Može li vas MakerBit podsjetiti da provjerite vodu ispod božićnog drvca?: 7 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:36

Svježe posječeno drvo tradicionalni je blagdanski ukras u mnogim domovima. Bitno je da ga opskrbite svježom vodom. Ne bi li bilo lijepo imati ukras koji bi vas mogao podsjetiti da provjerite vodu ispod vašeg stabla?

Ovaj je projekt dio serije koja prikazuje kako računalno omogućeni uređaji rade u našem svakodnevnom životu. Koristi MakerBit kako bi pokazao kako jednostavan detektor razine vode može ukazati na nisku razinu vode sa svjetlima u ukrasu u obliku stabla. Koraci koje smo slijedili prikazani su u nastavku.

Oprez: Ovo je samo demonstracija koncepta. Ovdje prikazani sklop nije osmišljen niti namjerava spriječiti da se pravo drvo osuši. Prije nego što odlučite hoćete li koristiti bilo koji senzor razine vode s pravim drvetom, trebali biste pročitati dolje navedene sigurnosne napomene, u koraku 6.

Korak 1: Skupite komponente

• MakerBit+R Rogera Wagnera
• micro: bit kontroler (Stvarni kontroler uključen je u početni komplet MakerBit+R. Pribor od plastičnog kućišta prikazan na micro: bit -u prodaje se zasebno. Na primjer, ova veza prikazuje jedan koji se prodaje na Amazonu.)
• Vrpčasti kabel (uključen)
• 9-voltni priključak za bateriju (uključen)
• 9v baterija (uključena, ali i lako dostupna)
• Senzor vode (Naš je došao u kompletu Elegoo 37-senzora. Dostupno zasebno na mreži.)
• 3 kratkospojne žice s ženskim kontaktima na oba kraja. (uključeno)
• Neke LED diode (uključene; prikazane na drugim fotografijama, dolje)

Korak 2: Spojite sve

A. MakerBit veze

Gurnite micro: bit u MakerBit. Za povezivanje s računalom u svrhu programiranja trebat će vam USB kabel koji dolazi s njim. Nakon što ga programirate, uređaj možete pokrenuti samo s 9-voltnom baterijom.

Priključite miješani LED vrpčani kabel u crni utikač za LED diode 11-16. Priključite konektor s tri utičnice s tri kratkospojne žice na crne, crvene i bijele stupove na zaglavlju pinova u redu s oznakom A0. Crna je za GND (uzemljenje), crvena za +5v, a bijela za "signal", koji će biti analogni pin 0).

Još nije vrijeme za spajanje baterije, ali druga fotografija pokazuje kamo će otići.

B. Spojite osjetnik vlage

Drugi krajevi žica moraju ići na tri igle senzora na određeni način, kao što je prikazano na trećoj fotografiji. Spojite pin s oznakom "S" na bijeli stup na MakerBitu. Spojite pin "+" na crveni stup. Na kraju, spojite iglu “-” na crni stup. Koristili smo žice iste boje kao i stupovi kako bismo održali dobar red.

C. Umetnite LED diode u vrpčni kabel

Koristimo 4 svjetla: jedno crveno, jedno žuto, dva zelena. Uočite da svaka LED dioda ima dva pina. Jedan pin je kraći od drugog. Obratite pozornost na kratku iglu. Ulazi u konektor na strani koja ima mali trokut.

Kôd u ovom projektu koristi četiri konektora u sredini kabela, one za pinove 11, 12, 13 i 14. Pregledajte oznake uz crnu utičnicu na MakerBitu da vidite koji par pinova ide uz svaki broj pina.. Zatim proučite kabel kako biste vidjeli kako se žice odnose na pinove. Savjet: crno-bijeli par spaja se na pin 12. Fotografije pokazuju koje žice koristiti.

Peta fotografija prikazuje sve spojeno i spremno za rad.

