AXV

IoT Arxitekturasi: Sensorlar va Aktuatorlar

4 qatlamli model, apparat ta'minoti fizikasi, sensorlar va ijrochi mexanizmlar

9-sinfIoT1-hafta · 2-dars
01

IoT ning 4 Qatlamli Modeli

Qurilmalardan to bulut va ilovalargacha bo'lgan arxitektura

4 Qatlamli Arxitektura

1. Qurilmalar Qatlami (Device)

Sensorlar, mikrokontrollerlar va aktuatorlar joylashgan apparat qismi.

Fizik olam bilan to'g'ridan-to'g'ri muloqot qiluvchi birlamchi poydevor.

2. Tarmoq Qatlami (Network)

Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN, GSM shlyuzlari (Gateway).

Qurilmalar to'plagan ma'lumotlarni bulutga xavfsiz yetkazish ko'prigi.

Yuqori Qatlamlar: Bulut va Ilova

3. Qayta Ishlash (Cloud / Processing)

Bulutli serverlar, ma'lumotlar bazasi, filtrlash va tahlil algoritmlari.

Milliardlab o'lchovlarni saqlaydi va sun'iy intellekt bilan tahlil qiladi.

4. Ilova Qatlami (Application)

Foydalanuvchi ko'radigan mobil ilova, veb-dashboard va avtomatik boshqaruv.

Inson tizimni kuzatishi va kerak bo'lsa masofadan buyruq berishi mumkin.

4 Qatlamli IoT Piramidasi

4. Ilova Qatlami (Smartfon, Veb-Dashboard) 3. Qayta Ishlash Qatlami (Bulutli Serverlar, Tahlil) 2. Tarmoq Qatlami (Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN, 4G/5G) 1. Qurilmalar Qatlami (Sensorlar, Aktuatorlar, Mikrokontrollerlar)
02

Sensorlar (Datchiklar)

Atrof-muhitni sezish va elektr signallariga aylantirish fizikasi

Sensor Nima?

Fizikadan Elektrga

Harorat, bosim, yorug'lik yoki harakat kabi fizik kattaliklarni elektr signaliga aylantiradi.

IoT qurilmasining "ko'zi va qulog'i" vazifasini o'taydi.

Energiya Samaradorligi

Zamonaviy sensorlar mikroamper darajasida kam energiya sarflaydi.

Kichik batareya bilan yillab uzluksiz ishlash imkonini beradi.

Analog Sensorlar

Uzluksiz O'zgaruvchi Signal

Kuchlanish 0V dan 5V gacha uzluksiz oqimda o'zgarib turadi.

TMP36 (harorat), LDR (yorug'lik), MQ-2 (gaz konsentratsiyasi).

ADC (Analog-to-Digital Converter)

Mikrokontroller analog kuchlanishni 0 dan 1023 gacha bo'lgan raqamga aylantiradi.

Masalan: 2.5V kuchlanish = 512 raqamli qiymat.

Raqamli Sensorlar

Faqat 2 Xil Holat (0 yoki 1)

Kuchlanish yoki 0V (LOW), yoki 5V (HIGH) bo'ladi.

PIR harakat datchigi: "Harakat bor" (1) yoki "Harakat yo'q" (0).

Shovqinga Chidamlilik

Raqamli signallarga tashqi elektromagnit shovqinlar deyarli ta'sir qilmaydi.

DHT11/DHT22 raqamli protokoli orqali harorat va namlik paketlari uzatiladi.

Ommabop IoT Sensorlari

LDR Fotorezistor

Yorug'likka qarab qarshiligi o'zgaradi. Tong va tunni aniqlash.

TMP36 / DS18B20

Haroratni o'lchovchi datchiklar. Issiqxona va sovitkichlar uchun.

HC-SR04 Masofa

Ultratovush orqali to'siqqacha bo'lgan masofani santimetrlarda hisoblaydi.

Analog vs Raqamli Signal To'lqinlari

Analog Signal (Uzluksiz to'lqin) 0V dan 5V gacha cheksiz qiymatlar Harorat, tovush, yorug'lik Raqamli Signal (0 va 1) Faqat 0 (LOW) va 1 (HIGH) Tugma, harakat sensori, rele
03

Aktuatorlar (Ijrochi Vositalar)

Elektr quvvatini jismoniy harakat va himoyaga aylantirish

Aktuator Nima?

Tizimning "Ijrochi Qo'li"

Mikrokontroller buyrug'i asosida jismoniy harakat yoki signal hosil qiladi.

Sensor his qiladi, mikrokontroller o'ylaydi, aktuator bajaradi.

Keng Turdagi Mexanizmlar

Elektromagnit relelar, servomotorlar, klapanlar, nasoslar va chiroqlar.

Kichik o'yinchoqdan to ulkan zavod kranlarigacha aktuator bilan boshqariladi.

Rele Moduli (Relay) — Xavfsiz Ko'prik

Galvanik Izolyatsiya

Past kuchlanishli (5V) Arduinoni yuqori kuchlanishli (220V) zanjirdan ajratadi.

