Display a LED TM1637
Un display a sette segmenti viene utilizzato per visualizzare semplicemente numeri, ad esempio ora, temperatura o altri valori misurati. È adatto per progetti in cui è necessaria una chiara rappresentazione numerica.
Il display può essere facilmente collegato tramite cavi DuPont e collegato a qualsiasi scheda di espansione OMG Robotics. È sufficiente inserire il micro:bit nella scheda di espansione e collegare il display secondo lo schema. Per visualizzare numeri più lunghi, è possibile collegare più display in serie.
Collegamento
- CLK – segnale di clock, si collega a barra gialla sulle estensioni. È necessario impostare a quale pin abbiamo collegato questo segnale.
- DIO – pin dati, si collega a barra gialla sulle estensioni. È necessario impostare a quale pin abbiamo collegato questo segnale utilizzando il cavo DuPont.
- VCC – tensione positiva (si collega alla barra bianca).
- GND - terra (si collega alla barra nera).
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Per prima cosa dobbiamo creare una nuova variabile, che chiameremo display.
Poi dobbiamo scaricare l'estensione per il nostro display. Nella sezione estensioni troviamo la libreria per il display TM1637 e la aggiungiamo al makecode.
Ora che tutto è pronto, possiamo iniziare a programmare. La prima cosa che facciamo all'avvio del programma è aggiungere un display al programma e accenderlo. Il display viene impostato utilizzando il blocco variabile "imposta display a 0", che posizioniamo nella finestra "all'avvio". Successivamente, selezioniamo il blocco di inizializzazione dal blocco TM1637 per indicare dove è collegato il display.
Una volta impostato il display, lo accendiamo utilizzando il blocco "turn on" e selezioniamo la variabile "display".
Possiamo quindi verificare la correttezza della connessione e della programmazione utilizzando il blocco "mostra numero", che si trova nella scheda TM1637.
Compiti
Attività 1: Scrivere il numero
Per lavorare con un display esterno, dobbiamo usare i blocchi dal segnalibro TM1637, che installeremo per primo.
Utilizzando i blocchi appropriati dalla scheda TM1637, visualizziamo quindi vari numeri sul display.
Attività 2: Modifica della luminosità del display
Trova il blocco che può essere utilizzato per modificare le impostazioni di luminosità del display LED.
Riflettiamo su quando dovremmo cambiare l'intensità o addirittura ridurla completamente.
Scopri quali sono i valori di intensità più alti e più bassi.
Attività 3: Cronometro semplice
Se sappiamo già come visualizzare i numeri, possiamo utilizzare un semplice lavoro variabile e programmare un cronometro.
Creeremo una nuova variabile denominata numeroAggiungeremo ripetutamente il valore 1 a questa variabile e ne visualizzeremo il valore sul display.
Tuttavia, scopriamo che il conteggio procede troppo velocemente: cosa dobbiamo aggiungere al programma affinché il cronometro misuri il tempo in modo accurato?
Snímač teploty
Il termometro digitale DS18B20 consente di misurare la temperatura con una precisione da 9 a 12 bit in gradi Celsius. È dotato di una funzione di allarme temperatura, con la possibilità di programmare i limiti superiore e inferiore.
Il sensore comunica tramite un bus 1-Wire, che richiede un solo cavo dati e una massa per la connessione al micro:bit o ad altri microprocessori. Inoltre, il DS18B20 può essere alimentato direttamente dalla linea dati (la cosiddetta alimentazione parassita), semplificando il cablaggio.
Ogni sensore ha un identificativo univoco a 64 bit, che consente di collegare più sensori a un singolo bus. Ciò consente di misurare facilmente la temperatura in più punti contemporaneamente, ad esempio nei sistemi HVAC, nel monitoraggio ambientale di edifici, macchinari o processi produttivi.
Collegamento
- Sig – l’uscita digitale del telecomando è collegata a barra gialla, ad esempio al pin P0. È necessario impostare nel programma a quale pin è collegato.
