Emlékeztetheti a MakerBit, hogy ellenőrizze a vizet a karácsonyfa alatt?: 7 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A frissen kivágott fa sok lakásban hagyományos ünnepi dekoráció. Feltétlenül friss vízzel kell ellátni. Nem lenne jó egy olyan dísz, amely emlékeztetne arra, hogy ellenőrizze a vizet a fa alatt?

Ez a projekt része annak a sorozatnak, amely bemutatja, hogyan működnek a számítástechnikai eszközök mindennapi életünkben. A MakerBit segítségével demonstrálja, hogy egy egyszerű vízszint-érzékelő hogyan jelezhet alacsony vízszintet, fák alakú díszben lévő fényekkel. Az alábbiakban bemutatjuk az általunk követett lépéseket.

Figyelem: Ez csak egy koncepció bemutatása. Az itt látható szerelvényt nem úgy tervezték vagy szánták, hogy megakadályozza egy valódi fa kiszáradását. Mielőtt eldöntené, hogy valódi fával kíván-e bármilyen vízszint-érzékelőt használni, olvassa el az alábbi biztonsági utasítást, a 6. lépésben.

1. lépés: Gyűjtse össze az alkatrészeket

• Roger Wagner MakerBit+R.
• micro: bit vezérlő (A tényleges vezérlőt a MakerBit+R indító készlet tartalmazza. A micro: bit -en látható műanyag tok tartozék külön kapható. Például ezen a linken az Amazon -on található.)
• Szalagkábel (tartozék)
• 9 voltos akkumulátor csatlakozó (mellékelve)
• 9 V -os elem (mellékelve, de könnyen beszerezhető)
• Vízérzékelő (A miénk az Elegoo 37-érzékelő készletben volt. Külön kapható online.)
• 3 áthidaló vezeték mindkét végén női érintkezőkkel. (beleértve)
• Néhány LED (mellékelve; más fotókon látható, alább)

2. lépés: Csatlakoztasson mindent

A. MakerBit kapcsolatok

Nyomja a micro: bit -t a MakerBit -be. Szüksége lesz a mellékelt USB -kábelre, hogy programozás céljából csatlakozzon a számítógéphez. A programozás után a készüléket csak 9 voltos akkumulátorral futtathatja.

Csatlakoztassa a vegyes LED szalagkábelt a 11-16 LED-ek fekete aljzatához. Csatlakoztassa a három áthidaló vezeték 3-aljzatú csatlakozóját a fekete, piros és fehér oszlopokhoz a csapfejfejben, az A0 feliratú sorban. A fekete a GND (földelt), a piros +5 V, a fehér pedig a „jel”, amely 0 analóg érintkező lesz).

Még nincs itt az ideje, hogy csatlakoztassa az akkumulátort, de a második fotó megmutatja, merre fog menni.

B. Csatlakoztassa a nedvességérzékelőt

A vezetékek másik végét meghatározott módon kell felvinni az érzékelő három csapjára, amint az a harmadik fotón is látható. Csatlakoztassa az „S” feliratú csapot a MakerBit fehér oszlopához. Csatlakoztassa a „+” tűt a piros oszlophoz. Végül csatlakoztassa a „ -” tűt a fekete oszlophoz. Az oszlopokkal megegyező színű vezetékeket használtuk a rend fenntartása érdekében.

C. Illessze a LED -eket a szalagkábelbe

4 lámpát használunk: egy piros, egy sárga, két zöld. Vegye figyelembe, hogy minden LED -nek két csapja van. Az egyik csap rövidebb, mint a másik. Ügyeljen a rövid csapra. Bemegy a csatlakozóba azon az oldalon, ahol a kis háromszög található.

A projekt kódja négy csatlakozót használ a kábel közepén, a 11 -es, 12 -es, 13 -as és 14 -es csatlakozókat. Vizsgálja meg a címkéket a MakerBit fekete aljzatánál, és nézze meg, hogy melyik érintkezőpár tartozik minden egyes pin -számhoz. Ezután tanulmányozza a kábelt, hogy lássa, hogyan kapcsolódnak a vezetékek a csapokhoz. Tipp: a fekete-fehér pár a 12-es tűhöz csatlakozik. A fényképeken látható, hogy mely vezetékeket kell használni.

Az ötödik képen minden össze van kapcsolva és készen áll az indulásra.

