Pomiar prędkości wiatru za pomocą obwodów Micro:bit i Snap: 10 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Fabuła

Ponieważ moja córka i ja pracowałyśmy nad anemometrem pogodowym, postanowiliśmy rozszerzyć zabawę o angażujące programowanie.

Co to jest anemometr?

Zapewne pytasz, co to jest „anemometr”. Cóż, to urządzenie, które mierzy siłę wiatru. Często widywałem go na lotniskach, ale nigdy nie wiedziałem, jak się nazywa.

Wyjęliśmy nasz zestaw Snap Circuits i postanowiliśmy użyć silnika z zestawu. Do ramion śmigła użyliśmy 2 kijów rzemieślniczych z naszych materiałów rzemieślniczych. Wybiłam dziurę w środku każdego szydłem. Kładziemy patyki jeden na drugim z klejem między nimi, aby utrwalić je tworząc i „X”. Następnie przecinamy rolkę papieru toaletowego na cztery równe kawałki i wycinamy w każdym otwór nożem rzemieślniczym. Następnie przebiliśmy patyki przez kawałki papieru toaletowego i przymocowaliśmy śmigło do silnika.

Kieszonkowe dzieci

1. BBC Microbit
2. Przyciąganie:bit
3. Snap Circuits Jr.® 100 eksperymentów
4. rzemieślnicze kije
5. Craft Roll (z papieru toaletowego)
6. Scratch szydło

Krok 1: Zobacz, jak zbudowane jest śmigło anemometru

Nasz anemometr zapożycza pomysł na śmigło z rolki papieru z powyższego filmu.

Krok 2: Wybij dziurę w kijach rzemieślniczych

• Weź dwa kije rzemieślnicze.
• Znajdź środek każdego z drążków rzemieślniczych.
• Uderz ostrożnie otwór szydłem pośrodku każdego kija rzemieślniczego. Uważaj, aby otwór nie był zbyt luźny, aby drążek musiał obracać silnikiem.

Krok 3: Wbij silnik Snap Circuits w drążki Craft

• Wsuń silnik z obwodów zatrzaskowych w otwory w drążkach rzemieślniczych.
• Umieść patyki prostopadle do siebie.

Krok 4: Wytnij cztery skrzydła śmigła

• Weź rolkę papieru i podziel ołówkiem na dwie równe części.
• Wytnij wzdłuż linii, a następnie przetnij każdy z dwóch kawałków na pół, jak pokazano na rysunku.

Krok 5: Umieść skrzydełka z rolki papieru na patyczkach rzemieślniczych

• Użyj noża rzemieślniczego i wytnij szczeliny w każdym kawałku rolki papieru na tyle, aby włożyć do środka kij rzemieślniczy.
• Umieść kawałek rolki papieru na każdym z patyczków rzemieślniczych.

Krok 6: Zbuduj schemat

Użyj tego schematu.

Krok 7: Złóż to razem

Przyciągnij wszystkie elementy, jak pokazano powyżej.

Wskazówka:

Silnik wytwarza energię elektryczną, gdy wał obraca się w kierunku dodatniego końca silnika. Jeśli (+) znajduje się po prawej stronie, wałek musi się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Jeśli (+) znajduje się po lewej stronie, wałek musi się obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Sprawdź kierunek, w którym obraca się śmigło, wdmuchując w nie trochę powietrza. Upewnij się, że obraca się we właściwym kierunku. W przeciwnym razie wyreguluj kawałki rolki papieru.

Krok 8: Kod

Powyższy kod odczytuje sygnał (prędkość wiatru) odebrany na pinie P1 (pin, do którego podłączony jest silnik) i wyświetla wynik na wyświetlaczu micro:bit.

Możesz samodzielnie zbudować kod w edytorze MakeCode. W sekcji Zaawansowane > Piny znajdziesz blok „analogowy pin odczytu”.

Blok „wykres słupkowy” znajduje się pod sekcją Led. Alternatywnie otwórz gotowy projekt tutaj.

Krok 9: Jak to działa

Ten projekt wykorzystuje fakt, że silniki mogą generować energię elektryczną.

Zwykle używamy energii elektrycznej do zasilania silnika i tworzenia ruchu obrotowego. Jest to możliwe dzięki czemuś, co nazywa się magnetyzmem. Prąd elektryczny płynący w przewodzie ma pole magnetyczne podobne do pola magnetycznego. Wewnątrz silnika znajduje się zwój drutu z wieloma pętlami oraz wałek z przyczepionym do niego małym magnesem. Jeśli wystarczająco duży prąd elektryczny przepływa przez pętle drutu, wytworzy wystarczająco duże pole magnetyczne, aby poruszyć magnes, co spowodowałoby obrót wału.

Co ciekawe, opisany powyżej proces elektromagnetyczny działa również odwrotnie. Jeśli ręcznie obrócimy wał silnika, przymocowany do niego obracający się magnes wytworzy w przewodzie prąd elektryczny. Silnik jest teraz generatorem!

Oczywiście nie możemy obracać wałem bardzo szybko, więc generowany prąd elektryczny jest bardzo mały. Jest jednak wystarczająco duży, aby micro:bit mógł go wykryć i zmierzyć.

Teraz zamknijmy przełącznik suwakowy (S1). Uchwyt baterii (B1) zasila micro:bit przez pin 3V. Zaczyna działać pętla „na zawsze” w micro:bit. Przy każdej iteracji odczytuje sygnał z pinu P1 i wyświetla go na ekranie LED.

Gdybyśmy teraz nadmuchali powietrze na anemometr, włączylibyśmy silnik (M1) i wygenerowali prąd, który popłynie do pinu P1.

Funkcja „analog read pin P1” na micro:bit wykryje wygenerowany prąd elektryczny i na podstawie ilości prądu zwróci wartość od 0 do 1023. Najprawdopodobniej wartość będzie mniejsza niż 100.

Wartość ta jest przekazywana do funkcji „wykres słupkowy”, która porównuje ją z maksymalną wartością 100 i zapala tyle diod LED na ekranie micro:bit, ile wynosi proporcja między wartościami odczytanymi i maksymalnymi. Im większy prąd elektryczny jest przesyłany do pinu P1, tym więcej diod LED na ekranie się zaświeci. I tak mierzymy prędkość naszego anemometru.

Krok 10: Baw się dobrze

Teraz, gdy już ukończyłeś projekt, wysadź śmigło i ulubioną zabawę. Oto moje dzieci, które próbują pobić rekord porywów wiatru.