1 SKOLELABORATORIET Elektroniske systemer Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU

2 SKOLELABORATORIET Program Dag1 09:00 – 09:10Praktisk informasjon (Multirom) 09:10 – 09:45Elektroniske systemer (Multirom) 09:45 – 10:00Pause 10:00 – 11:45Introduksjon til elektronikk (Multirom) 11:45 – 11:00Pause 11:00 – 12:00Bygg en strømforsterker - Lab. del 1 (Våtlab.) Dag 2 09:00 – 09:10Praktisk informasjon (Multirom) 09:10 – 10:00Sensorer og aktuatorer, en oversikt (Multirom) 10:00 – 10:15Pause 10:15 – 11:45Simulering av fuktighetsdetektoren - Lab. del 2 (Multirom) 11:45 – 12:30Lunsj 12:30 – 14:00Karakterisering av temperatursensor - Lab. del 3 (Våtlab.) 14:00 – 14:15Pause 14:15 – 15:00Arbeid med oppgave (Multirom)

3 SKOLELABORATORIET Hvorfor skal vi lære om elektronikk? Trenger man å vite noe om elektronikk for å bruke teknologiske hjepemidler? Er det viktig å forstå mangfoldet i naturen for å bruke den? Nei, men … Gleden ved å være der blir større Økt respekt for og ønske om å bevare Gleden over å forstå og mestere Er det nødvendig å forstå virkemåte til en mobiltelefon for å bruke den? Nei, men … Kunne vurdere kvalitet og bruksverdi Kunne diskutere med leverandører Økt respekt for og ønske om å ta vare på Gleden over å forstå og mestere

4 SKOLELABORATORIET Da det begynte …..

5 SKOLELABORATORIET Hvor finner vi elektronikk? Kjøkken: Mikrobølgeovnen Komfyr, oppvaskmask. Styring av lys Kjøkkenmaskiner … Stue, fritidsrom: TV, radio, video, DVD Playstation Stereoanlegg Fjernkontroller Oppvarming Lysdemping Telefon, mobil, trådløs … Bad, vaskerom: Vaskemaskin Varmtvannstank … Soverom, garasje: Klokke, vekker Garasjeåpner Bilen, mopeden …

6 SKOLELABORATORIET Generell elektronisk krets Behandling av informasjon Sensorer Aktuator Timer Hvordan skal man gripe dette an i skolen? LEGO (f.eks. NXT) Dataloggere (f.eks. PASCO) Mikrokontrollerstyrt – (f.eks. PICAXE) Mikrokontrollerstyrt – (f.eks. Arduino) Profesjonelt utstyr (f.eks. LOGO – Siemens (Autentisitet)) Ren elektronikk (f.eks. enkel detektor) Hukommelse

7 SKOLELABORATORIET LEGO - Next Behandling av informasjon Lys Motor mm Avstand-sensor Lys-sensor Lyd-sensor Brytere IR-mottaker m.fl.

8 SKOLELABORATORIET Pasco - dataloggere Behandling av informasjon Temperatur Lys Fuktighet Brytere m.m.fl. ? Display Databehandling Egner seg best til overvåking og logging og ikke til styring? Pasco SPARK

9 SKOLELABORATORIET Mikroprosessor - PICAXE Behandling av informasjon Lys Lydsignal Motor Servostyring Display Talesyntese mm Lys, temperatur Avstand-sensor Farge-sensor IR-sensor Brytere IR-mottaker Fjernstyring Tastatur (Num) m.fl. Flow-diagram programmering

10 SKOLELABORATORIET Arduino Behandling av informasjon Lys Lydsignal Motor Servostyring Display Talesyntese mm Lys, temperatur Avstand-sensor Farge-sensor IR-sensor Brytere IR-mottaker Fjernstyring Tastatur (Num) m.fl.

11 SKOLELABORATORIET Hva er CanSat? Elevene bygger en liten sonde på størrelse med en Colaboks på grunnlag av et byggesett. Byggesettet inneholder: - Temperatur, trykksensor og akselerometer - Mikrokontroller - Sender og mottaker - Data lagringskort Kan utstyres med flere sensorer: - GPS, kamera, fuktighet, lys +++ Colaboksen utstyres med fallskjerm slik at den kan skytes ut ved ca m høyde eller slippes fra ballong. Skytes opp til ca hvor de droppes, eller slippes fra heliumballong fra ca. 400 m Gjennom fallet (ca. 2 min.) overføres data til bakkstasjonen I etterkant analyseres og tolkes måledata Elevene skriver rapport

12 SKOLELABORATORIET CanSat - konseptet Lærerkurs (aug./sept.) Start prosjekt i egen klasse (ToF I) Startpakke (brakett, sender, sensorer) - Temperatur - Trykk - Akselerometer - Radiosender og SD kort for lagring av data Gruppeprosjekt i klassen (3-5 elever) Utstyre med ulike tilleggssensorer - GPS - Måling av forurensning - Stråling - Akselerasjon - Videokamera Lokale konkurranser/Nasjonale konkurranser Europeisk konkurranse

13 SKOLELABORATORIET Aktuelle sensorer i et hus? Røykvarsler Bevegelsesdetektor Lysdetektor Temperatursensor Dør- og vindussensor Fjernkontroll Gass-sensorer

14 SKOLELABORATORIET LOGO - Siemens Behandling av informasjon Fuktighet Lys Røyk Bevegelse Temperatur Bryterfunksjoner Lys Alarm Varme Motor Programvare

15 SKOLELABORATORIET Intelligente hus

16 SKOLELABORATORIET Intelligente hus Solceller Vindmåler Persienner Bevegelses- sensor Vinduskontroll Innbruddsalarm Ventilasjon Oppvarming Kontrollsentral Klesvask Telefon- svarer Belysning Småelektronikk TV Røykvarsler Temperatur

17 SKOLELABORATORIET Ren elektronikk Behandling av informasjon Fuktighet Tørke Luftfuktighet Lys Mørke Temperatur Magnetfelt Luftstrøm Gass Lyssignal Lydsignal Motor (pumpe)

18 SKOLELABORATORIET Lære elektronikk Bygge forståelse: Et enkelt eksempel Komponetforståelse Kretsforståelse Ved bruk av: Bygging Simulering Måling Utforskning Utfordring Anvendesler

19 SKOLELABORATORIET Oppsummering Nesten alt elektronisk utstyr består av: - Sensordel - Databehandlingsdel - Aksjonsdel Mange ulike løsninger - Fra det helt enkle til det avanserte Eksempler: - Romteknologi (CanSat) - Bolighus