Ar „MakerBit“gali priminti patikrinti vandenį po eglute?: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Šviežiai nupjautas medis yra tradicinė atostogų puošmena daugelyje namų. Svarbu, kad jis būtų tiekiamas šviežiu vandeniu. Ar nebūtų malonu turėti ornamentą, kuris padėtų jums priminti patikrinti vandenį po savo medžiu?

Šis projektas yra serijos dalis, parodanti, kaip kompiuteriniai įrenginiai veikia mūsų kasdieniame gyvenime. Jis naudoja „MakerBit“, kad pademonstruotų, kaip paprastas vandens lygio detektorius gali parodyti žemą vandens lygį su šviesomis medžio formos ornamente. Toliau pateikiami mūsų atlikti veiksmai.

Atsargiai: tai tik koncepcijos demonstravimas. Čia parodyta sąranka nėra sukurta ar skirta tam, kad tikras medis neišdžiūtų. Prieš nuspręsdami, ar naudoti kokį nors vandens lygio jutiklį su tikru medžiu, perskaitykite toliau pateiktą saugos pranešimą, atliktą 6 veiksme.

1 žingsnis: Surinkite komponentus

• Rogerio Wagnerio „MakerBit+R“
• „micro: bit“valdiklis (tikrasis valdiklis yra įtrauktas į „MakerBit+R“pradinį rinkinį. Plastikinis dėklo priedas, rodomas „micro: bit“, parduodamas atskirai. Pavyzdžiui, šioje nuorodoje rodomas „Amazon“parduodamas.)
• Juostelės kabelis (įtrauktas)
• 9 voltų akumuliatoriaus jungtis (pridedama)
• 9 V baterija (įtraukta, bet taip pat lengvai prieinama)
• Vandens jutiklis (mūsiškis buvo komplekte „Elegoo 37-Sensors“. Galima įsigyti atskirai internete.)
• 3 trumpieji laidai su moteriškais kontaktais abiejuose galuose. (įskaitant)
• Kai kurie šviesos diodai (įeina; parodyta kitose nuotraukose, žemiau)

2 žingsnis: prijunkite viską

A. „MakerBit“jungtys

Įdėkite „micro: bit“į „MakerBit“. Norėdami prisijungti prie kompiuterio programavimo tikslais, jums reikės USB kabelio. Po to, kai jį užprogramavote, galite paleisti įrenginį tik su 9 voltų baterija.

Prijunkite mišrią LED juostos kabelį prie juodos lizdinės lemputės, skirtos šviesos diodams 11-16. Prijunkite trijų jungčių trijų jungčių jungtį prie juodų, raudonų ir baltų stulpelių kaiščio antraštėje, eilutėje, pažymėtoje A0. Juoda spalva skirta GND (žemė), raudona - +5 V, o balta - „signalas“, kuris bus analoginis kaištis 0).

Dar ne laikas prijungti akumuliatorių, tačiau antroje nuotraukoje parodyta, kur ji eis.

B. Prijunkite drėgmės jutiklį

Kiti laidų galai turi būti nukreipti į tris jutiklio kaiščius, kaip parodyta trečioje nuotraukoje. Prijunkite kaištį, pažymėtą „S“, prie balto „MakerBit“stulpo. Prijunkite „+“kaištį prie raudono stulpo. Galiausiai prijunkite „ -“kaištį prie juodo stulpo. Norėdami išlaikyti gerą tvarką, naudojome tos pačios spalvos laidus kaip ir stulpai.

C. Įdėkite šviesos diodus į juostos kabelį

Mes naudojame 4 šviesas: vieną raudoną, vieną geltoną, dvi žalią. Atkreipkite dėmesį, kad kiekvienas šviesos diodas turi du kaiščius. Vienas kaištis trumpesnis už kitą. Atkreipkite dėmesį į trumpą kaištį. Jis eina į jungtį toje pusėje, kurioje yra mažas trikampis.

Šio projekto kode naudojamos keturios jungtys, esančios kabelio viduryje, 11, 12, 13 ir 14 kaiščių. Išnagrinėkite etiketes pagal juodą „MakerBit“lizdą, kad pamatytumėte, kuri kaiščių pora derinama su kiekvienu kaiščio numeriu. Tada ištirkite kabelį, kad pamatytumėte, kaip laidai yra susiję su kaiščiais. Užuomina: nespalvota pora jungiasi prie kaiščio 12. Nuotraukose parodyta, kokius laidus naudoti.

Penktojoje nuotraukoje matyti, kad viskas prijungta ir paruošta važiuoti.

