Micro:bit Koppla till elektronik
Sverige har en starkt segregerad arbetsmarknad där tekniksektorn utmärker sig. Stat och kommun har därför initierat ett antal aktörer med särskilt uppdrag att arbeta med jämställdhets- och mångfaldsfrågor kring detta. KomTek är en av dessa aktörer. KomTek har sedan flera år ett nära samarbete med Länsstyrelsens sakkunniga och Högskolan i Halmstads likavillkorssamordnare som genomlyser vårt arbete. Ett av våra verktyg för att underlätta arbetet med jämställdhet och mångfald är frågor som syftar till självreflektion. Nedan följer ett antal sådanasom KomTek använder i SAM (systematiskt arbetsmiljöarbete) och oavsett kurs inom teknik (mekanik, elektronik, svetsning, programmering, CAD, 3D etc) och oavsett målgrupp. Frågorna tar avstamp i Region Hallands projekt Välmående ger resultat och formulerade i samarbete med Länsstyrelsen. Hur säkerställer du att deltagarnas/medarbetarnas/kollegornas tilltro till sin egen förmåga inte styrs av normer och förväntningar med koppling till kön, könsöverskridande identitet eller uttryck, sexuell läggning eller ålder, funktionsförmåga, etnisk och social tillhörighet, religion eller trosuppfattning? Hur kan du som pedagog/medarbetare/kollega säkerställa att alla deltagare/medarbetare/kollegor utvecklas på lika villkor oavsettkön, könsöverskridande identitet eller uttryck, sexuell läggning eller ålder, funktionsförmåga, etnisk och social tillhörighet, religion eller trosuppfattning? Hur kan du säkerställa att ditt bemötande och dina förväntningar på deltagarna/medarbetarna/kollegorna inte styrs av normer och värderingar som har en koppling till kön, könsöverskridande identitet eller uttryck, sexuell läggning eller ålder, funktionsförmåga, etnisk och social tillhörighet, religion eller trosuppfattning? Hur kan du testa dig fram tillsammans med deltagarna/medarbetarna/kollegorna, våga göra fel? Ett normkritiskt arbetssätt blir man aldrig klar med, det måste göras hela tiden. Hur säkerställer du att du är medveten om att normer och värderingar som har en koppling till diskrimineringsgrunderna påverkar de förväntningar du har på deltagarna/medarbetarna/kollegorna och att det i sin tur påverkar deras motivation? Kom ihåg att olika inlärningssätt kräver olika strategier för inlärning. Som pedagog/medarbetare/kollega kan du börja med attfråga dig själv; Vem är nuvarande metoder/strategier för lärande/samarbete/uppdrag (som jag använder mig av) bäst anpassade för? Tänk utifrån perspektiv kön, könsöverskridande identitet eller uttryck, sexuell läggning eller ålder, funktionsförmåga, etnisk och social tillhörighet, religion eller trosuppfattning? Reflektioner och resultat utifrån frågeställningarna tas tacksamt emot och kommer att användas som ett led i KomTeksförbättringsarbete. 2
Centralt innehåll I årskurs 4 6 I årskurs 7 9 Några av datorns delar och deras funktioner, till exempel Tekniska lösningar för styrning och reglering av system. Hur mekanisk processorer och arbetsminne. Hur datorer styrs av program och kan kopplas samman i nätverk. och digital teknik samverkar, till exempel i värme- och ventilationssystem. Tekniska lösningar som utnyttjar elkomponenter och enkel Tekniska lösningar inom kommunikations- och informationsteknik för Tekniska lösningar elektronik för att åstadkomma ljud, ljus eller rörelse, till exempel utbyte av information, larm och belysning. till exempel datorer, internet och mobiltelefoni. Hur olika komponenter samverkar i enkla tekniska system, till Tekniska lösningar som utnyttjar elektronik och hur de kan exempel i ficklampor. programmeras. Ord och begrepp för att benämna och samtala om tekniska Ord och begrepp för att benämna och samtala om tekniska lösningar. lösningar. Arbetssätt för utveckling av tekniska lösningar Teknik, människa, samhälle och miljö Teknikutvecklingsarbetets olika faser: identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktioner och utprövning. Egna konstruktioner med tillämpningar av hållfasta och stabila strukturer, mekanismer och elektriska kopplingar i form av fysiska och digitala modeller. Att styra egna konstruktioner eller andra föremål med programmering. Vanliga tekniska system i hemmet och samhället, till exempel nätverk för datakommunikation, vatten- och avloppssystem samt system för återvinning. Några delar i system och hur de samverkar. Konsekvenser av teknikval, till exempel för- och nackdelar med olika tekniska lösningar. Hur teknik ingår i och förändrar förutsättningar för olika yrken och inom alla samhällsområden. Teknikutvecklingsarbetets olika faser: identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktion och utprövning. Hur faserna i arbetsprocessen samverkar. Egna konstruktioner där man tillämpar styrning och reglering, bland annat med hjälp av programmering. Hur digitala verktyg kan vara stöd i teknikutvecklingsarbete till exempel för att göra ritningar och simuleringar. Dokumentation i form av manuella och digitala skisser och ritningar med förklarande ord och begrepp, symboler och måttangivelser samt dokumentation med fysiska och digitala modeller. Enkla, skriftliga rapporter som beskriver och sammanfattar konstruktions- och teknikutvecklingsarbete. Återvinning och återanvändning av material i olika tillverkningsprocesser. Samspel mellan människa och teknik samt människans möjligheter att skapa tekniska lösningar som bidrar till hållbar utveckling. Säkerhet vid teknikanvändning, till exempel lagring och skydd av data. Hur kulturella föreställningar om teknik påverkar kvinnors och mäns yrkesval och teknikanvändning. 3 Från Lgr 11 reviderad 2017
Innehåll Lysdioder s.5: Inledande diskussion s.6 11: Uppgifter Elmotor s.12; Inledande diskussion s.13 18: Uppgifter s.19: Inför konstruktion 4
Lysdioder: Inledande diskussion Ström, spänning, plus och minus. Hur funkar det? Hur fungerar en lysdiod? Vad händer vid en kortslutning? Vad betyder digitalt och analogt? Vad är en dator, robot, mikrodator? Användningsområden för dessa? Binära talsystemet. Storheter (1mb = 1024b) Hur hanterar en dator information, ascii-kod. Axlar. x,y och z. 5
Tända och släcka en lysdiod Pin 3V och GND motsvarar plus- och minuspolerna på ett batteri. Lysdioden kommer att lysa när microbiten har ström men du har ingen möjlighet att tända, släcka eller dimma ljuset.! Pin P0, P1 och P2 kan du programmera att vara plus, minus eller annan signal. Genom att ändra värdet på P0 kontrollerar du om lysdioden ska lysa eller inte. Koppla lysdiodens korta ben GND och det långa benet till P0. Behåll kopplingen hela övning 1. P0 P1 P2 + - + - Det är viktigt att ha koll på plus och minus! Långt ben är plus. Kort ben är minus. Det är lättare att koppla på sladdar om du viker isär lysdiodens ben. Det minskar även risken för kortslutning. + - 6
Det finns särskilda block du kan använda för att ge P0, P1 och P2 ett visst värde. Välj och sedan! Skapa koden som finns på bilden och för över till din microbit. Använd blocket digitalt skriv pin P0. Digitalt, det betyder att du bara kan använda 0 och 1. I den här övningen med lysdioden betyder det minus och plus. Lysdioden har konstant minus från pin GND. För att den ska lysa måste P0 vara plus, alltså ha värdet 1. Programbeskrivning: Microbiten kommer hela tiden lyssna efter knapptryckningar. När knapp A trycks skrivs värdet på pin P0 till 0. Lysdioden får ingen ström till sitt långa plusben och är släckt. När knapp B trycks skrivs värdet på pin P0 till 1. Lysdioden får ström och lyser. I grunden så arbetar datorer enbart med 1 och 0. Ström av och ström på. Genom att sätta ihop sekvenser av 1:or och 0:or kan man forma tal eller bokstäver enligt olika tabeller. 7