- VCC – alimentazione del sensore (+3V), collegata a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Compiti
Attività 1: Misurazione della temperatura in diverse parti della stanza
Collegare il sensore di temperatura secondo lo schema e monitorare le letture sul display del micro:bit. Posizionare il sensore in punti diversi della stanza, ad esempio vicino alla porta, alla finestra, all'ombra o vicino a un termosifone.
- Registrare le temperature misurate.
- Confronta dove fa più caldo e dove fa più freddo.
- Quali differenze hai riscontrato?
Attività 2: Registrazione delle variazioni di temperatura nel tempo
Posizionare il sensore in un punto e misurare la temperatura ogni 10 minuti per un'ora.
- Ci sono stati cambiamenti durante la misurazione? Cosa potrebbe averli causati?
- Quanto velocemente l'ambiente si riscalda o si raffredda?
- Prova a disegnare un grafico che mostri la temperatura nel tempo.
Attività 3: Confrontare le temperature di oggetti diversi
Utilizzare il sensore per misurare la temperatura superficiale di vari materiali, ad esempio un cucchiaio di metallo, un bicchiere di plastica, un tagliere di legno o la propria mano.
- Quale materiale è il più caldo e quale il più freddo?
- Misurare gli articoli dopo averli riscaldati al sole o raffreddati in frigorifero.
- Quanto tempo impiega un oggetto a tornare a temperatura ambiente?
Striscia LED programmabile
La striscia LED RGB contiene LED colorati con chip SMD integrati e circuiti di controllo, che ne facilitano il controllo tramite micro:bit. Ogni LED può cambiare colore e luminosità, consentendo di creare effetti di luce in movimento e schemi di colori statici.
La striscia LED è adatta a progetti di illuminazione: dalle decorazioni ai binari luminosi per veicoli, fino agli esperimenti con la luce per le piante. Grazie alla composizione RGB, è possibile impostare quasi tutti i colori dello spettro visibile. La striscia offre quindi un'ampia gamma di possibilità per l'insegnamento e il bricolage creativo.
Collegamento
- DIO – il pin dati della striscia LED è collegato a barra gialla, ad esempio al pin P0. È necessario impostare nel programma a quale pin è collegato.
- VCC – alimentatore (+3V), collegato a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Per prima cosa, nell'editor MakeCode, creiamo una variabile chiamata "strip" che verrà utilizzata per controllare la striscia LED. Nel blocco "on startup", aggiungiamo il comando "set strip to", in cui successivamente inseriremo il blocco dell'estensione NeoPixel.
Per prima cosa, è necessario aggiungere l'estensione NeoPixel. Clicca su "Estensioni" e digita "Adafruit neopixel" nel motore di ricerca. Seleziona l'estensione con il logo della striscia LED. Dopo l'aggiunta, apparirà una nuova scheda NeoPixel nel menu dei blocchi.
Da questa scheda inseriamo il blocco "imposta striscia su neopixel..." e impostiamo tre parametri di base: il pin a cui è collegato il cavo dati della striscia LED (ad esempio, P0), il numero di LED per striscia e il formato di visualizzazione, che lasceremo come RGB.
Una volta aggiunta e configurata la striscia LED, possiamo iniziare a controllarla. Per un semplice test, useremo il blocco "strip show color (red)", che illuminerà l'intera striscia di rosso. Poi aggiungeremo una breve pausa (ad esempio, 500 ms) e visualizzeremo altri colori allo stesso modo: verde e blu. Questo testerà il funzionamento di base con i colori e il controllo della striscia LED tramite micro:bit.
Compiti
Attività 1: Accensione della striscia RGB
Accendi i LED nei colori base forniti dalla libreria NeoPixel. Prova rosso, verde e blu.
Attività 2: Lampeggio graduale ed effetti di luce
Crea i tuoi effetti di luce utilizzando i blocchi della libreria NeoPixel. Prova ogni comando, quindi programma un effetto in cui i LED lampeggiano gradualmente e cambiano colore.
