2-topshiriq. Sensor yoki Aktuator? oson
Quyidagi elementlarni Sensor yoki Aktuator ekanligini aniqlang: a) Fotorezistor (LDR); b) Servomotor (SG90); c) MQ-2 gaz datchigi; d) Elektromagnit rele; e) Ovozli buzzer; f) HC-SR04 ultratovush masofa o'lchagich.
3-topshiriq. Analog va raqamli signal farqi oson
Xona harorati uzluksiz o'zgarib turadi (masalan, 20.1°C, 20.2°C, 20.5°C). Xonadagi deraza esa faqat ochiq yoki yopiq bo'ladi. Ushbu ikki holatdan qaysi biri analog, qaysi biri raqamli signalga misol bo'ladi?
4-topshiriq. Rele moduli nima uchun kerak? o'rta
Nima uchun xonadagi 220 voltli katta qandilni (chiroqni) to'g'ridan-to'g'ri Arduino platasiga ulab bo'lmaydi? Rele moduli qanday qilib past kuchlanishli Arduinoni yuqori kuchlanishdan himoyalaydi?
5-topshiriq. Servomotor burchagini boshqarish o'rta
Servomotor oddiy doimiy tok (DC) motoridan nimasi bilan farq qiladi? Uning o'qini aniq burchakka burish xususiyati aqlli eshik qulfida qanday qo'llaniladi?
6-topshiriq. Arduino vs ESP32 taqqosi o'rta
Siz masofadan turib smartfondan boshqariladigan aqlli choynak yasamoqchisiz. Bu loyiha uchun Arduino Uno yaxshiroqmi yoki ESP32? Sababini tushuntiring.
7-topshiriq. Aqlli ko'cha yoritgichi komponentlari o'rta
Faqat qorong'i tushganda va odam yaqinlashganda yonuvchi aqlli ko'cha chirog'i uchun bitta Sensor, bitta Boshqaruvchi va bitta Aktuator tanlang.
8-topshiriq. Avtoturargoh shlagbaumi loyihasi qiyin
Avtomobil 1 metr masofaga kelganda to'siqni ochuvchi aqlli shlagbaum loyihalashtirilmoqda. Tizimda qaysi masofa sensori va qaysi motor ishlatiladi? Tizimning 4 bosqichli ishlash ketma-ketligini yozing.
9-topshiriq. Tashqi quvvat manbai qoidasi qiyin
Nima sababdan quvvatli motorlarni (masalan, suv nasosi yoki katta servoni) mikrokontrollerning o'zidan emas, alohida tashqi quvvat manbaidan (batareya yoki adapter) quvvatlash shart?
10-topshiriq. Mikrokontroller chipining ichki tuzilishi bonus
Mikrokontroller chipi ichida joylashgan 4 ta asosiy qismni (CPU, RAM, Flash xotira, I/O pinlar) sanab o'ting va ularning har biri qanday vazifa bajarishini tushuntiring.