3. lépés: A terv megértése

Ebben a projektben a vízérzékelő elektromos érintkezők hálójával rendelkezik, amelyek csak kissé távol vannak egymástól. Száraz állapotban olyan, mint egy nyitott kapcsoló. Nedves állapotban a víz áramot vezet az érintkezők között. Minél mélyebbre jut, annál több érintkező nedvesedik és képes áramot vezetni. Ily módon az érzékelő jelezheti a vízszintet, mint a villamos áram ellenállását, amely a mélység változásával nő vagy csökken. Van néhány egyszerű kiegészítő áramkör az érzékelőn, amely felerősíti az érzékelő nedvességérzékenységét, és számként jelenti a nedvesség mennyiségét a mikro: bit analóg tűjére (a MakerBit -en keresztül).

A nulla azt jelenti, hogy az érzékelő száraz, vagyis a legnagyobb ellenállással rendelkezik. A nullánál nagyobb szám azt jelenti, hogy az érzékelő vizet érzékel. Minél mélyebb a víz, annál nagyobb a szám. A lámpákat a szám növekedésével kapcsoljuk be, és a szám csökkenésével kapcsoljuk ki.

Tesztjeink azt mutatták, hogy az érzékelő leolvasása a vízszint változásaira reagálva a várt módon növekszik és csökken. Érzékenyebbé válik, ha a víz alacsonyan esik, és nagyon világosan jelzi, ha száraz. Ez elegendő információt szolgáltat ahhoz, hogy általános képet kapjunk a víz helyzetéről. Nem támaszkodnánk erre az érzékelőre a mély vízszint pontos méréséhez. Szerencsére nem kell tudnunk a pontos mélységet a céljainkhoz.

Egy egyszerű kijelző négy LED -del jelzi, hogy a fa mikor igényel több vizet. A miénk piros LED -et kapott az alapon, majd sárgát, két zölddel. A terv az, hogy ezeket a lámpákat fel- és lekapcsolják, amint a fa alatt a vízszint felfelé és lefelé megy. A zöld jelzi a víz jelenlétét. A sárga alacsony vízszintet jelez. A piros azt jelenti, hogy száraz.

4. lépés: Készítse el a kijelzőt

Ez a rész a fantáziádra van bízva. Mutatjuk, mit tettünk. Használhat egy régi üdvözlőlapot vagy bármit.

Vágjon ki egy kis fát, és vágjon lyukakat a négy LED tartásához. Nyomja át a LED -et a dísz mögül, de nem egészen, csak a LED -alapon lévő ajakig. Tartsa a helyén a LED -eket egy kis szalaggal a hátulján. Ezen a linken talál hasznos információkat a LED -ek telepítéséről.

5. lépés: A kód

A MakeCode online blokk stílusú szerkesztő nagyon jól működik ehhez a projekthez. A képen egy képernyőkép látható a kódról.

A szerkesztőt egy böngészőablakban, a már betöltött kóddal szerkesztésre készen lehet megnyitni a következő link segítségével: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Mit tesz a kód?

A Start szakaszban azt mondja a micro: bitnek, hogy ne használja a beépített LED kijelzőt. Ez az utasítás felszabadítja a digitális csapokat, amelyeket projektünkben használhatunk. Ezután bekapcsolja a piros LED -et (11. tű), miközben kikapcsolja a másik három LED -et.

A Mindörökké szakaszban a 0 -as érintkezőről érkező számértéket olvassa be. Ezután egy sor „Ha… Akkor” blokk összehasonlítja ezt az értéket a (kissé tetszőleges) állandókkal, amelyeket kísérletileg határoztunk meg, az érzékelőt vízbe merítve. Nyugodtan kísérletezzen tovább ezen állandók különböző értékeivel.

Ahogy az érzékelő értéke növekszik, a program több LED -et kapcsol be. Ahogy az érték csökken, kikapcsolja őket.

Jó kódolási gyakorlat, ha egy szüneteltetési blokkot belefoglalunk egy örökké tartó ciklusba. A szünet lehetővé teszi a micro: bit számára, hogy rövid ideig más dolgokon dolgozzon. Ez a kód 1 000 ezredmásodpercre szünetel, ami egy másodperc, ami azt jelenti, hogy percenként 60 -szor ellenőrizzük a vízszintet.

A MakeCode szerkesztővel fordítsa össze a kódot, majd töltse fel a MakerBit -re. Ez a link a hivatalos útmutatóhoz kapcsolódik, hogyan kell ezt megtenni.

6. lépés: Nézd meg !

Csatlakoztassa az akkumulátort a MakerBit -hez, és tegye az érzékelőt vízbe. Ügyeljen arra, hogy csak a végét tegye a fémcsíkokkal a vízbe. Tartsa szárazon az elektronikus alkatrészeket a vezetékek csatlakoztatásának végén.

