האם MakerBit יכול להזכיר לך לבדוק את המים מתחת לעץ חג המולד שלך ?: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

עץ חתוך טרי הוא קישוט חג מסורתי בבתים רבים. חשוב לשמור אותו במים מתוקים. האם לא יהיה נחמד לקבל קישוט שיכול לעזור להזכיר לך לבדוק את המים מתחת לעץ שלך?

פרויקט זה הוא חלק מסדרה המראה כיצד מכשירים המאפשרים חישוביות עובדים בחיי היומיום שלנו. הוא משתמש ב- MakerBit כדי להדגים כיצד גלאי מפלס מים פשוט עשוי להצביע על מפלס מים נמוך עם אורות בעיטור בצורת עץ. השלבים בהם עקבנו מוצגים להלן.

זהירות: זוהי הדגמה של מושג בלבד. המכלול המוצג כאן לא נועד או נועד למנוע מעץ אמיתי להתייבש. לפני שתחליט אם להשתמש בכל חיישן מפלס מים עם עץ אמיתי, עליך לקרוא את הודעת הבטיחות שלהלן, בשלב 6.

שלב 1: אסוף את הרכיבים

• MakerBit+R של רוג'ר וגנר
• בקר מיקרו: ביט (הבקר בפועל כלול בערכת ההתחלה של MakerBit+R. אביזר מארז הפלסטיק המוצג במיקרו: ביט נמכר בנפרד. לדוגמה, הקישור הזה מציג אחד שנמכר באמזון.)
• כבל סרט (כלול)
• מחבר סוללה 9 וולט (כלול)
• סוללת 9v (כלולה אך גם זמינה בקלות)
• חיישן מים (שלנו הגיע בערכת Elegoo 37 חיישנים. ניתן להשיג בנפרד באינטרנט).
• 3 חוטי מגשר עם מגעים נקביים משני קצותיו. (כלול)
• כמה נוריות (כלולות; מוצגות בתמונות אחרות, למטה)

שלב 2: חבר את הכל

A. חיבורי MakerBit

דחוף את המיקרו: ביט לתוך ה- MakerBit. תזדקק לכבל ה- USB המצורף לחיבור למחשב שלך לצורכי תכנות. לאחר שתכנת אותו, תוכל להפעיל את המכשיר רק באמצעות סוללת 9 וולט.

חבר את כבל סרט ה- LED המעורב לכותרת השקע השחור עבור נוריות 11-16. חבר את מחבר 3 השקעים של שלושה חוטי מגשר אל העמודים השחורים, האדומים והלבנים בכותרת הסיכה, בשורה שכותרתה A0. שחור מיועד ל- GND (קרקע), אדום עבור +5 וולט, ולבן עבור "אות", שיהיה פין אנלוגי 0).

עדיין לא הגיע הזמן לחבר את הסוללה, אבל התמונה השנייה מראה לאן היא תגיע.

ב. חבר את חיישן הלחות

הקצוות האחרים של החוטים צריכים להיכנס לשלושת הסיכות של החיישן בצורה ספציפית, כפי שמוצג בתמונה השלישית. חבר את הסיכה שכותרתה "S" למוצב הלבן ב- MakerBit. חבר את סיכת "+" למוצב האדום. לבסוף, חבר את סיכת " -" למוצב השחור. השתמשנו בחוטים באותו צבע כמו הפוסטים, כדי לעזור לשמור על סדר תקין.

ג הכנס את נוריות הלדים לכבל הסרט

אנו משתמשים ב -4 אורות: אחד אדום, אחד צהוב, שני ירוק. שימו לב שלכל נורית יש שני סיכות. סיכה אחת קצרה מהשנייה. שימו לב לסיכה הקצרה. הוא נכנס למחבר בצד שבו יש את המשולש הקטן.

הקוד בפרויקט זה משתמש בארבעה מחברים באמצע הכבל, אלה לסיכות 11, 12, 13 ו -14. בדוק את התוויות לפי השקע השחור ב- MakerBit, כדי לראות איזה זוג סיכות מתאים לכל מספר סיכה.. לאחר מכן למד את הכבל כדי לראות כיצד החוטים קשורים לסיכות. רמז: הזוג בשחור-לבן מתחבר לסיכה 12. התמונות מראות באיזה חוטים להשתמש.

התמונה החמישית מראה הכל מחובר ומוכן לצאת לדרך.

