Obsah
Obsah setu
Základní díly
- OMG Robotics rozšiřující deska MB2 (bez akumulátoru)
Elektronické komponenty
- Ponorné čerpadlo
- 7-segment display (TM1637)
- IR senzor
- Fotorezistor
- Kapacitní snímač
- Teplotní snímač (DS18b20)
- 2x Servo motorky (360°)
- Programovatelné ledky (WS2812)
- Tranzistor Mosfet
Propojení
- USB datový kabel
- Kabely pro propojení – Dupont F/F
- Odolná krabička
LED displej
Info
Sedmisegmentový displej je elektronické zobrazovací zařízení pro zobrazení číslic, které nám umožňuje spoustu realizací, například zobrazovat naměřené hodnoty. Těmi mohou být například čas, elektrické veličiny, fyzikální veličiny a mnoho dalšího.
Sedmisegmentový displej je velice jednoduché připojit pomocí dupont vodičů a není problém připojit i více segmentů, abychom byli schopni zapisovat i delší číselné hodnoty. Displej se připojuje ke kterémukoliv OMG Robotics rozšíření, do kterého jednoduše připojíte micro:bit, jak je vidět na obrázku.
Popis
- CLK – hodinový signál, připojuje se na žlutou lištu na rozšířeních a je nutné nastavit na jaký pin jsme tento signál zapojili.
- DIO – datový pin, připojuje se na žlutou lištu na rozšířeních a je nutné nastavit na jaký pin jsme tento signál pomocí dupont kabelu zapojili.
- VCC – kladné napětí
- GND – záporné napětí (zem)
Zapojení
Program
Pro úpravu programu je nutné přejít do programovacího prostředí Make code, do kterého se dostaneme po kliknutí na tlačítko upravit, které se nachází v pravém horním rohu okna s ukázkovým programem.
Jako první musíme vytvořit novou proměnnou, kterou pojmenujeme displej.
Poté si musíme stáhnout rozšíření pro náš displej. V sekci rozšíření najdeme knihovnu pro displej TM1637 a přidáme si jí do makecode.
Teď máme vše připravené a můžeme začít programovat. Jako první si při startu přidáme do programu displej a zapneme ho. Nastavení displeje se provádí za pomocí bločku proměnná “nastav displej na 0”, který umístíme do okna “při startu”. Dále vybereme z bločku TM1637 inicializační blok, abychom řekli kde máme displej připojený.
Když máme displej nastavený, tak ho musíme zapnout za pomocí bločku “turn on” a zvolíme proměnnou “displej“
Poté už můžeme vyzkoušet správnost zapojení a programování za pomocí bločku “show number”, který nalezneme v záložce TM1637.
Úlohy
Úloha 1: Vypsání čísla
Pro práci s externím displejem musíme použít bločky ze záložky TM1637, kterou jsme si nainstalovali. Za pomocí bločku ze záložky TM1637 zobrazujeme na displeji různá čísla.
Úloha 2: Změna jasu displeje
Provedeme změnu intenzity LED displeje a budeme pozorovat změnu. Najdeme bloček, kterým můžeme měnit toto nastavení. Při jaké příležitosti bychom měli intenzitu měnit nebo třeba úplně snížit?
Zjistěte nejvyšší a nejnižší hodnotu intenzity.
Úloha 3: Jednoduché stopky
Už umíme zobrazovat čísla, a tudíž bychom mohli použít jednoduchou práci s proměnnou a naprogramovat si stopky. Pro programování stopek budeme potřebovat novou proměnnou, kterou si nazveme cislo. Poté už jen budeme přičítat k naší proměnné “číslo” hodnotu 1 a zobrazovat proměnnou “číslo” na displeji. Hmm počítání nám běží nějak rychle. Co musíme udělat, abychom měli přesné stopky?
LED RGB pásek
Info
Funkce LED pásku je založená na jednotlivých LED diodách, které jsou doplněny o SMD čip a řídící IC čipy. Všechny tyto komponenty nám umožňují LED pásek jednoduše programovat pomocí micro:bitu.
Led pásek je schopný vytvářet pohyblivé světelné dekorace a proto je vhodný pro všechny projekty, kde si budeme chtít hrát s různobarevnými světly. S RGB páskem můžete vytvářet osvětlené dráhy pro vaše projekty s autíčky, nebo zkoumat, jaké světlo mají rády vaše rostlinky, aby byl zaručen jejich co nejlepší růst.
S RGB páskem jste schopni vytvořit takřka celé viditelné spektrum barev, a proto už nikdy nebudete omezeni světlem jedné barvy.
