Voiko MakerBit muistuttaa sinua tarkistamaan veden joulukuusi alla?: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Juuri leikattu puu on perinteinen lomakoriste monissa kodeissa. On välttämätöntä pitää se raikkaalla vedellä. Eikö olisi hienoa saada koriste, joka voisi muistuttaa sinua tarkistamaan veden puun alla?

Tämä projekti on osa sarjaa, joka näyttää kuinka laskennallisesti toimivat laitteet toimivat jokapäiväisessä elämässämme. Se osoittaa MakerBitin avulla, kuinka yksinkertainen vedenpinnan ilmaisin voi osoittaa alhaisen vedenpinnan puiden muotoisen koristeen valojen avulla. Seuraamamme vaiheet on esitetty alla.

Varoitus: Tämä on vain konseptin esittely. Tässä esitetty kokoonpano ei ole suunniteltu tai tarkoitettu estämään oikean puun kuivumista. Ennen kuin päätät käyttääkö mitään vedenpinnan anturia oikean puun kanssa, lue alla oleva turvallisuushuomautus, vaihe 6.

Vaihe 1: Kerää komponentit

• Roger Wagnerin MakerBit+R.
• micro: bit -ohjain (Varsinainen ohjain sisältyy MakerBit+R -aloituspakettiin. Micro: bitissä näkyvä muovikotelon lisävaruste myydään erikseen. Tästä linkistä näkyy esimerkiksi Amazonissa myyty.)
• Nauhakaapeli (mukana)
• 9 voltin akun liitin (sisältyy toimitukseen)
• 9 V: n akku (mukana, mutta myös helposti saatavilla)
• Vesianturi (Meidän tuli Elegoo 37-anturisarjassa. Saatavana erikseen verkossa.)
• 3 hyppyjohtoa naaraskoskettimilla molemmissa päissä. (mukana)
• Jotkut LED -valot (mukana; näkyy muissa valokuvissa alla)

Vaihe 2: Kiinnitä kaikki

A. MakerBit -liitännät

Työnnä micro: bit MakerBitiin. Tarvitset mukana tulevaa USB -kaapelia, jotta voit muodostaa yhteyden tietokoneeseesi ohjelmointia varten. Ohjelmoinnin jälkeen voit käyttää laitetta vain 9 voltin akulla.

Kytke sekoitettu LED-nauhakaapeli LED-valojen 11-16 mustaan pistorasiaan. Kytke kolmen hyppyjohtimen 3-napainen liitin nastojen otsikon mustiin, punaisiin ja valkoisiin pylväisiin A0-rivillä. Musta on GND (maa), punainen +5v ja valkoinen "signaali", joka on analoginen nasta 0).

Vielä ei ole aika kytkeä akku, mutta toisessa kuvassa näkyy mihin se menee.

B. Liitä kosteusanturi

Johtojen muiden päiden on mentävä anturin kolmeen nastaan tietyllä tavalla, kuten näkyy kolmannessa kuvassa. Liitä "S" -tappi MakerBitin valkoiseen pylvääseen. Liitä “+” -tappi punaiseen pylvääseen. Kytke lopuksi “-” -tappi mustaan pylvääseen. Käytimme samanvärisiä johtoja kuin pylväät hyvän järjestyksen ylläpitämiseksi.

C. Liitä LED -valot nauhakaapeliin

Käytämme 4 valoa: yksi punainen, yksi keltainen, kaksi vihreää. Huomaa, että jokaisessa LED -valossa on kaksi nastaa. Yksi nasta on lyhyempi kuin toinen. Kiinnitä huomiota lyhyeen neulaan. Se menee liittimeen sivulla, jossa on pieni kolmio.

Tässä projektissa käytettävä koodi käyttää neljää kaapelin keskellä olevaa liitintä, nastat 11, 12, 13 ja 14. Tutki tarrat MakerBitin mustasta liittimestä nähdäksesi, mikä nastapari kullakin tapilla on. Tutki sitten kaapelia nähdäksesi, miten johdot liittyvät nastoihin. Vinkki: mustavalkoinen pari liitetään nastaan 12. Valokuvat osoittavat käytettävät johdot.

Viides kuva näyttää kaiken kytkettynä ja valmiina lähtöön.

