Ali vas lahko MakerBit spomni, da preverite vodo pod božičnim drevescem?: 7 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:05

Sveže posekano drevo je tradicionalna praznična dekoracija v mnogih domovih. Pomembno je, da je oskrbljen s svežo vodo. Ali ne bi bilo lepo imeti okras, ki bi vas spomnil, da preverite vodo pod drevesom?

Ta projekt je del serije, ki prikazuje, kako računalniško podprte naprave delujejo v našem vsakdanjem življenju. Uporablja MakerBit za prikaz, kako lahko preprost detektor nivoja vode pokaže nizko raven vode z lučmi v okrasju v obliki drevesa. Koraki, ki smo jim sledili, so prikazani spodaj.

Pozor: To je samo demonstracija koncepta. Tu prikazani sklop ni zasnovan ali namenjen preprečevanju sušenja pravega drevesa. Preden se odločite, ali boste uporabili kateri koli senzor nivoja vode s pravim drevesom, preberite spodnje varnostno obvestilo v 6. koraku.

1. korak: Zberite komponente

• MakerBit+R Rogerja Wagnerja
• krmilnik micro: bit (Dejanski krmilnik je vključen v začetni komplet MakerBit+R. Dodatek iz plastičnega ohišja, prikazan na micro: bit, se prodaja ločeno. Na tej povezavi je na primer prikazan tisti, ki se prodaja pri Amazonu.)
• Tračni kabel (vključen)
• 9-voltni priključek za baterijo (priložen)
• 9v baterija (vključena, lahko tudi na voljo)
• Senzor vode (naš je bil v kompletu Elegoo 37-Sensors. Na voljo ločeno na spletu.)
• 3 mostične žice z ženskimi kontakti na obeh koncih. (vključeno)
• Nekatere LED diode (vključene; prikazane na drugih fotografijah, spodaj)

Korak: Priključite vse

A. Povezave MakerBit

Micro: bit potisnite v MakerBit. Za priključitev na računalnik za namene programiranja boste potrebovali priloženi kabel USB. Ko ga programirate, lahko napravo zaženete samo z 9-voltno baterijo.

Priključite mešani tračni kabel LED v črno vtičnico za LED 11-16. Priključite 3-vtični konektor treh mostičnih žic na črne, rdeče in bele stebre na glavi zatiča v vrstici z oznako A0. Črna je za GND (ozemljitev), rdeča za +5v in bela za "signal", ki bo analogni pin 0).

Še ni čas za priključitev baterije, vendar druga fotografija prikazuje, kam bo šla.

B. Priključite senzor vlage

Drugi konci žic morajo na poseben način iti na tri zatiče senzorja, kot je prikazano na tretji fotografiji. Zatič z oznako "S" povežite z belim drogom na MakerBitu. Pin "+" povežite z rdečo oporo. Nazadnje, pin " -" priključite na črno oporo. Za vzdrževanje dobrega reda smo uporabili žice iste barve kot stebrički.

C. Vstavite LED v tračni kabel

Uporabljamo 4 luči: eno rdečo, eno rumeno, dve zeleni. Upoštevajte, da ima vsaka LED dva zatiča. En pin je krajši od drugega. Bodite pozorni na kratek zatič. Gre v priključek na strani, ki ima majhen trikotnik.

Koda v tem projektu uporablja štiri konektorje na sredini kabla, tiste za nožice 11, 12, 13 in 14. Preglejte nalepke ob črni vtičnici na MakerBitu, da vidite, kateri par zatičev gre z vsako številko nožice.. Nato preučite kabel, da vidite, kako so žice povezane z zatiči. Namig: črno-beli par se poveže z nožico 12. Fotografije prikazujejo, katere žice je treba uporabiti.

Peta fotografija prikazuje vse, kar je priklopljeno in pripravljeno za odhod.

