Kan 'n MakerBit u daaraan herinner om die water onder u kersboom na te gaan ?: 7 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

'N Fris gesnyde boom is 'n tradisionele vakansieversiering in baie huise. Dit is noodsaaklik om dit met vars water te voorsien. Sou dit nie lekker wees om 'n versiering te hê wat u kan herinner om die water onder u boom te kyk nie?

Hierdie projek maak deel uit van 'n reeks wat wys hoe rekenaars in staat is om in ons daaglikse lewens te werk. Dit gebruik 'n MakerBit om aan te toon hoe 'n eenvoudige watervlakdetektor 'n lae watervlak kan aandui met ligte in 'n boomvormige versiering. Die stappe wat ons gevolg het, word hieronder getoon.

Let op: dit is slegs 'n demonstrasie van 'n konsep. Die samestelling wat hier getoon word, is nie ontwerp of bedoel om te voorkom dat 'n regte boom droog word nie. Voordat u besluit of u 'n watervlak-sensor met 'n regte boom wil gebruik, moet u die veiligheidsberig hieronder, in stap 6, lees.

Stap 1: Versamel die komponente

• Roger Wagner se MakerBit+R
• micro: bit -kontroleerder (die werklike kontroleerder is ingesluit in die MakerBit+R -aansitstel. Die bykomstigheid van plastiekhouers wat op die micro: bit verskyn, word afsonderlik verkoop. Hierdie skakel toon byvoorbeeld een wat by Amazon verkoop word.)
• Lintkabel (ingesluit)
• 9 volt batteryaansluiting (ingesluit)
• 9v battery (ingesluit, maar ook maklik beskikbaar)
• Watersensor (ons kom in die Elegoo 37-Sensors-stel. Afsonderlik aanlyn beskikbaar.)
• 3 springdrade met vroulike kontakte aan beide kante. (ingesluit)
• Sommige LED's (ingesluit; getoon op ander foto's hieronder)

Stap 2: Sluit alles aan

A. MakerBit -verbindings

Druk die micro: bit in die MakerBit. U benodig die USB -kabel wat daarmee saamgevoeg word om vir u programmering met u rekenaar aan te sluit. Nadat u dit geprogrammeer het, kan u die toestel net met die 9-volt-battery gebruik.

Steek die gemengde LED-lintkabel in die kopstuk van die swart aansluiting vir LED's 11-16. Steek die 3-aansluiting-aansluiting van drie springdrade op die swart, rooi en wit paaltjies op die penkop, op die ry met die naam A0. Swart is vir GND (grond), rooi vir +5v, en wit vir "sein", wat analoog pen 0 sal wees).

Dit is nog nie tyd om die battery aan te sluit nie, maar die tweede foto wys waarheen dit sal gaan.

B. Koppel die vogsensor aan

Die ander ente van die drade moet op 'n spesifieke manier op die drie penne van die sensor gaan, soos op die derde foto getoon. Koppel die pen met die naam "S" aan die wit pos op die MakerBit. Koppel die "+" -pen aan die rooi pos. Koppel laastens die " -" pen aan die swart paal. Ons het drade van dieselfde kleur as die paaltjies gebruik om die orde te behou.

C. Steek die LED's in die lintkabel

Ons gebruik 4 ligte: een rooi, een geel, twee groen. Let op dat elke LED twee penne het. Die een pen is korter as die ander. Gee aandag aan die kort pen. Dit gaan in die aansluiting aan die kant met die klein driehoek.

Die kode in hierdie projek gebruik vier verbindings in die middel van die kabel, dié vir penne 11, 12, 13 en 14. Ondersoek die etikette by die swart aansluiting op die MakerBit om te sien watter paar penne by elke pennommer pas. Bestudeer dan die kabel om te sien hoe die drade met die penne verband hou. Wenk: die swart-en-wit paar verbind met pen 12. Die foto's wys watter drade om te gebruik.

Die vyfde foto toon alles wat vasgemaak is en gereed is om te begin.

