Bir MakerBit, Noel Ağacınızın Altındaki Suyu Kontrol Etmenizi Hatırlatabilir mi?: 7 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20

Taze kesilmiş bir ağaç, birçok evde geleneksel bir tatil dekorasyonudur. Taze su ile tedarik edilmesi esastır. Ağacınızın altındaki suyu kontrol etmenizi hatırlatacak bir süs eşyası olsa güzel olmaz mıydı?

Bu proje, hesaplama özellikli cihazların günlük hayatımızda nasıl çalıştığını gösteren bir dizinin parçasıdır. Basit bir su seviyesi dedektörünün, ağaç şeklindeki bir süslemede ışıklarla düşük su seviyesini nasıl gösterebileceğini göstermek için bir MakerBit kullanır. İzlediğimiz adımlar aşağıda gösterilmiştir.

Dikkat: Bu yalnızca bir kavramın gösterimidir. Burada gösterilen montaj, gerçek bir ağacın kurumasını önlemek için tasarlanmamıştır veya amaçlanmamıştır. Gerçek bir ağaçla herhangi bir su seviyesi sensörü kullanıp kullanmayacağınıza karar vermeden önce, aşağıdaki 6. Adımdaki güvenlik uyarısını okumalısınız.

Adım 1: Bileşenleri Toplayın

• Roger Wagner'in MakerBit+R'si
• micro:bit denetleyici (Gerçek denetleyici MakerBit+R başlangıç setine dahildir. Micro:bit üzerinde gösterilen plastik kasa aksesuarı ayrıca satılır. Örneğin, bu bağlantı Amazon'da satılan bir aksesuarı gösterir.)
• Şerit kablo (dahil)
• 9 voltluk pil konektörü (dahil)
• 9v Pil (dahildir, ancak kolayca temin edilebilir)
• Su sensörü (Bizimki Elegoo 37-Sensors kitinde geldi. Ayrıca çevrimiçi olarak mevcuttur.)
• Her iki ucunda dişi kontaklı 3 jumper kablosu. (dahil)
• Bazı LED'ler (dahildir; aşağıda diğer fotoğraflarda gösterilmiştir)

Adım 2: Her Şeyi Bağlayın

A. MakerBit Bağlantıları

micro:bit'i MakerBit'e itin. Programlama amacıyla bilgisayarınıza bağlanmak için beraberinde gelen USB kablosuna ihtiyacınız olacaktır. Programladıktan sonra cihazı sadece 9 voltluk pil ile çalıştırabilirsiniz.

Karışık LED şerit kablosunu LED 11-16 için siyah soket başlığına takın. Üç atlama telinin 3 soketli konektörünü, A0 etiketli satırdaki pim başlığındaki siyah, kırmızı ve beyaz direklere takın. Siyah, GND (toprak) içindir, +5v için kırmızı ve Analog pin 0 olacak olan “sinyal” için beyazdır.

Henüz pili bağlamanın zamanı değil, ancak ikinci fotoğraf nereye gideceğini gösteriyor.

B. Nem sensörünü bağlayın

Tellerin diğer uçları, üçüncü fotoğrafta gösterildiği gibi, sensörün üç pimine belirli bir şekilde gitmelidir. “S” etiketli pimi MakerBit'teki beyaz direğe bağlayın. “+” pimini kırmızı direğe bağlayın. Son olarak, “–” pimini siyah direğe bağlayın. İyi bir düzen sağlamaya yardımcı olmak için direklerle aynı renkte teller kullandık.

C. LED'leri şerit kabloya takın

4 ışık kullanıyoruz: bir kırmızı, bir sarı, iki yeşil. Her LED'in iki pimi olduğuna dikkat edin. Bir pim diğerinden daha kısadır. Kısa pime dikkat edin. Küçük üçgenin olduğu taraftaki konektöre girer.

Bu projedeki kod, kablonun ortasında 11, 12, 13 ve 14 numaralı pinler için olan dört konektör kullanır. Her bir pin numarasına hangi pin çiftinin uyduğunu görmek için MakerBit üzerindeki siyah soketin yanındaki etiketleri inceleyin.. Ardından kabloların pimlerle nasıl ilişkili olduğunu görmek için kabloyu inceleyin. İpucu: siyah-beyaz çift pim 12'ye bağlanır. Fotoğraflarda hangi kabloların kullanılacağı gösterilmektedir.

Beşinci fotoğraf, her şeyin takılı ve kullanıma hazır olduğunu gösteriyor.

