Bisakah MakerBit Mengingatkan Anda untuk Memeriksa Air di Bawah Pohon Natal Anda?: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Pohon yang baru dipotong adalah dekorasi liburan tradisional di banyak rumah. Sangat penting untuk menjaganya tetap disuplai dengan air tawar. Bukankah menyenangkan memiliki ornamen yang bisa membantu mengingatkan Anda untuk memeriksa air di bawah pohon Anda?

Proyek ini adalah bagian dari seri yang menunjukkan cara kerja perangkat yang mendukung komputasi dalam kehidupan kita sehari-hari. Ini menggunakan MakerBit untuk mendemonstrasikan bagaimana detektor ketinggian air sederhana dapat menunjukkan ketinggian air yang rendah dengan lampu di ornamen berbentuk pohon. Langkah-langkah yang kami ikuti ditunjukkan di bawah ini.

Perhatian: Ini hanya demonstrasi konsep. Rakitan yang ditunjukkan di sini tidak dirancang atau dimaksudkan untuk mencegah pohon asli menjadi kering. Sebelum Anda memutuskan apakah akan menggunakan sensor ketinggian air dengan pohon asli, Anda harus membaca pemberitahuan keselamatan di bawah, pada Langkah 6.

Langkah 1: Kumpulkan Komponen

• Pembuat Roger WagnerBit+R
• mikro:bit controller (Pengontrol sebenarnya disertakan dalam starter kit MakerBit+R. Aksesori kotak plastik yang ditampilkan pada mikro:bit dijual terpisah. Misalnya, tautan ini menunjukkan yang dijual di Amazon.)
• Kabel pita (termasuk)
• Konektor baterai 9 volt (termasuk)
• Baterai 9v (termasuk, tetapi juga tersedia dengan mudah)
• Sensor air (Kami hadir dalam kit Elegoo 37-Sensors. Tersedia secara online terpisah.)
• 3 kabel jumper dengan kontak perempuan di kedua ujungnya. (termasuk)
• Beberapa LED (termasuk; ditunjukkan pada foto lain, di bawah)

Langkah 2: Kaitkan Semuanya

A. Koneksi MakerBit

Dorong mikro:bit ke dalam MakerBit. Anda akan memerlukan kabel USB yang menyertainya untuk terhubung ke komputer Anda untuk tujuan pemrograman. Setelah Anda memprogramnya, Anda dapat menjalankan perangkat hanya dengan baterai 9 volt.

Colokkan kabel pita LED campuran ke dalam soket soket hitam untuk LED 11-16. Pasang konektor 3 soket dari tiga kabel jumper ke tiang hitam, merah, dan putih pada kepala pin, pada baris berlabel A0. Hitam untuk GND (ground), merah untuk +5v, dan putih untuk "sinyal", yang akan menjadi pin Analog 0).

Belum waktunya untuk menghubungkan baterai, tetapi foto kedua menunjukkan ke mana ia akan pergi.

B. Hubungkan sensor kelembaban

Ujung kabel yang lain harus masuk ke tiga pin sensor dengan cara tertentu, seperti yang ditunjukkan pada foto ketiga. Hubungkan pin berlabel "S" ke pos putih di MakerBit. Hubungkan pin "+" ke pos merah. Terakhir, sambungkan pin “–” ke pos hitam. Kami menggunakan kabel dengan warna yang sama dengan tiang, untuk membantu menjaga ketertiban.

C. Masukkan LED ke kabel pita

Kami menggunakan 4 lampu: satu merah, satu kuning, dua hijau. Perhatikan bahwa setiap LED memiliki dua pin. Satu pin lebih pendek dari yang lain. Perhatikan pin pendek. Itu masuk ke konektor di sisi yang memiliki segitiga kecil.

Kode dalam proyek ini menggunakan empat konektor di tengah kabel, yang untuk pin 11, 12, 13, dan 14. Periksa label dengan soket hitam pada MakerBit, untuk melihat pasangan pin mana yang sesuai dengan setiap nomor pin. Kemudian pelajari kabel untuk melihat bagaimana kabel berhubungan dengan pin. Petunjuk: pasangan hitam-putih terhubung ke pin 12. Foto menunjukkan kabel mana yang digunakan.

Foto kelima menunjukkan semuanya terhubung dan siap digunakan.

