Vai MakerBit var atgādināt, ka jāpārbauda ūdens zem Ziemassvētku eglītes?: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Svaigi nocirsts koks ir tradicionāls svētku rotājums daudzās mājās. Ir svarīgi nodrošināt to ar svaigu ūdeni. Vai nebūtu jauki, ja būtu ornaments, kas varētu atgādināt jums pārbaudīt ūdeni zem koka?

Šis projekts ir daļa no sērijas, kas parāda, kā skaitļošanas ierīces darbojas mūsu ikdienas dzīvē. Tas izmanto MakerBit, lai parādītu, kā vienkāršs ūdens līmeņa detektors ar gaismām koka formas rotājumā var norādīt uz zemu ūdens līmeni. Tālāk ir parādītas mūsu veiktās darbības.

Uzmanību: tas ir tikai koncepcijas demonstrējums. Šeit redzamais mezgls nav paredzēts vai paredzēts, lai novērstu īsta koka izžūšanu. Pirms izlemjat, vai izmantot kādu ūdens līmeņa sensoru ar īstu koku, izlasiet drošības paziņojumu, kas norādīts 6. darbībā.

1. darbība: apkopojiet komponentus

• Rodžera Vāgnera MakerBit+R.
• micro: bit kontrolieris (Faktiskais kontrolieris ir iekļauts sākuma komplektā MakerBit+R. Plastmasas korpusa piederums, kas redzams uz micro: bit, tiek pārdots atsevišķi. Piemēram, šajā saitē ir redzams Amazon pārdotais.)
• Lentes kabelis (iekļauts komplektā)
• 9 voltu akumulatora savienotājs (iekļauts komplektā)
• 9 V akumulators (iekļauts komplektā, bet arī viegli pieejams)
• Ūdens sensors (Mūsējais tika piegādāts Elegoo 37 sensoru komplektā. Pieejams atsevišķi tiešsaistē.)
• 3 džemperu vadi ar sieviešu kontaktiem abos galos. (iekļauts)
• Dažas gaismas diodes (iekļautas; parādītas citos fotoattēlos, zemāk)

2. solis: savienojiet visu

A. MakerBit savienojumi

Ievietojiet micro: bit MakerBit. Lai programmēšanas nolūkos izveidotu savienojumu ar datoru, jums būs nepieciešams komplektācijā iekļautais USB kabelis. Kad esat to ieprogrammējis, ierīci var palaist tikai ar 9 voltu akumulatoru.

Pievienojiet jaukto LED lentes kabeli gaismas diodes 11-16 melnās ligzdas galvenē. Pievienojiet trīs džemperu vadu 3 kontaktligzdas savienotāju pie melnajiem, sarkanajiem un baltajiem stabiem tapas galvenē rindā ar apzīmējumu A0. Melns ir paredzēts GND (zemei), sarkans - +5 V, bet balts - signālam, kas būs analogā tapa 0).

Vēl nav pienācis laiks pievienot akumulatoru, bet otrajā fotoattēlā redzams, kur tas nonāks.

B. Pievienojiet mitruma sensoru

Pārējiem vadu galiem īpašā veidā jāiet uz sensora trim tapām, kā parādīts trešajā fotoattēlā. Pievienojiet tapu ar apzīmējumu “S” MakerBit baltajam stabam. Pievienojiet “+” tapu sarkanajam stabam. Visbeidzot pievienojiet tapu “-” melnajam stabam. Mēs izmantojām tādas pašas krāsas vadus kā stabiem, lai palīdzētu uzturēt labu kārtību.

C. Ievietojiet gaismas diodes lentes kabeli

Mēs izmantojam 4 gaismas: vienu sarkanu, vienu dzeltenu, divus zaļus. Ņemiet vērā, ka katrai gaismas diodei ir divas tapas. Viena tapa ir īsāka par otru. Pievērsiet uzmanību īsajai tapai. Tas nonāk savienotājā tajā pusē, kurā ir mazais trīsstūris.

Šī projekta kodā tiek izmantoti četri savienotāji kabeļa vidū, tie, kas paredzēti 11., 12., 13. un 14. tapai. Pārbaudiet etiķetes pēc MakerBit melnās ligzdas, lai redzētu, kurš kontaktu pāris atbilst katram tapas numuram.. Pēc tam izpētiet kabeli, lai redzētu, kā vadi ir saistīti ar tapām. Padoms: melnbaltais pāris savienojas ar tapu 12. Fotoattēli parāda, kādus vadus izmantot.

Piektajā fotoattēlā redzams, ka viss ir savienots un gatavs lietošanai.