שלב 3: הבנת התוכנית

לחיישן המים בפרויקט זה יש רשת של מגעים חשמליים שכולם נשמרים רק מעט זה מזה. כשהוא יבש, זה כמו מתג פתוח. כשהם רטובים, המים מוליכים חשמל בין המגעים. ככל שהוא מעמיק כך המגעים הופכים רטובים ומסוגלים להוביל חשמל. בדרך זו, החיישן יכול להצביע על מפלס המים כהתנגדות לזרימת החשמל העולה או יורדת ככל שהעומק משתנה. יש כמה מעגלים נוספים פשוטים בחיישן המגבירים את רגישות הגלאי ללחות, ומדווחים על כמות הלחות לפין האנלוגי של המיקרו: ביט (דרך ה- MakerBit) כמספר.

אפס פירושו שהחיישן יבש, כלומר בעל ההתנגדות הגדולה ביותר. מספר גדול מאפס פירושו שהחיישן מזהה מים. ככל שהמים עמוקים יותר, כך המספר גדול יותר. אנו מדליקים אורות ככל שהמספר עולה, ומכבים אותם כשהמספר יורד.

הבדיקות שלנו הראו שקריאת החיישן עולה ויורדת כצפוי כתגובה לשינויים במפלס המים. הוא נהיה רגיש יותר כשהמים יורדים נמוך ומציין בבירור כאשר הוא יבש. זה מספק מספיק מידע כדי ליצור מושג כללי על מצב המים. לא היינו מסתמכים על חיישן זה כדי למדוד את מפלס המים העמוקים במדויק. למרבה המזל, איננו צריכים לדעת את העומק המדויק למטרותינו.

תצוגה פשוטה עם ארבע נוריות LED יכולה להגיד לנו מתי העץ עשוי להזדקק ליותר מים. אצלנו יש נורית אדומה בבסיס, ואז צהובה, ועליה שני ירוקים. התוכנית היא להדליק ולכבות את האורות הללו כאשר מפלס המים מתחת לעץ עולה ויורד. ירוק מציין שיש מים. צהוב מציע מים נמוכים. אדום פירושו יבש.

שלב 4: בנה את המסך

החלק הזה נותר לדמיון שלך. נראה את מה שעשינו. אתה יכול להשתמש בכרטיס ברכה ישן או כמעט כל דבר.

גזרו עץ קטן ותקעו חורים בכדי להחזיק את ארבעת הלדים. דחוף את הלד מאחורי הקישוט, אבל לא עד הסוף, רק עד השפה בבסיס הנורית. החזק את הנורות במקום עם מעט סרט על הגב. עיין בקישור זה לקבלת פרטים מועילים כיצד להתקין נוריות.

שלב 5: הקוד

עורך סגנון הבלוק המקוון MakeCode עובד טוב מאוד עבור פרויקט זה. התמונה מציגה צילום מסך של הקוד.

אתה יכול לפתוח את העורך בחלון דפדפן, כשהקוד כבר נטען מוכן לעריכה, באמצעות קישור זה: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. מה הקוד עושה?

בחלק התחל, הוא אומר ל- micro: bit לא להשתמש בתצוגת ה- LED המובנית שלו. הוראה זו משחררת את הפינים הדיגיטליים לשימושנו בפרויקט שלנו. לאחר מכן הוא מדליק את הנורית האדומה (סיכה 11) תוך כיבוי שלוש הנורות האחרות.

בחלק לנצח, הוא קורא את הערך המספרי שמגיע מהחיישן על סיכה 0. ואז סדרת בלוקים של "אם … אז" משווה ערך זה לקבועים (שרירותיים במקצת) שקבענו בניסוי על ידי טבילת החיישן במים ומחוצה להם. אל תהסס להתנסות נוספת בערכים שונים עבור קבועים אלה.

ככל שערך החיישן הולך וגדל, התוכנית מדליקה יותר מנורות הלדים. ככל שהערך קטן יותר, הוא מכבה אותם.

זהו תרגול קידוד טוב לכלול בלוק הפסקה בלולאה לנצח. ההשהיה מאפשרת ל- micro: bit הזדמנות לעבוד על דברים אחרים לזמן קצר. קוד זה מושהה למשך 1, 000 אלפיות השנייה, השווה לשנייה אחת, כלומר אנו בודקים את מפלס המים 60 פעמים בדקה.

השתמש בעורך MakeCode כדי לאסוף את הקוד ולאחר מכן העלה אותו ל- MakerBit. קישור זה מתחבר למדריך הרשמי כיצד לעשות זאת.

שלב 6: בדוק את זה !

חבר את הסוללה ל- MakerBit והכנס את החיישן למים. היזהר לשים רק את הקצה עם רצועות המתכת במים. שמור על הרכיבים האלקטרוניים יבשים בסוף המקום שבו החוטים מתחברים.