3. korak: Razumeti načrt

Senzor vode v tem projektu ima splet električnih kontaktov, ki so med seboj le nekoliko ločeni. Ko se posuši, je kot odprto stikalo. Ko je mokra, voda prevaja elektriko med kontakti. Globlje kot je, več kontaktov postane mokro in lahko prevajajo elektriko. Na ta način lahko senzor označi nivo vode kot upor proti toku električne energije, ki se s spreminjanjem globine poveča ali zmanjša. Na senzorju je nekaj preprostih dodatnih vezij, ki povečajo občutljivost detektorja na vlago in poročajo o količini vlage na analogni pin mikro: bita (prek MakerBita) kot številko.

Nič pomeni, da je senzor suh, kar pomeni, da ima največji upor. Številka, večja od nič, pomeni, da senzor zazna vodo. Globlje kot je voda, večje je število. Z naraščanjem števila prižgemo luči in jih z zmanjšanjem zmanjšamo.

Naši testi so pokazali, da se odčitek senzorja po pričakovanjih povečuje in zmanjšuje kot odziv na spremembe v nivoju vode. Občutljivejša postane, ko voda pade nizko in zelo jasno pokaže, kdaj je suha. To zagotavlja dovolj informacij za oblikovanje splošne predstave o stanju vode. Ne bi se zanašali na ta senzor za natančno merjenje globoke gladine vode. Na srečo nam za naše namene ni treba vedeti natančne globine.

Preprost zaslon s štirimi LED diodami nam lahko pove, kdaj bo drevo potrebovalo več vode. Naš ima na dnu rdečo LED, nato rumeno, na vrhu pa dve zeleni. Načrt je vklop in izklop teh luči, ko se nivo vode pod drevesom dviga in spušča. Zelena označuje prisotnost vode. Rumena označuje nizko vodo. Rdeča pomeni suha.

4. korak: Zgradite zaslon

Ta del je prepuščen vaši domišljiji. Pokazali bomo, kaj smo naredili. Uporabite lahko staro čestitko ali skoraj vse.

Izrežite majhno drevo in naredite luknje za držanje štirih LED. Potisnite LED skozi okras, vendar ne do konca, le do ustnice na dnu LED. LED diode držite na mestu z malo traku na hrbtni strani. Za koristne podrobnosti o namestitvi LED si oglejte to povezavo.

5. korak: Koda

Spletni urejevalnik v slogu blokov MakeCode se pri tem projektu zelo dobro obnese. Na sliki je posnetek zaslona kode.

Urejevalnik lahko odprete v oknu brskalnika s kodo, ki je že naložena za urejanje, na tej povezavi: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Kaj počne koda?

V razdelku Start mikro: bit pove, naj ne uporablja vgrajenega LED zaslona. To navodilo sprosti digitalne zatiče za uporabo pri našem projektu. Nato vklopi rdečo LED (pin 11), medtem ko druge tri LED izklopi.

V razdelku Forever bere številsko vrednost, ki prihaja iz senzorja na nožici 0. Nato niz blokov »Če … Potem« primerja to vrednost z (nekoliko poljubnimi) konstantami, ki smo jih eksperimentalno določili s potapljanjem senzorja v vodo in iz nje. Prosto eksperimentirajte z različnimi vrednostmi za te konstante.

Ko vrednost senzorja narašča, program vklopi več LED. Ko je vrednost manjša, jih izklopi.

Dobra praksa kodiranja je vključitev bloka premora v večno zanko. Premor omogoča mikro: bit priložnost za kratek čas dela na drugih stvareh. Ta koda se zaustavi za 1 000 milisekund, kar je enako eni sekundi, kar pomeni, da nivo vode preverjamo 60 -krat na minuto.

Za urejanje kode uporabite urejevalnik MakeCode, nato pa jo naložite v MakerBit. Ta povezava je povezana z uradnim vodnikom, kako to storiti.

6. korak: Preverite !!

Priključite baterijo na MakerBit in senzor dajte v vodo. Pazite, da v vodo postavite le konec s kovinskimi trakovi. Elektronske komponente naj bodo suhe na koncu priključitve žic.