! Ändra din kod så att den ser ut som på bilden och för över till din microbit. Använd blocket analogt skriv pin P0. Analogt har du möjlighet att finjustera hur starkt din lysdiod kan lysa, du kan använda tal mellan 0 och 1023, det blir 1024 olika ljusstyrkor att använda. 0 är fortfarande minus men 1023 är plus när du skriver analogt till pin. Med det nya startblocket när knapp A+B trycks kommer P0 ges värdet 300. Vad betyder det i ljusstyrka? Använd knapparna och jämför. Programbeskrivning: Microbiten kommer hela tiden lyssna efter knapptryckningar. När knapp A trycks skrivs värdet på pin P0 till 0. Lysdioden får ingen ström till sitt långa plusben och är släckt. När knapp B trycks skrivs värdet på pin P0 till 1023. Lysdioden får full ström och lyser. När knapp A+B trycks skrivs värdet på pin P0 till 300. Lysdioden får en mindre ström och lyser svagt. Att skriva analogt ger dig 1024 positioner att använda. Det beror på hur en dator lagrar information i sitt minne. 8
Styra en ljusdiods ljusstyrka. I menyn input hittar du pusselbiten acceleration (mg). Du ska använda variabeln y som innehåller värdet som beskriver microbitens lutning kring y-axeln. Y innehåller värdet 0 när microbiten ligger platt med lysdioderna uppåt. Y innehåller värdet -1023 när microbiten står lodrät med pinsen neråt. Ligger platt på ett bord med dioderna uppåt. Värdet i y är 0. I blocket analogt skriv pin kan du inte använda negtiva tal. I menyn matematik hittar du funktionen absolutvärde.! Absolutvärdet av ett tal är alltid positivt (eller 0). Använd det för att omvandla värdet från accelerationen så det passar att skriva till pin P0. Skapa kod som på bilden och för över till din microbit. Programbeskrivning: Microbiten kommer för alltid skriva till pin P0 det absoluta värdet av hur du lutar din microbiten kring y-axeln. Står lodrät mot ett bord, kanten med pinsen är ner. Värdet i y är -1023. 9
Styra flera lysdioder. Du kan enkelt koppla in och styra upp till tre lysdioder individuellt på en microbit. En till varje pin P0, P1 och P2. De flesta vanliga elektronikkomponenter är anpassade för att användas med en kopplingsplatta. Mellan hålen går ledningsbanor som kan ersätta sladdar. Komponenterna hålls på plats och det är enkelt att ändra om.! Använd en kopplingsplatta för att koppla tre lysdioder till varsin pin på din microbit. Med ett expanderkort du stoppar i microbiten i kan man även använda alla de smala pinsen mellan P0, P1, P2, 3V och GND. 10
! Skapa en kod som på bilden och för över till din microbit. Programbeskrivning: Microbiten kommer för alltid upprepa följande sekvens: Tänder diod1 Väntar 100 ms. Tänder diod2 Väntar 100 ms. Släcker diod1. Väntar 100 ms Släcker diod 2 Tänder diod3 Väntar 100 ms Släcker diod 3! Testa att ta bort alla pauser och låt microbiten köra den nya koden med lysdioderna. Vad hände? Varför blev det så? Med ett expanderkort du stoppar microbiten i kan du använda alla de smala pinsen mellan P0, P1, P2, 3V och GND. Det finns totalt 20 programmerbara pins. 11
Elmotor, inledande disskussion Ström, spänning, plus och minus. Hur fungerar en elmotor? Vad händer vid en kortslutning. Axlar. x,y och z. Vad betyder digitalt och analogt? Vad är en dator, robot, mikrodator? Användningsområden för dessa? Elektronikkomponenterna elmotor, transistor, resistor, polyswitch (säkring) 12
Micro:bitens portar Pin 3V och GND motsvarar plus- och minuspolerna på ett batteri. Med dessa pins kan du driva en motor eller lampa men du har ingen möjlighet att sätta på, etänga av eller förändra strömmen. Pin P0, P1 och P2 kan du programmera att vara plus, minus och allt däremellan eller någon annan signal. I din kod kan du låta värdet på pinsen förändras över tid eller vid en händelse. Som ett knapptryck. P0 P1 P2 + - Elektronikkomponenter Transistorn. Det är viktigt att transistorn vänds åt rätt håll! Var noga med att den har den platta sidan av sitt huvud vänd som på kopplingsinstruktionerna. Resistorn kan ha olika färger på sin kropp och fungerar åt båda hållen. Färgen på ringarna visar hur stort motståndet är. 13