Attività 3: RGB e HSL: in cosa differiscono?
Possiamo cambiare il colore della luce regolando l'intensità delle componenti rossa, verde e blu (RGB). Questo influisce anche sulla luminosità del colore risultante. Tuttavia, regolare l'intensità in RGB non è sempre facile.
Per questo motivo, vengono spesso utilizzati altri metodi di rappresentazione dei colori, come HSL (tonalità, saturazione, luminosità), HSV o CMYK. La libreria NeoPixel consente di lavorare anche con il formato HSL. Scopri come funziona HSL e trova convertitori tra i singoli modelli di colore su Internet.
Attività 4: Lampada applaudita
Utilizza una striscia LED e un micro:bit per programmare una luce notturna che si accende e si spegne quando batti le mani. Utilizza il microfono integrato del micro:bit per rilevare i suoni.
Sensore di umidità
Il sensore di umidità viene utilizzato per misurare l'umidità del terreno tramite semplici sonde conduttimetriche. I dati del sensore possono essere facilmente letti con il micro:bit e utilizzati per l'irrigazione automatica o il monitoraggio della salute delle piante.
Il sensore è ideale per progetti di giardinaggio intelligente: permette di decidere quando irrigare. È adatto sia per esperimenti domestici che per l'insegnamento di scienze e fisica. Grazie alla connessione diretta al micro:bit e alla facile interpretazione dei valori, offre un'estensione pratica al mondo reale e sviluppa il pensiero tecnico e un rapporto con la cura degli organismi viventi.
Collegamento
Collegamento del display LED
- DIO – il pin dei dati del display è collegato a barra gialla, ad esempio al pin P1. È necessario impostare nel programma a quale pin è collegato.
- CLK – il segnale dell'orologio del display è collegato a barra gialla, ad esempio sul pin P2. Anche in questo caso è necessario impostare il pin appropriato nel programma.
- VCC – alimentatore (+3V), collegato a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
Collegamento di un sensore di umidità capacitivo
- DIO – il pin del segnale AOUT è collegato a barra gialla, al pin P2. Nel programma è necessario impostare a quale pin è collegato.
- VCC – alimentatore (+3V), collegato a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Per prima cosa, abbiamo collegato il sensore capacitivo e il display a LED seguendo le istruzioni. Se il sensore è collegato tramite cavo, lo colleghiamo alla scheda di espansione in modo che il filo di segnale giallo vada al morsetto giallo. Se non siamo sicuri di come programmare il display a LED, consultiamo la sezione dedicata con le istruzioni per lavorare con il display.
Per visualizzare i valori del sensore capacitivo nel programma, aggiungiamo il blocco "display show number 0" al ciclo ripetuto, dove al posto di zero inseriamo un blocco per la lettura del valore dal pin e selezioniamo il pin giallo appropriato. Se il display non funziona, controlliamo il cablaggio dei fili alla striscia gialla (CLK e DIO). Se il sensore non visualizza alcun valore, controlliamo a quale pin è collegato il sensore e se il pin è impostato correttamente nel programma.
Compiti
Attività 1: Lettura dei valori da un sensore
Collegare il sensore di umidità secondo lo schema allegato. Osservare i valori misurati sul display.
- Toccare il sensore con le dita asciutte e registrare i valori visualizzati.
- Ripetere l'esperimento con le dita inumidite e confrontare la differenza.
- Durante l'esperimento, fare attenzione a non bagnare il resto dei componenti elettronici o il computer.
Attività 2: Registrazione dei valori di umidità del substrato prima e dopo l'invasatura
Scegli una pianta in vaso che non è stata annaffiata oggi. Inserisci con cautela il sensore nel terreno, facendo attenzione a non danneggiare le radici. Annota il valore attuale di umidità. Dopo aver letto il valore, annaffia la pianta e osserva il cambiamento del valore.
- Registrare le letture più alte e più basse.
- Il monitor cambia ogni 15 minuti.
- Descrivi la rapidità con cui si verificano i cambiamenti di umidità.
