Microbit kasse

Fartmåler 1

60 min
7. - 9. klasse
Middel
I dette forløb skal du lave et hastighedsmåler med en micro:bit, der kan bruges til at måle hastigheden på forskellige objekter. Hvis du har lyst til at arbejde med en mere avanceret udgave af fartmåleren, kan du med fordel prøve kræfter med Fartmåler 2.
Materialeliste
Det skal du bruge:

Introduktion

Når du er færdig med lektionen:

  • Kan du tilkoble en micro:bit med en firefly i et kredsløb.
  • Kan du tilkoble en hall-sensor i et kredsløb.
  • Kender du til, hvordan en hall-sensor virker.
  • Kan du programmere en hall-sensor med en micro:bit.
  • Kan du gennem kode beregne en hastighed baseret på antal rotationer på tid.

Hardware

Hall-sensor

Hall-sensoren, som vi bruger, hedder A3144. Som man kan se på billedet har tre pins, og den fungerer ved at sende et digitalt output. De tre pins er VCC, GND og OUTPUT. Sensoren kan kun fungere sammen med en modstand, så vi skal også bruge en 10 kΩ modstand. Når det er sat rigtigt op, så er sensorens output højt, når der ikke er en magnet i nærheden af den og lavt, når der er.

Kredsløb for hastighedsmåler

 

Software

Introduktion

Du skal i denne step by step guide lave en hastighedsmåler. Du bruger en hall sensor til at detektere en magnet og derved tælle antal omdrejninger. Hastigheden af det roterende objekt kan udregnes når man ved hvor mange omdrejninger pr. tid et objekt roterer. F.eks. kan man måle omdrejningerne på en vindmølle, ved at sætte magneter på vingespidserne og placere en hall sensor en fast sted hvor den kan måle magneterne. Man tæller selv tid.

Programmeringen foregår i Makecode.

 

Sæt pull funktion

I dette forløb skal du bruge en funktion, der kan sætte en digital pin til op, ned eller intet, som vist på billedet.

Sæt pull pin op

For at en digital pin skal kunne modtage et input signal, bruger man en 'pull' retning.

 

Step 1
Vi skal lave en kode, der ved start, sætter den valgte pin, i dette tilfælde P0, til pull op.

Sæt pull pin P0 til op

 

Pulse funktion

Da vi skal bruge hall sensoren til at registrere hver gang en magnet er i nærheden, kan vi bruge en funktion der kan kaldes når P0 er pulseret høj eller lav. Til dette projekt er den sat til høj, som vist på billedet.

Når pin P0 pulseret høj

 

Step 2
Når en magnet er detekteret, vil vi gerne have at micro:bit'en tæller det. Dette kan gøres ved at lave en variabel som vi i dette tilfælde kalder 'omdrejninger'.

Opret en ny variabel

Nu kan vi ændre 'omdrejninger' med 1 hver gang P0 er pulseret høj, og derefter vise antal omdrejninger på micro:bit'en.

Vis og ændr antal omdrejninger

 

Step 3
Hvis man gerne vil have mulighed for at nulstille tælleren eller vise hvor mange omdrejning der er talt, kan man bruge knapperne A og B på micro:bit'en.

Man kan sætte omdrejninger til 0, hvis der trykkes på knap A.

Nulstil omdrejninger ved knap A

Og vise antal omdrejninger når der trykkes på knap B.

Vis omdrejninger ved knap B

Opgaver

I denne opgave skal du bruge hastighedsmåleren til at måle omdrejninger på forskellige forskellige roterende objekter og derefter bruge det til at udregne hastigheden.

Du skal derfor først vælge et objekt (f.eks. en vindmølle af pap eller papir), du vil måle på ved hjælp af nedenstående formel:

 

    \[ \theta = \frac{n \cdot S}{T} \]

Her er n antallet af skift, en variabel størrelse, som er afhængig af hvor hurtigt, hjulet drejer rundt. S er en konstant og er antallet af grader per skift, og T er også en konstant, en bestemt tidsperiode.

Et eksempel kunne være, at man har besluttet sig for at tælle antallet af skift på 10 sekunder og der er 4 skift, når hjulet drejer en hel omgang. Fordi en cirkel har 360 grader, vil der altså i denne situation være 90 grader mellem hvert skift. Lad os så sige, at der er sket 20 skift i de 10 sekunder, så bliver regnestykket:

    \[ \theta = \frac{20 \cdot 90 \; ^{\circ}}{10 \; \mathrm{s}} = 180 \; ^{\circ}/\mathrm{s}\]

Altså roterer vi med 180 grader per sekund. Det vil sige en halv omgang af hjulet per sekund. Hvis vi også kender diameteren på hjulet, så kan vi beregne omkredsen af den og dermed finde ud af hvad farten af en bil er, som bruger det her hjul.

 

Opgave 1

Mål omdrejninger med microbitten

 

a) Placer en magnet på den roterende del af det valgte objekt.

b) Sæt din opstilling med micro:bit så sensoren kan måle magneten hver gang dit valgte objekt roterer en omgang.

c) Få dit valgte objekt til at rotere - nu tæller micro:bit'en antal omdrejninger. Husk at tage tid imens.

d) Brug antal omdrejninger og tid til at beregne hastigheden ved hjælp af formlen.