'n Plantmonitor is 'n klein stroombaan wat drie dinge dophou: hoe nat die grond is, hoeveel lig die plant kry, en hoe warm die lug is. Wanneer 'n lesing buite bestek dryf, gee dit 'n waarskuwing. Bou een en jy het analoë sensors, kalibrasie, drempellogika en 'n weerbestande omhulsel in 'n enkele projek gedek. Hierdie deurloop neem 'n klaskamerbouprojek van kaal onderdele tot 'n werkende monitor, en sluit af met die deel wat die meeste saak maak in 'n Suid-Afrikaanse skool: om die plant deur die vakansie lewend te hou.

Wat 'n plantmonitor eintlik doen

Stroop die omhulsel en die kode weg en die taak is eenvoudig. 'n Mikrobeheerder lees 'n paar keer per minuut 'n waarde van elke sensor af, vergelyk elke waarde met 'n drempel wat jy stel, en tree op wanneer 'n drempel oorgesteek word. Optree kan beteken om 'n LED te laat brand, 'n kort piep te laat hoor, 'n boodskap op 'n skerm te wys, of later 'n klein pomp te skakel. Alles anders is detail bo-op daardie lus: lees, vergelyk, tree op, wag, herhaal.

Die drie seine beantwoord elk 'n ander vraag. Grondvog sê vir jou of jy moet natlei. Lig sê vir jou of die plant op die regte plek staan. Temperatuur sê vir jou of die vertrek veilig is daarvoor, wat saak maak in 'n klaskamer wat in die somer bak en op 'n wintersoggend koud word.

Die onderdele wat jy nodig het

Hou die onderdelelys kort en goedkoop sodat 'n klasstel bekostigbaar bly. Jy het een van elkeen hieronder per leerder nodig, of per paar vir jonger groepe.

• 'n Mikrobeheerderbord met analoë insette. Die sheenbot∞-bord hanteer hierdie projek gemaklik, en sy blokredigeerder hou jonger klasse aan die gang.
• 'n Grondvogsensor. Verkies 'n kapasitiewe een; die goedkoop resistiewe penne korrodeer binne weke in nat grond.
• 'n Ligsensor, soos 'n LDR, met 'n weerstand om 'n spanningsverdeler te vorm.
• 'n Temperatuursensor, hetsy 'n analoë termistor of 'n klein digitale sensor.
• 'n Broodbord, springdrade en 'n manier om die bord van krag te voorsien.
• 'n Uitset vir waarskuwings: 'n LED en weerstand, 'n zoemer, of die bord se skerm.

Voeg 'n paar ekstra sensors by die bestelling; penne is die eerste ding wat faal. Om ongeveer tien tot vyftien persent van die stel se koste vir ekstras te begroot, spaar 'n gejaag halfpad deur die kwartaal. Volledige stelle en individuele onderdele is in die store.

Bedrading en die eerste waarnemingslus

Bedraad een sensor op 'n slag en toets dit voordat jy die volgende byvoeg. Koppel krag en aarde, lei die sensor se seinlyn na 'n analoë inset, en skryf 'n kort lus wat die waarde lees en druk. Jy soek nog nie korrekte getalle nie, net getalle wat verander wanneer jy die wêreld verander: druk die vogpen in 'n klam spons en die lesing behoort te beweeg, bedek die ligsensor met jou hand en dit behoort te daal.

Sodra elke sensor in die regte rigting beweeg, druk al drie saam op een lyn elke paar sekondes. Hierdie rou stroom is die fondament vir die volgende stap, en dit is ook die eerste plek waar leerders sien dat 'n sensor nooit 'n skoon, ronde getal teruggee nie.

Kalibrasie is die wetenskapsles

'n Rou voglesing beteken op sigself niks. Om dit in droog of nat te omskep, is waar die werklike leer sit, en dit is 'n behoorlike eksperiment. Neem twee bekende toestande: kurkdroë grond en heeltemal deurweekte grond. Teken die sensorwaarde vir elkeen op, verskeie kere, en bereken die gemiddeld. Daardie twee getalle is jou eindpunte, en enige lesing tussenin karteer op 'n persentasie van droog na nat.

Voer dit as 'n beheerde ondersoek uit. Verander een ding op 'n slag, hou die pen op dieselfde diepte, en skryf elke lesing in 'n tabel neer voordat jy aan die kode raak. Leerders merk gou op dat die eindpunte tussen grondsoorte en tussen 'n warm en 'n koue vertrek dryf, wat presies die punt is: kalibrasie is nie 'n eenmalige ding nie, en geen sensor is absoluut nie. Herhaal dieselfde tweepuntmetode vir lig, 'n donker laai teenoor 'n helder venster, en vir temperatuur teen 'n klaskamertermometer.