Adım 3: Planı Anlayın

Bu projedeki su sensörü, birbirinden sadece biraz uzakta tutulan bir elektrik kontakları ağına sahiptir. Kuruduğunda, açık bir anahtar gibidir. Islandığında, su kontaklar arasında elektriği iletir. Ne kadar derine inerse, o kadar fazla temas ıslanır ve elektriği iletebilir. Bu şekilde sensör, derinlik değiştikçe artan veya azalan elektrik akışına karşı bir direnç olarak su seviyesini gösterebilir. Sensörde, dedektörün neme duyarlılığını artıran ve nem miktarını micro:bit'in analog pinine (MakerBit aracılığıyla) bir sayı olarak bildiren bazı basit ek devreler vardır.

Sıfır, sensörün kuru olduğu, yani en büyük dirence sahip olduğu anlamına gelir. Sıfırdan büyük bir sayı, sensörün suyu algıladığı anlamına gelir. Su ne kadar derin olursa, sayı o kadar büyük olur. Işıkları sayı arttıkça açarız, sayı azaldıkça kapatırız.

Testlerimiz, su seviyesindeki değişikliklere tepki olarak sensör okumasının beklendiği gibi arttığını ve azaldığını gösterdi. Su azaldığında daha hassas hale gelir ve kuru olduğunu çok net bir şekilde gösterir. Bu, su durumu hakkında genel bir fikir oluşturmak için yeterli bilgi sağlar. Derin su seviyesini tam olarak ölçmek için bu sensöre güvenmezdik. Neyse ki, amaçlarımız için tam derinliği bilmemize gerek yok.

Dört LED'li basit bir ekran, ağacın ne zaman daha fazla suya ihtiyacı olabileceğini bize söyleyebilir. Bizimkinin tabanında kırmızı bir LED, ardından iki yeşil olanın tepesinde sarı bir LED var. Plan, ağacın altındaki su seviyesi yükselip alçaldıkça bu ışıkları açıp kapatmak. Yeşil, suyun mevcut olduğunu gösterir. Sarı, düşük su anlamına gelir. Kırmızı, kuru anlamına gelir.

4. Adım: Ekranı Oluşturun

Bu kısım sizin hayal gücünüze kalmış. Ne yaptığımızı göstereceğiz. Eski bir tebrik kartı veya hemen hemen her şeyi kullanabilirsiniz.

Küçük bir ağaç kesin ve dört LED'i tutmak için delikler açın. LED'i süsün arkasından itin, ancak sonuna kadar değil, sadece LED'in tabanındaki dudağa kadar. LED'leri arkalarında biraz bant olacak şekilde yerinde tutun. LED'lerin nasıl kurulacağına ilişkin yararlı ayrıntılar için bu bağlantıya bakın.

Adım 5: Kod

MakeCode çevrimiçi blok stili düzenleyici bu proje için çok iyi çalışıyor. Resim, kodun ekran görüntüsünü gösterir.

Düzenleyiciyi, şu bağlantıyı kullanarak kod zaten yüklenmiş durumdayken bir tarayıcı penceresinde açabilirsiniz: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Kod ne yapar?

Başlat bölümünde, micro:bit'e yerleşik LED ekranını kullanmamasını söyler. Bu talimat, projemizde kullanmamız için dijital pinleri serbest bırakır. Ardından diğer üç LED'i kapatırken kırmızı LED'i (pim 11) açar.

Forever bölümünde, pin 0 üzerindeki sensörden gelen sayısal değeri okur. Ardından bir dizi “If… Then” bloğu bu değeri, sensörü suya batırıp çıkararak deneysel olarak belirlediğimiz (biraz keyfi) sabitlerle karşılaştırır. Bu sabitler için farklı değerlerle daha fazla deneme yapmaktan çekinmeyin.

Sensör değeri büyüdükçe program daha fazla LED'i yakar. Değer küçüldükçe onları kapatır.

Sonsuza kadar döngüye bir duraklama bloğu eklemek iyi bir kodlama uygulamasıdır. Duraklama, micro:bit'e kısa bir süre için başka şeyler üzerinde çalışma fırsatı verir. Bu kod, bir saniyeye eşit olan 1.000 milisaniye boyunca duraklar, bu da su seviyesini dakikada 60 kez kontrol ettiğimiz anlamına gelir.

Kodu derlemek için MakeCode düzenleyicisini kullanın ve ardından MakerBit'e yükleyin. Bu bağlantı, bunun nasıl yapılacağına ilişkin resmi kılavuza bağlanır.

Adım 6: Kontrol Edin!!

Pili MakerBit'e bağlayın ve sensörü biraz suya koyun. Sadece metal şeritlerin olduğu ucunu suya koymaya dikkat edin. Kabloların bağlandığı uçta elektronik bileşenleri kuru tutun.