קרא את הודעת הבטיחות הזו: עץ יבש מהווה סכנת שריפה. זה יכול להתלקח ולשרוף את הבית שלך. אתה לא צריך להסתמך רק על חיישן מפלס מים כדי להחליט מתי העץ שלך צריך מים. המכלול המתואר במאמר זה נועד להמחשה בלבד, שנועד להראות כיצד חיישני מפלס מים עשויים לתפקד בשימוש יומיומי. עם זאת, מכשירים כאלה לא יכולים להגן על עץ מפני התייבשות. עדיין תצטרך לבדוק את העץ שלך מבחינה ויזואלית ולשמור על תצפית בטוחה כל הזמן כדי להבטיח לעץ שלך את המים הדרושים לו.

מקם את החיישן במאגר שמתחת לעץ שלך והגדר את התצוגה במקום בו תוכל לראות אותו. כאשר אתה בודק את העץ שלך באופן קבוע, שים לב כיצד נוריות LED משתנות עם שינוי מפלס המים. המידע יכול לעזור לך ללמוד כיצד פועלים חיישנים, ועשוי לעזור להזכיר לך לבדוק את המים מתחת לעץ שלך.

שלב 7: לאנשי חינוך: אתגרי STEAM וסטנדרטים מוצעים

אתגרי אדים

אתגר יוצר: האריך את החוטים המגיעים לתצוגה, כך שתוכל למעשה לתלות אותו גבוה יותר בעץ אמיתי.

אתגר כלים: הכירו את ה- MakerBit שלכם! אתה יכול לחבר נוריות לכל אחד מהסיכות הדיגיטליות של MakeBit באמצעות השקעים והכבל המחוברים למחבר הקופסה השחורה של ה- MakerBit. בדוגמה זו השתמשו במספרים 11 עד 14. האם תוכלו לשנות את ההתקנה ואת הקידוד כדי להשתמש בסיכות שונות, למשל, מספרים 5 עד 8?

אתגר מדעי: חקור את התנהגות החיישן. בצע את הניסויים הבאים.

1. יבש את החיישן היטב, ולאחר מכן הכנס אותו למים בשלבים מדודים, למשל מילימטר אחד בכל פעם. רשום את העומק שבו כל אור נדלק.
2. יבש שוב את החיישן היטב. לאחר מכן צללו אותו למים עד קרוב לראש פס המתכת. משוך אותו בשלבים נמדדים, כמו מילימטר אחד בכל פעם. רשום את העומק שבו כל אור כבה.
3. העריכו את הנתונים שאספתם. האם האורות מגיבים לאותה מפלס מים לשני הכיוונים? אם המספרים אינם תואמים, ערוך רשימה של הסברים אפשריים להתנהגות שאתה רואה.

אתגר מתמטי: חשב את מספר האלפיות השנייה שתצטרך להכניס לבלוק ההשהיה על מנת לבדוק את המים רק פעם בדקה, או פעם בשעה.

אתגר הנדסי: חשוב על דרכים שונות שבהן ניתן להשתמש במכשיר זה. האם הבדל בקריאות הנובעות מכיוון כיוון הטבילה ישנה משמעות ביישום בפועל של מכשיר זה? למה או למה לא?

אתגר טכני: התקע העגול ב- MakerBit מאפשר לך לחבר מקור חשמל זרם ישיר בכל מקום בין שישה עד שתים עשרה וולט. הסוללה הקטנה של תשעה וולט עשויה שלא להחזיק זמן רב. איזה מקור חשמל אחר תוכל לחבר כדי לשמור על חיישן המים פועל ברציפות?

אתגר קידוד: כיצד היית משנה את הקוד כך שרק נורית אחת נדלקת: ירוק, צהוב או אדום בהתאם למפלס המים? כיצד משתנה התנהגות התצוגה אם תשנה את הקבועים בקוד?

אתגר אמנותי: לקשט את קישוט התצוגה, או לעצב משהו אחר שנראה אחרת לגמרי! המבחן של עיצוב תצוגה טוב הוא בכך שהוא הופך את המידע לברור.

תקנים

NGSS (תקני מדע מהדור הבא)

4-PS3-4. יישמו רעיונות מדעיים לעיצוב, בדיקה וחידוד מכשיר הממיר אנרגיה מצורה אחת לאחרת.

ISTE

4 א התלמידים מכירים ומשתמשים בתהליך עיצוב מכוון להפקת רעיונות, בדיקת תיאוריות, יצירת חפצים חדשניים או פתרון בעיות אותנטיות.

5b התלמידים אוספים נתונים או מזהים מערכי נתונים רלוונטיים, משתמשים בכלים דיגיטליים כדי לנתח אותם ומייצגים נתונים בדרכים שונות כדי להקל על פתרון בעיות וקבלת החלטות.