Přejít na hlavní obsah
FZŠ Chodovická
IT laboratoř
Projektová výuka

Programátor zahradník

Senzory, displej a čerpadlo umožní postavit skutečnou automatizaci. Výborné propojení informatiky, přírodopisu a fyziky.

3 hotové lekce5 položky k přípravě

7.–9. ročník · STEM · projektové dny

Přejít na lekce

Před hodinou

Všechno, co potřebujete mít připravené

Tohle je část, kterou má učitel projít před příchodem žáků. Cíl je odstranit technická překvapení ještě před začátkem hodiny.

Checklist

Co dát na stůl

  • micro:bit
  • MB2
  • senzor vlhkosti / teploty / světla
  • TM1637
  • pro finále čerpadlo + nádoba

5 minut

Rychlá kontrola před startem

  1. 1Začněte senzorem bez vody.
  2. 2Pro práci s vodou připravte podložku.
  3. 3Nejdřív zobrazte surovou hodnotu, potom automatizujte.
  4. 4Při přepojování vypněte napájení.

Hotové scénáře

Hodiny, které můžete rovnou učit

Každá lekce má konkrétní zadání pro žáky a stručný postup. Přesné řešení je schované pod tlačítkem a učitel ho otevře až ve chvíli, kdy ho potřebuje.

Začněte lekcí 1
Lekce 1

Je rostlina suchá?

45 minZačátečník

Cíl hodiny

Změřit vlhkost půdy, najít vlastní rozhodovací hranici a zobrazit stav ZALÍT / OK.

Zadání pro žáky

Změřte suchý a vlhký substrát. Z naměřených hodnot určete hranici, podle které program pozná, zda je potřeba zalít.

Co mají udělat

  1. 1Zapojte kapacitní snímač: AOUT → P2, VCC → 3V, GND → GND.
  2. 2Nejdřív pouze zobrazujte analogovou hodnotu z P2.
  3. 3Zapište si hodnotu v suchém a potom ve vlhkém substrátu.
  4. 4Vytvořte podmínku s hranicí mezi oběma hodnotami a zobrazujte ZALÍT / OK.

Ukázat přesné řešení krok za krokem

Schované ve výchozím stavu · použijte až když se skupina zasekne

  1. 1

    Zapojte čidlo bez vody

    MB2 vypněte. Signálový vývod AOUT kapacitního čidla připojte na žlutý pin P2, VCC na 3V a GND na zem. Teprve potom připojte napájení.

  2. 2

    Zobrazte surové číslo

    V MakeCode do „stále opakuj“ vložte čtení analogové hodnoty z P2 a zobrazte ji na 5×5 displeji micro:bitu. Zatím nepřidávejte žádnou podmínku.

    stále opakujanalogově přečti pin P2zobraz číslo
  3. 3

    Kalibrujte na reálné půdě

    Změřte alespoň třikrát suchý substrát a třikrát vlhký substrát. Zapište typické hodnoty. Nehádejte, zda vyšší číslo znamená větší nebo menší vlhkost — rozhodněte podle svého měření.

  4. 4

    Spočítejte hranici

    Jako první hranici vezměte přibližný střed mezi typickou suchou a vlhkou hodnotou. Například 720 a 420 → hranice zhruba 570.

  5. 5

    Přidejte rozhodnutí

    Vložte podmínku. Pokud hodnota odpovídá suchému stavu, zobrazte text nebo symbol ZALÍT; jinak OK. Jestli u vašeho senzoru sucho dává vyšší číslo, použijte >. Jestli nižší, použijte <.

Jak poznám, že je hotovo

  • Program zobrazuje stabilně se měnící hodnotu z P2.
  • Učitel má zapsanou hodnotu suché a vlhké půdy.
  • Stav ZALÍT / OK odpovídá skutečnému stavu testovacího substrátu.
Výzva pro rychlejší: Změřte několik druhů půdy a porovnejte, zda stejná hranice funguje všude.
Lekce 2

Digitální teploměr

45 minZačátečník

Cíl hodiny

Číst teplotu z DS18B20 a zobrazovat ji na čtyřmístném displeji TM1637.

Zadání pro žáky

Postavte samostatný teploměr. Teplota se má průběžně zobrazovat na externím TM1637 displeji bez použití 5×5 displeje micro:bitu.

Co mají udělat

  1. 1DS18B20: SIG → P0, VCC → 3V, GND → GND.
  2. 2TM1637: DIO → P1, CLK → P2, VCC → 3V, GND → GND.
  3. 3V MakeCode inicializujte TM1637 a zapněte ho.
  4. 4Každou sekundu načtěte teplotu z P0 a zobrazte ji na TM1637.

Ukázat přesné řešení krok za krokem

Schované ve výchozím stavu · použijte až když se skupina zasekne

  1. 1

    Zapojte teplotní senzor

    Při vypnuté MB2 připojte DS18B20: SIG na žlutý pin P0, VCC na 3V a GND na zem.

  2. 2

    Zapojte TM1637

    DIO displeje dejte na P1, CLK na P2, VCC na 3V a GND na zem. Tím zůstanou P1 a P2 vyhrazené pro displej a P0 pro teplotní senzor.

