Emnet gir deg grunnleggende kompetanse innen programmering og bruk av Arduino mikrokontrollerbaserte utviklingskort tilkoblet sensorer og aktuatorer, samt feilsøking. Det gis en grundig innføring i prinsippene for en rekke sensor- og aktuatortyper og viser hvordan disse tilkobles og kommuniserer med mikrokontrolleren. Du skal kunne konstruere enkle systemer, både lokale sensornoder og systemer som inkluderer trådløs toveis kommunikasjon med en nettverksserver, såkalt IoT-systemer, for innsamling av data og fjernstyring av funksjoner.

Målsettingen med å benytte en IoT-struktur er å utvide mulighetene for mikrokontrollersystemer og å gi kunnskaper om et av de raskest voksende feltene innen IKT-sektoren. Emnet vil ikke gå i dybden når det gjelder de enkelte IoT-elementene, slik som nettverk, kommunikasjonsprotokoller og skyservere.

Målgruppe

Yrkesfaglærere.

Undervisningsform

Studiet er nettbasert.

All undervisning og innleveringer skjer via nettet. Det er ingen obligatoriske samlinger på campus NTNU.

Studiet har gjennomgående studentaktiv undervisning, hvor bl.a. prinsippene for teambasert læring (TBL) benyttes. Et sentralt element i emnet er et større prosjektarbeid (+ rapport) som skal gjennomføres i tilknytning til instituttets IoT-lab.

Samlinger 

Samling 0: Onsdag 18. januar, kl. 08.30 - 12.00.

Samling 1: Onsdag 8. februar, kl. 08.30 - 16.00.

Samling 2: Onsdag 15.mars, kl. 08.30 - 16.00.

Samling 3: Onsdag 26. april, kl. 08.30 - 16.00.

Samling 4: Onsdag 24. mai, kl. 08.30 - 16.00.

Alle samlingene er digitale. Samling 0 er en kort introduksjonssamling som setter i gang emnet, gjør studentene kjent med måten vi skal jobbe på og kravet om egenarbeid mellom samlingene. Ved slutten av hver samling legges det ut materiale som er egnet for egenarbeid, og som må være gjennomgått før neste samling siden den bygger videre på egenarbeidet.

Studiets innhold

Introduksjon til mikrokontrollerprogrammering (ferdighetslæring):

• Mikrokontrolleren (Arduino, ESP32): arkitektur, I/O-funksjonalitet, serieporter og trådløskommunikasjon
• Valg av programmeringsplattform, språk og type (blokk eller tekst)
• Arduino C: Programstrukturer, datatyper og variabler, operatorer, kontrollstrukturer,     funksjoner, datastrukturer, biblioteker, kommunikasjon med sensorer og aktuatorer
• Programmerings- og simuleringsverktøy.

Introduksjon til Internet of Things (IoT) (kunnskapslæring):

• Hva er IoT, trender, anvendelser, hvordan forventes IoT å prege arbeidsmarked og samfunn
• Grunnleggende IoT-arkitektur: Sensorer og sensornoder, nettverk, skyen
• Trådløse sensornettverk, anvendt protokoll
• Rollen til webservere i skyen, dataanalyse og visualisering

Sensorer, aktuatorer og elektronikk (ferdighetslæring):

• En gjennomgang av teknologi og virkemåte for sensorer/aktuatorer og elektronikk typisk brukt i IoT-løsninger.
• Praktiske grensesnitt mellom sensorer/aktuatorer og mikrokontroller
• Sensorer: Temperatur, lys, bevegelse, avstand, helning, fuktighet, trykk, gass, RFID, etc.
• Aktuatorer: LED, relé, buzzer, Servo- og DC-motor.

Læringsutbytte

Etter fullført emne skal studenten ha tilegnet seg grunnleggende kompetanse innen programmering og bruk av Arduino mikrokontrollerbaserte utviklingskort tilkoblet sensorer og aktuatorer, samt feilsøking.

Les om læringsutbytte på egen side.

Opptakskrav

Godkjent yrkesfaglærerutdanning.

Anbefalte forkunnskaper: Grunnleggende kunnskaper om elektrisitetslære og noe erfaring med programmering.

Eksamen

Mappevurdering gir grunnlag for sluttkarakter i emnet. I mappen inngår 4 separate innleveringer/lab.øvinger, tellende 10% hver og prosjektoppgave med rapportinnlevering, tellende 60%. Resultatet for delene angis i %-poeng, mens sensur for hele mappen (sluttkarakter) angis med bokstavkarakter.