Langkah 3: Pahami Rencananya

Sensor air dalam proyek ini memiliki jaringan kontak listrik yang semuanya hanya sedikit terpisah satu sama lain. Saat kering, itu seperti saklar terbuka. Saat basah, air menghantarkan listrik di antara kontak. Semakin dalam, semakin banyak kontak menjadi basah dan mampu menghantarkan listrik. Dengan cara ini, sensor dapat menunjukkan ketinggian air sebagai hambatan terhadap aliran listrik yang meningkat atau menurun seiring dengan perubahan kedalaman. Ada beberapa sirkuit tambahan sederhana pada sensor yang memperkuat sensitivitas detektor terhadap kelembapan, dan melaporkan jumlah kelembapan ke pin analog mikro:bit (melalui MakerBit) sebagai angka.

Nol berarti sensor kering, yaitu memiliki hambatan terbesar. Angka yang lebih besar dari nol berarti sensor mendeteksi air. Semakin dalam air, semakin besar jumlahnya. Kami menyalakan lampu saat jumlahnya bertambah, dan mematikannya saat jumlahnya berkurang.

Pengujian kami menunjukkan bahwa pembacaan sensor meningkat dan menurun seperti yang diharapkan sebagai respons terhadap perubahan ketinggian air. Ini menjadi lebih sensitif ketika air turun rendah dan sangat jelas menunjukkan saat kering. Itu memberikan informasi yang cukup untuk membentuk gambaran umum tentang situasi air. Kami tidak akan mengandalkan sensor ini untuk mengukur ketinggian air dalam dengan tepat. Untungnya, kita tidak perlu mengetahui kedalaman yang tepat untuk tujuan kita.

Tampilan sederhana dengan empat LED dapat memberi tahu kami kapan pohon mungkin membutuhkan lebih banyak air. Kami memiliki LED merah di dasarnya, lalu yang kuning, diatapi dua yang hijau. Rencananya adalah untuk menyalakan dan mematikan lampu ini saat ketinggian air di bawah pohon naik dan turun. Hijau menunjukkan ada air. Kuning menunjukkan air rendah. Merah berarti kering.

Langkah 4: Bangun Tampilan

Bagian ini diserahkan kepada imajinasi Anda. Kami akan menunjukkan apa yang kami lakukan. Anda bisa menggunakan kartu ucapan lama atau apa saja.

Potong pohon kecil dan buat lubang untuk menahan keempat LED. Dorong LED melalui dari belakang ornamen, tetapi tidak sepenuhnya, hanya sampai ke bibir di dasar LED. Pegang LED di tempatnya dengan sedikit selotip di bagian belakang. Lihat tautan ini untuk detail bermanfaat tentang cara memasang LED.

Langkah 5: Kode

Editor gaya blok online MakeCode bekerja sangat baik untuk proyek ini. Gambar menunjukkan tangkapan layar kode.

Anda dapat membuka editor di jendela browser, dengan kode yang sudah dimuat siap untuk diedit, menggunakan tautan ini: https://makecode.microbit.org/#pub:_H5h9T7KasE46. Apa yang dilakukan kode?

Di bagian Mulai, ia memberi tahu mikro:bit untuk tidak menggunakan tampilan LED bawaannya. Instruksi ini membebaskan pin digital untuk kita gunakan dalam proyek kita. Kemudian menyalakan LED merah (pin 11) sambil mematikan tiga LED lainnya.

Di bagian Selamanya, ia membaca nilai numerik yang berasal dari sensor pada pin 0. Kemudian serangkaian blok “Jika… Kemudian” membandingkan nilai ini dengan konstanta (agak arbitrer) yang kami tentukan secara eksperimental dengan mencelupkan sensor ke dalam dan ke luar air. Jangan ragu untuk bereksperimen lebih lanjut dengan nilai yang berbeda untuk konstanta ini.

Saat nilai sensor semakin besar, program menyalakan lebih banyak LED. Saat nilainya semakin kecil, itu mematikannya.

Ini adalah praktik pengkodean yang baik untuk memasukkan blok jeda dalam loop selamanya. Jeda memungkinkan micro:bit kesempatan untuk mengerjakan hal-hal lain untuk waktu yang singkat. Kode ini berhenti selama 1.000 milidetik, sama dengan satu detik, yang berarti kita memeriksa ketinggian air 60 kali dalam satu menit.

Gunakan editor MakeCode untuk mengkompilasi kode, lalu unggah ke MakerBit. Tautan ini terhubung ke panduan resmi tentang cara melakukannya.

Langkah 6: Lihat Ini!

Hubungkan baterai ke MakerBit dan masukkan sensor ke dalam air. Berhati-hatilah untuk memasukkan hanya ujung dengan potongan logam ke dalam air. Jaga agar komponen elektronik tetap kering di ujung tempat kabel terhubung.

