Μετρήστε την ταχύτητα ανέμου με μικροσκόπια: bit και Snap: 10 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ιστορία

Καθώς η κόρη μου και εγώ εργαζόμασταν σε ένα ανεμόμετρο έργου καιρού, αποφασίσαμε να επεκτείνουμε τη διασκέδαση συμμετέχοντας στον προγραμματισμό.

Τι είναι το Ανεμόμετρο;

Μάλλον ρωτάτε τι είναι το "ανεμόμετρο". Λοιπόν, είναι μια συσκευή που μετρά την ένταση του ανέμου. Το έχω δει συχνά στα αεροδρόμια, αλλά ποτέ δεν ήξερα πώς λέγεται.

Βγάλαμε το σετ κυκλωμάτων Snap και αποφασίσαμε να χρησιμοποιήσουμε τον κινητήρα από το κιτ. Χρησιμοποιήσαμε 2 ξυλάκια χειροτεχνίας από τα είδη χειροτεχνίας για τους βραχίονες της έλικας. Άνοιξα μια τρύπα στη μέση του καθενός με ένα σουβλί. Βάζουμε τα μπαστούνια το ένα πάνω στο άλλο με λίγη κόλλα μεταξύ τους για να στερεωθούν σχηματίζοντας και "Χ". Στη συνέχεια, κόβουμε ένα ρολό από χαρτί υγείας σε τέσσερα ίσα κομμάτια και κόβουμε μια τρύπα στο καθένα με ένα μαχαίρι χειροτεχνίας. Στη συνέχεια, σπρώξαμε τα μπαστούνια μέσα από τα κομμάτια χαρτιού τουαλέτας και συνδέσαμε την προπέλα των χειροτεχνικών ραβδιών στο μοτέρ.

Προμήθειες

1. BBC Microbit
2. Snap: bit
3. Snap Circuits Jr.® 100 πειράματα
4. Craft Sticks
5. Craft Roll (από χαρτί υγείας)
6. Ξύλινο ξυλάκι

Βήμα 1: Παρακολουθήστε πώς κατασκευάζεται η προπέλα για το ανεμόμετρο

Το ανεμόμετρο μας δανείζεται την ιδέα για την προπέλα χαρτιού από το παραπάνω βίντεο.

Βήμα 2: Τρυπήστε μια τρύπα στα Craft Sticks

• Πάρτε τα δύο μπαστούνια χειροτεχνίας.
• Βρείτε τη μέση καθενός από τα μπαστούνια χειροτεχνίας.
• Τρυπήστε προσεκτικά μια τρύπα με ένα σουβλί στη μέση κάθε ξυλάκι. Προσοχή μην κάνετε την τρύπα πολύ χαλαρή για να χρειαστεί το μπαστούνι να γυρίσει τον κινητήρα.

Βήμα 3: Σπρώξτε τον κινητήρα Snap Circuits στα Craft Sticks

• Σπρώξτε τον κινητήρα από τα κυκλώματα Snap που έχουν τοποθετηθεί στις τρύπες στα στικάκια.
• Τοποθετήστε τα ραβδιά κάθετα το ένα στο άλλο.

Βήμα 4: Κόψτε τα τέσσερα φτερά της προπέλας

• Πάρτε το ρολό χαρτιού και χωρίστε το σε δύο ίσα κομμάτια με ένα μολύβι.
• Κόψτε κατά μήκος της γραμμής και στη συνέχεια κόψτε το καθένα από τα δύο κομμάτια στα δύο όπως φαίνεται στην εικόνα.

Βήμα 5: Βάλτε τα φτερά από ρολό χαρτιού στα Craft Sticks

• Χρησιμοποιήστε ένα μαχαίρι χειροτεχνίας και κόψτε σχισμές σε κάθε κομμάτι ρολού χαρτιού ακριβώς για να τρυπήσετε ένα στικ χειροτεχνίας μέσα.
• Βάλτε ένα κομμάτι ρολό χαρτιού σε κάθε ένα από τα ξυλάκια.

Βήμα 6: Δημιουργήστε το Σχέδιο

Χρησιμοποιήστε αυτό το σχήμα.

Βήμα 7: Βάλτε το μαζί

Τραβήξτε όλα τα στοιχεία όπως φαίνεται παραπάνω.

Υπόδειξη:

Ο κινητήρας παράγει ηλεκτρική ενέργεια όταν ο άξονας περιστρέφεται προς το θετικό άκρο του κινητήρα. Εάν το (+) βρίσκεται στη δεξιά πλευρά, ο άξονας πρέπει να περιστρέφεται δεξιόστροφα. Εάν το (+) βρίσκεται στην αριστερή πλευρά, ο άξονας πρέπει να περιστρέφεται αριστερόστροφα. Δοκιμάστε την κατεύθυνση που περιστρέφεται η προπέλα φυσώντας λίγο αέρα. Βεβαιωθείτε ότι περιστρέφεται προς τη σωστή κατεύθυνση. Διαφορετικά, ρυθμίστε τα κομμάτια ρολού χαρτιού.

