Измерение скорости ветра с помощью микросхем Micro: Bit и Snap: 10 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

История

Когда мы с дочерью работали над анемометром для погодного проекта, мы решили расширить веселье, включив программирование.

Что такое анемометр?

Вы, наверное, спрашиваете, что такое «анемометр». Ну, это прибор, который измеряет силу ветра. Я часто видел его в аэропортах, но никогда не знал, как он называется.

Мы достали набор Snap Circuits и решили использовать мотор из набора. Мы использовали 2 палочки из наших принадлежностей для рук пропеллера. Я проделал в каждой дырку шилом. Накладываем палочки одну на другую с небольшим количеством клея между ними, чтобы зафиксировать их, образуя и «Х». Затем мы разрезаем рулон туалетной бумаги на четыре равных части и вырезаем в каждом отверстие ножом. Затем мы просунули палочки в куски туалетной бумаги и прикрепили пропеллер к двигателю.

Запасы

1. BBC Microbit
2. Snap: бит
3. Snap Circuits Jr.® 100 экспериментов
4. Ремесленные палочки
5. Крафт-ролл (из туалетной бумаги)
6. Scratch Awl

Шаг 1. Посмотрите, как строится пропеллер для анемометра

Наш анемометр заимствует идею пропеллера для рулона бумаги из видео выше.

Шаг 2: проделайте отверстие в палках для рукоделия

• Возьмите две палочки для поделок.
• Найдите середину каждой палочки для поделки.
• В середине каждой палочки осторожно проделайте отверстие шилом. Остерегайтесь делать отверстие слишком свободным, так как ручка должна вращать двигатель.

Шаг 3: вставьте двигатель цепей с защелкой в палочки для рукоделия

• Вставьте двигатель из защелкивающихся цепей в отверстия в палках для поделок.
• Поместите палочки перпендикулярно друг другу.

Шаг 4: вырежьте четыре крыла пропеллера

• Возьмите рулон бумаги и разделите его карандашом на две равные части.
• Разрежьте по линии, а затем разрежьте каждую из двух частей пополам, как показано на рисунке.

Шаг 5. Поместите крылья рулона бумаги на палочки для рукоделия

• Используйте нож для рукоделия и вырежьте прорези в каждом куске бумажного рулона ровно настолько, чтобы воткнуть внутрь палочку.
• Положите кусочек бумажного рулона на каждую палочку для поделок.

Шаг 6: Постройте схему

Воспользуйтесь этой схемой.

Шаг 7. Соберите все вместе

Прикрепите все элементы, как показано выше.

Кончик:

Двигатель вырабатывает электричество, когда вал вращается к положительному концу двигателя. Если (+) находится на правой стороне, вал должен вращаться по часовой стрелке. Если (+) находится слева, вал должен вращаться против часовой стрелки. Проверьте направление вращения пропеллера, продув его воздухом. Убедитесь, что он вращается в правильном направлении. В противном случае отрегулируйте кусочки бумажного рулона.

Шаг 8: Код

Приведенный выше код считывает сигнал (скорость ветра), полученный на выводе P1 (вывод, к которому подключен двигатель), и отображает результат на дисплее micro: bit.

Вы можете собрать код самостоятельно в редакторе MakeCode. Вы найдете блок «вывод аналогового считывания» в разделе Advanced> Pins.

Блок «Гистограмма графика» находится под секцией Led. Или откройте готовый проект здесь.

Шаг 9: как это работает

В этом проекте используется тот факт, что двигатели могут вырабатывать электричество.

Обычно мы используем электричество для питания двигателя и создания вращательного движения. Это возможно из-за того, что называется магнетизмом. Электрический ток, протекающий по проводу, имеет магнитное поле, подобное магнитному полю. Внутри двигателя находится катушка с проволокой со множеством петель и вал с прикрепленным к нему небольшим магнитом. Если через петли из проволоки протекает достаточно большой электрический ток, это создаст достаточно большое магнитное поле для перемещения магнита, что заставит вал вращаться.

Интересно, что описанный выше электромагнитный процесс также работает в обратном направлении. Если вращать вал двигателя вручную, прикрепленный к нему вращающийся магнит создаст электрический ток в проводе. Мотор теперь генератор!

Конечно, мы не можем вращать вал очень быстро, поэтому генерируемый электрический ток очень мал. Но он достаточно велик, чтобы micro: bit мог его обнаружить и измерить.

Теперь давайте закроем ползунковый переключатель (S1). Держатель батареи (B1) питает micro: bit через контакт 3V. Цикл «навсегда» в micro: bit начинает выполняться. На каждой итерации он считывает сигнал с контакта P1 и отображает его на светодиодном экране.

Если теперь продуть анемометр воздухом, мы повернем двигатель (M1) и сгенерируем электрический ток, который будет течь к контакту P1.

Функция «аналогового считывания вывода P1» на micro: bit обнаружит генерируемый электрический ток и, в зависимости от величины тока, вернет значение от 0 до 1023. Скорее всего, значение будет ниже 100.

Это значение передается в функцию «построить гистограмму», которая сравнивает его с максимальным значением 100 и загорает столько светодиодов на экране micro: bit, сколько составляет пропорцию между считанным и максимальным значениями. Чем больше электрический ток подается на вывод P1, тем больше светодиодов на экране загорается. Вот так мы измеряем скорость нашего анемометра.

Шаг 10: получайте удовольствие

Теперь, когда вы завершили проект, взорвите пропеллер и получите удовольствие. Вот мои дети пытаются поставить рекорд по порывам ветра.