Mikrokontrollerga yuqori tok urishining oldini oladi.

Elektromagnit Kalit

5V signal kelganda magnit tortilib, 220V kontaktlarni jismonan ulaydi.

Xona qandili, isitgich yoki suv nasosini masofadan yoqish/o'chirish kaliti.

Servomotorlar (Servo)

Aniq Burchak Nazorati

O'z o'qini berilgan aniq burchakka (0° dan 180° gacha) buradi va ushlab turadi.

Oddiy motor kabi tinimsiz aylanmaydi, balki aniq pozitsiyada to'xtaydi.

O'yindagi Vazifalari

Aqlli eshik qulfini burash, robot qo'lini harakatlantirish, darchani ochish.

PWM signallari yordamida burchak aniq boshqariladi.

Indikatorlar: LED va Buzzer

Svetodiod (LED & RGB LED)

Holatni vizual ko'rsatish: Yashil — xavfsiz, Sariq — ogohlantirish, Qizil — xavf.

RGB LED bitta korpusda millionlab ranglarni namoyish eta oladi.

Pyezo Buzzer (Ovozli signal)

Turli chastotadagi tovush va ohanglarni chiqarish.

Gaz qochishi, harakat sezilishi yoki budilnikda baland signal beradi.

Rele Bilan 220V Boshqarish Sxemasi

Arduino Uno Chiqish pini: 5V / 20mA (Past kuchlanish) RELE MODULI Magnit kontakt kaliti 220V CHIRIQ Tarmoqdan yonadi
04

Mikrokontrollerlar

Tizim miyasi: Arduino Uno, ESP32 va Raspberry Pi taqqosi

Mikrokontroller Nima?

Bitta Chipdagi Kompyuter

Protsessor (CPU), RAM, Flash xotira va kirish-chiqish (I/O) portlari bitta mikrosxemada.

Belgilangan dastur kodini cheksiz siklda (Loop) uzluksiz bajaradi.

Real Vaqtda Ishlash

Operatsion tizim kutishlarisiz, mikrosekundlarda signallarga javob qaytaradi.

Kam quvvat sarflaydi va qotib qolmasdan ishonchli ishlaydi.

Arduino Uno vs ESP32 vs Raspberry Pi

Arduino Uno

16 MHz, 32 KB xotira, 5V. Tarmoq yo'q.

Elektronika o'rganish va boshlang'ich sxemalar uchun a'lo.

ESP32 (IoT Standarti)

240 MHz, 4 MB xotira, 3.3V.

O'rnatilgan Wi-Fi va Bluetooth. Haqiqiy IoT uchun eng yaxshi tanlov.

Raspberry Pi

To'liq mini-kompyuter (Linux).

Kameralar, videoni sun'iy intellekt bilan tahlil qilish va katta serverlar.

Mikrokontroller Ichki Arxitekturasi

Mikrokontroller Chipining Ichki Tuzilishi (SoC) CPU Protsessor RAM / Flash Xotira ADC / PWM Konverterlar I/O Pinlar Kirish/Chiqish Wi-Fi (ESP32)

Interaktiv Savol: Motorlarni Quvvatlash

Kuchli motorlarni to'g'ridan-to'g'ri Arduino piniga ulasa bo'ladimi?

Kartanikiga bosing yoki aylantiring

Qat'iyan Mumkin Emas!

Arduino pini maksimal 20–40 mA tok bera oladi. Motorlar esa 500–1000 mA talab qiladi. To'g'ridan-to'g'ri ulasangiz Arduino yonib ketadi. Motorlar har doim drayver (L298N) va tashqi quvvat manbaiga ulanadi!

Aqlli Shlagbaum Ishlash Algoritmi

1

Masofani O'lchash

HC-SR04 ultratovush sensori avtomobil yaqinlashganini sezadi (Masofa <= 100 sm).

2

To'siqni Ochish

Arduino yashil LED ni yoqadi va servomotorni 90 gradusga buradi.

3

Avtomatik Yopish

Avtomobil o'tib ketgach, 5 soniyadan so'ng servo 0 gradusga qaytadi va qizil LED yonadi.

Tezkor Savol: Sensorlar Turi

Quyidagilardan qaysi biri uzluksiz o'zgaruvchi analog signal beruvchi sensor hisoblanadi?
A) Oddiy tugma (Push-button)
B) LDR fotorezistor (Yorug'lik datchigi)
C) PIR harakat sensori (Faqat 0 va 1)
D) Elektromagnit rele

Dars Xulosasi va Amaliy Vazifa

Bugun O'rganganlarimiz

4 qatlamli IoT modeli va apparat qatlami.

Analog va raqamli sensorlar farqi.

Rele, servomotorlar va mikrokontrollerlar (Arduino vs ESP32).

Amaliy Vazifa

Avtoturargoh shlagbaumi yoki aqlli chiroq sxemasini chizish.

Sensor va aktuator pinlari ulanishini rejalashtirish.

Keyingi darsda tarmoq va bulut qatlamiga tayyorgarlik ko'rish.