3 žingsnis: supraskite planą

Šio projekto vandens jutiklis turi elektrinius kontaktus, kurie yra tik šiek tiek atskirti vienas nuo kito. Kai išdžiūsta, tai tarsi atidarytas jungiklis. Kai šlapias, vanduo tarp kontaktų praleidžia elektrą. Kuo giliau, tuo daugiau kontaktų sušlampa ir gali praleisti elektrą. Tokiu būdu jutiklis gali nurodyti vandens lygį kaip atsparumą elektros srautui, kuris didėja arba mažėja keičiantis gyliui. Jutiklyje yra keletas paprastų papildomų schemų, kurios padidina detektoriaus jautrumą drėgmei ir praneša apie drėgmės kiekį analoginiam „micro: bit“kaiščiui (per „MakerBit“) kaip skaičių.

Nulis reiškia, kad jutiklis yra sausas, tai yra, turi didžiausią pasipriešinimą. Skaičius didesnis už nulį reiškia, kad jutiklis aptinka vandenį. Kuo gilesnis vanduo, tuo didesnis skaičius. Mes įjungiame šviesas, kai skaičius didėja, ir išjungiame, kai skaičius mažėja.

Mūsų bandymai parodė, kad jutiklio rodmenys didėja ir mažėja, kaip tikėtasi, reaguojant į vandens lygio pokyčius. Jis tampa jautresnis, kai vanduo nukrenta žemai, ir labai aiškiai parodo, kada jis yra sausas. Tai suteikia pakankamai informacijos, kad susidarytų bendra vandens situacijos idėja. Mes nepasitikėtume šiuo jutikliu, kad tiksliai išmatuotume gilaus vandens lygį. Laimei, mes neturime žinoti tikslaus gylio savo tikslams.

Paprastas ekranas su keturiais šviesos diodais gali mums pasakyti, kada medžiui gali prireikti daugiau vandens. Mūsų pagrinde yra raudonas šviesos diodas, po to geltonas, ant kurio yra du žali. Planas yra įjungti ir išjungti šias šviesas, kai vandens lygis po medžiu kyla aukštyn ir žemyn. Žalia spalva rodo, kad yra vandens. Geltona spalva rodo mažą vandens kiekį. Raudona reiškia sausą.

4 žingsnis: sukurkite ekraną

Ši dalis paliekama jūsų vaizduotei. Mes parodysime, ką padarėme. Galite naudoti seną sveikinimo atviruką ar bet ką.

Iškirpkite medį ir padarykite skyles keturiems šviesos diodams laikyti. Stumkite šviesos diodą iš už ornamento, bet ne iki galo, tik iki šviesos diodo pagrindo lūpos. Laikykite šviesos diodus vietoje su šiek tiek juostos gale. Peržiūrėkite šią nuorodą, kad gautumėte naudingos informacijos apie tai, kaip įdiegti šviesos diodus.

5 žingsnis: Kodas

„MakeCode“internetinis bloko stiliaus redaktorius labai gerai veikia šiam projektui. Nuotraukoje rodoma kodo ekrano kopija.

Galite atidaryti redaktorių naršyklės lange, kai kodas jau yra paruoštas redaguoti, naudodami šią nuorodą: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Ką daro kodas?

Skyriuje „Pradėti“nurodoma „micro: bit“nenaudoti įmontuoto LED ekrano. Ši instrukcija atlaisvina skaitmeninius kaiščius, kuriuos galime naudoti savo projekte. Tada įjungia raudoną šviesos diodą (11 kaištis), o kitus tris šviesos diodus išjungia.

Skiltyje „Amžinai“ji skaito skaitinę vertę, gaunamą iš 0 kaiščio jutiklio. Tada „Jei… Tada“blokų serija lygina šią vertę su (šiek tiek savavališkomis) konstantomis, kurias nustatėme eksperimentiškai, panardindami jutiklį į vandenį ir iš jo. Nesivaržykite toliau eksperimentuoti su skirtingomis šių konstantų vertėmis.

Padidėjus jutiklio vertei, programa įjungia daugiau šviesos diodų. Kai vertė mažėja, jie išjungiami.

Gera kodavimo praktika yra įtraukti pauzės bloką į amžiną ciklą. Pauzė suteikia „micro: bit“galimybę trumpam dirbti su kitais dalykais. Šis kodas pristabdomas 1 000 milisekundžių, lygus vienai sekundei, o tai reiškia, kad mes patikriname vandens lygį 60 kartų per minutę.

Naudokite „MakeCode“redaktorių, kad sudarytumėte kodą, tada įkelkite jį į „MakerBit“. Ši nuoroda jungiasi prie oficialaus vadovo, kaip tai padaryti.

6 žingsnis: patikrinkite !

Prijunkite akumuliatorių prie „MakerBit“ir padėkite jutiklį į vandenį. Būkite atsargūs, kad į vandenį įstatytumėte tik galą su metalinėmis juostelėmis. Elektroniniai komponentai turi būti sausi toje vietoje, kur jungiasi laidai.