Korak 3: Shvatite plan

Senzor vode u ovom projektu ima mrežu električnih kontakata koji su svi malo udaljeni jedan od drugog. Kad se osuši, to je poput otvorenog prekidača. Kad je mokra, voda provodi struju između kontakata. Što je dublje, to više kontakata postaje mokro i može provoditi električnu energiju. Na taj način senzor može prikazati razinu vode kao otpor protoku električne energije koji se povećava ili smanjuje promjenom dubine. Na senzoru postoji nekoliko jednostavnih dodatnih sklopova koji pojačavaju osjetljivost detektora na vlagu i izvješćuju količinu vlage na analogni pin mikro: bita (kroz MakerBit) kao broj.

Nula znači da je senzor suh, odnosno da ima najveći otpor. Broj veći od nule znači da senzor detektira vodu. Što je dublja voda, to je veći broj. Svjetla palimo s povećanjem broja i gasimo ih s smanjenjem broja.

Naši testovi pokazali su da očitanje senzora raste i opada prema očekivanjima kao odgovor na promjene u razini vode. Postaje osjetljiviji kad voda padne nisko i vrlo jasno pokazuje kada je suha. To daje dovoljno informacija za formiranje opće predstave o stanju voda. Ne bismo se oslanjali na ovaj senzor za precizno mjerenje duboke razine vode. Srećom, za naše potrebe ne moramo znati točnu dubinu.

Jednostavan zaslon s četiri LED diode može nam reći kada je stablu potrebno više vode. Naš ima pri dnu crvenu LED, zatim žutu, na vrhu dvije zelene. Plan je uključiti i isključiti ova svjetla dok razina vode ispod stabla raste i pada. Zelena označava prisutnost vode. Žuta označava nisku vodu. Crveno znači suho.

Korak 4: Izradite zaslon

Ovaj dio prepušten je vašoj mašti. Pokazat ćemo što smo učinili. Mogla bi vam poslužiti stara čestitka ili bilo što drugo.

Izrežite malo drvo i probušite rupe za držanje četiri LED diode. Gurnite LED diodu iza ukrasa, ali ne do kraja, samo do ruba na dnu LED diode. Držite LED diode na mjestu s malo trake na stražnjoj strani. Na ovoj poveznici potražite korisne pojedinosti o tome kako instalirati LED diode.

Korak 5: Kôd

MakeCode mrežni uređivač u stilu bloka vrlo dobro funkcionira za ovaj projekt. Na slici je snimka zaslona koda.

Uređivač možete otvoriti u prozoru preglednika, s kodom koji je već učitan spreman za uređivanje, pomoću ove veze: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Što radi kod?

U odjeljku Start govori mikro: bit-u da ne koristi ugrađeni LED zaslon. Ova uputa oslobađa digitalne pinove za upotrebu u našem projektu. Zatim uključuje crvenu LED diodu (pin 11) dok isključuje ostale tri LED diode.

U odjeljku Zauvijek čita numeričku vrijednost koja dolazi od senzora na pinu 0. Zatim niz blokova "Ako … Tada" uspoređuje ovu vrijednost s (donekle proizvoljnim) konstantama koje smo eksperimentalno odredili uranjanjem senzora u vodu i iz nje. Slobodno eksperimentirajte s različitim vrijednostima za ove konstante.

Kako vrijednost senzora postaje veća, program uključuje sve više LED dioda. Kako vrijednost postaje manja, isključuje ih.

Dobra je praksa kodiranja uključiti blok pauze u vječnu petlju. Pauza omogućuje micro: bit -u priliku da kratko vrijeme radi na drugim stvarima. Ovaj kôd pauzira 1 000 milisekundi, što je jednako jednoj sekundi, što znači da provjeravamo razinu vode 60 puta u minuti.

Za uređivanje koda upotrijebite uređivač MakeCode, a zatim ga prenesite na MakerBit. Ova se veza povezuje sa službenim vodičem kako to učiniti.

Korak 6: Provjerite !

Spojite bateriju na MakerBit i stavite senzor u vodu. Pazite da stavite samo kraj s metalnim trakama u vodu. Neka elektroničke komponente budu suhe na kraju gdje se žice spajaju.