Vaihe 3: Ymmärrä suunnitelma

Tämän projektin vesianturissa on sähkökoskettimien verkko, jotka kaikki pidetään vain hieman erillään toisistaan. Kuivana se on kuin avoin kytkin. Märkä vesi johtaa sähköä koskettimien väliin. Mitä syvemmälle se tulee, sitä enemmän koskettimet kastuvat ja kykenevät johtamaan sähköä. Tällä tavalla anturi voi ilmaista vedenpinnan vastuksena sähkön virtaukselle, joka kasvaa tai laskee syvyyden muuttuessa. Anturissa on yksinkertainen lisäpiiri, joka vahvistaa ilmaisimen herkkyyttä kosteudelle ja ilmoittaa kosteuden määrän mikro: bitin analogiselle tapille (MakerBitin kautta) numeroina.

Nolla tarkoittaa, että anturi on kuiva, eli sillä on suurin vastus. Nollaa suurempi luku tarkoittaa, että anturi havaitsee veden. Mitä syvempi vesi, sitä suurempi luku. Sytytämme valot, kun numero kasvaa, ja sammutamme, kun määrä vähenee.

Testimme osoittivat, että anturin lukema kasvaa ja laskee odotetusti vastauksena vedenpinnan muutoksiin. Se muuttuu herkemmäksi, kun vesi laskee alhaiseksi, ja osoittaa selvästi, kun vesi on kuivaa. Se antaa tarpeeksi tietoa muodostaakseen yleisen käsityksen vesitilanteesta. Emme luottaisi tähän anturiin mittaamaan syvän veden tasoa tarkasti. Onneksi meidän ei tarvitse tietää tarkkaa syvyyttä tarkoituksiimme.

Yksinkertainen näyttö, jossa on neljä LED -valoa, kertoo meille, milloin puu saattaa tarvita enemmän vettä. Meillä on punainen LED pohjassa, sitten keltainen ja kaksi vihreää. Suunnitelma on kytkeä nämä valot päälle ja pois päältä, kun puun alla oleva vedenpinta nousee ja laskee. Vihreä osoittaa, että vettä on läsnä. Keltainen viittaa matalaan veteen. Punainen tarkoittaa kuivaa.

Vaihe 4: Rakenna näyttö

Tämä osa jää mielikuvituksen varaan. Näytämme, mitä teimme. Voit käyttää vanhaa onnittelukorttia tai melkein mitä tahansa.

Leikkaa pieni puu ja tee reikiä neljän LED -valon pitämiseksi. Työnnä LED -valo koristeen takaa, mutta ei kokonaan, vain LED -pohjassa olevaan huuliin asti. Pidä LED -valot paikallaan hieman teipillä takana. Tästä linkistä saat hyödyllisiä tietoja LEDien asentamisesta.

Vaihe 5: Koodi

MakeCode-online-lohkotyyppinen editori toimii erittäin hyvin tässä projektissa. Kuvassa on kuvakaappaus koodista.

Voit avata editorin selainikkunassa, kun koodi on ladattu valmiiksi muokattavaksi, käyttämällä tätä linkkiä: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Mitä koodi tekee?

Aloitus-osiossa se kertoo micro: bitille, ettei se käytä sisäänrakennettua LED-näyttöään. Tämä ohje vapauttaa digitaaliset nastat käytettäväksi projektissamme. Sitten se sytyttää punaisen LED -valon (nasta 11) ja sammuttaa kolme muuta LEDiä.

Ikuisesti -osiossa se lukee nastan 0 anturista tulevan numeerisen arvon. Sitten "Jos … Sitten" -lohkojen sarja vertaa tätä arvoa (hieman mielivaltaisiin) vakioihin, jotka määritimme kokeellisesti upottamalla anturin veteen ja vedestä. Voit vapaasti kokeilla näiden vakioiden eri arvoja.

Kun anturin arvo kasvaa, ohjelma kytkee päälle enemmän LED -valoja. Kun arvo pienenee, se sammuttaa ne.

On hyvä koodauskäytäntö sisällyttää taukolohko ikuiseen silmukkaan. Tauko antaa micro: bitille mahdollisuuden työskennellä muiden asioiden parissa lyhyen aikaa. Tämä koodi pysähtyy 1 000 millisekunniksi, mikä vastaa yhtä sekuntia, mikä tarkoittaa, että tarkistamme vedenpinnan 60 kertaa minuutissa.

Kokoa koodi MakeCode -editorilla ja lataa se sitten MakerBitiin. Tämä linkki yhdistää viralliseen oppaaseen, miten se tehdään.

Vaihe 6: Tarkista se !

Liitä akku MakerBitiin ja aseta anturi veteen. Varo laittamasta veteen vain metallipalojen pää. Pidä elektroniset komponentit kuivina johtimien liitäntäkohdassa.

