Može li vas MakerBit podsjetiti da provjerite vodu ispod božićne jelke?: 7 koraka

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2025-01-13 06:57

Svježe posječeno drvo tradicionalni je blagdanski ukras u mnogim domovima. Bitno je da ga opskrbite svježom vodom. Zar ne bi bilo lijepo imati ukras koji bi vas podsjetio da provjerite vodu ispod vašeg drveta?

Ovaj projekt dio je serije koja prikazuje kako računarski omogućeni uređaji rade u našem svakodnevnom životu. Koristi MakerBit da pokaže kako jednostavan detektor nivoa vode može ukazati na nizak nivo vode sa svjetlima u ukrasu u obliku drveta. Koraci koje smo slijedili prikazani su u nastavku.

Oprez: Ovo je samo demonstracija koncepta. Ovdje prikazani sklop nije dizajniran niti namjenjen da spriječi sušenje pravog drveta. Prije nego što odlučite hoćete li koristiti bilo koji senzor nivoa vode sa pravim drvetom, pročitajte dolje navedene sigurnosne napomene, u koraku 6.

Korak 1: Skupite komponente

• MakerBit+R Rogera Wagnera
• micro: bit kontroler (Stvarni kontroler je uključen 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 konektor 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 sa ženskim kontaktima na oba kraja. (uključeno)
• Neke LED diode (uključene; prikazane na drugim fotografijama, ispod)

Korak 2: Sve spojite

A. MakerBit veze

Gurnite micro: bit u MakerBit. Za povezivanje s računarom 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 trakasti kabel u crni utičnicu za LED diode 11-16. Priključite konektor sa tri utičnice sa tri kratkospojne žice na crne, crvene i bijele stupove na zaglavlju pinova u redu označenom s 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 gdje će otići.

B. Priključite senzor vlage

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

C. Umetnite LED diode u trakasti kabel

Koristimo 4 svjetla: jedno crveno, jedno žuto, dva zelena. Imajte na umu da svaka LED dioda ima dva pina. Jedan pin je kraći od drugog. Obratite pažnju na kratku iglu. Ulazi u konektor na strani sa malim trouglom.

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 povezuje se na pin 12. Fotografije pokazuju koje žice treba 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. Kada je mokra, voda provodi struju između kontakata. Što je dublje, to su kontakti sve vlažniji i sposobniji provoditi električnu energiju. Na ovaj način senzor može prikazati nivo vode kao otpor protoku električne energije koji se povećava ili smanjuje promjenom dubine. Postoji nekoliko jednostavnih dodatnih kola na senzoru koji pojačavaju osjetljivost detektora na vlagu i prijavljuju 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 kako se broj smanjuje.

Naši testovi su pokazali da očitavanje senzora raste i opada prema očekivanjima kao odgovor na promjene u nivou vode. Postaje osjetljiviji kad voda padne i vrlo jasno pokazuje kada je suha. To pruža dovoljno informacija za formiranje opće predstave o stanju voda. Ne bismo se oslanjali na ovaj senzor za precizno mjerenje dubokog nivoa vode. Srećom, ne moramo znati tačnu dubinu u naše svrhe.

Jednostavan zaslon s četiri LED diode može nam reći kada će drvetu možda trebati više vode. Naša ima crvenu LED diodu u osnovi, zatim žutu, na vrhu dvije zelene. Plan je da se ova svjetla pale i gase dok nivo vode ispod drveta raste i pada. Zelena označava da je voda prisutna. Žuta ukazuje na nisku vodu. Crveno znači suho.

Korak 4: Izgradite ekran

Ovaj dio je prepušten vašoj mašti. Pokazaćemo šta smo uradili. Možete koristiti staru čestitku 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 poleđini. Pogledajte ovaj link za korisne detalje o tome kako instalirati LED diode.

Korak 5: Kôd

MakeCode mrežni uređivač u stilu bloka vrlo dobro funkcionira za ovaj projekt. Slika prikazuje snimak ekrana koda.

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

U odjeljku Start govori mikro: bit-u da ne koristi ugrađeni LED ekran. 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 sa senzora na pinu 0. Zatim niz blokova "Ako … Tada" uspoređuje ovu vrijednost s (donekle proizvoljnim) konstantama koje smo eksperimentalno odredili potapanjem senzora u vodu i iz vode. 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 pause blok u zauvijek petlju. Pauza omogućava mikro: bit -u priliku da kratko radi na drugim stvarima. Ovaj kôd pauzira 1 000 milisekundi, što je jednako jednoj sekundi, što znači da provjeravamo nivo vode 60 puta u minuti.

Upotrijebite uređivač MakeCode za sastavljanje koda, a zatim ga prenesite na MakerBit. Ova veza povezuje se sa službenim vodičem kako to učiniti.

Korak 6: Provjerite !

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

PROČITAJTE OVU SIGURNOSNU OBAVIJEST: Suho drvo predstavlja opasnost od požara. Može se zapaliti i zapaliti vašu kuću. Ne biste se trebali oslanjati samo na senzor nivoa vode da odlučite kada vašem drvetu treba voda. Sklop opisan u ovom članku služi samo za ilustraciju, s namjerom da pokaže kako senzori nivoa vode mogu funkcionirati u svakodnevnoj upotrebi. Međutim, uređaji poput ovog ne mogu zaštititi drvo od sušenja. I dalje ćete morati vizualno provjeriti svoje drvo i održavati siguran osmatrač u svakom trenutku kako biste osigurali da vaše drvo ima potrebnu vodu.

Postavite senzor u rezervoar ispod drveta i postavite ekran tako da ga vidite. Kada redovno provjeravate svoje drvo, primijetite kako se LED diode mijenjaju s promjenom nivoa vode. Podaci vam mogu pomoći da naučite kako senzori rade, a mogu vas podsjetiti i da provjerite vodu ispod vašeg drveta.

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 više na 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. Uradite sljedeće eksperimente.

1. Temeljito osušite senzor, zatim ga umetajte u vodu odmjerenim koracima, na primjer jedan milimetar odjednom. Zapišite dubinu na kojoj se pali svako svjetlo.
2. Ponovo temeljito osušite senzor. Zatim ga uronite u vodu do vrha metalnih pruga. Povucite ga odmjerenim koracima, na primjer, jedan milimetar odjednom. Zapišite dubinu na kojoj se svako svjetlo gasi.
3. Procijenite podatke koje ste prikupili. Da li svjetla reagiraju na isti nivo vode u oba smjera? Ako se brojevi ne podudaraju, napravite popis mogućih objašnjenja za ponašanje koje opažate.

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: Zamislite različite načine 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 da bi senzor vode neprestano radio?

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

Umjetnički izazov: ukrasite ukras izloga ili dizajnirajte nešto drugo što izgleda potpuno drugačije! Test dobrog dizajna ekrana je da informacije čine očiglednim.

STANDARDI

NGSS (naučni 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 kako bi olakšali rješavanje problema i donošenje odluka.