Attività 3: Confronto dei valori di output in diversi tipi di terreno
Preparare diversi tipi di terreno, ad esempio sabbia, terra normale, argilla o ghiaia.
- Per prima cosa, effettuare la misurazione senza aggiungere acqua. Inserire il sensore in ciascun substrato, a turno, pulendolo con un tovagliolo di carta dopo ogni misurazione. Registrare i risultati.
- Quindi inumidire ogni substrato con la stessa quantità di acqua ed effettuare nuovamente la misurazione.
- Valutare quale substrato era più umido prima dell'irrigazione e quale dopo l'irrigazione.
- Registrare i risultati e confrontare le proprietà di ciascun terreno.
Pompa sommergibile e modulo Mosfet
Pompa sommergibile
Una pompa sommersa viene utilizzata per pompare e distribuire acqua o liquidi simili nel luogo desiderato. Non è adatta a sostanze chimiche che potrebbero danneggiarne le parti interne.
All'interno è presente un motore con una girante che aspira il liquido attraverso il foro di aspirazione e lo spinge fuori attraverso l'uscita. La pompa deve essere completamente immersa nel liquido durante il funzionamento e non deve funzionare a vuoto: accenderla solo quando è completamente immersa.
Modulo Mosfet
Il modulo MOSFET viene utilizzato per controllare in modo sicuro la pompa tramite il micro:bit. Collegare la pompa direttamente al micro:bit potrebbe danneggiarla, poiché la pompa richiede una tensione di 5-6 V, che il micro:bit stesso non fornisce. Il modulo MOSFET consente di separare l'alimentazione della pompa dalla logica di controllo, garantendo un funzionamento sicuro e affidabile.
Collegamento
Collegamento della pompa tramite un modulo MOSFET
- DIO – il pin del segnale SIG sul modulo è collegato a barra gialla, ad esempio al pin P1. È necessario impostare nel programma a quale pin è collegato.
- VCC – alimentazione del modulo (+3V), collegata a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
L'alimentazione della pompa è collegata ai terminali del modulo:
- V+ – filo rosso della pompa (polo positivo)
- IN- – filo nero della pompa (polo negativo)
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Per prima cosa, verifichiamo che tutto funzioni correttamente. Nel blocco "all'avvio", inseriamo il blocco "scrivi il valore logico 1 sul pin P1" (o su un altro pin, a seconda della connessione). Questo blocco attiva l'uscita sul pin che controlla il modulo MOSFET collegato alla striscia gialla.
Dopo aver caricato il programma sul micro:bit, la pompa dovrebbe avviarsi.
Successivamente, programmeremo il controllo della pompa tramite pulsanti. Utilizzando i blocchi della scheda Input, creeremo una condizione per cui la pompa si accenda quando viene premuto il pulsante A e si spenga quando viene premuto il pulsante B. Questo ci consentirà di controllare manualmente la pompa direttamente dal micro:bit.
Compiti
Attività 1: Test della funzionalità
Per prima cosa, è necessario verificare il corretto collegamento e la funzionalità della pompa e del modulo Mosfet. Preparare contenitori adatti, come cilindri da laboratorio o becher più grandi con una capacità di almeno 1 litro, tra i quali verrà pompata l'acqua. Collegare un tubo flessibile all'uscita della pompa sommersa: l'opzione più semplice è un tubo flessibile per acquari.
Attività 2: Disegniamo e misuriamo
Misura la quantità d'acqua pompata dalla pompa in 10, 20 e 30 secondi. Programma il micro:bit per avviare la pompa quando premi il pulsante e per spegnerla dopo il tempo selezionato. Esegui ogni misurazione separatamente e usa un cilindro graduato per determinare il volume d'acqua pompato. Registra i risultati.