OLVASSA EL A BIZTONSÁGI MEGJEGYZÉSET: A száraz fa tűzveszélyes. Ez lángra kaphat és felégetheti a házát. Nem szabad kizárólag vízszint-érzékelőre támaszkodnia annak eldöntésében, hogy a fának mikor van szüksége vízre. Az ebben a cikkben leírt szerelvény csak szemléltető célokat szolgál, és bemutatja, hogyan működhetnek a vízszint-érzékelők a mindennapi használat során. Az ilyen eszközök azonban nem tudják megvédeni a fát a kiszáradástól. Továbbra is szemrevételezéssel kell ellenőriznie a fát, és folyamatosan biztonságos kilátást kell biztosítania annak biztosítására, hogy a fája megkapja a szükséges vizet.

Helyezze az érzékelőt a fa alatti tartályba, és állítsa a kijelzőt olyan helyre, ahol láthatja. Amikor rendszeresen ellenőrzi a fát, figyelje meg, hogyan változnak a LED -ek a vízszint változásakor. Az információk segíthetnek megtanulni az érzékelők működését, és emlékeztethetnek arra, hogy ellenőrizze a fa alatt lévő vizet.

7. lépés: Pedagógusok számára: STEAM kihívások és javasolt szabványok

GŐZ KIHÍVÁSOK

Készítő kihívás: hosszabbítsa meg a kijelzőhöz vezető vezetékeket, így valójában magasabbra akaszthatja egy valódi fába.

Eszköz kihívás: ismerd meg a MakerBit -et! LED -eket csatlakoztathat a MakeBit bármely digitális tűjéhez a MakerBit fekete doboz csatlakozójához csatlakoztatott aljzatok és kábel segítségével. Ez a példa a 11 -től 14 -ig terjedő számokat használta. Módosíthatja a beállítást és a kódolást, hogy különböző tűket használjon, mondjuk az 5-8 -as számokat?

Tudományos kihívás: Vizsgálja meg az érzékelő viselkedését. Végezze el a következő kísérleteket.

1. Szárítsa meg alaposan az érzékelőt, majd mért lépésekben tegye be vízbe, például egy millimétert. Jegyezze fel az egyes lámpák mélységét.
2. Szárítsa meg ismét alaposan az érzékelőt. Ezután merítse vízbe, egészen a fémcsíkok tetejéig. Húzza ki mért lépésekben, például egy millimétert. Jegyezze fel, hogy milyen mélységben kapcsol ki minden lámpa.
3. Értékelje az összegyűjtött adatokat. A lámpák mindkét irányban azonos vízszintre reagálnak? Ha a számok nem egyeznek, készítsen egy listát a lehetséges magyarázatokról a megfigyelt viselkedésre.

Matematikai kihívás: Számítsa ki, hogy hány milliszekundumot kell beírnia a szüneteltető blokkba, hogy percenként vagy óránként egyszer ellenőrizze a vizet.

Mérnöki kihívás: Gondoljon arra, hogyan lehetne ezt az eszközt különböző módon használni. Lesz -e jelentősége a merítés irányából származó leolvasott értékek között az eszköz tényleges alkalmazásakor? Miért vagy miért nem?

Technikai kihívás: a MakerBit kerek csatlakozója lehetővé teszi 6-12 volt közötti egyenáramú áramforrás csatlakoztatását. Lehet, hogy a kis kilenc voltos akkumulátor nem tart sokáig. Milyen más áramforrást csatlakoztathat a vízérzékelő folyamatos működéséhez?

Kódolási kihívás: hogyan változtatná meg a kódot, hogy csak egy LED világítson: zöld, sárga vagy piros a vízszinttől függően? Hogyan változik a megjelenítési viselkedés, ha megváltoztatja a konstansokat a kódban?

Művészeti kihívás: díszítse a kijelző díszét, vagy tervezzen valami mást, ami teljesen másképp néz ki! A jó kijelző kialakításának próbája az, hogy nyilvánvalóvá teszi az információkat.

SZABVÁNYOK

NGSS (Next Generation Science Standards)

4-PS3-4. Használjon tudományos ötleteket egy olyan eszköz tervezéséhez, teszteléséhez és finomításához, amely energiát alakít át egyik formából a másikba.

ISTE

4a A diákok ismerik és használják a szándékos tervezési folyamatot ötletek generálásához, elméletek teszteléséhez, innovatív tárgyak létrehozásához vagy hiteles problémák megoldásához.

5b A diákok adatokat gyűjtenek vagy azonosítanak releváns adathalmazokat, digitális eszközöket használnak azok elemzésére, és különféle módon ábrázolják az adatokat a problémamegoldás és a döntéshozatal megkönnyítése érdekében.