יזמות טכנולוגית · כיתות ד׳–ט׳ · מפגש 10 · 90 דקות
▶ פתח במקרןIoT וחממה חכמה: כשמכשירים מדברים
שרשרת המידע, ערוצים, תחנת שטח ותחנת בית, ודאשבורד לחזי
זמני ארבעת חלקי המעבדה לקוחים מדף העבודה (15, 20, 20 ו-15 דקות). זמני הפתיחה והסיכום הם הערכה שלנו כדי להשלים ל-90 דקות.
מטרת המפגש
במפגש 7 הצצנו ל-Wi-Fi ול-IoT, והיום בונים את זה. התלמידים לומדים איך חיישן בשטח שולח נתונים דרך הרשת לענן ולטלפון, מכירים את רעיון הערוצים (נושאים) שבהם מכשירים מפרסמים מידע ונרשמים אליו, ומנתחים פרויקט אמיתי של חממה חכמה.
מטרות
- להסביר מהו IoT ולזהות את שרשרת המידע: חיישן ← בקר ← רשת ← ענן ודאשבורד ← משתמש.
- להבין את רעיון הפרסום וההרשמה לערוצי מידע (Publish/Subscribe).
- לבנות תקשורת אלחוטית בין שני Micro:bit שמעבירים נתוני חיישן.
- לתכנן דאשבורד שמציג את המידע הנכון ללקוח ספציפי.
התוצר במפגש
בזוגות: "תחנת שטח" ו"תחנת בית" משני לוחות Micro:bit שמתקשרים ברדיו ומעבירים טמפרטורה, ושרטוט של לוח מחוונים (דאשבורד) לטלפון של חזי.
המסר המרכזי
IoT הוא חיישנים, בקר, רשת ומשתמש. ערוצים מסדרים מי שולח ומי מקבל. והכי חשוב: המידע שווה משהו רק אם הוא עוזר ללקוח להחליט. לכן הדאשבורד נבנה לפי הלקוח, ולא לפי כמות החיישנים.
הכנה לפני המפגש
מהלך המפגש
| דקות | חלק | משך | סידור | ציוד | |
|---|---|---|---|---|---|
| 0–15 | פתיחה מה זה IoT? שרשרת המידע, החממה החכמה והערוצים | 15 דק׳ | יושבים מול המקרן | מצגת, ערכת UNIHIKER K10 להדגמה אם יש | הקרן |
| 15–30 | חלק א׳ מפרקים מערכת: מה נשלח ומי מקבל? | 15 דק׳ | עבודה בזוגות | דפי עבודה | הקרן |
| 30–50 | חלק ב׳ תחנת שטח: Micro:bit ששולח טמפרטורה | 20 דק׳ | עבודה בזוגות | שני Micro:bit לכל זוג, מחשבים | הקרן |
| 50–70 | חלק ג׳ תחנת בית: מקבלים, מציגים ומתריעים | 20 דק׳ | עבודה בזוגות | שני Micro:bit לכל זוג, מחשבים | הקרן |
| 70–85 | חלק ד׳ מתכננים דאשבורד לחזי | 15 דק׳ | עבודה בזוגות | דפי A4, עפרונות | הקרן |
| 85–90 | סיכום הצד השני של המטבע, וסיכום | 5 דק׳ | יושבים מול המקרן | מצגת | הקרן |
רשימת ציוד לפני המפגש
חומרי עזר
חסר באתר
הפריטים האלה מוזכרים במערך אבל לא נכללו במקורות. כדאי להכין אותם לפני המפגש.
- קובץ מצגת המפגש (התוכן שלה מופיע במקור כטקסט, והוא משולב כאן בשקופיות)
- דף העבודה המודפס "מדריך מעבדה: IoT", עם הטבלאות למילוי
- ערכת UNIHIKER K10 וקובץ הפרויקט של החממה החכמה, אם רוצים להדגים
דגשים למדריך לפי חלקי המפגש
פתיחה: מה זה IoT? שרשרת המידע, החממה החכמה והערוצים
- IoT הוא Internet of Things, "אינטרנט של הדברים": חפצים יומיומיים עם חיישנים שמחוברים לרשת ומשתפים מידע. דוגמאות: שעון חכם ששולח דופק לטלפון, מערכת השקיה שמדווחת על מצב הקרקע, בית חכם שבו האור נדלק מהטלפון.
- שרשרת המידע: החיישן מודד, הבקר מעבד ושולח, הענן שומר, הדאשבורד מציג, והמשתמש מחליט, ואפילו שולח פקודה בחזרה.
