Poate un MakerBit să vă reamintească să verificați apa de sub brad ?: 7 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Un copac proaspăt tăiat este un decor tradițional de sărbători în multe case. Este esențial să-l mențineți alimentat cu apă proaspătă. Nu ar fi frumos să ai un ornament care te-ar putea aminti să verifici apa de sub copac?

Acest proiect face parte dintr-o serie care arată cum funcționează dispozitivele computerizate în viața noastră de zi cu zi. Folosește un MakerBit pentru a demonstra cum un simplu detector de nivel al apei ar putea indica un nivel scăzut al apei cu lumini într-un ornament în formă de copac. Pașii pe care i-am urmat sunt arătați mai jos.

Atenție: Aceasta este doar o demonstrație a unui concept. Ansamblul prezentat aici nu este conceput sau destinat să împiedice uscarea unui copac real. Înainte de a decide dacă utilizați vreun senzor de nivel de apă cu un copac real, ar trebui să citiți instrucțiunile de siguranță de mai jos, la pasul 6.

Pasul 1: Adunați componentele

• MakerBit + R al lui Roger Wagner
• controler micro: bit (Controlerul real este inclus în kitul de pornire MakerBit + R. Accesoriul carcasei din plastic afișat pe micro: bit este vândut separat. De exemplu, acest link arată unul vândut la Amazon.)
• Cablu panglică (inclus)
• Conector baterie de 9 volți (inclus)
• Baterie de 9v (inclusă, dar și ușor disponibilă)
• Senzor de apă (al nostru a venit în kitul Elegoo 37-Sensors. Disponibil separat online.)
• 3 fire jumper cu contacte feminine la ambele capete. (inclus)
• Unele LED-uri (incluse; prezentate în alte fotografii, mai jos)

Pasul 2: Cârligează totul

A. Conexiuni MakerBit

Împingeți micro: bit în MakerBit. Veți avea nevoie de cablul USB care vine cu acesta pentru a vă conecta la computer în scopuri de programare. După ce îl programați, puteți rula dispozitivul doar cu bateria de 9 volți.

Conectați cablul cu bandă LED mixtă în antetul soclului negru pentru LED-urile 11-16. Conectați conectorul cu 3 prize al celor trei fire jumper pe posturile negre, roșii și albe de pe antetul pinului, pe rândul etichetat A0. Negrul este pentru GND (la sol), roșu pentru + 5v și alb pentru „semnal”, care va fi pinul analogic 0).

Nu este timpul să conectați bateria încă, dar a doua fotografie arată unde va merge.

B. Conectați senzorul de umiditate

Celelalte capete ale firelor trebuie să meargă pe cei trei pini ai senzorului într-un mod specific, așa cum se arată în a treia fotografie. Conectați pinul etichetat „S” la postarea albă de pe MakerBit. Conectați pinul „+” la stâlpul roșu. În cele din urmă, conectați pinul „-” la stâlpul negru. Am folosit fire de aceeași culoare ca și stâlpii, pentru a ajuta la menținerea unei bune ordini.

C. Introduceți LED-urile în cablul cu bandă

Folosim 4 lumini: una roșie, una galbenă, două verzi. Observați că fiecare LED are doi pini. Un pin este mai scurt decât celălalt. Acordați atenție pinului scurt. Se introduce în conectorul din partea care are micul triunghi.

Codul din acest proiect folosește patru conectori în mijlocul cablului, cei pentru pinii 11, 12, 13 și 14. Examinați etichetele de la priza neagră de pe MakerBit, pentru a vedea ce pereche de pini merge cu fiecare număr de pin. Apoi studiați cablul pentru a vedea cum se leagă firele de pinii. Indicație: perechea alb-negru se conectează la pinul 12. Fotografiile arată ce fire trebuie utilizate.

A cincea fotografie arată totul conectat și gata de plecare.