PROČITAJTE OVU OBAVIJEST O SIGURNOSTI: Suho drvo opasno je od požara. Može se zapaliti i spaliti vam kuću. Ne biste se trebali oslanjati samo na senzor razine vode da odlučite kada vaše drvo treba vodu. Sklop opisan u ovom članku služi samo za ilustraciju i ima za cilj pokazati kako senzori razine vode mogu funkcionirati u svakodnevnoj uporabi. Međutim, uređaji poput ovog ne mogu zaštititi drvo od sušenja. I dalje ćete morati vizualno provjeriti svoje stablo i u svakom trenutku održavati siguran osmatrač kako biste osigurali da vaše drvo ima potrebnu vodu.

Postavite senzor u rezervoar ispod drveta i postavite zaslon na mjesto na kojem ga možete vidjeti. Kad redovito provjeravate svoje drvo, primijetite kako se LED diode mijenjaju s promjenom razine vode. Podaci vam mogu pomoći da naučite kako senzori rade, a mogu vas podsjetiti i na provjeru vode ispod vašeg stabla.

Korak 7: Za nastavnike: STEAM izazovi i predloženi standardi

PARNI IZAZOVI

Izazov za kavu: produžite žice koje idu do zaslona, tako da ih zapravo možete objesiti gore u pravo drvo.

Izazov alata: upoznajte svoj MakerBit! Možete spojiti LED diode na bilo koji od MakeBitovih digitalnih pinova pomoću utičnica i kabela pričvršćenih na priključak za crnu kutiju MakerBita. U ovom primjeru korišteni su brojevi od 11 do 14. Možete li promijeniti postavku i kodiranje tako da koriste različite pinove, recimo, brojeve od 5 do 8?

Znanstveni izazov: Istražite ponašanje senzora. Učinite sljedeće pokuse.

1. Temeljito osušite senzor, a zatim ga umetajte u vodu odmjerenim koracima, na primjer jedan milimetar odjednom. Zabilježite dubinu na kojoj se uključuje svako svjetlo.
2. Ponovno temeljito osušite senzor. Zatim ga uronite u vodu do vrha metalnih pruga. Povucite ga odmjerenim koracima, na primjer jedan milimetar odjednom. Zabilježite dubinu na kojoj se svako svjetlo isključuje.
3. Procijenite podatke koje ste prikupili. Reagiraju li svjetla na istu razinu vode u oba smjera? Ako se brojevi ne podudaraju, napravite popis mogućih objašnjenja za ponašanje koje promatrate.

Matematički izazov: Izračunajte broj milisekundi koje trebate unijeti u blok pauze kako biste provjerili vodu samo jednom u minuti ili jednom u satu.

Inženjerski izazov: Razmislite o različitim načinima na koje se ovaj uređaj može koristiti. Bi li razlika u očitanjima koja proizlaze iz smjera uranjanja bila važna u stvarnoj primjeni ovog uređaja? Zašto ili zašto ne?

Tehnički izazov: okrugli utikač na MakerBitu omogućuje vam spajanje istosmjernog izvora napajanja bilo gdje od šest do dvanaest volti. Mala baterija od devet volti možda neće dugo trajati. Koji biste drugi izvor napajanja mogli priključiti kako bi senzor vode neprestano radio?

Izazov kodiranja: kako biste promijenili kôd tako da svijetli samo jedna LED dioda: zelena, žuta ili crvena, ovisno o razini vode? Kako se mijenja ponašanje prikaza ako promijenite konstante u kodu?

Umjetnički izazov: ukrasite ornament izloga ili dizajnirajte nešto drugo što izgleda potpuno drugačije! Test dobrog dizajna zaslona čini to što informacije čini očiglednima.

STANDARDI

NGSS (Znanstveni standardi sljedeće generacije)

4-PS3-4. Primijenite znanstvene ideje za projektiranje, testiranje i usavršavanje uređaja koji pretvara energiju iz jednog oblika u drugi.

ISTE

4a Učenici poznaju i koriste namjeran proces projektiranja za generiranje ideja, testiranje teorija, stvaranje inovativnih artefakata ili rješavanje autentičnih problema.

5b Učenici prikupljaju podatke ili identificiraju relevantne skupove podataka, koriste ih digitalnim alatima za analizu i predstavljaju podatke na različite načine radi lakšeg rješavanja problema i donošenja odluka.