IoT-шлюз для контроля посетителей v3: умный доступ на Arduino MKR WiFi 1010

Компоненты и материалы

Arduino MKR WiFi 1010 (3.3 В логика)	1 шт.
Блок питания 5 В 2.5 А (Mean Well / Digilent)	1 шт.
Красные светодиоды 5 мм	2 шт.
Жёлтые светодиоды 5 мм	2 шт.
Зелёные светодиоды 5 мм	2 шт.
Ультразвуковые датчики HC-SR04	2 шт. (вход / выход)
Мощный N-канальный MOSFET (например, IRLZ44N)	1 шт. (для коммутации светодиодных линеек от 5 В)
Резисторы 330 Ом	6 шт. (по одному на светодиод)

Программное обеспечение и сервисы

• Arduino Web Editor / Arduino IDE
• Arduino IoT Cloud
• MIT App Inventor 2 (мобильное приложение для управления)

О проекте

Введение

Цель — помочь магазинам ограничить количество посетителей одновременно для соблюдения социальной дистанции. Устройство работает как «светофор»: считает заходящих и выходящих ультразвуковыми датчиками. При достижении лимита — красный свет (очередь), иначе — жёлтый (можно войти) или зелёный (проход разрешен).

Это третья версия: v1 — кнопки на корпусе, v2 — веб-сервер на ESP8266, v3 — Arduino IoT Cloud + мобильное приложение. Облако даёт историю данных, масштабируемость (несколько входов/выходов), доступ через API.

Аппаратная часть

Светодиоды питаются от внешнего 5 В через MOSFET (Arduino выдаёт только 3.3 В, ток ограничен). HC-SR04 требуют 5 В питания, но работают с 3.3 В логикой — используется макетный стабилизатор 5В/3.3В или понижающий преобразователь. Схема в разделе «Schematics».

Программная часть: Arduino

Скетч загружается через Arduino Web Editor. Нужно заполнить arduino_secrets.h (Wi-Fi SSID/password). Переменные в Cloud: customerCount, customerLimit, lightState (0=red, 1=amber, 2=green).

Мобильное приложение (MIT App Inventor)

Файл shopDoorAssistant2.aia импортируется в App Inventor. В настройках указываются: Thing ID, API Client ID, API Client Secret (из Arduino IoT Cloud). Приложение показывает текущий счётчик, лимит, состояние светофора, позволяет менять лимит и включать авто-обновление (каждые 4 сек).

Настройка

1. Собрать схему.
2. Создать Thing в Arduino IoT Cloud, добавить переменные, загрузить скетч, проверить подключение.
3. Импортировать .aia в App Inventor, ввести учётные данные Cloud, собрать APK, установить на телефон.

Демонстрация работы

Видео показывает: подключение приложения → синхронизация с Cloud → симуляция входа/выхода датчиками → достижение лимита (красный) → изменение лимита из приложения (свет меняется на жёлтый).

Адаптивность

• Отдельные вход/выход — два устройства с по одному датчиком, общий счётчик в Cloud.
• Рестораны: приложение показывает свободные столы разного размера.
• Школы: предотвращение пересечения потоков классов.

Код

Arduino-скетч и shopDoorAssistant2.aia — см. раздел «Code» оригинала (файлы доступны для скачивания). Скетч использует ArduinoIoTCloud, Arduino_ConnectionHandler, библиотеку NewPing для HC-SR04.

Схемы

Две схемы в оригинале: (1) 6 светодиодов через MOSFET от 5 В, управление 3.3 В логикой; (2) подключение двух HC-SR04 к MKR WiFi 1010 с разделением питания 5 В / 3.3 В.