Älykäs Valotonttu

Suunnittelin koristevalaisimen, joka sytyttää Microbitin ohjaamana valoisuuden mukaan lyhdyssä olevat led-nauhat. En toteuttanut käytännössä elektroniikkaosuutta, mutta kirjasin suunnitelmat sen toteuttamiseksi. Työssä on virkattu tonttu, jolla on laserleikkurilla tehty lyhty.

• Microbit
• Hyppylankoja ja hauenleukoja
• Johtoa
• Juotostinaa (mikäli kytkennät juotetaan kiinni)
• Led-nauhaa
• LDR-valovastus (mikäli haluat käyttää erillistä valovastusta)

• 3mm vaneria
• Lankaa virkkaukseen
• Kangasta
• Haluamiasi materiaaleja hahmon koristeluun

Suunnitteluvaiheen voi aloittaa miettimällä, minkä näköisen valotyypin haluaa tehdä. Itse päädyin tekemään tontun näin joulun alla. Hahmon virkkaukseen voi käyttää valmista ohjetta, mitä muokkaa työhön sopivaksi tai sitten suunnitella itse. Virkkausta suunnitellessa täytyy ottaa huomioon, miten kytkennät ja mikrokontrolleri saadaan mahtumaan hahmon sisään ja miten niihin pääsee käsiksi valmiissa tuotteessa. 

Suunnitteluvaiheessa voi pohtia, mitä toimintoja haluaa koodin suorittavan. Suunnittelin omaan työhöni koodin, jossa Microbit ohjaa kahta led-nauhaa. Tietyssä hämäryysasteessa toinen led-nauhoista syttyy ja vielä pimeämmässä molemmat ovat päällä.

Käytin lyhdyn piirrosten tekemiseen MakerCase ohjelmaa. Sivustolla pystyt määrittämään laatikon ja sen liitosten koot ja saat valmiin piirokksen paloista. Tallenna laatikon palat svg-tiedostomuotoon ja siirrä ne Inkscape ohjelmaan. Tarkista ohjelmassa, että laatikkosi mitat ovat oikeat. Tehdäksesi ristikon, käytä  leikkaustoimintoa. Tallenna pelkkä ristikko ja laatikko omana tiedostonaan dxf-muodossa.

Tiedostot siirretään sitten RDworks-ohjelmaan valmisteltavaksi leikkausta varten. Yhdistä ristikko laatikon paloihin. Seuraavaksi määritellään leikkauksessa käytettävät arvot leikkurille. Työssäni ei ollut kaiverrusta, joten yhdet arvot riittivät (teho 25 ja nopeus 15). Siirrä tiedosto laserleikkuriin ja leikkaa palat leikkurin ohjeiden mukaan.

Työn voi toteuttaa sekä Microbitin omalla valosensorilla, että ulkoisella LDR-valovastuksella. Koodi on hieman erilainen riippuen siitä, kumpaa työssä käyttää. Microbitin oman valosensorin käyttö on yksinkertaisempaa, sillä valosensorin asteikko on suoraan tiedossa Makecoden sisällä. Ulkoisen valosensorin kanssa valoisuusasteikon löytämiseksi pitää tehdä kokeiluja. En saanut itse näitä kokeiluja valitettavasti toimimaan.

Ensimmäisessä kuvassa on koodi Microbitin valosensorille. Toisessa kuvassa on pohja ulkoisen valosensorin käytölle. Ota huomioon, että arvot eivät ole esimerkissä oikein. 

Kytkennät tulee myös suunnitella se huomioiden, että käytetäänkö ulkoista valosensoria. Myös erillisen virtalähteen laittamista led-nauhoille voi joutua harkitsemaan, jos Microbitin antama virta ei riitä. Mikäli käytät Microbitin omaa valosensoria, pidä huoli, että Microbitin ledit ovat näkyvissä niin, että ne voivat mitata valoisuutta.

Aloita virkkaaminen ohjeesi tai suunnitelmasi mukaan. Microbittiä kannattaa välillä sovittaa virkkauksesi kanssa, jotta se varmasti mahtuu hahmon sisään (kuva1). Muista lisätä hahmoon aukko, jotta sisällä olevaan kontrolleriin pääsee myöhemmin käsiksi. Ennen kuin virkkauksesi on valmis, valmista sisälle tuleva pussi, jonne kytkennät laitetaan. (kuva 2) Suunnittele myös pussin koko huolella, jotta kaikki mahtuvat hyvin sen sisään. Tee pussiin tarpeellinen määrä reikiä, joista hahmosta ulos tulevat johdot (led-nauhat ja valovastus) voidaan vetää. Vahvista reikä esimerkiksi sirkkarenkaalla tai ompelemalla. Ompele pussi jättämällesi aukolle. (kuvat 3 ja 4)

Ennen hahmon täyttöä ja päättelyä, laita Microbit kytkentöineen pussiin ja vedä johdot virkatun pinnan läpi ulkopuolelle. (kuvat 5-7) Kuvissani käytän esimerkkinä paristovalosarjaa. Kytkentöjen lisäämisen jälkeen voit viimeistellä hahmosi suunitelman mukaan. Lisäsin itse hahmolleni tonttulakin, nenän ja kädet.

Työ on toteutettavissa myös perusopetuksen käsityössä. Työtä pystyy hyvin eriyttämään nuoremille ja vanhemmille oppilaille esimerkiksi niin, että kuinka monimutkaisen hahmon työhön virkkaa tai käytetäänkö työssä erillistä valosensoria vai Microbitin omaa.

Jakson rakenne on seuraava:

-       Työn suunnittelua esimerkiksi hahmomallien avulla

-       Koodaukseen tutustuminen

-       Virallisen koodin teko ja lyhdyn piirtämisen aloitus

-       Lyhtyjen piirtämisen viimeistely ja laserleikkaus

-       Virkkausosuus

-       Kytkentöjen suunnittelu & tekeminen

-       Kytkentöjen asentaminen virkattujen hahmojen sisään

-       Hahmojen viimeistely/koristeleminen

Useimpiin työvaiheisiin kannattaa varata vähintään kaksi opetuskertaa, sillä työn edetessä saattaa tulla ilmi ongelmia, joiden ratkaisuun täytyy löytyä aikaa.