Zapojení
Program
Jako první si do bločku “při startu” přidáme led pásek. Pro pásek si musíme vytvořit proměnnou s názvem “strip”, kterou pak použijeme pomocí bločku “nastav strip na 0”. Místo nuly dáme rozšíření neopixel, které si stáhneme v rozšířeních. Do vyhledávače rozšíření napíšeme “neopixel AdaFruit”.
Po stažení rozšíření přidáme bloček “nastav strip na neopixel”. V tomto bločku nastavujeme parametry led pásku. Jako první zadáme pin na který jsme led pásek připojili na žlutou lištu. Dále zapíšeme kolik led diod na pásku je a zvolíme formát zobrazení RGB (RGB format).
Teď máme led pásek přidán do programu a můžeme ho začít programovat. Jako první si zkusíme naprogramovat blikání základních barev. Pro zobrazování jednotlivých barev budeme potřebovat bloček “ strip show color (red)“. Který nám rozsvítí červenou barvu. Poté jen naprogramujeme 0,5 sekundovou pauzu a používáme stejný bloček pro zobrazení zelené a modré barvy.
Úlohy
Úloha 1: Zapnutí RGB pásku
Rozsviťte LED diody v základních barvách, které ti nabízí knihovna neopixel.
Úloha 2: Blikáme s Led diodami postupně a vytváříme efekty
Vytvořte vlastní světelné efekty. Když budete mít vyzkoušené všechny bločky, tak naprogramujte postupné blikání a měnění barev LED pásku.
Úloha 3: RGB a HSL co to vůbec je
Světlo, které vyzařuje z pásku můžeme měnit různým poměrem intenzity svícení jednotlivých barev. To znamená, že když snížím červenou, zelenou nebo modrou barvu, tak snížím i intenzitu svícení.
V tomto formátu umíme nastavit barvu, ale je těžší měnit jeho intenzitu.
Proto, obzvlášť počítačoví grafici používají jiné formáty pro reprezentaci světla (HSL, HSV, CMYK).
V knihovně neopixel můžeme najít nastavení HSL (Hue Saturation, Lightness). Zkuste zjistit, jak tato reprezentace barev funguje. Na internetu můžete najít převodníky mezi těmito formáty.
Úloha 4: Lampička na tlesknutí
Pomocí LED pásku a micro:bitu vytvořte noční lampičku, která se bude rozsvěcovat a zhasínat na tlesknutí.
Kapacitní snímač
Info
Snímač kapacity je vhodný pro měření vlhkosti substrátu nebo podobných látek, které jsou schopny absorbovat tekutiny.
Na snímači se nachází dvě elektrody mezi kterými se měří elektrická vodivost. Čím je měřené prostředí vlhčí, tak tím je větší i elektrická vodivost.
Výstupní signál snímače je analogová hodnota, kterou musíme zpracovat pomocí micro:bitu.
Zapojení
Program
Dle návodu jsme si zapojili snímač a led displej. Pokud máme spojený kabel od snímače, tak ho zapojím do rozšiřující desky, tak aby byl žlutý signálový vodič byl ve žluté svorkovnici. Pokud nevíme, jak se programuje led displej, tak přejdeme do části s led displejem.
Pokud chceme do programu přidat kapacitní čidlo, tak musíme do opakující se části přidat bloček na zobrazení hodnoty na displeji “ displej show number 0”. Místo nuly dáme bloček “přečtené číslo z pinu” a vybereme žlutý pin na kterém máme připojené kapacitní čidlo.
Pokud nám nefunguje displej, tak si zkontrolujeme zapojení vodičů do žluté lišty (CLK a DIO)
Pokud nám čidlo nic nezobrazuje, tak zkontrolujeme na jakém pinu máme připojený snímač a jaký máme zvolený pin v programu.
Úlohy
Úloha 1: Snímaní hodnot z čidla
Zapojte si snímač podle obrázku pro zapojení. Sledujte měřené hodnoty na displeji. Dotkněte se suchými prsty snímače a zapamatujte si měřené hodnoty. Pokus zopakujte, ale tentokrát si prsty namočte. Při experimentu si dávejte pozor ať nenamočíte zbytek elektroniky nebo počítač.
Úloha 2: Zaznamenávání hodnot substrátu v květináči před a po zalití.
Najděte si rostlinku se substrátem, která nebyla ještě dnes zalita. Velmi opatrně zasuňte snímač do půdy tak, aby se neponičil kořenový systém rostlinky. Po umístění senzoru zaznamenejte měřené hodnoty. Po odečtení hodnot můžete rostlinku zalít a zapište, jak se změnily měřené hodnoty.
Dále můžete zaznamenat, jak rychle změna hodnot nastala.
Vypište jakou nejvyšší a nejnižší hodnotu jste naměřili.
Sledujte jak se budou hodnoty měnit každých 15 minut.
