Spis treści:
W artykule autor chciałby przedstawić funkcjonalne wykorzystanie płytki micro:bit. Małe urządzenie, które łączy prostotę z ogromnymi możliwościami, pozwalające rozbudzić w uczniach oraz ich mentorach pasję do programowania, elektroniki i innowacji. Jak można się dowiedzieć z innych artykułów autora na temat tej płytki, wystarczy podłączyć ją do komputera poprzez port USB, a po chwili już można rozpocząć kreatywną przygodę z kodowaniem. Dzięki wizualnemu interfejsowi programowania, opartego na blokach, jest ona doskonałym narzędziem nawet dla dzieci w wieku wczesnoszkolnym, które mogą szybko zrozumieć zasady programowania. Choć już sama płytka micro:bit oferuje szereg ciekawych funkcjonalności to w połączeniu w różnymi zewnętrznymi elementami np. czujnikami jesteśmy w stanie stworzyć proste, tanie i funkcjonalne urządzenia. Tą funkcjonalność można wykorzystać na wiele sposobów – jako narzędzie do nauki matematyki czy fizyki. Autor w swojej edukacyjnej roli kreuje się na mentora dzieci i młodzieży, w której główną zasadą jest nauka przez zabawę. Micro:bit nadaje się do tej roli, ponieważ uczniowie, zamiast jedynie przyswajać teoretyczną wiedzę, mają możliwość tworzenia, konstruowania i programowania własnych projektów. Dzięki temu nie tylko lepiej przyswajają nową wiedzę, ale także rozwijają umiejętność rozwiązywania problemów, kreatywność i ducha współpracy. Autor przedstawi w tym artykule prosty miernik wilgotności i temperatury na bazie mikrokontrolera micro:bit.
Zastosowanie miernika wilgotności i temperatury
W dobie powszechnego dostępu do technologii oraz zaawansowanych rozwiązań elektronicznych, mierniki wilgotności i temperatury stają się nieodłącznym elementem w wielu aplikacjach, od domowych systemów monitoringu środowiskowego po profesjonalne stacje meteorologiczne. Miernik wilgotności i temperatury to przyrząd, który służy do monitorowania i pomiaru dwóch kluczowych parametrów: wilgotności powietrza oraz temperatury. To urządzenie zbudowane na bazie płytki micro:bit ma zastosowanie:
- Kontroli warunków środowiskowych: W wielu zastosowaniach, takich jak przechowywanie żywności, uprawa roślin czy utrzymywanie odpowiednich warunków w pomieszczeniach, ważne jest, aby temperatura i wilgotność były w określonych granicach. Miernik pozwala na bieżąco kontrolować te parametry.
- Zarządzanie komfortem: W domach i biurach odpowiednia temperatura i wilgotność mają duże znaczenie dla komfortu mieszkańców i pracowników.
- Ochrona zdrowia: Wysoka wilgotność może sprzyjać rozwojowi pleśni i roztoczy, które mogą być szkodliwe dla zdrowia. Monitorowanie poziomu wilgotności pomaga w zapobieganiu problemom zdrowotnym, zwłaszcza u osób z alergiami.
- Zastosowania przemysłowe: W wielu branżach, takich jak przemysł farmaceutyczny, spożywczy czy elektroniczny, kontrola wilgotności i temperatury jest kluczowa do zapewnienia jakości produktów.
- Monitoring klimatu: Mierniki te są także wykorzystywane do monitorowania lokalnych warunków klimatycznych, co może być istotne w kontekście badań ekologicznych i meteorologicznych.
Posiadanie miernika wilgotności i temperatury może więc przynieść wiele korzyści w codziennym życiu oraz w różnych dziedzinach przemysłu.
Komponenty potrzebne do zbudowania miernika
Do zbudowania miernika wilgotności i temperatury na bazie mikrokontrolera micro:bit, potrzebne będą następujące komponenty:
- Mikrokontroler micro:bit – BBC micro:bit 2 to niewielki moduł stworzony w celu nauki programowania. Płytka micro:bit wyposażona została w takie podzespoły jak mikrofon oraz głośnik, w celu tworzenia interaktywnych projektów, matrycę LED 5 x 5 umożliwiającą wykrywanie światła, dwa programowalne przyciski, przycisk RESET, przycisk dotykowy (logo), kompas, akcelerometr oraz Bluetooth 5.0. Dodatkowo BBC micro:bit 2 wyposażony został w diodę LED informującą o zasilaniu oraz aktywności mikrofonu. Poszczególne elementy zostały zaznaczone i opisane na płytce PCB (opis na płytce w postaci angielskiej). Płytka posiada również pięć wyprowadzeń na przewody typu “banan”, które pozwalają podłączyć pomocnicze zasilanie oraz inne urządzenia peryferyjne. Moduł Micro:bit to kompaktowa płytka wyposażona w mikrokontroler z rdzeniem ARM Cortex-M0.
- Płytka rozszerzeń dla BBC micro:bit
- Czujnik DHT11 lub DHT22 – oba czujniki są popularne i łatwe w użyciu. DHT11 jest tańszy, ale mniej dokładny i ma ograniczony zakres pomiarowy. DHT22, choć droższy, oferuje lepszą dokładność oraz szerszy zakres.
Parametry – DHT11 – czujnika wilgotności i temperatury:
- Napięcie zasilania: 3,3 V do 5,5 V
- Średni pobór prądu: 0,2 mA
Temperatura:
- Zakres pomiarowy: do -0°C do +50°C
- Rozdzielczość: 8-bitów (1°C)
- Dokładność: 2°C
- Czas odpowiedzi: 6 – 15 s (typowo 10 s)
Wilgotność:
- Zakres pomiarowy: od 20% do 90% RH
- Rozdzielczość: 8-bitów (±1 % RH*)
- Dokładność ±4 RH* (przy 25 °C)
- Zakres pomiarowy: 6 – 30 s
- Przewody do połączeń
- Wyświetlacz OLED do prezentacji wyników – wyświetlacz OLED niebieski o przekątnej 0,96″ i rozdzielczości 128 x 64 px. Ekran oparty na sterowniku SSD1306, pracuje z napięciami 3,3 V oraz 5 V, komunikuje się poprzez I2C.
Specyfikacja wyświetlacza OLED
- Napięcie pracy: od 3,3 V do 5,0 V
- Sterownik: SSD1306 (dokumentacja)
- Komunikacja: I2C
- Typ wyświetlacza: OLED
- Przekątna: 0,96″
- Rozdzielczość: 128 x 64 px
- Kolory: niebieski
- Kąt widzenia: powyżej 160 °
- Temperatura pracy: od -20 °C do 70 °C
- Złącza goldpin – raster 2,64 mm
- Wymiary: 28 x 27 mm
Podłączenie i programowanie miernika
Schemat połączeń
Programowanie
Miernik wilgotności i temperatury oparty na mikrokontrolerze micro:bit to doskonały projekt, który nie tylko pozwala na naukę podstaw elektroniki i programowania, ale także dostarcza przydatnych danych w różnych kontekstach. Dzięki prostocie budowy oraz dostępności komponentów, każdy może stworzyć taki przyrząd w swoim domu. Zastosowanie czujników, takich jak DHT11, DHT22 czy BME280, pozwala na dostosowanie projektu do specyficznych potrzeb użytkownika. W erze cyfryzacji i wzrostu znaczenia efektownego monitorowania środowiska, taki projekt stanowi nie tylko znakomite narzędzie edukacyjne, ale także istotny element w praktycznym zastosowaniu.
