Zmerajte rýchlosť vetra s obvodmi Micro: bit a Snap: 10 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

Príbeh

Keď sme s dcérou pracovali na anemometri projektu počasia, rozhodli sme sa predĺžiť zábavu zapojením programovania.

Čo je to anemometer?

Pravdepodobne sa pýtate, čo je to „anemometer“. Je to zariadenie, ktoré meria silu vetra. Často som to videl na letiskách, ale nikdy som nevedel, ako sa to volá.

Vytiahli sme našu súpravu Snap Circuits a rozhodli sme sa použiť motor zo sady. Na ramená vrtule sme použili 2 remeselné palice z našich remeselných potrieb. Do stredu každého z nich som vyrazil dierou šidlo. Tyčinky položíme na seba pomocou lepidla, ktoré ich zafixuje vo forme a „X“. Potom nakrájame kotúč toaletného papiera na štyri rovnaké kusy a do každého z nich vyrežeme dieru remeselným nožom. Potom sme tyčinky prepichli kusmi toaletného papiera a pripevnili vrtuľu remeselných palíc k motoru.

Zásoby

1. BBC Microbit
2. Snap: bit
3. Snap Circuits Jr.® 100 experimentov
4. Remeselné palice
5. Remeselná rolka (z toaletného papiera)
6. Scratch Awl

Krok 1: Sledujte, ako sa stavia vrtuľa pre anemometer

Náš anemometer si požičiava nápad na vrtuľu roliek papiera z videa vyššie.

Krok 2: Vyrazte dieru do tyčiniek Craft Stick

• Vezmite dve remeselné palice.
• Nájdite stred každej z remeselných paličiek.
• Uprostred každej remeselnej palice opatrne urobte dieru pomocou šidla. Dávajte pozor, aby otvor nebol príliš voľný pre tyč, ktorá potrebuje otáčať motor.

Krok 3: Strčte motor Snap Snapov do tyčiniek Craft Stick

• Vystrčte motor zo zapínacích obvodov zasunutých do otvorov v remeselníckych tyčinkách.
• Palice položte na seba kolmo.

Krok 4: Vyrežte štyri krídla vrtule

• Vezmite kotúč papiera a rozdeľte ho na dve rovnaké časti ceruzkou.
• Odrežte pozdĺž čiary a potom rozrežte každý z dvoch kusov na dve časti, ako je znázornené na obrázku.

Krok 5: Položte krídla role papiera na tyčinky Craft Stick

• Použite remeselný nôž a v každom kúsku papierovej rolky vyrežte otvory tak, aby ste do nich strčili palicu.
• Na každú z remeselných tyčiniek položte kus papierovej rolky.

Krok 6: Zostavte schému

Použite túto schému.

Krok 7: Dajte to dohromady

Zachyťte všetky prvky podľa obrázku vyššie.

Tip:

Motor vyrába elektrickú energiu, keď sa hriadeľ otáča smerom k kladnému koncu motora. Ak je (+) na pravej strane, hriadeľ sa musí otáčať v smere hodinových ručičiek. Ak je (+) na ľavej strane, hriadeľ sa musí otáčať proti smeru hodinových ručičiek. Vyskúšajte smer otáčania vrtule tak, že na ňu vpustíte trochu vzduchu. Uistite sa, že sa otáča správnym smerom. V opačnom prípade upravte kúsky kotúča papiera.

Krok 8: Kód

Vyššie uvedený kód číta signál (rýchlosť vetra) prijatý na pine P1 (kolíku, ku ktorému je pripojený motor) a výsledok zobrazuje na displeji mikro: bitu.

Kód si môžete vytvoriť sami v editore MakeCode. Blok „analógový čítací pin“nájdete v sekcii Rozšírené> Piny.

Blok „grafu stĺpcového grafu“je pod sekciou Led. Prípadne otvorte pripravený projekt tu.

Krok 9: Ako to funguje

Tento projekt využíva skutočnosť, že motory môžu vyrábať elektrickú energiu.

Na pohon motora a vytváranie rotačného pohybu zvyčajne používame elektrickú energiu. Je to možné kvôli niečomu, čo sa nazýva magnetizmus. Elektrický prúd, ktorý preteká drôtom, má magnetické pole podobné magnetom. Vnútri motora je cievka z drôtu s mnohými slučkami a k nemu pripevnený hriadeľ s malým magnetom. Ak by slučkami drôtu pretekal dostatočne veľký elektrický prúd, vytvorilo by to dostatočne veľké magnetické pole na pohyb magnetu, čo by spôsobilo roztočenie hriadeľa.

Je zaujímavé, že vyššie popísaný elektromagnetický proces funguje aj opačne. Ak otáčame hriadeľom motora ručne, rotujúci magnet k nemu pripevnený vytvorí v drôte elektrický prúd. Motor je teraz generátor!

Hriadeľ samozrejme nemôžeme otáčať veľmi rýchlo, takže generovaný elektrický prúd je veľmi malý. Je však dostatočne veľký na to, aby ho mikro: bit mohol zistiť a zmerať.

Teraz zatvorme posuvný prepínač (S1). Držiak batérie (B1) napája mikro: bit cez 3V kolík. Spustí sa slučka „navždy“v mikro: bite. Pri každej iterácii číta signál z pinu P1 a zobrazuje ho na LED obrazovke.

Ak teraz na anemometer vháňame vzduch, otočíme motor (M1) a vygenerujeme elektrický prúd, ktorý bude prúdiť na kolík P1.

Funkcia „analógový čítací kolík P1“na mikro: bite detekuje generovaný elektrický prúd a na základe množstva prúdu vráti hodnotu medzi 0 a 1023. S najväčšou pravdepodobnosťou bude hodnota nižšia ako 100.

Táto hodnota je prenesená do funkcie "plot bar graph", ktorá ju porovnáva s maximálnou hodnotou 100 a rozsvieti toľko diód LED na obrazovke micro: bit, koľko je pomer medzi prečítanými a maximálnymi hodnotami. Čím väčší elektrický prúd je odoslaný na pin P1, tým viac LED diód na obrazovke sa rozsvieti. A takto meriame rýchlosť nášho anemometra.

Krok 10: Bavte sa

Teraz, keď ste dokončili projekt, vyhoďte vrtuľu a užite si zábavu. Tu sú moje deti, ktoré sa pokúšajú dosiahnuť rekord v nárazoch vetra.