قياس سرعة الرياح باستخدام دوائر Micro: bit و Snap: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

قصة

عندما كنت أنا وابنتي نعمل على مقياس شدة الريح في مشروع الطقس ، قررنا تمديد المتعة من خلال الانخراط في البرمجة.

ما هو مقياس شدة الريح؟

ربما كنت تسأل ما هو "مقياس شدة الريح". حسنًا ، إنه جهاز يقيس قوة الرياح. لقد رأيته كثيرًا في المطارات ، لكنني لم أعرف أبدًا كيف يطلق عليه.

أخذنا مجموعة Snap Circuits الخاصة بنا وقررنا استخدام المحرك من المجموعة. استخدمنا 2 من العصي الحرفية من لوازم الحرف الخاصة بنا لأذرع المروحة. لقد أحدثت ثقبًا في منتصف كل واحدة بمخرز. نضع العصي واحدة فوق الأخرى مع بعض الغراء بينها لتثبيتها في شكل و "X". بعد ذلك ، نقطع لفة مناديل الحمام إلى أربع قطع متساوية ونقطع ثقبًا في كل واحدة بسكين حرفي. بعد ذلك ، وضعنا العصي في قطع ورق التواليت وربطنا مروحة العصي بالمحرك.

اللوازم

1. بي بي سي ميكروبيت
2. التقط: بت
3. تجارب Snap Circuits Jr.® 100
4. العصي الحرفية
5. لفة كرافت (من ورق التواليت)
6. خدش أول

الخطوة 1: شاهد كيف يتم بناء مروحة جهاز قياس شدة الريح

يستعير جهاز قياس شدة الرياح لدينا فكرة مروحة لفة الورق من الفيديو أعلاه.

الخطوة 2: عمل ثقب في العصي الحرفية

• خذ العصي الحرفية.
• ابحث عن منتصف كل من العصي الحرفية.
• قم بعمل ثقب برفق باستخدام المخرز في منتصف كل عصا حرفية. احذر من جعل الفتحة فضفاضة للغاية بحيث لا تحتاج العصا إلى قلب المحرك.

الخطوة 3: كزة محرك الدوائر المفاجئة في العصي الحرفية

• أدخل المحرك من Snap Circuits في الفتحات الموجودة في العصي الحرفية.
• ضع العصي بشكل عمودي على بعضها البعض.

الخطوة 4: قص الأجنحة الأربعة للمروحة

• خذ لفافة الورق وقسمها إلى قطعتين متساويتين بقلم رصاص.
• قص على طول الخط ثم قص كل من القطعتين إلى جزأين كما هو موضح في الصورة.

الخطوة 5: ضع أجنحة لفة الورق على العصي الحرفية

• استخدم سكينًا يدويًا وقطع فتحات في كل قطعة من لفافة الورق بما يكفي لكز عصا حرفية بالداخل.
• ضع قطعة من لفافة الورق على كل من العصي الحرفية.

الخطوة 6: بناء المخطط

استخدم هذا المخطط.

الخطوة 7: ضعها معًا

التقط جميع العناصر كما هو موضح أعلاه.

نصيحة:

ينتج المحرك الكهرباء عندما يدور العمود باتجاه الطرف الموجب للمحرك. إذا كان (+) على الجانب الأيمن ، فيجب أن يدور العمود في اتجاه عقارب الساعة. إذا كان (+) على الجانب الأيسر ، فيجب أن يدور العمود بعكس اتجاه عقارب الساعة. اختبر اتجاه دوران المروحة عن طريق نفخ بعض الهواء عليها. تأكد من أنه يدور في الاتجاه الصحيح. خلاف ذلك ، اضبط قطع لفة الورق.

الخطوة 8: الكود

يقرأ الكود أعلاه الإشارة (سرعة الرياح) المستلمة على الدبوس P1 (الدبوس الذي يتصل به المحرك) ويعرض النتيجة على شاشة micro: bit.

يمكنك إنشاء الكود بنفسك في MakeCode Editor. ستجد كتلة "رقم التعريف الشخصي للقراءة التناظرية" ضمن قسم متقدم> دبابيس.

توجد كتلة "الرسم البياني الشريطي للرسم البياني" ضمن قسم Led. بدلاً من ذلك ، افتح المشروع الجاهز هنا.

الخطوة 9: كيف يعمل

يستفيد هذا المشروع من حقيقة أن المحركات يمكن أن تولد الكهرباء.

عادة ، نستخدم الكهرباء لتشغيل المحرك وخلق حركة دورانية. هذا ممكن بسبب شيء يسمى المغناطيسية. يحتوي التيار الكهربائي الذي يتدفق في سلك على مجال مغناطيسي مشابه للمغناطيسات. يوجد داخل المحرك ملف من الأسلاك به العديد من الحلقات وعمود به مغناطيس صغير متصل به. إذا كان تيار كهربائي كبير بما يكفي يتدفق عبر حلقات الأسلاك ، فسيخلق مجالًا مغناطيسيًا كبيرًا بما يكفي لتحريك المغناطيس ، مما يجعل العمود يدور.

ومن المثير للاهتمام أن العملية الكهرومغناطيسية الموصوفة أعلاه تعمل أيضًا في الاتجاه المعاكس. إذا قمنا بتدوير عمود المحرك باليد ، فإن المغناطيس الدوار المتصل به سيخلق تيارًا كهربائيًا في السلك. المحرك هو الآن مولد!

بالطبع ، لا يمكننا إدارة العمود بسرعة كبيرة ، لذا فإن التيار الكهربائي المتولد صغير جدًا. لكنها كبيرة بما يكفي لـ micro: bit لاكتشافها وقياسها.

الآن ، دعنا نغلق Slide Switch (S1). يشغّل حامل البطارية (B1) micro: bit من خلال دبوس 3 فولت. تبدأ الحلقة "إلى الأبد" في micro: bit في التنفيذ. في كل تكرار ، يقرأ الإشارة من الدبوس P1 ويعرضها على شاشة LED.

إذا قمنا الآن بنفخ الهواء على مقياس شدة الريح ، فسندير المحرك (M1) ونولد تيارًا كهربائيًا ، والذي سيتدفق إلى الدبوس P1.

ستكتشف وظيفة "analog read pin P1" على micro: bit التيار الكهربائي المتولد ، وبناءً على مقدار التيار ، ستعيد قيمة بين 0 و 1023. على الأرجح ، ستكون القيمة أقل من 100.

يتم تمرير هذه القيمة إلى وظيفة "الرسم البياني الشريطي" التي تقارنها بالقيمة القصوى 100 وتضيء العديد من مصابيح LED على شاشة micro: bit كما هي النسبة بين قيم القراءة والقيم القصوى. يتم إرسال التيار الكهربائي الأكبر إلى P1 ، ستضيء المزيد من مصابيح LED على الشاشة. وهذه هي الطريقة التي نقيس بها سرعة جهاز قياس شدة الريح.

الخطوة 10: استمتع

الآن ، بعد أن أكملت المشروع ، قم بتفجير المروحة وتمتع بالمرح. هنا أطفالي يحاولون تسجيل رقم قياسي لعاصفة الرياح.