Attività 3: Irrigazione automatica
Crea un sistema di irrigazione automatico per le tue piante. Utilizza le informazioni sulla quantità d'acqua da pompare e sull'umidità ottimale fornite negli esercizi precedenti. Ogni tipo di pianta ha esigenze di irrigazione diverse: cerca le informazioni online e adatta la tua programmazione di conseguenza. Il tuo sistema dovrebbe iniziare ad annaffiare solo quando il terreno è asciutto e la pianta ha effettivamente bisogno di acqua.
Sensore a infrarossi
Un sensore IR (infrarosso) viene utilizzato per rilevare oggetti o movimenti a breve distanza utilizzando la radiazione infrarossa riflessa. Trova impiego nella vita di tutti i giorni, ad esempio nei telecomandi dei televisori, ma anche nei sistemi industriali o di automazione.
I sensori IR possono essere installati in porte automatiche, barriere, sistemi di illuminazione attivati dal movimento o veicoli robotici, dove aiutano a rilevare gli ostacoli. Il vantaggio è la facilità d'uso e la rapida risposta ai cambiamenti ambientali.
Il sensore ha solitamente due uscite: digitale (DO) per rilevare la presenza di un oggetto e analogica (AO) per una misurazione più accurata dell'intensità del segnale riflesso. In combinazione con il micro:bit, il sensore IR può essere utilizzato in molti progetti scolastici, dai sistemi di sicurezza ai robot interattivi.
Collegamento
- DIO – l’uscita digitale del telecomando è collegata a barra gialla, ad esempio al pin P0. È necessario impostare nel programma a quale pin è collegato.
- VCC – alimentazione del sensore (+3V), collegata a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Per prima cosa, verifichiamo che tutto funzioni correttamente. Nel blocco "all'avvio", inseriamo il blocco "scrivi il valore logico 1 sul pin P1" (o su un altro pin, a seconda della connessione). Questo blocco attiva l'uscita sul pin che controlla il modulo MOSFET collegato alla striscia gialla.
Dopo aver caricato il programma sul micro:bit, la pompa dovrebbe avviarsi.
Successivamente, programmeremo il controllo della pompa tramite pulsanti. Utilizzando i blocchi della scheda Input, creeremo una condizione per cui la pompa si accenda quando viene premuto il pulsante A e si spenga quando viene premuto il pulsante B. Questo ci consentirà di controllare manualmente la pompa direttamente dal micro:bit.
Compiti
Attività 1: Lettura dei valori da un sensore IR
Scopri quando l'uscita digitale del sensore IR è 1. Copri il sensore con la mano o un altro oggetto e osserva come cambia l'uscita. Verifica come il sensore risponde alla presenza o all'assenza di un ostacolo.
Attività 2: Distanza massima di rilevamento
Verifica fino a che distanza il sensore IR riesce ancora a rilevare un ostacolo. Puoi regolarne la sensibilità utilizzando l'elemento rotante blu (potenziometro) sul sensore, influenzando così la portata massima di rilevamento.
Attività 3: Dispositivo di sicurezza
Progetta un semplice sistema di sicurezza che utilizzi un sensore IR. Pensa a come potrebbe rilevare il movimento e a quale azione dovrebbe attivare (ad esempio, accendere un LED, attivare un allarme o scrivere in memoria).
Sensore di luce
Un fotoresistore è un componente elettronico passivo la cui resistenza varia in base alla quantità di luce che lo colpisce: maggiore è la luce, minore è la resistenza. Utilizzando il micro:bit, possiamo misurare facilmente l'intensità della luce e reagire alle sue variazioni in tempo reale.
Nell'insegnamento e nella pratica, un fotoresistore può essere utilizzato, ad esempio, per aprire automaticamente la porta di un pollaio in base all'alba o per controllare l'apertura delle tapparelle al tramonto.
Collegamento
- DIO – l’uscita digitale del telecomando è collegata a barra gialla, ad esempio al pin P0. È necessario impostare nel programma a quale pin è collegato.
- VCC – alimentazione del sensore (+3V), collegata a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
Attenzione: Al momento del collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit scollegato dall'alimentazione.
Programma
Programma di base
Nel programma monitoriamo lo stato dell'uscita digitale del modulo fotoresistore.