Stap 3: Verstaan die plan

Die watersensor in hierdie projek het 'n netwerk van elektriese kontakte wat net effens van mekaar gehou word. As dit droog is, is dit soos 'n oop skakelaar. As dit nat is, lei die water elektrisiteit tussen die kontakte. Hoe dieper dit raak, hoe meer kontak word nat en kan elektrisiteit gelei word. Op hierdie manier kan die sensor die watervlak aandui as 'n weerstand teen die vloei van elektrisiteit wat toeneem of afneem namate die diepte verander. Daar is 'n paar eenvoudige bykomende stroombane op die sensor wat die sensitiwiteit van die detektor vir vog versterk en die hoeveelheid vog aan die analoog pen van die mikro: bit (deur die MakerBit) as 'n getal rapporteer.

Nul beteken dat die sensor droog is, dit wil sê die grootste weerstand het. 'N Getal groter as nul beteken dat die sensor water opspoor. Hoe dieper die water, hoe groter is die getal. Ons skakel ligte aan namate die getal toeneem, en skakel dit af as die getal afneem.

Ons toetse het getoon dat die sensorlesing toeneem en afneem soos verwag as gevolg van veranderinge in die watervlak. Dit word meer sensitief as die water laag daal en dui baie duidelik aan wanneer dit droog is. Dit verskaf genoeg inligting om 'n algemene idee van die watersituasie te vorm. Ons sal nie op hierdie sensor staatmaak om 'n diepwatervlak presies te meet nie. Gelukkig hoef ons nie die presiese diepte vir ons doeleindes te ken nie.

'N Eenvoudige skerm met vier LED's kan ons vertel wanneer die boom meer water benodig. Ons het 'n rooi LED aan die basis, dan 'n geel een, bo -op twee groen. Die plan is om hierdie ligte aan en af te skakel namate die watervlak onder die boom op en af styg. Groen dui aan dat daar water is. Geel dui op lae water. Rooi beteken droog.

Stap 4: Bou die skerm

Hierdie deel word aan u verbeelding oorgelaat. Ons sal wys wat ons gedoen het. U kan 'n ou wenskaart of omtrent alles gebruik.

Knip 'n boom uit en steek gate om die vier LED's vas te hou. Druk die LED van agter die sieraad deur, maar nie heeltemal nie, net tot by die lip op die basis van die LED. Hou die LED's vas met 'n bietjie band agterop. Sien hierdie skakel vir nuttige besonderhede oor hoe om LED's te installeer.

Stap 5: Die kode

Die MakeCode aanlyn blok-styl-redakteur werk baie goed vir hierdie projek. Die prentjie toon 'n kiekie van die kode.

U kan die redakteur in 'n blaaiervenster oopmaak, met die kode wat reeds gelaai is, gereed vir redigering, met behulp van hierdie skakel: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Wat doen die kode?

In die Start-afdeling sê dit aan die micro: bit om nie die ingeboude LED-skerm te gebruik nie. Hierdie instruksie maak die digitale penne vry om vir ons in ons projek te gebruik. Dan skakel die rooi LED aan (pen 11) terwyl die ander drie LED's afskakel.

In die Forever -afdeling lees dit die numeriese waarde wat van die sensor op pen 0 kom. Dan vergelyk 'n reeks "If … Then" -blokke hierdie waarde met (ietwat willekeurige) konstantes wat ons eksperimenteel bepaal het deur die sensor in en uit water te dompel. Eksperimenteer gerus verder met verskillende waardes vir hierdie konstantes.

Namate die sensorwaarde groter word, skakel die program meer LED's aan. Namate die waarde kleiner word, word dit afgeskakel.

Dit is goeie koderingspraktyk om 'n blaasblok in 'n ewige lus in te sluit. Met die pouse kan die micro: bit 'n kort tydjie aan ander dinge werk. Hierdie kode onderbreek 1 000 millisekondes, gelyk aan een sekonde, wat beteken dat ons die watervlak 60 keer per minuut kontroleer.

Gebruik die MakeCode -redakteur om die kode saam te stel en laai dit dan op na die MakerBit. Hierdie skakel skakel met die amptelike gids vir hoe u dit moet doen.

Stap 6: Kyk gerus !

Koppel die battery aan die MakerBit en sit die sensor in 'n bietjie water. Wees versigtig om slegs die punt met die metaalstroke in die water te sit. Hou die elektroniese komponente droog aan die einde waar die drade verbind is.

