Elektroninen Kissanlelu

Micro:bit ohjelmointia ja 3D tulostusta käyttäen voidaan valmistaa kissanlelu, jossa mottori pyörittää sulkia ja aktivoi siten kissaa leikkimään. Moottori aloittaa pyörimisen ravistettaessa, jolloin lemmikki aktivoi itse moottorin ja lisää aktiivisuutta.

Tätä projektia voidaan hyödyntää esimerkiksi kuudennen luokan käsityössä elektroniikan ja ohjelmoinnin opetuksessa.

• 3D tulostin, Ultimaker 3
• Micro:bit V2
• Paristokotelo 2x AAA
• Transistori IRL520
• Pienoissähkömoottori 20mm 3V
• Kytkentäjohtoa n.40cm
• Juotoskolvi ja juotoslankaa
• Akkuporakone ja 4mm poranterä
• Sähköteippiä

Lisäksi:

• Yhdysjohtoja joissa hauenleuat
• Materiaalia prototyypin valmistamiseen

Ohjelmoidaan Micro:bit (https://makecode.microbit.org/) sivustolla esimerkiksi koodi jossa micro:bitin ravistus käynnistää moottorin.

Syöte "kun ravistetaan"

Toista 2 kertaa

Suorita "dikitaalinen kirjoittaminen pin P0 arvoon 1"

Tauko (ms) 100000

Suorita "dikitaalinen kirjoittaminen pin P0 arvoon 0"

//Toistetaan näitä halutun määrän, eri pituisilla tauoilla, joka luo siten vaihteluvuutta pyörimiseen. Toistojen jälkeen

Suorita "dikitaalinen kirjoittaminen pin P0 arvoon 0" //Jotta moottori lopettaa pyörimisen lopuksi.

Ohjelmoidaan myös koodi, jolla tietyssä asennossa, esimerkiksi silloin, kun micro:bit käännetään näyttöpuoli alaspäin, moottori lopettaa pyörimisen.

Voit ohjelmoida myös muille syötteille erilaisia rytmejä moottorin käynnistymiselle/sammuttamiselle.

Testausvaihetta varten voidaan ohjelmoida käskyjä niin, että moottori aloittaa/lopettaa pyörimisen painikkeesta, jos ravistaminen hauenleukoja käyttäen aiheuttaa liian herkästi johtojen irtoamisen.

Kokoa kuvissa näkyvä kytkentä ja lataa ohjelmoimasi tiedosto tai ohessa oleva valmis koodi Micro:bitille. Silloin kun Micro:bit on kytkettynä USB johdolla tietokoneeseen, ei tarvita erillistä virtalähdettä. Hyödynnä hauenleukoja testausvaiheessa.

Testaa toimiiko valmistamasi koodi ja kytkentä halutulla tavalla.

Valmista jousi rautalangasta kierittämällä sitä esimerkiksi paksun neulan ympärille ja varmista jaksaako moottori pyörittää haluamaasi jousen päässä olevaa virikettä.

Etsi Thingiverse sivustolta 3D mallinnukseen sopiva ohje pallosta, joka on avattavissa kierteillä.

https://www.thingiverse.com/thing:4687477/files

Tässä tuotteessa on käytetty yllä olevaa mallinnusta, mutta jonka koot on muutettu suuremmiksi Ultimaker Cura ohjelmalla. Tulostaessa on suositeltavaa käyttää tukimateriaalia.

Koko: Suurenna puolikkaita yhtä aikaa, jotta ne pysyvät samassa suhteessa.

Ulkokierteinen:

X:80

Y:80.003

Z:39.9966

Sisäkierteinen:

X:80.006

Y:80.006

Z:45.7155

Tai isompi.

Koska tulostus on pitkäkestoinen, on suositeltavaa tulostaa pallon puolikkaat erikseen.

Tulostuksen jälkeen: Käytä suojahanskoja ja suojalaseja poistaessasi tukimateriaalia, sillä muovinpalat voivat lentää irroitettaessa ja voivat olla teräviä. Käytä irroittamiseen litteäpäisiä pihtejä ja kierteissä kapeaa, teräväkärkistä työkalua.

Sovita micro:bit, paristokotelo ja Micro:bit palloon ja testaa pallon pyörimistä eri asetelmilla koska painotus muuttuu sen mukaan. Suunnittele mihin kohtaan haluat moottorin pään ja poraa 4mm reikä jouselle johon sulat kiinnitetään. Voit myös suunnitella ja testata erilaisia pyöriviä ratkaisuja. Tässä tuottessa reikä on porattu sisäkierteisen puoliskon päähän.

Leikkaa 4kpl n. 10cm pituisia johtoja ja poista kuorimapihdeillä johdosta 2-3 cm suojamuovia. Palaa kytkentäkaavioon ja kiinnitä johdon päät paikalleen kiertämällä ja juota liitokset. Muista kohdepoistoimurin käyttö ja varovainen työskentely kuuman kolvin kanssa.

Asettele elektroniikka pallon sisälle ja kuumaliimaa kappaleet paikoilleen. Varmista että johdon päät ja muut komponentit eivät kosketa toisiaan, käytä esimerkiksi sähköteippiä tai muuta vastaavaa eristettä. Tässä prototyypissä on käytetty paperia kappaleiden väliaikaiseen sioitteluun ja eristykseen.

Varmista, että voit vaihtaa patterit tarvittaessa helposti. Suositeltu järjestys: Ulkokierteiden pohjalta ylöspäin: transistori, mikrokontrolleri, paristokotelo, moottori. Tällöin paristokotelo on kierteiden kohdalla ja mahdollistaa helpoimman pattereiden vaihdon.

Viitteellinen tuntisuunnitelma 6. luokan elektroniikka ja ohjelmointi opetukseen:

Tuotteita voidaan työstää pienryhmissä ja lahjoittaa valmiit tuotteet löytöeläinkotiin tai arpoa luokan kesken. Mikäli resursseja on käytössä riittävästi, jokainen suunnittelee ja valmistaa tuotteen itselleen. Oppimispäiväkirjan tekeminen tukee oppimista.

Oppitunnit:

1. Ideointia ja pienryhmätyöskentelyä tuotteen muodon ja ominaisuuksien suunnittelulle. Voidaan ohjata ideoimaan eri mallisia tuotteita lemmikin leluksi, jotka sisältävät erilaisia moottoriin kiinnitettäviä pyöriviä virikkeitä. Ideointia Thingiverseä ja Instructables sivustoja hyödyntäen.
2. Ohjelmointi. Tutustuminen makecode.microbit sivustoon ja moottorin pyörimisen ohjelmointi tai ohjeessa mainitun valmiin koodin käyttäminen tai soveltaminen.
3. Kytkennät. Tutustuminen pienelektroniikan kytkentöihin ja mahdollista yhteisopetusta fysiikan sähköopin kanssa.
4. 3D Tulostukseen tutustuminen tai mikäli oppilaat ovat suunnitelleet muista materiaaleista tehtävän tuoteen, niin prototyypin valmistusta. Tutustuminen yhteiskäytössä oleviin 3D tulostimiin, esim. Oodi kirjasto.
5. Kolvaus ja työturvallisuuden korostaminen (myös 3D tulostetun tuotteen viimeistelyssä).
6. Tuotteiden viimeistelyä, esittämistä ja vertaisarviointia.