Windmesser

Bauen Sie Ihr eigenes elektronisches Anemometer, das die Windgeschwindigkeit mithilfe von Sensoren misst, die an den micro:bit angeschlossen sind! Lernen Sie spielerisch die Grundlagen der Programmierung, Elektronik und des Umgangs mit Sensoren – ideal für den Physik- und Naturwissenschaftsunterricht oder für Wetterbeobachtungen und Experimente zu Hause.
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Beschreibung

Anemometer ist ein cleveres Projekt, das ein einfaches Messgerät in ein interaktives Gerät zur Überwachung der Windgeschwindigkeit verwandelt. Es nutzt einen Sensor, um die Rotordrehzahl zu erfassen und in die Luftströmungsgeschwindigkeit umzurechnen. Bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes kann es Werte auf dem Display anzeigen, eine Animation starten oder eine LED aufleuchten lassen.

Dieses Kit ist ideal für Messungen in der Schule und zu Hause und erfordert keine fortgeschrittenen Kenntnisse. Es hilft Kindern und Erwachsenen, Programmieren, sensorische Fähigkeiten und analytisches Denken zu üben.

Komponenten


BBC MICRO:BIT V2.2
mb2 Foto vorne
Erweiterungskarte MB2

Infrarotsensor

Dupont-Draht 20 cm
STL-Anemometer
Windmesser

Verbindung

Das Anemometer verwendet einen Infrarotsensor (IR) mit vier Pins: VCC (Strom), GND (Masse), D0 (Digitalausgang) und A0 (Analogausgang). Ausgang D0 dient der Geschwindigkeitsmessung und ist zusammen mit der Stromversorgung über drei Dupont-Kabel mit Pin P0 auf der Erweiterungsplatine verbunden – D0 mit der gelben Signalschiene, VCC mit der weißen Stromschiene und GND mit der schwarzen Masseschiene.

Erweiterungskarte MB2

Erweiterungskarte MB3

Empfehlung

Beim ersten Einschalten des Anemometers müssen Sie die Empfindlichkeit des IR-Sensors einstellen. Führen Sie dazu zunächst einen Kreuzschlitzschraubendreher in das blaue Quadrat am Sensor ein. Durch Drehen des Schraubendrehers können Sie den Schaltpunkt einstellen. So bestimmen Sie, wann der Sensor einschalten soll.

Programm

Windgeschwindigkeit

Das Programm richtet zunächst Variablen ein, um Informationen zur Windgeschwindigkeit in verschiedenen Einheiten zu speichern. Anschließend wiederholt es den Codeabschnitt, der das Signal vom Windrad verfolgt. Wenn der Sensor eine Drehung des Rades erkennt, wird die Anzahl der Umdrehungen gezählt. Anschließend misst das Programm die Zeit und führt jede Sekunde Berechnungen durch: Es berechnet, wie schnell sich das Rad pro Sekunde dreht, ermittelt dann die Geschwindigkeit des gesamten Rades und rechnet diese in Windgeschwindigkeit in verschiedenen Einheiten um. Schließlich wird die ermittelte Windgeschwindigkeit auf dem Display angezeigt.

Aufgaben

Aufgabe 1: Windmessung unter verschiedenen Bedingungen

Platzieren Sie das Anemometer im Freien oder in der Nähe eines Ventilators und beobachten Sie, wie sich die Windgeschwindigkeit je nach Umgebung ändert. Versuchen Sie, Messungen außerhalb eines Fensters, in der Nähe eines Ventilators oder während Sie mit dem Mund blasen, durchzuführen und vergleichen Sie die Messwerte.

Aufgabe 2: Visuelle Anzeige der Windstärke

Programmieren Sie das Anemometer so, dass je nach Windgeschwindigkeit unterschiedliche Symbole auf dem micro:bit-Display angezeigt werden. Beispielsweise wird bei leichtem Wind ein Punkt, bei mittlerem Wind ein Strich und bei starkem Wind ein Ausrufezeichen angezeigt. Nutzen Sie die Bedingungen für unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen.

Aufgabe 3: Starkwindalarm

Erstellen Sie ein Programm, das einen Alarm auslöst oder eine LED aufleuchtet, wenn die Windgeschwindigkeit einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Diese Aufgabe eignet sich ideal für die Simulation eines Starkwind-Warnsystems.

Aufgabe 4: Drahtlose Datenübertragung

Verwenden Sie einen zweiten micro:bit mit Funkkommunikation, um die gemessenen Windgeschwindigkeitsdaten an einen entfernten Empfänger zu senden. Dies ist beispielsweise nützlich für die Datenübertragung an eine Basisstation oder eine mobile Einheit.

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