Změřte rychlost větru pomocí obvodů Micro: bit a Snap: 10 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Příběh

Když jsme s dcerou pracovali na anemometru projektu počasí, rozhodli jsme se rozšířit zábavu zapojením programování.

Co je to anemometr?

Pravděpodobně se ptáte, co je to „anemometr“. Je to zařízení, které měří sílu větru. Často jsem to viděl na letištích, ale nikdy jsem nevěděl, jak se tomu říká.

Vyndali jsme naši sadu Snap Circuits a rozhodli jsme se použít motor ze sady. Na ramena vrtule jsme použili 2 řemeslné hole z našich řemeslných potřeb. Uprostřed každého jsem šídlem udeřil díru. Dali jsme tyčinky jeden na druhý s trochou lepidla mezi nimi, abychom je zafixovali ve tvaru a „X“. Poté jsme rozřezali roli toaletního papíru na čtyři stejné kusy a do každého vyřízli díru řemeslným nožem. Potom jsme prostrčili klacky skrz kousky toaletního papíru a připevnili vrtuli řemeslných tyčinek k motoru.

Zásoby

1. BBC Microbit
2. Snap: bit
3. Snap Circuits Jr.® 100 experimentů
4. Řemeslné hole
5. Craft Roll (z toaletního papíru)
6. Scratch Awl

Krok 1: Sledujte, jak se staví vrtule pro anemometr

Náš anemometr si vypůjčil nápad na vrtuli role papíru z výše uvedeného videa.

Krok 2: Proveďte díru v Craft Sticks

• Vezměte dvě řemeslné hole.
• Najděte střed každé z řemeslných tyčinek.
• Uprostřed každé hůlky opatrně propíchněte otvor šípem. Dávejte pozor, aby otvor nebyl příliš volný pro to, aby tyč musela otáčet motorem.

Krok 3: Strčte motor Snap Circuits do Craft Sticks

• Vystrčte motor ze zaskočených obvodů do otvorů v řemeslných holích.
• Umístěte tyčinky kolmo k sobě.

Krok 4: Vyřízněte čtyři křídla vrtule

• Vezměte roli papíru a tužkou ji rozdělte na dva stejné kusy.
• Odřízněte podél čáry a poté rozřízněte každý ze dvou kusů na dvě části, jak je znázorněno na obrázku.

Krok 5: Položte křídla role papíru na tyčinky Craft Sticks

• Použijte řemeslný nůž a vyřízněte štěrbiny v každém kusu role papíru tak, abyste do něj strčili řemeslnou hůl.
• Na každou z řemeslných tyčinek položte kus papíru.

Krok 6: Sestavte schéma

Použijte toto schéma.

Krok 7: Dejte to dohromady

Zachyťte všechny prvky, jak je uvedeno výše.

Spropitné:

Motor vyrábí elektřinu, když se hřídel otáčí směrem k kladnému konci motoru. Pokud je (+) na pravé straně, hřídel se musí otáčet ve směru hodinových ručiček. Pokud je (+) na levé straně, hřídel se musí otáčet proti směru hodinových ručiček. Otestujte směr otáčení vrtule tak, že na ni vháníte trochu vzduchu. Ujistěte se, že se otáčí správným směrem. V opačném případě upravte kousky papíru.

Krok 8: Kód

Výše uvedený kód čte signál (rychlost větru) přijatý na pinu P1 (kolík, ke kterému je připojen motor) a výsledek zobrazuje na displeji mikro: bitu.

Kód můžete vytvořit sami v editoru MakeCode. Blok „analogový čtecí pin“najdete v sekci Upřesnit> Piny.

Blok „plot bar graph“je pod sekcí Led. Alternativně otevřete připravený projekt zde.

Krok 9: Jak to funguje

Tento projekt využívá skutečnosti, že motory mohou vyrábět elektřinu.

K napájení motoru a vytváření rotačního pohybu obvykle používáme elektřinu. To je možné díky něčemu, čemu se říká magnetismus. Elektrický proud, který protéká drátem, má magnetické pole podobné magnetům. Uvnitř motoru je cívka drátu s mnoha smyčkami a k ní připojená hřídel s malým magnetem. Pokud smyčkami drátu protéká dostatečně velký elektrický proud, vytvoří se dostatečně velké magnetické pole pro pohyb magnetu, což způsobí roztočení hřídele.

Je zajímavé, že výše popsaný elektromagnetický proces funguje i obráceně. Pokud ručně točíme hřídelem motoru, rotující magnet k němu připojený vytvoří v drátu elektrický proud. Motor je nyní generátor!

Hřídel samozřejmě nemůžeme otáčet příliš rychle, takže generovaný elektrický proud je velmi malý. Je však dostatečně velký na to, aby jej mikro: bit detekoval a změřil.

Nyní zavřeme posuvný přepínač (S1). Držák baterie (B1) napájí mikro bit pomocí 3V kolíku. Spustí se smyčka „navždy“v mikro: bitu. Při každé iteraci čte signál z pinu P1 a zobrazuje ho na LED obrazovce.

Pokud nyní foukáme vzduch na anemometr, otočíme motor (M1) a vygenerujeme elektrický proud, který bude proudit na pin P1.

Funkce „analogový čtecí pin P1“na mikro: bitu detekuje generovaný elektrický proud a na základě množství proudu vrátí hodnotu mezi 0 a 1023. S největší pravděpodobností bude hodnota nižší než 100.

Tato hodnota je předána funkci "plot bar graph", která ji porovnává s maximální hodnotou 100 a rozsvítí tolik LED diod na obrazovce micro: bit, kolik je poměr mezi načtenou a maximální hodnotou. Čím větší elektrický proud je odeslán na pin P1, tím více LED na obrazovce se rozsvítí. A takto měříme rychlost našeho anemometru.

Krok 10: Bavte se

Nyní, když jste dokončili projekt, vyhoďte vrtuli a užijte si zábavu. Tady jsou moje děti, které se pokoušejí zaznamenat nárazový vítr.