Σκοπός του μαθησιακού σεναρίου είναι η εγκατάσταση ενός αυτόματου συστήματος άρδευσης για ένα θερμοκήπιο και για γλάστρες. Εξετάζονται διαφορετικά μαθησιακά περιεχόμενα:
- Χρήση αισθητήρων: 1) Υγρασία και θερμοκρασία 2) Υγρασία και στάθμη νερού
- Χρήση εξωτερικής οθόνης ως επέκταση Εισαγωγή τιμών κατωφλίου για την υγρασία, στάθμη νερού
Σύζευξη διαφορετικών κυκλωμάτων (αντλία, αισθητήρες)
| Δημιουργός | Jan Pawlowski, Martin Idzik |
| Γνωστικό Αντικείμενο | Βιολογία |
| Διάρκεια | 45 λεπτά |
| Παιδαγωγική προσέγγιση | Ανακαλυπτική μάθηση |
| Δεξιότητες | Ψηφιακές δεξιότητες |
| Ηλικιακή Ομάδα | Από την Ε’ τάξη |
| Tεχνολογία | Απαιτούνται τα ακόλουθα εξαρτήματα Πλακέτα Arduino Uno, πλακέτα plug-in, αντιστάσεις, LED, καλώδιο σύνδεσης, καλώδιο USB Το Arduino πρέπει να είναι ήδη έτοιμο, οι υπολογιστές πρέπει να διαθέτουν το Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software) και την επέκταση Open Roberta Connector (εγκατάσταση για Windows 10: https://github.com/OpenRoberta/openroberta-connector/releases/download/v1.2.1/OpenRobertaConnectorSetupDE-v1.2.1.msi). Το περιβάλλον του λογισμικού βρίσκεται στη διεύθυνση https://lab.open-roberta.de Μια περίληψη της προετοιμασίας εδώ: https://jira.iais.fraunhofer.de/wiki/display/ORInfo/Vorbereitung+Nepo4Arduino Επιπλέον απαιτούνται Αισθητήρας θερμοκρασίας (DHT11 ή TMP36) Αισθητήρας υγρασίας (DHT11) Αισθητήρας στάθμης νερού Δεξαμενή νερού, λάστιχο, καλωδιοδέτης Τρανζίστορ MOSFET Προαιρετικά: Οθόνη (κατά προτίμηση I2C 16*2) / οθόνη αφής |
| A1 Πλαίσιο | Οι μαθητές παίρνουν από μια αποξηραμένη γλάστρα με λουλούδια. Εναλλακτικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν καταστάσεις από το μάθημα της βιολογίας (“Πόση υγρασία χρειάζεται ένας συγκεκριμένος τύπος φυτού, π.χ. κάρδαμο κήπου”). |
| A2 Εξερεύνηση | Οι μαθητές εξερευνούν τη χρήση αισθητήρων. Αρχικά, συνδέονται ο αισθητήρας υγρασίας και ο αισθητήρας στάθμης νερού. Δοκιμάζουν διαφορετικές καταστάσεις του εδάφους (εντελώς ξηρό, εντελώς υγρό). Σκέφτονται πώς να κατασκευάσουν ένα σύστημα άρδευσης. Στη συνέχεια, οι μαθητές σκέφτονται τι χρειάζονται τα φυτά – μεταβλητές και διατυπώνονται οι κανόνες (συνθήκες) που απαιτούνται για τον έλεγχο ενός θερμοκηπίου. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε το φύλλο εργασίας: https://docs.google.com/document/d/1oTBZKurHHwpooNfToM9tMgpzV9U7_KXNvBDW4P0W1UA/edit#heading=h.pkwqa1 |
| A3.1 Επεξεργασία Συνδέστε τους πρώτους αισθητήρες | Η ανάπτυξη αρχίζει με τη συναρμολόγηση του “Arduino” με τους δύο αισθητήρες. Οι αισθητήρες είναι συνδεδεμένοι σε αναλογικούς ακροδέκτες. Πρώτον, δοκιμάζουμε ποιες τιμές παρέχουν οι αισθητήρες σε ξηρές συνθήκες ή χωρίς νερό. Στη συνέχεια, οι αισθητήρες δοκιμάζονται περαιτέρω (υγρό χώμα, δοχείο με λίγο νερό). Ως επέκταση, μπορούν να συνδεθούν 2 λυχνίες LED που ανάβουν, όταν υπερβαίνεται ή υπολείπεται μια συγκεκριμένη τιμή. |
| A3.2 Επεξεργασία Συνδέστε περισσότερους αισθητήρες | Τώρα προστίθενται περισσότεροι αισθητήρες, όπως αισθητήρας θερμοκρασίας, υγρασίας ή φωτεινότητας. Ως επέκταση, μπορούν να συνδεθούν 2 λυχνίες LED που ανάβουν όταν υπερβαίνεται / υπολείπεται μια συγκεκριμένη τιμή. |
| A4 Επεξεργασία Χρήση οθόνης/οθόνης αφής | Πρώτον, οι τιμές εξάγονται στη σειριακή οθόνη (Η/Υ). Στη συνέχεια, συνδέεται μια εξωτερική οθόνη, ώστε ο υπολογιστής να μην χρειάζεται να στέκεται πάντα δίπλα στη γλάστρα. |
| A5 Επεξεργασία Συνδέστε την αντλία | Η επεξεργασία ξεκινά με το τρανζίστορ MOSFET. Μπορεί να συζητηθεί πώς συνδέονται μεταξύ τους διαφορετικά κυκλώματα, καθώς το Arduino υπερφορτώνεται σε ρεύμα >40mA ή παρέχει μόνο τροφοδοσία 3,3V ή 5V. Στη συνέχεια, σχεδιάζεται ένα κύκλωμα που ενεργοποιεί μια αντλία μόλις η υγρασία πέσει κάτω από μια ορισμένη τιμή. Επιπλέον, πρέπει να ελέγχεται αν υπάρχει νερό στη δεξαμενή, καθώς η αντλία δεν πρέπει να στεγνώσει. Το σύστημα εγκαθίσταται σε θερμοκήπιο / γλάστρα. |
| A4 Αναστοχασμός | Πώς θα μπορούσε να επεκταθεί περαιτέρω το σύστημα; |