PREBERITE TO VARNOSTNO OBVESTILO: Suho drevo ogroža požar. Lahko se vname in požge hišo. Pri odločanju, kdaj vaše drevo potrebuje vodo, se ne zanašajte samo na senzor nivoja vode. Sestava, opisana v tem članku, je zgolj ilustrativne narave in prikazuje, kako lahko senzorji nivoja vode delujejo pri vsakodnevni uporabi. Vendar naprave, kot je ta, ne morejo zaščititi drevesa pred izsušitvijo. Še vedno boste morali vizualno preveriti svoje drevo in ves čas skrbeti za varnost, da zagotovite, da ima drevo potrebno vodo.

Senzor postavite v rezervoar pod drevesom in nastavite zaslon tako, da ga vidite. Ko redno preverjate svoje drevo, opazujte, kako se LED spreminjajo s spreminjanjem nivoja vode. Te informacije vam lahko pomagajo izvedeti, kako delujejo senzorji, in vas lahko opomnijo, da preverite vodo pod drevesom.

7. korak: Za vzgojitelje: STEAM izzivi in predlagani standardi

PARNI IZZIVI

Izziv ustvarjalca: podaljšajte žice, ki gredo do zaslona, tako da ga lahko dejansko obesite višje na pravo drevo.

Izziv orodja: spoznajte svoj MakerBit! LED lahko priključite na kateri koli digitalni zatič znamke MakeBit z vtičnicami in kablom, pritrjenim na priključek črne škatle MakerBita. V tem primeru so bile uporabljene številke od 11 do 14. Ali lahko spremenite nastavitev in kodiranje tako, da uporabite različne zatiče, recimo številke od 5 do 8?

Znanstveni izziv: Raziščite vedenje senzorja. Naredite naslednje poskuse.

1. Senzor temeljito posušite, nato pa ga vmerite v vodo v merjenih korakih, na primer en milimeter naenkrat. Zapišite globino, na kateri se prižge vsaka luč.
2. Senzor še enkrat temeljito osušite. Nato ga potopite v vodo skoraj do vrha kovinskih trakov. Odstranite ga v merjenih korakih, na primer en milimeter naenkrat. Zapišite globino, na kateri se vsaka luč ugasne.
3. Ocenite zbrane podatke. Ali se luči odzivajo na isti nivo vode v obe smeri? Če se številke ne ujemajo, naredite seznam možnih razlag za vedenje, ki ga opazujete.

Matematični izziv: izračunajte število milisekund, ki jih morate vnesti v blok za premor, da preverite vodo samo enkrat na minuto ali enkrat na uro.

Inženirski izziv: Razmislite o različnih načinih uporabe te naprave. Ali bi bila razlika v odčitkih, ki izhajajo iz smeri potopitve, pomembna pri dejanski uporabi te naprave? Zakaj ali zakaj ne?

Tehnični izziv: okrogel vtič na MakerBitu omogoča priključitev enosmernega toka na vir napetosti od šest do dvanajst voltov. Mala devet-voltna baterija morda ne bo trajala dlje časa. Kateri drug vir napajanja bi lahko priključili, da senzor vode neprekinjeno deluje?

Izziv kodiranja: kako bi spremenili kodo, da zasveti samo ena LED: zelena, rumena ali rdeča, odvisno od vodostaja? Kako se spremeni vedenje zaslona, če spremenite konstante v kodi?

Umetniški izziv: okrasite ornament na zaslonu ali oblikujte kaj drugega, kar izgleda popolnoma drugače! Preizkus dobre zasnove zaslona je, da informacije postanejo očitne.

STANDARDI

NGSS (Znanstveni standardi naslednje generacije)

4-PS3-4. Uporabite znanstvene ideje za oblikovanje, testiranje in izboljšanje naprave, ki pretvarja energijo iz ene oblike v drugo.

ISTE

4a Učenci poznajo in uporabljajo namerno oblikovanje za ustvarjanje idej, preizkušanje teorij, ustvarjanje inovativnih artefaktov ali reševanje pristnih problemov.

5b Učenci zbirajo podatke ali opredeljujejo ustrezne nabore podatkov, za njihovo analizo uporabljajo digitalna orodja in predstavljajo podatke na različne načine, da olajšajo reševanje problemov in odločanje.