SKAITYTI ŠĮ SAUGOS PRANEŠIMĄ: Sausas medis kelia gaisro pavojų. Tai gali užsidegti ir sudeginti jūsų namą. Nereikėtų pasikliauti vien tik vandens lygio jutikliu, kad nuspręstumėte, kada jūsų medžiui reikia vandens. Šiame straipsnyje aprašytas mazgas yra tik iliustracinis, skirtas parodyti, kaip vandens lygio jutikliai gali veikti kasdien. Tačiau tokie prietaisai, kaip šis, negali apsaugoti medžio nuo išdžiūvimo. Jūs vis tiek turėsite vizualiai patikrinti savo medį ir visada saugiai stebėti, kad jūsų medis turėtų reikiamą vandenį.

Padėkite jutiklį į rezervuarą po medžiu ir nustatykite ekraną, kuriame jį matysite. Reguliariai tikrindami savo medį, atkreipkite dėmesį, kaip kinta vandens lygis keičiantis šviesos diodams. Informacija gali padėti jums sužinoti, kaip veikia jutikliai, ir priminti patikrinti vandenį po medžiu.

7 žingsnis: pedagogams: „STEAM“iššūkiai ir siūlomi standartai

GARO IŠŠŪKIAI

Gamintojo uždavinys: prailginkite laidus, einančius prie ekrano, kad galėtumėte iš tikrųjų pakabinti jį aukščiau tikrame medyje.

Įrankio iššūkis: susipažinkite su savo „MakerBit“! Šviesos diodus galite prijungti prie bet kurio „MakeBit“skaitmeninio kaiščio, naudodami lizdus ir kabelį, pritvirtintą prie „MakerBit“juodosios dėžės jungties. Šiame pavyzdyje buvo naudojami skaičiai nuo 11 iki 14. Ar galite pakeisti sąranką ir kodavimą, kad būtų naudojami skirtingi kaiščiai, tarkime, skaičiai nuo 5 iki 8?

Mokslo iššūkis: ištirkite jutiklio elgesį. Atlikite šiuos eksperimentus.

1. Kruopščiai išdžiovinkite jutiklį, tada išmatuotais žingsniais, pavyzdžiui, vienu milimetru, įkiškite jį į vandenį. Įrašykite gylį, kuriuo įjungiama kiekviena lemputė.
2. Dar kartą kruopščiai išdžiovinkite jutiklį. Tada panardinkite jį į vandenį iki metalinių juostelių viršaus. Ištraukite jį išmatuotais žingsniais, pavyzdžiui, vienu milimetru vienu metu. Įrašykite gylį, kuriame išsijungia kiekviena lemputė.
3. Įvertinkite surinktus duomenis. Ar žibintai reaguoja į tą patį vandens lygį abiem kryptimis? Jei skaičiai nesutampa, sudarykite galimų jūsų elgesio paaiškinimų sąrašą.

Matematikos uždavinys: apskaičiuokite, kiek milisekundžių jums reikės įdėti į pauzės bloką, kad vanduo būtų patikrintas tik kartą per minutę arba kartą per valandą.

Inžinerinis iššūkis: pagalvokite apie įvairius šio įrenginio naudojimo būdus. Ar faktinis šio prietaiso taikymas reikštų rodmenų skirtumą, atsirandantį dėl panardinimo krypties? Kodėl ar kodėl ne?

Techninis iššūkis: apvalus „MakerBit“kištukas leidžia prijungti nuolatinės srovės maitinimo šaltinį nuo 6 iki 12 voltų. Maža devynių voltų baterija gali trukti neilgai. Kokį kitą maitinimo šaltinį galėtumėte prijungti, kad vandens jutiklis veiktų nuolat?

Kodavimo iššūkis: kaip pakeisti kodą, kad užsidegtų tik vienas šviesos diodas: žalia, geltona arba raudona, priklausomai nuo vandens lygio? Kaip keičiasi ekrano elgesys, jei pakeičiate kodo konstantas?

Meno iššūkis: papuoškite ekrano ornamentą arba suprojektuokite ką nors kita, kas atrodo visiškai kitaip! Geras ekrano dizaino išbandymas yra tas, kad informacija tampa akivaizdi.

STANDARTAI

NGSS (naujos kartos mokslo standartai)

4-PS3-4. Taikykite mokslines idėjas kurdami, išbandydami ir tobulindami prietaisą, kuris energiją paverčia iš vienos formos į kitą.

ISTE

4a Studentai žino ir naudoja apgalvotą projektavimo procesą idėjoms generuoti, teorijoms tikrinti, naujoviškiems artefaktams kurti ar autentiškoms problemoms spręsti.

5b Studentai renka duomenis arba nustato atitinkamus duomenų rinkinius, naudoja skaitmeninius įrankius jiems analizuoti ir įvairiais būdais atvaizduoja duomenis, kad palengvintų problemų sprendimą ir priimtų sprendimus.