LUE TÄMÄ TURVALLISUUSILMOITUS: Kuiva puu on palovaara. Se voi syttyä tuleen ja polttaa talosi. Sinun ei pitäisi luottaa pelkästään vesitason anturiin päättääksesi, milloin puu tarvitsee vettä. Tässä artikkelissa kuvattu kokoonpano on vain havainnollistava, ja sen tarkoituksena on osoittaa, kuinka vedenpinnan anturit voivat toimia jokapäiväisessä käytössä. Tällaiset laitteet eivät kuitenkaan voi suojata puuta kuivumiselta. Sinun on silti tarkistettava puusi visuaalisesti ja pidettävä aina turvallinen näköala, jotta puusi saa tarvitsemansa veden.

Aseta anturi puun alla olevaan säiliöön ja aseta näyttö niin, että näet sen. Kun tarkistat puuta säännöllisesti, huomaa, kuinka LEDit muuttuvat vedenpinnan muuttuessa. Tiedot voivat auttaa sinua oppimaan, miten anturit toimivat, ja ne voivat muistuttaa sinua tarkistamaan veden puun alla.

Vaihe 7: Kouluttajille: STEAM -haasteet ja ehdotetut standardit

HÖYRYHAASTEET

Tekijän haaste: pidennä näyttöön meneviä johtoja, jotta voit ripustaa sen korkeammalle todelliseen puuhun.

Työkaluhaaste: tutustu MakerBitiin! Voit liittää LEDit mihin tahansa MakeBitin digitaaliseen nastaan käyttämällä MakerBitin mustan laatikon liittimeen kiinnitettyjä pistorasioita ja kaapelia. Tässä esimerkissä käytettiin numeroita 11-14. Voitko muuttaa asetusta ja koodausta eri tappeihin, esimerkiksi numeroihin 5-8?

Tieteellinen haaste: Tutki anturin käyttäytymistä. Tee seuraavat kokeet.

1. Kuivaa anturi huolellisesti ja aseta se sitten veteen mitattuna, esimerkiksi millimetri kerrallaan. Kirjaa syvyys, jolla jokainen valo syttyy.
2. Kuivaa anturi uudelleen huolellisesti. Upota se sitten veteen metallinauhojen yläosan lähelle. Vedä se mitatuin askelin, kuten millimetri kerrallaan. Kirjaa syvyys, josta jokainen valo sammuu.
3. Arvioi keräämäsi tiedot. Vastaavatko valot samaan vedenpintaan molempiin suuntiin? Jos numerot eivät täsmää, tee luettelo mahdollisista selityksistä havaitsemallesi käyttäytymiselle.

Matemaattinen haaste: Laske millisekuntien lukumäärä, joka sinun on lisättävä taukolohkoon, jotta voit tarkistaa veden vain kerran minuutissa tai kerran tunnissa.

Tekninen haaste: Ajattele eri tapoja käyttää tätä laitetta. Olisiko upotussuunnan aiheuttamien lukemien eroilla merkitystä tämän laitteen todellisessa käytössä? Miksi tai miksi ei?

Tekninen haaste: MakerBitin pyöreällä pistokkeella voit kytkeä tasavirtalähteen mihin tahansa kuudesta kahdentoista volttiin. Pieni yhdeksän voltin akku ei ehkä kestä kauan. Minkä muun virtalähteen voisit liittää, jotta vesianturi toimisi jatkuvasti?

Koodaushaaste: miten muuttaisit koodin niin, että vain yksi LED -valo syttyy: vihreä, keltainen tai punainen vedenpinnan mukaan? Miten näytön käyttäytyminen muuttuu, jos muutat koodin vakioita?

Taidehaaste: koristele näytön koriste tai suunnittele jotain muuta, joka näyttää täysin erilaiselta! Hyvän näytön suunnittelun testi on, että se tekee tiedot ilmeisiksi.

STANDARDIT

NGSS (seuraavan sukupolven tiedestandardit)

4-PS3-4. Käytä tieteellisiä ideoita suunnittelemaan, testaamaan ja parantamaan laitetta, joka muuntaa energian muodosta toiseen.

ISTE

4a Oppilaat tietävät ja käyttävät tarkoituksellista suunnitteluprosessia ideoiden luomiseen, teorioiden testaamiseen, innovatiivisten esineiden luomiseen tai aitojen ongelmien ratkaisemiseen.

5b Opiskelijat keräävät tietoja tai tunnistavat asiaankuuluvat tietojoukot, käyttävät digitaalisia työkaluja niiden analysointiin ja edustavat tietoja eri tavoin ongelmien ratkaisemisen ja päätöksenteon helpottamiseksi.