3. solis: Izprotiet plānu

Ūdens sensoram šajā projektā ir elektrisko kontaktu tīkls, kas visi tiek turēti tikai nedaudz atsevišķi viens no otra. Kad tas ir sauss, tas ir kā atvērts slēdzis. Mitrs, ūdens vada elektrību starp kontaktiem. Jo dziļāk tas kļūst, jo vairāk kontaktu kļūst mitri un spēj vadīt elektrību. Tādā veidā sensors var norādīt ūdens līmeni kā pretestību elektrības plūsmai, kas palielinās vai samazinās, mainoties dziļumam. Uz sensora ir dažas vienkāršas papildu shēmas, kas pastiprina detektora jutību pret mitrumu un ziņo par mitruma daudzumu mikro: bit analogajam tapam (caur MakerBit) kā skaitli.

Nulle nozīmē, ka sensors ir sauss, tas ir, tam ir vislielākā pretestība. Skaitlis, kas lielāks par nulli, nozīmē, ka sensors nosaka ūdeni. Jo dziļāks ūdens, jo lielāks skaitlis. Mēs ieslēdzam gaismas, palielinoties skaitam, un izslēdzam tās, samazinoties skaitam.

Mūsu testi parādīja, ka sensora rādījumi palielinās un samazinās, kā paredzēts, reaģējot uz ūdens līmeņa izmaiņām. Tas kļūst jutīgāks, kad ūdens nokrīt zemā līmenī, un ļoti skaidri norāda, kad tas ir sauss. Tas sniedz pietiekami daudz informācijas, lai izveidotu vispārēju priekšstatu par situāciju ūdenī. Mēs nepaļautos uz šo sensoru, lai precīzi izmērītu dziļo ūdens līmeni. Par laimi, mums nav jāzina precīzs dziļums mūsu mērķiem.

Vienkāršs displejs ar četrām gaismas diodēm var mums pateikt, kad kokam varētu būt nepieciešams vairāk ūdens. Mūsējā ir sarkana gaismas diode pie pamatnes, pēc tam dzeltena, kam pievienoti divi zaļi. Plāns ir ieslēgt un izslēgt šīs gaismas, kad ūdens līmenis zem koka paceļas un pazeminās. Zaļā krāsa norāda uz ūdens klātbūtni. Dzeltens norāda uz zemu ūdens daudzumu. Sarkans nozīmē sausu.

4. solis: izveidojiet displeju

Šī daļa ir atstāta jūsu iztēles ziņā. Mēs parādīsim, ko mēs izdarījām. Jūs varat izmantot veco apsveikuma kartīti vai gandrīz visu.

Izgrieziet nelielu koku un ieduriet caurumus, lai turētu četras gaismas diodes. Nospiediet gaismas diodi no ornamenta aizmugures, bet ne līdz galam, tikai līdz lūpai uz gaismas diodes pamatnes. Turiet gaismas diodes vietā ar nelielu lenti aizmugurē. Skatiet šo saiti, lai iegūtu noderīgu informāciju par LED uzstādīšanu.

5. darbība: kods

MakeCode tiešsaistes bloka stila redaktors šim projektam darbojas ļoti labi. Attēlā redzams koda ekrānuzņēmums.

Redaktoru var atvērt pārlūkprogrammas logā ar jau ielādētu kodu rediģēšanai, izmantojot šo saiti: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Ko dara kods?

Sadaļā Sākt ir norādīts, ka micro: bit nedrīkst izmantot iebūvēto LED displeju. Šī instrukcija atbrīvo digitālās tapas, lai tās varētu izmantot mūsu projektā. Pēc tam ieslēdz sarkano gaismas diodi (11. tapa), vienlaikus izslēdzot pārējās trīs gaismas diodes.

Sadaļā Mūžīgi tas nolasa skaitlisko vērtību, kas nāk no sensora uz 0. tapas. Tad virkne “Ja… Tad” bloku salīdzina šo vērtību ar (nedaudz patvaļīgām) konstantēm, kuras mēs noteicām eksperimentāli, iemērcot sensoru ūdenī un no tā. Jūtieties brīvi eksperimentēt ar dažādām šo konstantu vērtībām.

Palielinoties sensora vērtībai, programma ieslēdz vairāk gaismas diodes. Kad vērtība kļūst mazāka, tā tiek izslēgta.

Laba kodēšanas prakse ir iekļaut pauzes bloku mūžīgā ciklā. Pauze dod micro: bit iespēju īsu laiku strādāt pie citām lietām. Šis kods apstājas uz 1 000 milisekundēm, kas ir vienāda ar vienu sekundi, kas nozīmē, ka mēs pārbaudām ūdens līmeni 60 reizes minūtē.

Izmantojiet MakeCode redaktoru, lai apkopotu kodu, un pēc tam augšupielādējiet to MakerBit. Šī saite savienojas ar oficiālo rokasgrāmatu, kā to izdarīt.

6. darbība: pārbaudiet to !

Pievienojiet akumulatoru MakerBit un ievietojiet sensoru ūdenī. Uzmanieties, lai ūdenī ievietotu tikai galu ar metāla sloksnēm. Turiet elektroniskos komponentus sausus galos, kur savieno vadus.