- פרויקט אמיתי, חממה חכמה: חיישני טמפרטורה, לחות אוויר ואור על הלוח הם קלט על מצב האוויר. חיישן לחות קרקע בפין P1 הוא קלט שאומר אם צריך להשקות. מנוע סרוו בפין P0 הוא פלט שפותח וסוגר סככה לאוורור. בקר UNIHIKER K10 עם Wi-Fi מעבד ושולח לענן, ושרת SIoT ודאשבורד מציגים ומאפשרים שליטה מרחוק.
- ערוצים (Topics): החממה מפרסמת בערוצים Temperature, Humidity ו-Soil Moisture, והטלפון נרשם אליהם ומציג אותם. הטלפון מפרסם בערוץ Awning Switch, החממה רשומה אליו, והסרוו פותח את הסככה. השיטה נקראת MQTT. לא צריך לזכור את השם, צריך להבין מי שולח ומי מקבל.
- אם יש בבית הספר ערכת UNIHIKER K10, מדגימים את החממה החכמה מול הכיתה. אם לא, שני Micro:bit ברדיו מספיקים כדי להבין את הרעיון. לא נכנסים לפרוטוקולים: הדגש הוא "מי שולח, מי מקבל ומה המשתמש רואה".
חלק א׳: מפרקים מערכת: מה נשלח ומי מקבל?
- לכל מכשיר משלימים בדף העבודה את השרשרת: חיישן (קלט), מה נשלח ברשת, ומי מקבל ומה הוא רואה.
חלק ב׳: תחנת שטח: Micro:bit ששולח טמפרטורה
- ב-MakeCode, על Micro:bit מספר 1: ב-on start מגדירים radio set group למספר הזוג מהלוח. ב-forever: radio send number ← temperature (°C), ומוסיפים show number ← temperature כדי לראות מה נשלח, ואחריו pause 2000 ms.
- קבוצת הרדיו חייבת להיות ייחודית לכל זוג, אחרת כל הכיתה מקבלת את ההודעות של כולם. כותבים על הלוח טבלה: זוג 1 = קבוצה 1 וכן הלאה.
- זה גם רגע טוב להסביר למה ברשתות אמיתיות יש "נושאים".
חלק ג׳: תחנת בית: מקבלים, מציגים ומתריעים
- על Micro:bit מספר 2: ב-on start מגדירים אותה קבוצת רדיו. on radio received receivedNumber ← show number receivedNumber.
- מוסיפים תנאי: if receivedNumber > 28 then show icon ⚠️ ו-play tone.
- מחממים את תחנת השטח בכף היד ורואים את המספר עולה בתחנת הבית. תוך כמה שניות הבית מגיב?
- בדף העבודה רושמים: הטמפרטורה בחדר, הטמפרטורה אחרי חימום ביד, וכמה זמן לקח לתחנת הבית להגיב.
חלק ד׳: מתכננים דאשבורד לחזי
- משרטטים על דף A4 את מסך הטלפון של חזי, עם לכל היותר ארבעה רכיבים: גרף (של מה? לאורך כמה זמן?), מספר גדול (איזה נתון הכי חשוב?), התראה (מתי בדיוק?), כפתור (איזו פקודה חזי שולח בחזרה, למשל "הפעל השקה").
- מבקשים לנמק: למה בחרתם דווקא ברכיבים האלה? הדאשבורד נבנה לפי הלקוח, לא לפי כמות החיישנים.
סיכום: הצד השני של המטבע, וסיכום
- יזם טוב חושב גם על מה שעלול להשתבש.
- מסכמים: IoT = חיישנים + בקר + רשת + משתמש. ערוצים מסדרים מי שולח ומי מקבל. המידע שווה משהו רק אם הוא עוזר ללקוח להחליט.
- רפלקציה מדף העבודה: איזה פרויקט גמר יכול להרוויח מחיבור לרשת, ולמה? מה עלול להשתבש כשמערכת תלויה ב-Wi-Fi?
דף הערות למדריך
הרחבה: חממה חכמה עם UNIHIKER K10 (הדגמת מדריך)
- חיישני הטמפרטורה, הלחות והאור מובנים בלוח. חיישן לחות הקרקע מחובר לפין P1, והסרוו לפין P0.
- הלוח מתחבר ל-Wi-Fi ושולח לשרת SIoT שש קטגוריות מידע: Temperature, Humidity, Ambient Light Intensity, Soil Moisture, Awning Switch, Awning Angle.
- לחות הקרקע נקראת כמספר גולמי בין 0 ל-4095, וממופה ל-0%–100%.
- בדאשבורד (Mind+) יש גרף, מתג וסליידר. לחיצה על המתג בטלפון שולחת הודעה, והסרוו מסתובב ל-90° ופותח את הסככה.
הודעה להורים
ההודעה מוכנה לשליחה בוואטסאפ. אפשר לשנות אותה כרצונכם.