1 SKOLELABORATORIET Halvåpne oppgaver Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU

2 SKOLELABORATORIET Sparkfun Arduino Inventor’s kit V3 Sparkfun pris:100$ Robonor pris: kr.1000,-

3 SKOLELABORATORIET Leveres i en plasteske

4 SKOLELABORATORIET Oppgave 1 Lag en batteritester? Det skal lages en batteritester. Studer databladet for batteriet og finn ut hvilke kriterier dere vil sette for et ubrukelig, et dårlig og et godt batteri. Spesifikasjon 1A Les av kalibrert spenning, og skriv den til monitoren Spesifikasjon 1B Skriv tekster til monitoren som forteller om batteriet er godt eller dårlig Spesifikasjon 1C Monter dioder som viser om batteriet er godt (grønn), dårlig (gult) eller ubrukelig (rødt) Utfordring Hvordan vil dere teste ut kretsen?

5 SKOLELABORATORIET Oppgave 2A, B Lag en blomstervanner? Det skal lages en automatisk blomstervanner. Spesifikasjon 2 A Vanning skal skje kun når planten er tørr Vannmengden skal kunne tilpasses plantens behov Spesifikasjon 2 B Det skal legges inn ekstra sikkerhet mot til søl. Dersom det kommer vann på bordet skal vanningen stoppe umiddelbart. Hvordan vil du teste ut om denne fungerer som den skal?

6 SKOLELABORATORIET Oppgave 2C Lag en blomstervanner Spesifikasjon 2 C Differensiert vanning Noen planter trenger lite vann ofte, andre mye vann sjelden. Vurdere fuktighetsgraden slik at litt tør gir 0,5 dlvann. Svært tørr gir 1dl vann.

7 SKOLELABORATORIET Vannet i et begerglass skal varmes opp til 30 C ved hjelp av et lite varmeelement. Spesifikasjon 3 A Lag en innretning som varmer opp og holder temperaturen konstant på 30C. Spesifikasjon 3 B … gir fra seg en høy tone hver gang den går fra 29C til 30C. … gir fra seg en dyp tone hver gang den går fra 30C til 29C. Utstyr: Begerglass, termometer, vann NTC motstand (50 kOhm) Motstandstråd, batteri m/tilkobling Arduino Oppgave 3A og B Lag en vannvarmer

8 SKOLELABORATORIET Du skal på forhånd beregne hvor lang tid det vil ta å varme opp fra starttemperaturen til 30C Hvordan vil du gjøre det? Oppgave 3C Lag en vannvarmer

9 SKOLELABORATORIET Oppgave 4 A Programmer en elektronisk terning Det skal lages en elektronisk terning ved hjelp av 7 lysdioder Spesifikasjon 4 A Med ett trykk på en bryter skal terningen gi en verdi fra 1 – 6. Verdiene skal angis på samme måte som øynene på en vanlig terning Hva er det minste antall I/O utganger som er nødvendig for å lage terningen? Hvordan vil dere teste kvaliteten til terningen? Utstyr: Multimeter, Arduino

10 SKOLELABORATORIET Spesifikasjon 4 B Dere skal nå legge inn en bryter til som gir 50 % større sjanse for å få en 6’er enn den ”rettferdige” terningen. Lag mekanismen for å velge mellom de to terningene slik at den som kjenner trikset lett kan velge den urettferdige terningen uten at de andre merker det. Undersøk om ett av de andre lagene klarer å avsløre jukset? Hvordan vil dere teste at den oppfyller kravet? Oppgave 4 B Programmer en elektronisk terning

11 SKOLELABORATORIET Oppgave 5 A Programmer et trafikklys Bestem rekkefølgen på lysene i et trafikklys når lyset skifter fra rød til grønt og fra grønt til rødt. Programmer trafikklyset slik at: Det er rødt i 5 sek, gult i 1 sek og grønt i 5 sek. Koble opp trafikklyset med: Rød, Gul og Grønn lysdiode og skriv programmet

12 SKOLELABORATORIET Endre sekvensen i oppgave 1 slik at trafikklyset blir stående på rødt lys, helt til noen gir fotgjengerknappen ett kort trykk. Etter 5 sek. skal lyset skifte til grønt på riktig måte, være grønt i 5 sek., før det igjen skifter tilbake til rødt på riktig måte, hvor det blir stående til det kommer et nytt trykk på fotgjenger knappen. Nyttige opplysninger: - Bruk trykknappen som følger med settet Oppgave 5 B Grønt lys på forespørsel

13 SKOLELABORATORIET Endre programmet fra oppgave 5 B slik at det blir grønt lys i 8 sek hvorav de siste 5 skal være blinkende. Hvert blink skal være 500 ms på og 500 ms av. Trafikklyset skal ellers oppføre seg som i oppgave 5 B. Oppgave 5 C Grønt lys på forespørsel med blinkende avslutning

14 SKOLELABORATORIET Løsning oppgave 5 D Blinkende grønt lys på forespørsel med lyd Hvert grønt lysblink skal etterfølges av et kort pip på 100 ms. Lyden skal lages i en egen funksjon som genererer lydsignalet med en lengde som bestemmes idet funksjonen kalles.

15 SKOLELABORATORIET Når det blir mørkt skal lyset gå over i blinkende gult. Det skal da være 0,5 sek. på og 0,5 sek. av helt til det blir lyst igjen. Det skal være nok å legge hånda over den lysfølsomme motstanden for at det skal begynne å blinke. Nyttige opplysninger: Koble opp den vedlagte fotomotstanden. Bruk spenningsdeler. Oppgave 5 E Blinkende gult lys etter mørkets frambrudd Løsningsforslag oppgave 5 E

16 SKOLELABORATORIET Tenk dere en fotgjengerovergang. Når en trykker på den ene siden av gaten så skal begge lysene virke samtidig. Dette skal fungere uansett fra hvilken side bestillingen kommer fra. Kan dere løse denne oppgaven ved å gå sammen to og to grupper? Tenk dere at dere skal lage et lyskryss hvor det ene lyset er for fotgjengerovergangen og det andre for bilene. Hvordan vil dere nå løse oppgaven ved hjelp av to sett? Oppgave 5 F To lys som fungerer sammen

17 SKOLELABORATORIET Turbidimeter Spesifikasjon – Lag et turbidimeter: Et turbidimeter består av en lyskilde og en lyssensor, montert i et mørkt kammer som hindrer lys fra utsiden å slippe inn. Kammeret må være så stort at det kan romme et plastkrus med plass til 1,5 – 2 dl vann. I denne oppgaven benytter vi et ferdig laget kammer med lyskilde og lyssensor. Lag et turbidimeter som kan måle spredningen av lys i melk som funksjon av konsentrasjonen Dere skal så sette ti krus med vann og melk i rekkefølge fra den svakeste konsentrasjonen til den sterkeste Tilslutt får dere en ukjent konsentrasjon hvor dere skal bestemme antall dråper melk

18 SKOLELABORATORIET Turbidimeter - realisering Krafig lysdiode som sender ut hvitt lys Detektoren er en LDR (fotomotstand)

19 SKOLELABORATORIET Midler 500 målinger og finner gjennomsnittet som skrives til displayet Turbidimeter - realisering

20 SKOLELABORATORIET Resultatene