Physical computing/Inleiding
Physical computing: op de grens van de fysieke en de virtuele wereld
Physical computing gaat over het meten en sturen met kleine computers, microcontrollers, zoals je die bijvoorbeeld vindt in een Arduino, micro:bit of Raspberry Pi. Steeds meer dingen en apparaten in onze omgeving, van lampen en thermostaten tot auto's en hele gebouwen., worden als "slimme apparaten" bestuurd door dergelijke microcontrollers.
Met kennis van Physical computing kun je meten en sturen in de fysieke wereld, bijvoorbeeld voor natuurkundige of biologische experimenten. Maar je kunt er ook allerlei leuke interactieve en creatieve dingen mee maken. En voor je eigen omgeving kun je allerlei nuttige toepassingen bedenken. Je kunt al snel aan de slag met micro:bits, Arduino's of Raspberry Pi's, maar de mogelijkheden zijn eindeloos.
Physical computing speelt zich af op het grensvlak van de fysieke wereld, van materie en energie, en de virtuele wereld, van informatie. Voor het omzetten van verschijnselen in de fysieke wereld naar informatie gebruik je sensoren. Met behulp van actuatoren zet je informatie om in een fysiek verschijnsel, bijvoorbeeld beweging of geluid.
Physical computing vormt ook de basis van het "Internet of Things". De microcontrollers voor het meten en sturen hebben steeds vaker een internetverbinding om ze te koppelen aan toepassingen en diensten "in the cloud". Er is dan niet alleen meer sprake van "slimme apparaten", maar steeds meer van "slimme oplossingen".
Onderdelen
Een physical computing systeem bestaat gewoonlijk uit de volgende onderdelen:
- sensoren
- controller
- communicatie
- actuatoren
Het physical computing systeem vormt een verbinding tussen de fysieke wereld en de wereld van informatie.
Interfaces
De sensoren, actuatoren en communicatie-componenten worden via verschillende soorten interfaces aangesloten op de controller.
De bekendste interfaces zijn:
- digitaal-in
- digitaal-uit
- analoog-in
- PWM-uit
- I2C
- SPI
- bit-serieel (digitale LEDs; one-wire; e.d.)
- serieel (asynchroon: UART)
Signalen en events
De besturingssoftware verwerkt de signalen en events van de sensoren, en zet deze om in signalen en acties voor de besturing van de actuatoren.
Voorbeelden (microbit):
| invoer-signalen ! events ! acties ! uitvoer-signalen |
|---|
| schudden | tonen display-figuur | toon |
| microbit rechtop | geluid afspelen | geluid |