Windgeschwindigkeit mit Micro: Bit- und Snap-Schaltungen messen - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-13 06:56

Geschichte

Als meine Tochter und ich an einem Windmesser für ein Wetterprojekt arbeiteten, beschlossen wir, den Spaß durch ansprechende Programmierung zu erweitern.

Was ist ein Anemometer?

Wahrscheinlich fragen Sie, was "Anemometer" ist. Nun, es ist ein Gerät, das die Windstärke misst. Ich habe es oft auf den Flughäfen gesehen, aber ich habe nie gewusst, wie es heißt.

Wir nahmen unser Snap Circuits Set heraus und entschieden uns, den Motor aus dem Kit zu verwenden. Für die Arme des Propellers haben wir 2 Bastelstöcke aus unserem Bastelbedarf verwendet. Mit einer Ahle habe ich jeweils ein Loch in die Mitte gestanzt. Wir legen die Stäbchen übereinander mit etwas Kleber dazwischen, um sie zu fixieren und das "X" zu bilden. Dann schneiden wir eine Toilettenpapierrolle in vier gleiche Stücke und schneiden mit einem Cuttermesser ein Loch in jedes. Dann steckten wir die Stöcke durch die Toilettenpapierstücke und befestigten den Propeller der Bastelstöcke am Motor.

Lieferungen

1. BBC Microbit
2. Snap:bit
3. Snap Circuits Jr.® 100 Experimente
4. Bastelsticks
5. Bastelrolle (aus Toilettenpapier)
6. Kratzahle

Schritt 1: Sehen Sie sich an, wie der Propeller für das Anemometer gebaut wird

Unser Anemometer übernimmt die Idee für den Papierrollenpropeller aus dem obigen Video.

Schritt 2: Stanzen Sie ein Loch in die Bastelsticks

• Nimm die beiden Bastelstäbe.
• Finden Sie die Mitte jedes der Bastelstäbe.
• Stechen Sie vorsichtig mit einer Ahle ein Loch in die Mitte jedes Bastelstabes. Achten Sie darauf, das Loch nicht zu locker zu machen, damit der Stick den Motor drehen muss.

Schritt 3: Stecken Sie den Snap Circuits Motor in die Craft Sticks

• Stecken Sie den Motor von den Snap Circuits in die Löcher in den Bastelstöcken.
• Platzieren Sie die Stäbchen senkrecht zueinander.

Schritt 4: Schneiden Sie die vier Flügel des Propellers aus

• Nehmen Sie die Papierrolle und teilen Sie sie mit einem Bleistift in zwei gleiche Stücke.
• Schneiden Sie entlang der Linie und schneiden Sie dann jedes der beiden Teile in zwei Teile, wie in der Abbildung gezeigt.

Schritt 5: Legen Sie die Papierrollenflügel auf die Bastelsticks

• Verwenden Sie ein Bastelmesser und schneiden Sie Schlitze in jedes Papierrollenstück gerade genug, um einen Bastelstab hineinzustecken.
• Legen Sie ein Stück Papierrolle auf jeden der Bastelstäbe.

Schritt 6: Erstellen Sie das Schema

Verwenden Sie dieses Schema.

Schritt 7: Setzen Sie es zusammen

Fangen Sie alle Elemente wie oben gezeigt.

Spitze:

Der Motor erzeugt Strom, wenn sich die Welle in Richtung des positiven Endes des Motors dreht. Befindet sich das (+) auf der rechten Seite, muss sich die Welle im Uhrzeigersinn drehen. Befindet sich das (+) auf der linken Seite, muss sich die Welle gegen den Uhrzeigersinn drehen. Testen Sie die Drehrichtung des Propellers, indem Sie etwas Luft darauf blasen. Stellen Sie sicher, dass es sich in die richtige Richtung dreht. Passen Sie andernfalls die Papierrollenstücke an.

Schritt 8: Code

Der obige Code liest das Signal (die Windgeschwindigkeit), das an Pin P1 (dem Pin, mit dem der Motor verbunden ist) empfangen wird und zeigt das Ergebnis auf dem Display des micro:bit an.

Sie können den Code im MakeCode-Editor selbst erstellen. Den Block "Analog Read Pin" finden Sie im Bereich Advanced > Pins.

Der Block "Plot Bargraph" befindet sich im Led-Bereich. Alternativ öffnen Sie das fertige Projekt hier.

Schritt 9: Wie es funktioniert

Dieses Projekt macht sich die Tatsache zunutze, dass Motoren Strom erzeugen können.

Normalerweise verwenden wir Elektrizität, um den Motor anzutreiben und eine Drehbewegung zu erzeugen. Dies ist möglich aufgrund von etwas, das Magnetismus genannt wird. Der elektrische Strom, der in einem Draht fließt, hat ein Magnetfeld ähnlich dem von Magneten. Im Inneren des Motors befindet sich eine Drahtspule mit vielen Schlaufen und einer Welle mit einem daran befestigten kleinen Magneten. Wenn ein ausreichend großer elektrischer Strom durch die Drahtschleifen fließt, würde er ein Magnetfeld erzeugen, das groß genug ist, um den Magneten zu bewegen, wodurch sich die Welle dreht.

Interessanterweise funktioniert der oben beschriebene elektromagnetische Prozess auch umgekehrt. Wenn wir die Welle des Motors von Hand drehen, erzeugt der daran befestigte rotierende Magnet einen elektrischen Strom im Draht. Der Motor ist jetzt ein Generator!

Natürlich können wir die Welle nicht sehr schnell drehen, daher ist der erzeugte elektrische Strom sehr gering. Aber es ist groß genug, damit das micro:bit es erkennen und messen kann.

Schließen wir nun den Schiebeschalter (S1). Der Batteriehalter (B1) versorgt das micro:bit über den 3V-Pin. Die "forever"-Schleife im micro:bit wird ausgeführt. Bei jeder Iteration liest es das Signal von Pin P1 und zeigt es auf dem LED-Bildschirm an.

Wenn wir nun Luft auf das Anemometer blasen, würden wir den Motor (M1) drehen und elektrischen Strom erzeugen, der zu Pin P1 fließt.

Die Funktion "analog read pin P1" auf dem micro:bit erkennt den erzeugten elektrischen Strom und gibt basierend auf der Strommenge einen Wert zwischen 0 und 1023 zurück. Höchstwahrscheinlich wird der Wert niedriger als 100 sein.

Dieser Wert wird an die Funktion "Plot Bargraph" übergeben, die ihn mit dem Maximalwert 100 vergleicht und so viele LEDs auf dem micro:bit-Bildschirm aufleuchten lässt, wie das Verhältnis zwischen gelesenem und maximalem Wert ist. Je größer der elektrische Strom an Pin P1 gesendet wird, desto mehr LEDs auf dem Bildschirm leuchten. Und so messen wir die Geschwindigkeit unseres Anemometers.

Schritt 10: Viel Spaß

Jetzt, da Sie das Projekt abgeschlossen haben, blasen Sie den Propeller und genießen Sie viel Spaß. Hier sind meine Kinder, die versuchen, einen Windböenrekord zu machen.