Úloha 3: Porovnávání výstupních údajů v různých zeminách (písek, hlína, jíl)
Na pokus budeme potřebovat substrát, zeminu, případně můžete nasbírat různé druhy hlíny v okolí vaší školy. Pokus můžete vyzkoušet například i se štěrkem nebo pískem.
První měření budete realizovat bez přidání tekutiny a to pro každý nalezený substrát. Snímač budete do připravených materiálů vkládat postupně a po každém vytáhnutí snímač utřete kapesníkem (ubrouskem). Měření každého substrátu si zaznamenáme.
Když máme naměřené a zapsané hodnoty všech substrátů, tak každý materiál trochu zavlažíte stejným množstvím kapaliny a měření zopakujete.
Následně vyhodnotíte data a vypíšete jaký materiál byl na začátku nejvlhčí a jaký byl nejvlhčí na konci měření.
Ponorné čerpadlo a mosfet modul
Info
Ponorné čerpadlo
Slouží na čerpání a rozvod tekutiny na námi požadované místo. Určené je především pro vodu, ale lze ho využít i na podobné tekutiny. Čerpadlo není vhodné na čerpání chemikálií, protože by mohlo dojít k poškození.
Uvnitř čerpadla se nachází motorek a vrtule, která nasává vodu přes sací otvor a následně jí vytlačí přes výpustný otvor. Čerpadlo musí být po správnou funkci celé ponořené v tekutině. Čerpadlo nesmí běžet na prázdno a tudíž je vhodné ho zapínat až je celé ponořené v tekutině. Práce s čerpadlem je zakázána při nabíjení akumulátoru pro rozšíření.
Mosfet modul
Tato součástka je důležitá pro řízení ponorného čerpadla, protože v případě kdybychom připojili čerpadlo přímo na micro:bit, tak byste ho mohli poškodit. Dále čerpadlo pro svůj plný výkon potřebuje 5 – 6 V, což nám micro:bit bez dalšího příslušenství neumožní.
Zapojení
Program
Po úspěšném zapojení můžeme začít čerpadélko programovat. Budeme potřebovat bločky ze záložky piny.
Jako první vyzkoušíme, jestli nám vše funguje. Vezmeme si bloček “zapiš do pinu P0 logickou hodnotu 1”. Tento bloček zapíše logickou hodnotu na pin, kde máme zapojený mosfet modul na žluté liště.
Program stáhneme do micro:bitu a čerpadélko by se nám mělo začít točit.
Když se nám čerpádélko točí, tak si naprogramujeme tlačítka micro:bitu, abychom tlačítkem A čerpadélko zapnuli a tlačítkem B čerpadélko vypnuli. K tomu se využívají bločky ze záložky vstupy, jak je vidět na ukázkovém programu.
Úlohy
Úloha 1: Testujeme funkčnost
Jako první je nutné aby jste otestovali zapojení a správnou funkci čerpadla a mosfet modulu.
Připravte si vhodné nádoby jako například laboratorní nádoby o obsahu alespoň 1 litr, z kterých můžeme tekutiny přečerpávat.
Na výstup ponorného čerpadla musíme připojit hadičku. Jako nejjednodušší hadičku lze použít hadičku pro akvaristiku.
Úloha 2: Čerpáme a měříme
Zjistěte kolik vody se nám přečerpá za 10, 20 a 30 sekund. Naprogramujte micro:bit tak, aby se po zmačknutí tlačítka čerpadlo spustilo a po uplynutí daného času se vypnulo. Přečerpanou vodu změřte v odměrném válci a zapište naměřené hodnoty.
Úloha 3: Automatická závlaha
Pokuste se vytvořit automatické zavlažování pro rostlinky. Z předešlého úkolu víme kolik vody se nám přečerpá za určitý čas a z předešlé kapitoly víme jak udržet dobrou vlhkost pro zálivku rostlin. Takže teď stačí jen nabyté zkušenosti spojit a program se vám bude starat o rostlinky.
Každá rostlina potřebuje ke svému spokojenému životu jiný poměr vody, a tudíž si ke každé rostlině musíte najít patřičné informace na internetu.
Ponorné čerpadlo a mosfet modul
Info
IR technologie se používá v každodenním životě, ale také v průmyslových odvětvích pro různé účely. Nejběžnějším použitím jsou televizory, které používají IR senzor pro porozumění signálům, které jsou přenášeny z dálkového ovladače. IR senzor se dá také využít pro mnoho jiných aplikací.
IR senzor lze využít pro automatické brány, snímání pohybu, automatické osvětlení a plno dalších úloh.
Zapojení
Program
V programu vyhodnocujeme stav na digitálním výstupu modulu infra senzoru.
Aby jsme zabránili rušení výstupu a příjímali stabilnější signál, nastavíme na vstupní pin pull-up rezistor.