Drempels en waarskuwingslogika

Met gekalibreerde lesings kan jy drempels stel wat iets beteken. Besluit, per plant, die vogpersentasie waaronder dit water nodig het, 'n ligvlak wat 'n swak plek uitwys, en 'n temperatuurband waarbinne dit moet bly. Die logika is dan 'n stel eenvoudige toetse:

1. As vog onder die droogdrempel is, gee die gee-my-water-waarskuwing.
2. As lig 'n ruk lank onder sy drempel bly, merk die staanplek.
3. As temperatuur die veilige band verlaat, waarsku oor hitte of koue.

Voeg 'n klein marge, of histerese, by sodat 'n waarskuwing nie om die drempel heen aan en af flikker nie. 'n Algemene oplossing is om te vereis dat die lesing verskeie toetse agtereenvolgens verby die lyn bly voordat die waarskuwing afgaan, en om dit eers skoon te maak sodra die lesing gemaklik herstel het. Hierdie een idee voorkom die meeste van die frustrasie oor lukrake gepiep.

Die omhulsel

Water en elektronika meng nie, en dus is die bouprojek eers klaar wanneer dit behuis is. Hou die bord, battery en enige blootgestelde bedrading in 'n geslote kassie, en laat net die sensorpenne uitreik na waar hulle meet. Bring die vogpen laag naby die grond uit, die ligsensor uit na 'n vensterkant, en laat 'n lugopening sodat vasgekeerde hitte nie die temperatuurlesing skeeftrek nie. 'n Deursigtige deksel laat leerders die LED sien sonder om iets oop te maak, en herwinde houers werk goed terwyl dit die koste laag hou.

Om die plant oor die vakansie lewend te hou

Die monitor is juis die nuttigste wanneer niemand in die vertrek is nie. Drie uitbreidings maak dit iets wat 'n skoolvakansie oorleef. Eerstens, teken lesings met 'n tydstempel in die bord se berging aan, sodat die klas kan sien wat gebeur het terwyl hulle weg was. Tweedens, voeg 'n klein waterpomp by wat deur die vogwaarskuwing geaktiveer word sodat die plant homself natlei, met 'n harde limiet op pomptyd sodat 'n vasgehaakte sensor nie die pot kan oorstroom nie. Derdens, beplan vir krag: netkrag faal tydens beurtkrag, en dus hou 'n battery met 'n ruim marge, of 'n laekragslaap tussen lesings, die monitor deur 'n onderbreking aan die gang.

Hierdie vakansiebestandheid is 'n natuurlike projek vir 'n skoolvakansie self. Ons vakansie-werkswinkels voer bouprojekte soos hierdie van kaal onderdele tot 'n voltooide omhulsel uit, wat 'n goeie formaat is vir die uitbreidingswerk waarvoor 'n gewone lesperiode selde tyd het.

Kernboodskap

'n Plantmonitor is 'n seldsame projek wat werklik nuttig is, goedkoop om te bou, en ryk genoeg om egte wetenskap te dra. Bou eers die waarnemingslus, behandel kalibrasie as die eksperiment wat dit is, en die waarskuwingslogika en die omhulsel val vanself in plek. Doen die vakansie-uitbreiding en beide die plant en die les oorleef die vakansie.

Algemene vrae

Watter sensor moet ons eerste koop as die begroting knap is?

Die grondvogsensor, kapasitiewe tipe. Vog is die lesing waarop leerders die meeste optree, die een wat natlei aandryf, en dit is die sensor wat die kalibrasieles die nodigste het. Lig en temperatuur kan in 'n latere sessie bygevoeg word.

Waarom spring die voglesing rond selfs in stil grond?

Klein elektriese geraas is normaal. Bereken die gemiddeld van verskeie lesings voordat jy dit met 'n drempel vergelyk, en hou die pen op 'n vaste diepte. As die getalle wild swaai, kontroleer die verbindings en die kraglyn voordat jy die sensor blameer.

Vir watter ouderdomsgroep is hierdie projek?

Dit skaal. Senior primêr kan dit met blokkode en 'n begeleide kalibrasietabel doen, terwyl hoërskool die drempellogika self kan skryf en die aangetekende data kan ontleed. Die academy rig dieselfde bouprojek op verskillende vlakke.