LEES HIERDIE VEILIGHEIDSKENNISGEWING: 'n Droë boom is 'n brandgevaar. Dit kan vlam vat en u huis brand. U moet nie net op 'n watervlak-sensor staatmaak om te besluit wanneer u boom water benodig nie. Die samestelling wat in hierdie artikel beskryf word, is slegs vir illustratiewe doeleindes, bedoel om aan te toon hoe watervlak-sensors in alledaagse gebruik kan funksioneer. Toestelle soos hierdie kan egter nie 'n boom beskerm teen droog word nie. U sal u boom steeds visueel moet kontroleer en te alle tye 'n veilige uitkyk moet hê om te verseker dat u boom die nodige water het.

Plaas die sensor in die reservoir onder u boom en stel die skerm waar u dit kan sien. As u u boom gereeld nagaan, let op hoe die LED's verander namate die watervlak verander. Die inligting kan u help om te leer hoe sensors werk, en kan u daaraan herinner om die water onder u boom na te gaan.

Stap 7: Vir opvoeders: STEAM -uitdagings en voorgestelde standaarde

STOOMUITDAGINGS

Maker -uitdaging: trek die drade na die skerm uit, sodat u dit eintlik hoër in 'n regte boom kan hang.

Gereedskapuitdaging: leer u MakerBit ken! U kan LED's aan enige van die MakeBit se digitale penne koppel deur die voetstukke en die kabel wat aan die swart boks -aansluiting van die MakerBit gekoppel is, te koppel. Hierdie voorbeeld gebruik die nommers 11 tot en met 14. Kan u die opstelling en kodering verander om verskillende penne, byvoorbeeld getalle 5 tot 8, te gebruik?

Wetenskaplike uitdaging: Ondersoek die gedrag van die sensor. Doen die volgende eksperimente.

1. Droog die sensor deeglik en plaas dit dan in gemete stappe in water, byvoorbeeld een millimeter op 'n slag. Teken die diepte aan waarop elke lig aanskakel.
2. Droog die sensor weer deeglik. Dompel dit dan in die water tot naby die bokant van die metaalstrepe. Trek dit in gemete stappe, soos een millimeter op 'n slag. Teken die diepte aan waarop elke lig afskakel.
3. Beoordeel die data wat u versamel het. Reageer die ligte op dieselfde watervlak in beide rigtings? As die getalle nie ooreenstem nie, maak 'n lys van moontlike verklarings vir die gedrag wat u waarneem.

Wiskundige uitdaging: Bereken die aantal millisekondes wat u in die blaasblok moet plaas om die water net een keer per minuut of een keer per uur te kontroleer.

Ingenieursuitdaging: Dink aan verskillende maniere waarop hierdie toestel gebruik kan word. Sou die verskil in die lesings as gevolg van die onderdompelingsrigting van belang wees in die werklike toepassing van hierdie toestel? Hoekom of hoekom nie?

Tegniese uitdaging: met die ronde prop op die MakerBit kan u 'n gelykstroombron van ses tot twaalf volt aansluit. Die klein battery van nege volt hou dalk nie lank nie. Watter ander kragbron kan u aansluit om die watersensor aanhoudend te laat werk?

Kode -uitdaging: hoe sou u die kode verander sodat slegs een LED brand: groen, geel of rooi, afhangende van die watervlak? Hoe verander die vertoningsgedrag as u die konstantes in die kode verander?

Kunsuitdaging: versier die vertoonversiering, of ontwerp iets anders wat heeltemal anders lyk! Die toets van 'n goeie skermontwerp is dat dit die inligting duidelik maak.

STANDAARDE

NGSS (Next Generation Science Standards)

4-PS3-4. Pas wetenskaplike idees toe om 'n toestel te ontwerp, te toets en te verfyn wat energie van een vorm na 'n ander omskakel.

ISTE

4a Studente ken en gebruik 'n doelbewuste ontwerpproses om idees te genereer, teorieë te toets, innoverende artefakte te skep of outentieke probleme op te los.

5b Studente versamel data of identifiseer relevante datastelle, gebruik digitale gereedskap om dit te ontleed en stel data op verskillende maniere voor om probleemoplossing en besluitneming te vergemaklik.