Úlohy
Úloha 1: Snímáme hodnoty z IR senzoru
Kdy je na výstupu digitální 1? Použijte ruku nebo jakýkoliv objekt na zakrytí snímače a rozpoznejte v jakém stavu se snímač nachází.
Úloha 2: Maximální vzdálenost
Vyzkoušejte při jaké vzdálenosti nám bude snímač ještě detekovat překážku? Pomocí modrého knoflíku je možné měnit citlivost snímače a tím dosáhnout větší vzdálenosti detekce
Úloha 3: Vymysli zabezpečovací zařízení s použitím IR modulu.
Fotorezistor
Info
Fotorezistor je pasivní elektronická součástka, jejíž elektrický odpor se snižuje se zvyšující se intenzitou dopadajícího světla. S touto součástkou jsme schopni pomocí micro:bitu zkoumat, jak se mění intenzita záření.
S fotorezistorem můžeme například realizovat samo otvírací dveře od kurníku, abychom nemuseli každé ráno chodit otevírat kurník, nebo si můžeme naprogramovat zatahování žaluzií, když se setmí.
Zapojení
Program
V programu vyhodnocujeme stav na digitálním výstupu modulu foto senzoru.
Aby jsme zabránili rušení výstupu a přijímali stabilnější signál, nastavíme na vstupní pin pull-up rezistor.
Úlohy
Úloha 1: Snímáme hodnoty z foto senzoru
Kdy je na výstupu digitální 1? vyzkoušejte rukou přikrýt snímač a poznejte v jakém stavu se nachází.
Úloha 2: Nastavenie citlivosti
Pomocí modrého knoflíčku lze měnit citlivost snímaní. Zkuste nastavit hodnotu snímače tak, aby detekoval přikrytí rukou.
Úloha 3: Lampička
Zkombinujte RGB pásek a foto senzor a naprogramujte si lampičku, která se automaticky rozsvítí při setmění.
Teploměr ds18b20
Info
Digitální teploměr DS18b20 poskytuje 9-bitové až 12-bitové měření teploty ve stupních Celsia. Je vybaven funkcí alarmu s uživatelsky programovatelnou horní a dolní spouštěcí úrovní. DS18b20 komunikuje přes 1-Wire sběrnici, která vyžaduje pouze jednu datovou linku (a zem) pro komunikaci s mikroprocesorem. Kromě toho se může DS18b20 napájet přímo z datové linky (tzv. „parazitní napájení“) a tím eliminovat potřebu externího napájení.
Každý DS18b20 má jedinečný 64bitový sériový kód, který umožňuje komunikaci více snímačů na jedné sběrnici. Díku tomu lze jednoduše pomocí jednoho mikroprocesoru měřit teplotu na velké ploše. Mezi aplikace, které tuto funkci využívají, patří řízení prostředí HVAC, systémy pro monitorování teploty uvnitř budov, zařízení a strojů, nebo systémy pro řízení procesů.
Zapojení
Program
Pokud jsme vše udělali správně, tak se nám po stažení bude zobrazovat na displeji micro:bitu teplota.
Úlohy
Úloha 1: Porovnání snímačů teploty micro:bitu a externího senzoru ds18b20
První si zapojíme ledkový displej, abychom byli schopni lépe pracovat se zobrazenou teplotou. Změříme si tři hodnoty teplot v rozmezí 20 sekund na interním senzoru micro:bitu a zobrazíme jí na LED displeji. Tyto tři hodnoty si zapíšeme na papír. Dále změříme tři hodnoty teplot z teplotního senzoru DS18B20, také v rozmezí 20 sekund a hodnoty si zapíšeme. Naše naměřené data porovnáme mezi sebou.
Úloha 2: Měření teploty v ruce
Zkusíme si dle navodu zapojit čidlo a led displej a vyzkoušíme, jestli nám zapojení měří. Zkusme ohřát čidlo v dlani a zkuste změřit nejvyšší teplotu.
Úloha 3: Měření teploty kapalin
Nachystáme si dvě laboratorní nádoby (skleničky). Do první nádoby nalijeme studenou vodu z kohoutku a do druhé horkou vodu z kohoutku. V obou nádobách musí být stejné množství kapaliny. První změříme teploty horké vody a poté teploty studené vody. Budeme měřit tři teploty z každé kapaliny, které zapíšeme na papír. Poté smícháme obě tekutiny do jedné nádoby, tak že přelijeme studenou vodu do teplé. Po smíchání změříme zase tři teploty kapaliny a provedeme zhodnocení.
Ke stažení
V případe zájmu o podkladové materiály nebo pokud budete mít jakékoliv otázky tak nás můžete kontaktovat na emailu:
