Η κατασκευή βασίζεται στο διάγραμμα του συστήματος A.Li.S. Στην περιγραφή που ακολουθεί, αναφέρονται τα υλικά με τον αριθμό τους, όπως απεικονίζεται στην φωτογραφία με τα υλικά κατασκευής.
1) Κατασκευή καλωδίων σύνδεσης για τους αισθητήρες τα φώτα και την πράσινη Led. (3 ώρες)
Κατασκευάζουμε καλώδια σύνδεσης χρησιμοποιώντας τα υλικά καλώδιο Ribbon (32), Dupont Terminal 3 Pins 2.54mm (21) και 4 Pins (22) και Crimp For Dupont Female (23), για:
- τους αισθητήρες κίνησης (4 αγωγούς μήκους 70 cm),
- τους αισθητήρες υπερήχων-απόστασης (3 αγωγούς μήκους 50 cm),
- τους αισθητήρες φωτός (3 αγωγούς μήκους 2 των 120 cm και 2 των 50cm),
- τις ταινίες led φώτων 2 (αγωγούς μήκους 2 των 60 cm και 2 των 50cm)
- την πράσινη led (αγωγούς μήκους 2 των 55 cm)
όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
Τα καλώδια για τα φώτα (led Strip) δεν χρειάζεται να καταλήγουν σε συνδετήρα τύπου dupont όπως στην παραπάνω εικόνα, καθώς θα συνδεθούν απευθείας στις κλέμμες της μονάδας οδήγησης led (φαίνεται παρακάτω).
2) Κατασκευή των κυκλωμάτων αισθητήρων φωτός.(2 ώρες)
Κόβουμε την μια πλακέτα σε τεμάχια των (8x25mm) και υλοποιούμε το κύκλωμα αισθητήρα όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα, με τα υλικά που αναφέρονται, δηλαδή: πλακέτα μονής όψης 30x70mm (15), 4 φωτοαντιστάσεις (7), 4 αντιστάσεις 10Ω (9), 4 αντιστάσεις 10ΚΩ ισχύος 1/4W ανοχής 5% (8), 4 Dupont Terminal 3 Pins 2.54mm (21), 4x3 Pin Header Female Right Angle (19,20), μονόκλωνο καλώδιο (33).
3) Κατασκευή 2 μικρών πλακετών έξω από το προαιρετικό κουτί (1 ώρα)
Για την σύνδεση των καλωδίων των αισθητήρων (κίνησης (5), υπερήχων (4), φωτός με την πλακέτα arduino (1), μπορούμε εναλλακτικά να κατασκευάσουμε 2 μικρές πλακέτες έξω από το προαιρετικό κουτί, όπου θα καταλήγουν τα άνω καλώδια και από την πλευρά του μικροελεγκτή τα καλώδια τύπου jumber (30,31). Χρησιμοποιήσουμε για αυτό εκτός από ένα μικρό κομμάτι διάτρητης πλακέτας τα Pin Header 1x40 Male 2.54 mm (18) (12 και 7 pins αντίστοιχα για την 1 πλακέτα) και τα Pin Header 1x10 Female Right Angle (19,20), 2x Pin Header 1x6 Female Right Angle (19,20) (2x6 = 12 και 7 pins αντίστοιχα για τις 2η πλακέτα), όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.
4) Κατασκευή μονάδας ισχύος. (2 ώρες)
Η μονάδα ισχύος για την οδήγηση των Led strip, απαιτεί την κατασκευή του παρακάτω κυκλώματος (κύκλωμα και διάγραμμα) με τα ακόλουθα υλικά: διάτρητη πλακέτα 72x47mm-μονής όψης (16), 4x IRFZ44N NMOSFET transistor (6), 4xLed κόκκινες 5mm (12) (απλές-όχι ισχύος), 4x αντιστάτες 100K ισχύος 1/4W ανοχής 5% (10), 4x αντιστάτες 680 ισχύος 1/4W ανοχής 5% (11), Molex Connector Male 4-Pin 2.54mm (24), Molex Connector Female 4-Pin 2.54mm (25), Crimp For Molex Connectors (26), 9x Screw Terminal 2P 5mm (κλέμες πλακέτας) (27), καθώς και τους συνδετήρες τροφοδοσίας DC Power Jack 5.5 x 2.1mm Barrel (28) για ολόκληρο το σύστημα και DC Power Plug 5.5 x 2.1mm (29) για την πλακέτα arduino.
5) Κόλληση των καλωδίων στις 4 ταινίες led. (1 ώρα)
Για τα φώτα led Strip κόβουμε 4 κομμάτια ταινίας led μήκους 20cm (14) και κολλάμε τα καλώδια που κατασευάσαμε παραπάνω. Για την πράσινη led (13) που χρησιμοποιείται για αναγνώριση του σημείου στο οποίο βρίσκεται το πρόγραμμα (δηλ στις διαδικασίες ελέγχων των αισθητήρων), κολλάμε σε μια μικρή πλακέτα την led με μια αντίσταση 180Ω ισχύος 1/4W ανοχής 5%, όπως δείχνει το βασικό διάγραμμα A.Li.S. (δεν υπάρχει στην φωτογραφία των υλικών καθώς προστέθηκε στο τέλος). Στο προαιρετικό κουτί (34) με τα ηλεκτρονικά, μπορούν να γίνουν τρύπες για το πέρασμα των καλωδίων σε σημεία που εξερτώνται από το σημείο τοποθέτησής της μονάδας σε σχέση με την μακέτα-προσμοίωση αίθουσας και το καλώδιο του τροφοδοτικού (2). Τέλος, το καλώδιο Usb (3) είναι απαραίτητο για την αντιγραφή ή «ανέβασμα» κώδικα από τον ηλεκτρονικό υπολογιστή στον μικροελεγκτή ATmega328P που εβρίσκεται επάνω στην πλακέτα Arduino/Genuino.
Κόβουμε 1 λευκό μακετόχαρτο διαστάσεων (50cm x 70 cm) σε 2 κομμάτια διαστάσεων (50cm x 35 cm), που θα αποτελέσουν τους πλαϊνούς τοίχους.
Κόβουμε 1 λευκό μακετόχαρτο διαστάσεων (50cm x 70 cm) σε 2 κομμάτια, το ένα διαστάσεων (35cm x 70 cm) που θα αποτελέσει το πίσω μέρος της αίθουσας και το άλλο διαστάσεων (15cm x 70 cm) που θα αποτελέσει το μπροστινό τμήμα της αίθουσας.
Προαιρετικά επενδύουμε εσωτερικά όποιους τοίχους επιθυμούμε με χαρτόνι χρώματος της αρεσκίας μας.
Κολλάμε με θερμοκόλλα τα 4 παραπάνω κομμάτια σε 1 λευκό μακετόχαρτο διαστάσεων (50cm x 70 cm), που αποτελεί τη βάση της αίθουσας. Τοποθετούμε στον πίσω τοίχο και προς την μεριά της έδρας τον αισθητήρα απόστασης, και δίπλα του την πράσινη led, ενώ από την εξωτερική μεριά και ακριβώς πίσω τοποθετούμε το κύκλωμα οδήγησης led.
Κολλάμε σε 1 λευκό μακετόχαρτο διαστάσεων (50cm x 70 cm) τις 4 ταινίες Led και στο κέντρο του μακετόχαρτου τοποθετούμε τον αισθητήρα κίνησης και το ενώνουμε με την υπόλοιπη μακέτα.
Τέλος, επάνω από την έδρα προσαρμόζουμε button (17) για επέκταση του συστήματος (λειτουργία ενεργοποίησης/απενεργοποίησης φώτων χειροκίνητα).
Συνδέουμε όλα τα καλώδια των παραπάνω αισθητήρων, φώτων, led, button με την κεντρική μονάδα μικροελεγκτή (arduino) και την μονάδα ισχύος.
Εφαρμογή διδακτικών παρεμβάσεων Μπορούμε να εφαρμόσουμε δυο διδακτικά σενάρια με τη μορφή διδακτικών παρεμβάσεων σε 2 ενότητες του μαθήματος Φυσική Γ Γυμνασίου, όπως παρουσιάζονται στο παρακάτω αρχεία:
Διδακτικό σενάριο (Arduino_activities)
Φύλλα Εργασίας 1 & 2 (Arduino_activities)
Το εκπαιδευτικό περιεχόμενο (διδακτικό σενάριο και φύλλα εργασίας) υπόκεινται σε άδεια χρήσης CC-BY-4.0
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