BACA PEMBERITAHUAN KESELAMATAN INI: Pohon kering adalah bahaya kebakaran. Itu bisa terbakar dan membakar rumah Anda. Anda tidak boleh hanya mengandalkan sensor ketinggian air untuk memutuskan kapan pohon Anda membutuhkan air. Perakitan yang dijelaskan dalam artikel ini hanya untuk tujuan ilustrasi, dimaksudkan untuk menunjukkan bagaimana sensor ketinggian air dapat berfungsi dalam penggunaan sehari-hari. Namun, perangkat seperti ini tidak dapat melindungi pohon dari kekeringan. Anda masih perlu memeriksa pohon Anda secara visual dan menjaga keamanan setiap saat untuk memastikan pohon Anda memiliki air yang dibutuhkan.

Posisikan sensor di reservoir di bawah pohon Anda dan atur tampilan di tempat Anda dapat melihatnya. Ketika Anda secara teratur memeriksa pohon Anda, perhatikan bagaimana LED berubah saat ketinggian air berubah. Informasi tersebut dapat membantu Anda mempelajari cara kerja sensor, dan dapat membantu mengingatkan Anda untuk memeriksa air di bawah pohon Anda.

Langkah 7: Untuk Pendidik: Tantangan STEAM dan Standar yang Disarankan

TANTANGAN UAP

Tantangan pembuat: perpanjang kabel ke layar, sehingga Anda benar-benar dapat menggantungnya lebih tinggi di pohon asli.

Tantangan alat: kenali MakerBit Anda! Anda dapat menghubungkan LED ke salah satu pin digital MakeBit menggunakan soket dan kabel yang terpasang ke konektor kotak hitam MakerBit. Contoh ini menggunakan angka 11 hingga 14. Dapatkah Anda mengubah pengaturan dan pengkodean untuk menggunakan pin yang berbeda, katakanlah, angka 5 hingga 8?

Tantangan sains: Selidiki perilaku sensor. Lakukan percobaan berikut.

1. Keringkan sensor secara menyeluruh, lalu masukkan ke dalam air dalam langkah-langkah terukur, misalnya satu milimeter setiap kali. Catat kedalaman di mana setiap lampu menyala.
2. Keringkan sensor sekali lagi. Kemudian celupkan ke dalam air hingga mendekati bagian atas garis-garis logam. Tarik dalam langkah-langkah terukur, seperti satu milimeter pada satu waktu. Catat kedalaman di mana setiap lampu mati.
3. Nilai data yang Anda kumpulkan. Apakah lampu merespon ketinggian air yang sama di kedua arah? Jika jumlahnya tidak cocok, buatlah daftar penjelasan yang mungkin untuk perilaku yang Anda amati.

Tantangan matematika: Hitung jumlah milidetik yang perlu Anda masukkan ke dalam blok jeda untuk memeriksa air hanya sekali per menit, atau sekali per jam.

Tantangan teknik: Pikirkan berbagai cara penggunaan perangkat ini. Apakah perbedaan dalam pembacaan yang dihasilkan dari arah pencelupan penting dalam aplikasi sebenarnya dari perangkat ini? Mengapa atau mengapa tidak?

Tantangan teknologi: steker bundar pada MakerBit memungkinkan Anda menghubungkan sumber daya arus searah dari enam hingga dua belas volt. Baterai kecil sembilan volt mungkin tidak bertahan lama. Sumber daya apa lagi yang dapat Anda sambungkan agar sensor air terus bekerja?

Tantangan pengkodean: bagaimana Anda mengubah kode sehingga hanya satu LED yang menyala: hijau, kuning, atau merah tergantung pada ketinggian air? Bagaimana perilaku tampilan berubah jika Anda mengubah konstanta dalam kode?

Tantangan seni: hiasi ornamen pajangan, atau rancang sesuatu yang lain yang terlihat sangat berbeda! Tes dari desain tampilan yang baik adalah membuat informasi menjadi jelas.

STANDAR

NGSS (Standar Sains Generasi Selanjutnya)

4-PS3-4. Terapkan ide-ide ilmiah untuk merancang, menguji, dan menyempurnakan perangkat yang mengubah energi dari satu bentuk ke bentuk lainnya.

ISTE

4a Siswa mengetahui dan menggunakan proses desain yang disengaja untuk menghasilkan ide, menguji teori, menciptakan artefak inovatif atau memecahkan masalah otentik.

5b Siswa mengumpulkan data atau mengidentifikasi kumpulan data yang relevan, menggunakan alat digital untuk menganalisisnya, dan merepresentasikan data dalam berbagai cara untuk memfasilitasi pemecahan masalah dan pengambilan keputusan.