IZLASIET DROŠĪBAS PAZIŅOJUMU: Sauss koks ir ugunsbīstams. Tas var aizdegties un sadedzināt jūsu māju. Jums nevajadzētu paļauties tikai uz ūdens līmeņa sensoru, lai izlemtu, kad kokam nepieciešams ūdens. Šajā rakstā aprakstītā montāža ir paredzēta tikai ilustratīviem nolūkiem, lai parādītu, kā ūdens līmeņa sensori varētu darboties ikdienā. Tomēr šādas ierīces nevar aizsargāt koku no izžūšanas. Jums joprojām būs vizuāli jāpārbauda koks un jāuztur drošs skats, lai kokam būtu nepieciešamais ūdens.

Novietojiet sensoru rezervuārā zem koka un iestatiet displeju vietā, kur to var redzēt. Regulāri pārbaudot savu koku, ievērojiet, kā mainās gaismas diodes, mainoties ūdens līmenim. Šī informācija var palīdzēt jums uzzināt, kā darbojas sensori, un var atgādināt jums pārbaudīt ūdeni zem koka.

7. solis: pedagogiem: STEAM izaicinājumi un ieteiktie standarti

Tvaika izaicinājumi

Izstrādātāja izaicinājums: pagariniet vadus, kas iet uz displeju, lai jūs faktiski varētu pakārt to augstāk reālā kokā.

Rīka izaicinājums: iepazīstieties ar savu MakerBit! Jūs varat savienot gaismas diodes ar jebkuru no MakeBit digitālajām tapām, izmantojot kontaktligzdas un kabeli, kas pievienoti MakerBit melnās kastes savienotājam. Šajā piemērā tika izmantoti skaitļi no 11 līdz 14. Vai varat mainīt iestatījumu un kodējumu, lai izmantotu dažādas tapas, teiksim, skaitļus no 5 līdz 8?

Zinātnes izaicinājums: izpētiet sensora uzvedību. Veiciet šādus eksperimentus.

1. Rūpīgi nosusiniet sensoru, pēc tam izmērītā solī ievietojiet to ūdenī, piemēram, vienu milimetru vienlaikus. Ierakstiet dziļumu, kādā ieslēdzas katra gaisma.
2. Atkal rūpīgi nosusiniet sensoru. Pēc tam iegremdējiet to ūdenī līdz metāla svītru augšai. Izvelciet to izmērītos soļos, piemēram, vienu milimetru vienlaikus. Ierakstiet dziļumu, kādā katra gaisma izslēdzas.
3. Novērtējiet savāktos datus. Vai gaismas reaģē uz vienu un to pašu ūdens līmeni abos virzienos? Ja skaitļi nesakrīt, izveidojiet sarakstu ar iespējamiem izskaidrojumiem jūsu novērotajai uzvedībai.

Matemātikas uzdevums: aprēķiniet, cik milisekundes jums jāievada pauzes blokā, lai pārbaudītu ūdeni tikai vienu reizi minūtē vai reizi stundā.

Inženiertehniskie izaicinājumi: padomājiet par dažādiem šīs ierīces izmantošanas veidiem. Vai atšķirībai nolasījumos, kas iegūti iegremdēšanas virzienā, būtu nozīme šīs ierīces faktiskajā lietošanā? Kāpēc vai kāpēc ne?

Tehnisks izaicinājums: apaļais spraudnis MakerBit ļauj pieslēgt līdzstrāvas barošanas avotu no sešiem līdz divpadsmit voltiem. Mazais deviņu voltu akumulators var nedarboties ilgu laiku. Kādu citu enerģijas avotu jūs varētu pievienot, lai ūdens sensors darbotos nepārtraukti?

Kodēšanas problēma: kā jūs mainītu kodu, lai iedegtos tikai viena gaismas diode: zaļa, dzeltena vai sarkana atkarībā no ūdens līmeņa? Kā mainās displeja uzvedība, ja maināt koda konstantes?

Mākslas izaicinājums: izrotājiet displeja ornamentu vai noformējiet kaut ko citu, kas izskatās pavisam citādi! Laba displeja dizaina pārbaude ir tāda, ka tā padara informāciju acīmredzamu.

STANDARTI

NGSS (nākamās paaudzes zinātnes standarti)

4-PS3-4. Izmantojiet zinātniskās idejas, lai izstrādātu, pārbaudītu un pilnveidotu ierīci, kas pārveido enerģiju no vienas formas uz citu.

ISTE

4.a Studenti zina un izmanto apzinātu projektēšanas procesu, lai radītu idejas, pārbaudītu teorijas, radītu novatoriskus artefaktus vai atrisinātu autentiskas problēmas.

5.b Studenti vāc datus vai identificē atbilstošas datu kopas, izmanto digitālos rīkus to analīzei un attēlo datus dažādos veidos, lai atvieglotu problēmu risināšanu un lēmumu pieņemšanu.