Idea: Oppimisskenaarion tavoitteena on perustaa automaattinen kastelujärjestelmä kasvihuoneeseen / kukkaruukkuihin.
Erilaisia oppimissisältöjä tarkastellaan:
- Antureiden käyttö: 1) Kosteus ja lämpötila 2) Kosteus ja vedenpinta
- Ulkoisen näytön käyttö / laajennuksena Kosteuden / vedenpinnan raja-arvojen syöttö
- Eri piirien (pumppu, anturit) kytkentä
| Tekijä | Jan Pawlowski, Martin Idzik |
| Oppiaine | Biologia, tietotekniikka |
| Pituus | 45 minuuttia |
| Pedagoginen lähestymistapa | Tutkiva oppiminen |
| Kompetenssit | Uudet teknologiat |
| Ikäryhmä | Peruskoulu, 5.-6. luokka |
| Teknologiat | Tarvitaan seuraavat osat: Arduino Uno -kortti, liitäntäkortti, vastukset, LEDit, liitäntäkaapeli, USB-kaapeli. Arduinon pitäisi olla jo valmiina, ja jokaisessa tietokoneessa on oltava Arduino IDE (https://www.arduino.cc/en/Main/Software) ja Open Roberta Connector -laajennus (asennus Windows 10:lle: https://github.com/OpenRoberta/openroberta-connector/releases/download/v1.2.1/OpenRobertaConnectorSetupDE-v1.2.1.msi). Ohjelmistoympäristö löytyy osoitteesta https://lab.open-roberta.de Yhteenveto valmisteluista täällä: https://jira.iais.fraunhofer.de/wiki/display/ORInfo/Vorbereitung+Nepo4Arduino Lisäksi tarvitaan: -Lämpötila-anturi (DHT11 tai TMP36) -Kosteusanturi (DHT11) -Vedenpinnan tasoanturi -Vesisäiliö, letku, kaapelinside -MOSFET-transistori Valinnainen: Näyttö (mieluiten I2C 16*2) / kosketusnäyttö |
| Arviointi | – |
Kuvaus:
Tehtävä 1: Oppilaat saavat kukin kuivuneen kukkaruukun. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää biologian oppitunneilla esiintyviä tilanteita (“kuinka paljon kosteutta tietynlainen kasvi tarvitsee, esim. puutarhakrassi”).
Tehtävä 2: Oppilaat tutkivat antureiden käyttöä. Ensin kytketään kosteusanturi ja vedenpinnan tasoanturi. He kokeilevat maaperän eri tiloja (täysin kuiva, täysin märkä). He pohtivat, miten kastelujärjestelmä rakennetaan.
Sitten oppilaat pohtivat, mitä kasvit tarvitsevat – muuttujat ja säännöt/olosuhteet, joita tarvitaan kasvihuoneen hallintaan.
Käytä tähän Kasvihuoneen valmistelu ja Kasvihuone vaihe vaiheelta -tehtävämonisteita.
Tehtävä 3: Kehittäminen alkaa Arduinon ja kahden anturin kokoamisella. Anturit on kytketty analogisiin nastoihin.
Ensin testataan, mitä arvoja anturit antavat kuivissa olosuhteissa tai ilman vettä. Sitten antureita testataan edelleen (kostea maa, hieman täytetty vesiastia).
Laajennuksena voidaan liittää 2 LEDiä, jotka syttyvät, kun tietty arvo ylittyy/alittuu.
Tehtävämoniste: Kasvihuone askel askeleelta
Tehtävä 4: Nyt lisätään lisää antureita, kuten lämpötila-, kosteus- tai kirkkausanturi.
Laajennuksena voidaan liittää 2 LEDiä, jotka syttyvät, kun tietty arvo ylittyy/alittuu.
Tehtävä 5: Ensin arvot tulostetaan sarjamonitorille (PC). Sitten kytketään ulkoinen näyttö, jotta tietokoneen ei tarvitse aina seisoa kukkaruukun vieressä.
Tehtävä 6: Kehittely aloitetaan MOSFET-transistorista. Voidaan keskustella siitä, miten eri piirit on kytketty yhteen, koska Arduino on ylikuormitettu virroilla > 40mA tai antaa vain 3,3V tai 5V virransyötön.
Sitten suunnitellaan piiri, joka käynnistää pumpun heti, kun kosteus laskee alle tietyn arvon. Lisäksi on testattava, onko säiliössä vettä, sillä pumppu ei saa käydä kuivana.
Lopuksi järjestelmä asennetaan kasvihuoneeseen/kukkaruukkuun.
Keskustelu: Miten järjestelmää voitaisiin edelleen laajentaa?
Linkki dokumenttiin: https://docs.google.com/document/d/13O2XHwSfyCWKf0QVPqqOPtnir7Oeu8Zquaz_uZJty-k/edit
Linkki dokumenttiin: https://docs.google.com/document/d/1Uhl5nkr27AYzi0tkSHsImvrtPiuCUNzVXJL-XjwJG7Q/edit