BU GÜVENLİK BİLDİRİMİNİ OKUYUN: Kuru bir ağaç yangın tehlikesidir. Alev alabilir ve evinizi yakabilir. Ağacınızın ne zaman suya ihtiyacı olduğuna karar vermek için yalnızca bir su seviyesi sensörüne güvenmemelisiniz. Bu makalede açıklanan düzenek yalnızca açıklama amaçlıdır ve su seviyesi sensörlerinin günlük kullanımda nasıl çalışabileceğini göstermeyi amaçlamaktadır. Ancak bunun gibi cihazlar bir ağacı kurumaya karşı koruyamaz. Ağacınızın ihtiyaç duyduğu suya sahip olduğundan emin olmak için yine de ağacınızı görsel olarak kontrol etmeniz ve her zaman güvenli bir gözetleme yapmanız gerekecektir.

Sensörü ağacınızın altındaki hazneye yerleştirin ve ekranı görebileceğiniz bir yere ayarlayın. Ağacınızı düzenli olarak kontrol ettiğinizde, su seviyesi değiştikçe LED'lerin nasıl değiştiğine dikkat edin. Bilgiler, sensörlerin nasıl çalıştığını öğrenmenize ve ağacınızın altındaki suyu kontrol etmenizi hatırlatmanıza yardımcı olabilir.

Adım 7: Eğitimciler İçin: STEAM Zorlukları ve Önerilen Standartlar

BUHAR MÜCADELELERİ

Yapımcı meydan okuması: ekrana giden kabloları uzatın, böylece onu gerçek bir ağaçta daha yükseğe asabilirsiniz.

Araç mücadelesi: MakerBit'inizi tanıyın! MakerBit'in kara kutu konektörüne bağlı soketleri ve kabloyu kullanarak LED'leri MakeBit'in dijital pinlerinden herhangi birine bağlayabilirsiniz. Bu örnekte 11'den 14'e kadar sayılar kullanılmıştır. Kurulumu ve kodlamayı, örneğin 5'ten 8'e kadar farklı pinler kullanacak şekilde değiştirebilir misiniz?

Bilim meydan okuması: Sensörün davranışını araştırın. Aşağıdaki deneyleri yapın.

1. Sensörü iyice kurulayın, ardından örneğin her seferinde bir milimetre olmak üzere ölçülen adımlarla suya sokun. Her bir ışığın açıldığı derinliği kaydedin.
2. Sensörü tekrar iyice kurulayın. Ardından metal şeritlerin üst kısmına kadar suya daldırın. Her seferinde bir milimetre gibi ölçülen adımlarla geri çekin. Her ışığın kapandığı derinliği kaydedin.
3. Topladığınız verileri değerlendirin. Işıklar her iki yönde de aynı su seviyesine tepki veriyor mu? Rakamlar uyuşmuyorsa, gözlemlediğiniz davranış için olası açıklamaların bir listesini yapın.

Matematik meydan okuması: Suyu dakikada bir veya saatte bir kontrol etmek için duraklatma bloğuna koymanız gereken milisaniye sayısını hesaplayın.

Mühendislik zorluğu: Bu cihazın kullanılabileceği farklı yollar düşünün. Bu cihazın gerçek uygulamasında daldırma yönünden kaynaklanan okumalarda bir fark olur mu? Neden veya neden olmasın?

Teknik zorluk: MakerBit'teki yuvarlak fiş, altı ila on iki volt arasında herhangi bir yerde doğru akım güç kaynağı bağlamanıza olanak tanır. Küçük dokuz voltluk pil uzun süre dayanmayabilir. Su sensörünün sürekli çalışmasını sağlamak için başka hangi güç kaynağını bağlayabilirsiniz?

Kodlama zorluğu: Su seviyesine bağlı olarak yalnızca bir LED yanacak şekilde kodu nasıl değiştirirsiniz: yeşil, sarı veya kırmızı? Koddaki sabitleri değiştirirseniz görüntüleme davranışı nasıl değişir?

Sanatsal meydan okuma: vitrin süsünü süsleyin veya tamamen farklı görünen başka bir şey tasarlayın! İyi bir ekran tasarımının testi, bilgiyi açık hale getirmesidir.

STANDARTLAR

NGSS (Yeni Nesil Bilim Standartları)

4-PS3-4. Enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştüren bir aygıtı tasarlamak, test etmek ve iyileştirmek için bilimsel fikirleri uygulayın.

İST

4a Öğrenciler, fikir üretmek, teorileri test etmek, yenilikçi eserler yaratmak veya özgün problemleri çözmek için kasıtlı bir tasarım sürecini bilir ve kullanır.

5b Öğrenciler veri toplar veya ilgili veri setlerini belirler, bunları analiz etmek için dijital araçları kullanır ve problem çözme ve karar vermeyi kolaylaştırmak için verileri çeşitli şekillerde temsil eder.