Pasul 3: Înțelegeți planul

Senzorul de apă din acest proiect are o rețea de contacte electrice care sunt toate ținute puțin ușor unele de altele. Când este uscat, este ca un întrerupător deschis. Când este umedă, apa conduce electricitatea între contacte. Cu cât devine mai adânc, cu atât mai multe contacte devin umede și capabile să conducă electricitatea. În acest fel, senzorul poate indica nivelul apei ca o rezistență la fluxul de energie electrică care crește sau scade pe măsură ce adâncimea se schimbă. Există senzori suplimentari simpli pe senzor care amplifică sensibilitatea detectorului la umezeală și raportează cantitatea de umiditate pinului analogic al bitului micro: (prin MakerBit) ca număr.

Zero înseamnă că senzorul este uscat, adică are cea mai mare rezistență. Un număr mai mare decât zero înseamnă că senzorul detectează apă. Cu cât apa este mai adâncă, cu atât este mai mare numărul. Aprindem luminile pe măsură ce numărul crește și le stingem pe măsură ce numărul scade.

Testele noastre au arătat că citirea senzorului crește și scade așa cum era de așteptat ca răspuns la modificările nivelului apei. Devine mai sensibil când apa scade scăzută și indică foarte clar când este uscată. Aceasta furnizează suficiente informații pentru a forma o idee generală a situației apei. Nu ne-am baza pe acest senzor pentru a măsura cu precizie nivelul apei adânci. Din fericire, nu trebuie să știm exact profunzimea scopurilor noastre.

Un afișaj simplu cu patru LED-uri ne poate spune când arborele ar putea avea nevoie de mai multă apă. Al nostru are un LED roșu la bază, apoi unul galben, acoperit de două verzi. Planul este de a aprinde și opri aceste lumini pe măsură ce nivelul apei de sub copac crește și coboară. Verde indică prezența apei. Galbenul sugerează ape scăzute. Roșu înseamnă uscat.

Pasul 4: Construiți afișajul

Această parte este lăsată pe seama imaginației voastre. Vom arăta ce am făcut. Puteți folosi o felicitare veche sau aproape orice.

Tăiați un copac și găuriți pentru a ține cele patru LED-uri. Împingeți LED-ul prin spatele ornamentului, dar nu până la capăt, până la buza de pe baza LED-ului. Țineți LED-urile în poziție cu un pic de bandă pe spate. Consultați acest link pentru detalii utile despre modul de instalare a LED-urilor.

Pasul 5: Codul

Editorul de stil online MakeCode funcționează foarte bine pentru acest proiect. Imaginea prezintă o captură de ecran a codului.

Puteți deschide editorul într-o fereastră a browserului, cu codul deja încărcat gata de editare, folosind acest link: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Ce face codul?

În secțiunea Start, îi spune micro: bit să nu folosească afișajul LED încorporat. Această instrucțiune eliberează pinii digitali pentru a fi folosiți în proiectul nostru. Apoi aprinde LED-ul roșu (pinul 11) în timp ce oprește celelalte trei LED-uri.

În secțiunea Forever, se citește valoarea numerică provenită de la senzorul de la pinul 0. Apoi, o serie de blocuri „Dacă… Atunci” compară această valoare cu constantele (oarecum arbitrare) pe care le-am determinat experimental prin scufundarea senzorului în și din apă. Simțiți-vă liber să experimentați în continuare valori diferite pentru aceste constante.

Pe măsură ce valoarea senzorului crește, programul pornește mai multe LED-uri. Pe măsură ce valoarea devine mai mică, le oprește.

Este o bună practică de codificare să includeți un bloc de pauză într-o buclă pentru totdeauna. Pauza permite micro: bit o oportunitate de a lucra la alte lucruri pentru o perioadă scurtă de timp. Acest cod face o pauză de 1 000 de milisecunde, egal cu o secundă, ceea ce înseamnă că verificăm nivelul apei de 60 de ori pe minut.

Utilizați editorul MakeCode pentru a compila codul, apoi încărcați-l în MakerBit. Acest link se conectează la ghidul oficial pentru a face acest lucru.

Pasul 6: Verifică-l !

Conectați bateria la MakerBit și puneți senzorul în puțină apă. Aveți grijă să puneți doar capătul cu benzile metalice în apă. Păstrați componentele electronice uscate la capătul unde se conectează firele.