  3. 3

    Přidejte rozšíření TM1637

    V MakeCode otevřete Rozšíření a přidejte knihovnu TM1637. Vytvořte proměnnou „displej“.

  4. 4

    Inicializujte displej

    V „při startu“ nastavte proměnnou displej na inicializační blok TM1637 s DIO P1, CLK P2, jasem 7 a čtyřmi číslicemi. Potom zavolejte „turn on“ pro proměnnou displej.

    TM1637 create DIO P1 CLK P2brightness 74 digitsturn on
  5. 5

    Zobrazujte teplotu

    Do „stále opakuj“ načtěte teplotu z DS18B20 na P0 a pošlete ji do bloku TM1637 „show number“. Přidejte pauzu 1000 ms.

Jak poznám, že je hotovo

  • Po zapnutí se TM1637 rozsvítí.
  • Zobrazená teplota se změní, když senzor chvíli držíte v ruce.
  • Program obnovuje hodnotu bez blikání přibližně jednou za sekundu.
Výzva pro rychlejší: Při překročení zvolené teploty zobrazte na micro:bitu výstražnou ikonu.
Lekce 3

Chytrý květináč

2×45 minMírně pokročilý

Cíl hodiny

Spustit čerpadlo pouze tehdy, když senzor vyhodnotí půdu jako suchou.

Zadání pro žáky

Spojte snímač vlhkosti s čerpadlem přes MOSFET. Systém má krátce zavlažit pouze při suché půdě a potom vždy chvíli počkat na nové měření.

Co mají udělat

  1. 1Senzor vlhkosti připojte na P2 a nejdřív určete hranici sucha.
  2. 2MOSFET: SIG → P1, logické VCC/GND podle návodu; čerpadlo připojte na V+ / V− modulu.
  3. 3Čerpadlo nejdřív otestujte ručně tlačítky A/B.
  4. 4Teprve potom spojte čtení P2 s řízením P1 a přidejte časový limit čerpání.

Ukázat přesné řešení krok za krokem

Schované ve výchozím stavu · použijte až když se skupina zasekne

  1. 1

    Nejdřív zkalibrujte vlhkost

    Použijte výsledek předchozí lekce. Musíte znát typickou hodnotu suché půdy, vlhké půdy a rozhodovací hranici. Bez toho automatickou závlahu nespouštějte.

  2. 2

    Zapojte snímač na P2

    AOUT kapacitního senzoru připojte na P2, VCC na 3V a GND na zem.

  3. 3

    Zapojte MOSFET a čerpadlo

    SIG MOSFET modulu připojte na P1, VCC na 3V a GND na zem. Červený vodič čerpadla patří na V+, černý na V−. Čerpadlo musí být při provozu ponořené a nesmí běžet naprázdno.

  4. 4

    Otestujte čerpadlo bez automatiky

    Událost A: digitálně zapište na P1 hodnotu 1. Událost B: zapište na P1 hodnotu 0. Ověřte v nádobě s vodou, že A čerpadlo spustí a B ho zastaví.

    při stisknutí A → digitálně zapiš P1 = 1při stisknutí B → digitálně zapiš P1 = 0
  5. 5

    Přidejte automatickou podmínku

    Do „stále opakuj“ načtěte analogovou hodnotu P2. Pokud odpovídá suché půdě, nastavte P1 = 1, počkejte 1000 ms a pak P1 = 0. Jinak držte P1 = 0.

  6. 6

    Zabraňte rychlému opakování

    Po každém zavlažovacím pulzu přidejte pro školní test alespoň 10 s čekání. U skutečné rostliny bude vhodný výrazně delší interval; konkrétní dávku nastavte podle předchozího měření množství přečerpané vody.

Jak poznám, že je hotovo

  • Čerpadlo lze bezpečně ručně zapnout a vypnout.
  • Při vlhké půdě zůstává P1 vypnutý.
  • Při suché půdě systém spustí pouze krátký časově omezený pulz.
Výzva pro rychlejší: Přidejte indikaci stavu na displej a ruční servisní režim, ve kterém lze čerpadlo spustit tlačítkem.

Bezpečnost + provoz

Na co dát pozor

  • Sada podle výrobce neobsahuje micro:bit.
  • Čerpadlo musí být během provozu ponořené a nesmí běžet naprázdno.
  • Při práci s vodou držte počítače a nechráněné elektrické spoje mimo mokrou část pracoviště.

Když to nefunguje

Diagnostika bez paniky

  1. 1.Je zařízení napájené a micro:bit připojený?
  2. 2.Sedí kabel a správný port/pin?
  3. 3.Funguje nejjednodušší test jednoho modulu?
  4. 4.Teprve potom hledejte chybu v programu.

Zdroj pravdy

Originální návody a MakeCode

Školní materiál zjednodušuje přípravu. Přesné schéma, hodnoty součástek a technické detaily vždy ověřte v dokumentaci výrobce.

Přehled sadyOnline návodPDF návodMakeCode
Jak materiál používat: tato stránka je záměrně kratší než originální manuál. Má učitele dostat od krabičky k funkční hodině co nejrychleji. Technické schéma zůstává u výrobce jako zdroj pravdy.
← Zpět na všechny sady