Βήμα 8: Κωδικός

Ο παραπάνω κωδικός διαβάζει το σήμα (ταχύτητα ανέμου) που λαμβάνεται στον ακροδέκτη P1 (τον πείρο στον οποίο είναι συνδεδεμένος ο κινητήρας) και εμφανίζει το αποτέλεσμα στην οθόνη του micro: bit.

Μπορείτε να δημιουργήσετε τον κώδικα μόνοι σας στο πρόγραμμα επεξεργασίας MakeCode. Θα βρείτε το μπλοκ "αναλογική ανάγνωση καρφίτσα" στην ενότητα Για προχωρημένους> Καρφίτσες.

Το μπλοκ "γράφημα γραμμής γραφήματος" βρίσκεται κάτω από την ενότητα Led. Εναλλακτικά, ανοίξτε το έτοιμο έργο εδώ.

Βήμα 9: Πώς λειτουργεί

Αυτό το έργο εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι οι κινητήρες μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.

Συνήθως, χρησιμοποιούμε ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτήσουμε τον κινητήρα και να δημιουργήσουμε περιστροφική κίνηση. Αυτό είναι δυνατό λόγω κάτι που ονομάζεται μαγνητισμός. Το ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει σε ένα καλώδιο έχει μαγνητικό πεδίο παρόμοιο με αυτό των μαγνητών. Μέσα στον κινητήρα υπάρχει ένα πηνίο σύρματος με πολλούς βρόχους και έναν άξονα με έναν μικρό μαγνήτη προσαρτημένο σε αυτό. Εάν ένα αρκετά μεγάλο ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μέσα από τους βρόχους του σύρματος, θα δημιουργούσε ένα αρκετά μεγάλο μαγνητικό πεδίο για να κινήσει τον μαγνήτη, πράγμα που θα έκανε τον άξονα να περιστρέφεται.

Είναι ενδιαφέρον ότι η ηλεκτρομαγνητική διαδικασία που περιγράφεται παραπάνω λειτουργεί επίσης αντίστροφα. Εάν περιστρέψουμε τον άξονα του κινητήρα με το χέρι, ο περιστρεφόμενος μαγνήτης που συνδέεται με αυτόν θα δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό ρεύμα στο σύρμα. Ο κινητήρας είναι πλέον γεννήτρια!

Φυσικά, δεν μπορούμε να γυρίσουμε τον άξονα πολύ γρήγορα, οπότε το ηλεκτρικό ρεύμα που δημιουργείται είναι πολύ μικρό. Αλλά είναι αρκετά μεγάλο για το micro: bit να το ανιχνεύσει και να το μετρήσει.

Τώρα, ας κλείσουμε το Swide Switch (S1). Ο κάτοχος μπαταρίας (B1) τροφοδοτεί το micro: bit μέσω της ακίδας 3V. Ο βρόχος "για πάντα" στο micro: bit αρχίζει να εκτελείται. Σε κάθε επανάληψη, διαβάζει το σήμα από την ακίδα P1 και το εμφανίζει στην οθόνη LED.

Αν τώρα φυσάμε αέρα στο ανεμόμετρο, θα περιστρέψουμε τον κινητήρα (Μ1) και θα παράγουμε ηλεκτρικό ρεύμα, το οποίο θα ρέει προς την ακίδα Ρ1.

Η λειτουργία "αναλογικής ανάγνωσης ακίδων P1" στο micro: bit θα ανιχνεύσει το παραγόμενο ηλεκτρικό ρεύμα και, με βάση την ποσότητα ρεύματος, θα επιστρέψει μια τιμή μεταξύ 0 και 1023. Πιθανότατα, η τιμή θα είναι χαμηλότερη από 100.

Αυτή η τιμή μεταβιβάζεται στη συνάρτηση "γράφημα γραμμής γραφήματος", η οποία τη συγκρίνει με τη μέγιστη τιμή 100 και ανάβει όσες λυχνίες LED στην οθόνη micro: bit είναι η αναλογία μεταξύ των τιμών ανάγνωσης και μέγιστης τιμής. Όσο μεγαλύτερο ηλεκτρικό ρεύμα αποστέλλεται στην ακίδα P1, τόσο περισσότερες λυχνίες LED στην οθόνη θα ανάψουν. Και έτσι μετράμε την ταχύτητα του ανεμόμετρου μας.

Βήμα 10: Διασκεδάστε

Τώρα, που ολοκληρώσατε το έργο χτυπήστε την προπέλα και απολαύστε τη διασκέδαση. Εδώ είναι τα παιδιά μου που προσπαθούν να σημειώσουν ρεκόρ ανέμου.