embedded

Основы электроники и IoT

22 урока · 6 разделов · бесплатно, без регистрации

Начать с первого урока

Полный курс по основам электроники и интернету вещей для подростков и начинающих. Ты разберёшься, что такое ток, напряжение и сопротивление, познакомишься с резисторами, диодами, транзисторами и конденсаторами, освоишь закон Ома и расчёт схем, научишься работать с микроконтроллером ESP32, подключать его к Wi-Fi и обмениваться данными по MQTT и HTTP. В финале соберёшь настоящие проекты умного дома: датчик температуры, умную розетку и автоматизацию по правилам. Каждый урок содержит запускаемые расчёты на Python, ASCII-схемы и примеры кода.

Курс «Основы электроники и IoT» состоит из 6 разделов и 22 уроков: Электричество: основы, Компоненты электроники, Схемы и закон Ома, Микроконтроллеры и ESP32, Wi-Fi и протоколы IoT и Проекты умных устройств. Уроки идут по порядку — от основ к более сложным темам, в каждом есть объяснение с примерами, а в конце — вопросы для самопроверки. К урокам привязаны задачи с автоматической проверкой: прочитали тему — сразу закрепили её кодом.

Программа курса

  1. 1 Электричество: основы

    1. Что такое электрический ток

      Электрический ток простыми словами: заряд, электроны, амперы. С чего начинается электроника и IoT.

    2. Напряжение: что толкает ток

      Напряжение простыми словами: вольты, разность потенциалов, аналогия с водой и высотой. Почему 3.3В важны для ESP32.

    3. Сопротивление и проводники

      Сопротивление в омах, проводники и изоляторы, полупроводники. Почему провода греются и зачем нужно сопротивление в IoT.

  2. 2 Компоненты электроники

    1. Резисторы: ограничители тока

      Резисторы: зачем нужны, цветовая маркировка, последовательное и параллельное соединение, токоограничение для светодиодов.

    2. Диоды и светодиоды

      Диод как односторонний клапан тока, светодиоды (LED), прямое падение напряжения, защита от переполюсовки.

    3. Транзисторы: переключатели и усилители

      Транзистор как переключатель и усилитель: BJT и MOSFET, база/затвор, управление мотором от ESP32.

    4. Конденсаторы: хранилища заряда

      Конденсатор: накопление заряда, ёмкость в фарадах, сглаживание питания, развязка по питанию для ESP32.

  3. 3 Схемы и закон Ома

    1. Закон Ома: главная формула

      Закон Ома V=IR простыми словами: расчёт тока, напряжения и сопротивления, треугольник Ома, примеры на Python.

    2. Делитель напряжения

      Делитель напряжения: два резистора, формула Vout, согласование 5В датчика с 3.3В ESP32, расчёт на Python.

    3. Цепи, мощность и питание

      Замкнутая цепь, последовательное и параллельное соединение, мощность P=VI, расчёт энергопотребления и батареи для IoT.

  4. 4 Микроконтроллеры и ESP32

    1. Что такое микроконтроллер

      Микроконтроллер простыми словами: процессор, память, GPIO, отличие от компьютера. Почему он мозг IoT-устройства.

    2. Знакомство с ESP32

      ESP32: характеристики, два ядра, встроенный Wi-Fi и Bluetooth, GPIO, АЦП. Почему это лучший чип для IoT-новичка.

    3. GPIO: мигаем светодиодом

      Цифровые выводы ESP32: blink-светодиод, чтение кнопки, pull-up резисторы, код Arduino и MicroPython.

    4. Аналоговые сигналы и АЦП

      АЦП ESP32: чтение аналоговых датчиков, разрядность, преобразование показаний в напряжение и величины, расчёт на Python.

  5. 5 Wi-Fi и протоколы IoT

    1. Архитектура интернета вещей

      Что такое IoT и из чего он состоит: датчик, микроконтроллер, шлюз, облако, приложение. Полная цепочка умного устройства.

    2. Wi-Fi и подключение к сети

      Как работает Wi-Fi: точка доступа, SSID, IP-адрес, как ESP32 подключается к сети, код подключения и безопасность.

    3. HTTP и REST для IoT

      Протокол HTTP в IoT: запросы GET/POST, REST API, отправка данных на сервер, JSON, когда HTTP подходит, а когда нет.

    4. MQTT: язык умных устройств

      Протокол MQTT: брокер, publish/subscribe, темы (topics), wildcard +/#, QoS. Главный протокол интернета вещей с примерами на Python.

  6. 6 Проекты умных устройств

    1. Умный датчик температуры

      Проект IoT-термометра: датчик DHT/DS18B20 + ESP32 + MQTT, отправка данных, обработка телеметрии, код и логика на Python.

    2. Управление через реле: умная розетка

      Управление нагрузкой из интернета: реле, оптопара, безопасность сетевого напряжения, MQTT-команды, умная розетка на ESP32.

    3. Автоматизация умного дома

      Правила умного дома: триггеры и действия, связка датчиков и исполнителей, сценарии «если-то», движок правил на Python.

    4. Надёжность и безопасность IoT

      Безопасность IoT-устройств: шифрование TLS, обновления прошивки OTA, пароли, переподключение, что отличает прототип от продукта.