CITIȚI ACEST AVIZ DE SIGURANȚĂ: Un copac uscat reprezintă un pericol de incendiu. Poate lua foc și vă poate arde casa. Nu trebuie să vă bazați doar pe un senzor de nivel al apei pentru a decide când arborele dvs. are nevoie de apă. Ansamblul descris în acest articol are doar scop ilustrativ, menit să arate cum ar putea funcționa senzorii de nivel al apei în utilizarea de zi cu zi. Cu toate acestea, dispozitive ca acesta nu pot proteja un copac împotriva uscării. Va trebui totuși să vă verificați arborele vizual și să păstrați un aspect sigur în orice moment pentru a vă asigura că arborele dvs. are apa de care are nevoie.

Poziționați senzorul în rezervorul de sub copac și setați afișajul unde îl puteți vedea. Când vă verificați în mod regulat arborele, observați cum se schimbă LED-urile pe măsură ce nivelul apei se schimbă. Informațiile vă pot ajuta să aflați cum funcționează senzorii și vă pot aminti să verificați apa de sub copac.

Pasul 7: Pentru educatori: provocări STEAM și standarde sugerate

PROVOCĂRI CU VAPOR

Provocare Maker: extindeți firele care merg la afișaj, astfel încât să le puteți atârna mai sus într-un copac real.

Provocarea instrumentului: cunoașteți MakerBit! Puteți conecta LED-uri la oricare dintre pinii digitali ai MakeBit utilizând prizele și cablul atașat la conectorul cutiei negre al MakerBit. Acest exemplu a folosit numerele de la 11 la 14. Puteți schimba configurarea și codificarea pentru a utiliza diferiți pini, să zicem, numerele de la 5 la 8?

Provocare științifică: investigați comportamentul senzorului. Faceți următoarele experimente.

1. Uscați bine senzorul, apoi introduceți-l în apă în pași măsurați, de exemplu un milimetru la rând. Înregistrați adâncimea la care se aprinde fiecare lumină.
2. Uscați din nou senzorul. Apoi introduceți-l în apă până aproape de vârful dungilor metalice. Extrageți-l în pași măsurați, cum ar fi un milimetru la un moment dat. Înregistrați adâncimea la care se stinge fiecare lumină.
3. Evaluează datele pe care le-ai colectat. Luminile răspund la același nivel al apei în ambele direcții? Dacă numerele nu se potrivesc, faceți o listă cu explicații posibile pentru comportamentul pe care îl observați.

Provocare matematică: calculați numărul de milisecunde pe care ar trebui să le puneți în blocul de pauză pentru a verifica apa doar o dată pe minut sau o dată pe oră.

Provocare inginerească: Gândiți-vă la diferite moduri în care ar putea fi utilizat acest dispozitiv. Ar conta o diferență în citirile rezultate din direcția de imersiune în aplicarea efectivă a acestui dispozitiv? De ce sau de ce nu?

Provocare tehnică: mufa rotundă de pe MakerBit vă permite să conectați o sursă de curent continuu de la șase la doisprezece volți. Este posibil ca bateria mică de nouă volți să nu dureze mult timp. Ce altă sursă de alimentare ați putea conecta pentru a menține senzorul de apă în funcțiune continuă?

Provocare de codificare: cum ați schimba codul, astfel încât să se aprindă un singur LED: verde, galben sau roșu, în funcție de nivelul apei? Cum se schimbă comportamentul afișajului dacă modificați constantele din cod?

Provocare artistică: decorați ornamentul afișajului sau creați altceva care arată complet diferit! Testul unui design bun al afișajului este că face ca informațiile să fie evidente.

STANDARDE

NGSS (Next Generation Science Standards)

4-PS3-4. Aplicați idei științifice pentru a proiecta, testa și rafina un dispozitiv care convertește energia de la o formă la alta.

ISTE

4a Elevii cunosc și folosesc un proces de proiectare deliberat pentru a genera idei, a testa teorii, a crea artefacte inovatoare sau a rezolva probleme autentice.

5b Elevii colectează date sau identifică seturi de date relevante, utilizează instrumente digitale pentru a le analiza și reprezintă datele în diferite moduri pentru a facilita rezolvarea problemelor și luarea deciziilor.