! Koppla samman microbit, resistor, transistor, termosäkring och elmotor enligt bilderna. I övningen används: microbit, batterihållare med batterier (3V) transistor bc337-25 resistor 2,2kOhm, termosäkring 0,4mA elmotor kopplingsdäck Sladdar 14
Hur fungerar kopplingen? Här finns två strömkretsar. 1. microbit termosäkring transistor resistor microbit. 2. batteri termosäkring transistor motor batteri. Termosäkringen stoppar Strömmen om den blir för stor. P0 kan ha olika värden. Du bestämmer vad när du programmerar. P0 Om P0 är 0 kommer ingen ström till transistorns mittenben. Då tillåts inte heller någon ström passera mellan transistorns båda kantben. Om du programmerar P0 att vara 1 kommer transistorn låta strömmen från batteriet passera och motorn roterar. transistor resistor termosäkring Spänning från batteriet ligger hela tiden på motorns plusben. När ström kan passera transistorn går den till motorns minusben. När motorn får både plus och minus roterar den. 15
Starta och stäng av elmotorn! Skapa koden som syns på bilden och för över till din microbit. När P0 ger transistorn ström (>0) släpper den genom strömmen. Motorns strömkrets sluts och motorn startar. Kopplingen gör alltså att i din kod, när du ska ge instruktioner styr du motorn använder du P0 = 0 för avstängd P0 = 1 för påslagen Programbeskrivning: När programmet startar skapas en variabel, motor, som sätts till 0. Pin P0 kommer för alltid uppdateras med det aktuella värdet i motor. När knapp A trycks skrivs P0 till 1 och motorn roterar med full hastighet. När knapp B trycks skrivs P0 till 0 och motorn stannar. 16
Öka och minska hastigheten I menyn input hittar du pusselbiten acceleration (mg). Du ska använda variabeln y som innehåller ett värde som beskriver microbitens lutning kring y-axeln. Värdet är mellan -1023 och 0. I blocket analogt skriv pin kan du inte använda negtiva tal. I menyn matematik hittar du funktionen absolutvärde. Ligger platt på ett bord med dioderna uppåt. Värdet i y är 0.! Absolutvärdet av ett tal är alltid positivt (eller 0). Använd det för att omvandla värdet från accelerationen så det passar att skriva till pin P0. Genom att öka och minska lutningen styrs hur mycket ström transistorn släpper genom till motorn. Det gör att hastigheten varierar. Skapa kod som på bilden och för över till din microbit. Programbeskrivning: Microbiten kommer för alltid skriva till pin P0 det absoluta värdet av hur du lutar din microbiten kring y-axeln. Står lodrät mot ett bord, kanten med pinsen är ner. Värdet i y är -1023. 17
Utveckla programmet Lägg till en på- och avstängningsfunktion. Istället för att motorn börjar rotera så fort microbiten är igång väljer vi att göra två lägen den kan befinna sig i.! Gör en variabel som ska innehålla information om du vill att: Skapa kod som på bilden och för över till din microbit. Programbeskrivning: 1 = motorn ska starta när du lutar microbiten. 0 = bara vara avstängd oavsett hur microbiten lutar. När microbiten startar sätts motorn som avstängd. När knapp A trycks sätts motorn på. (så att den kan kontrolleras via P0) När knapp B trycks stängs motorn av. Om motorn är på skrivs port 0 till absolutvärdet av accelerationen runt microbitens y-axel. Utveckla vidare: Kan du komma på fler funktioner? Accelerationen kan ge både positiva och negativa värden. Absolutvärdet omvandlar alla till positiva. 18
Fundera över innan konstruktion Produktutveckling arbetsgången. Dokumentation, idé, skissteknik/cad, prototyp, materialval, miljö, målgrupp, konstruktion, presentation. Material, vad behövs? Vad finns på skolan, kan man ta med hemifrån, annat? Mekanik, rörelseöverföring ex. rem/remskiva, vevaxel Behövs möjlighet att löda? Andra verktyg? Förvaring under projektets gång? 19