Per aumentare la stabilità del segnale e ridurre le interferenze, attiviamo una resistenza di pull-up interna sul pin di ingresso. Ciò garantisce una lettura più affidabile dei dati dal sensore.
Compiti
Attività 1: Lettura dei valori da un sensore di luce
Scopri quando l'uscita digitale del sensore è 1. Copri il sensore con la mano e osserva come reagisce al cambiamento di luce. Verifica quale stato corrisponde all'illuminazione e quale all'ombra.
Attività 2: Impostazione della sensibilità
Utilizzare l'elemento rotante blu (potenziometro) sul modulo per regolare la sensibilità del sensore. Provare un valore al quale il sensore rilevi in modo affidabile la presenza di una mano coperta.
Attività 3: Lampada automatica
Combina una striscia LED RGB con un fotosensore e programma una semplice lampada che si accende automaticamente quando l'intensità luminosa diminuisce, ad esempio di sera o quando fa buio.
Vaso da fiori intelligente
Questo circuito utilizza i principi spiegati nei paragrafi precedenti. Useremo un display TM1637 , un sensore di umidità capacitivo , un modulo MOSFET e una pompa sommergibile.
Il sensore capacitivo rileva l'umidità del terreno. Man mano che l'umidità diminuisce, la sua capacità si riduce e il sensore misura valori di tensione più elevati. Se il valore supera il limite impostato, il programma attiva il modulo MOSFET boost che alimenta la pompa. Di conseguenza, l'acqua inizia a fluire nel vaso, l'umidità del terreno aumenta, il che viene registrato dal sensore, il suo valore diminuisce e quindi il MOSFET (insieme alla pompa) si spegne.
Collegamento
Collegamento della pompa tramite un modulo MOSFET
- DIO – il pin del segnale SIG sul modulo è collegato a barra gialla, ad esempio su uno spillo P1Nel programma è necessario specificare a quale pin è collegato.
- VCC – alimentazione del modulo (+3V), collegata a barra bianca.
- GND – terra (–), si collega a barra nera.
L'alimentazione della pompa è collegata ai terminali del modulo:
- V+ – filo rosso della pompa (polo positivo).
- IN- – filo nero della pompa (polo negativo).
Cablaggio del display TM1637
- CLK – collegare il segnale di clock al pin P14 (impostato nel programma di esempio).
- DIO – collegare il segnale dati al pin P13.
- VCC – alimentazione del modulo (+3,3 V), collegare alla striscia bianca.
- GND – massa (-), collegare alla barra nera.
Collegamento del sensore di umidità capacitivo
- AGOSTO – segnale analogico del livello di tensione misurato (maggiore è il valore, minore è l'umidità del terreno), collegare al pin P0.
- VCC – alimentazione del modulo (+3,3 V), collegare alla striscia bianca.
- GND – massa (-), collegare alla barra nera.
Attenzione: durante il collegamento, la scheda di espansione deve essere spenta e il micro:bit deve essere scollegato dall'alimentazione.
Programma
Innanzitutto, verificheremo che tutto funzioni correttamente. Prepareremo un panno umido per testare il sensore di umidità.
All'inizio, impostiamo i pin a cui è collegato il display, accendiamo la retroilluminazione e la resettiamo.
Nel ciclo, leggiamo il valore del sensore e lo visualizziamo sul display. Quindi controlliamo se il valore supera il livello impostato (in questo caso 500, regolabile a piacere). Se il valore è superiore, significa che il terreno è asciutto. Pertanto, attiviamo il modulo MOSFET e di conseguenza la pompa (in questo caso la accendiamo completamente, regolando la velocità della pompa a piacere). Se il terreno è sufficientemente umido, la pompa si spegne. Infine, attendiamo 100 ms.
Compiti
Verifica il cablaggio insieme al programma. Prendi un panno umido e accendilo al sensore. Se tutto funziona correttamente, implementa il cablaggio in un vero vaso di fiori.
