Alla möjliga sensorer

En sensor är en anordning som är känslig för och en viss sorts stimulans. Det finns till exempel sensorer som reagerar på temperatur, rörelse, ljus eller ljud.

En sensor kan användas i en krets för att få något speciellt att hända när sensorn reagerar. Tänk dig till exempel en lampa som tänds när du går förbi den. Då har du en sensor som reagerar på rörelse.

Denna gång hade vi tillgång till två olika kit med massor av sensorer: Sensors kit for Arduino och Sensorkit X40.

Vi jobbade två och två, eftersom det är mycket lättare om man har någon att diskutera med. Vi började med att välja ut en sensor. Sedan sökte vi på nätet efter ”Arduino + sensorns namn”. Efter lite letande hittade vi användbara beskrivningar, där både uppkoppling och Ardunio-kod ingick.

Sedan var det ”bara” att koppla in komponenterna, kopiera koden till Arduino-programmet och ladda ner programmet till Arduino-kortet.

Tjejerna valde att jobba med följande sensorer och komponenter:

  • Tilt sensor (som är känslig för lutning/riktning) + lysdiod
  • Flame sensor (som reagerar på ljuslågor) + lysdiod
  • Joystick (som är känslig för rörelser i tre olika riktningar) + servomotorer
  • Temperatursensor + display
  • Joystick + en röd, en grön och en gul lysdiod

Arduino

Nu när vi börjat få lite kläm på elektroniken har det blivit dags att ge sig på Arduino!

Arduino är en plattform som gör det möjligt att på ett hyfsat enkelt sätt skapa mer avancerade projekt. Arduino består av ett kort med bland annat en mikrokontroller och ett antal in- och utgångar.

Mikrokontrollern kan programmeras, t ex så att en lysdiod kopplad till Arduino-kortet blinkar. Programmeringen görs via ett program på datorn. Programmet gör även om koden till maskinspråk som mikrokontrollern förstår, som sedan laddas ner till Arduino-kortet.

Arduino-programmet kan kan laddas ner kostnadsfritt från www.arduino.cc. Programmet finns för både Windows, Mac och Linux.

ArduinoSW

Det fiffiga är att det finns en massa människor världen över som använder Arduino för att skapa mer eller mindre fantastiska saker. Och de delar gärna med sig och berättar hur de har gjort.

Om du har en idé, men inte riktigt vet hur du ska förverkliga den så kan du söka på nätet. Då hittar du förhoppningsvis både en beskrivning och färdig kod som du kan kopiera och sedan modifiera så att det blir precis som du vill ha det.

Du kan också hitta massor med inspiration på Instructables och Fritzing.

För en introduktion till Arduino på svenska rekommenderas Lawicels Arduinoskola.

Darlington – en superkänslig krets

Med hjälp av två transistorer kan man bygga en krets som blir väldigt känslig. Transistorerna kopplas då ihop på ett sätt som kallas för Darlingtonkoppling.

Som framgår av filmen ovan så lyser lysdioderna när man håller i de två sladdarna. Genom att hålla i sladdarna sluts den elektriska kretsen, eftersom strömmen då kan gå genom kroppen. Strömmen är pytteliten (och helt ofarlig), men den är tillräckligt stor för att öppna en transistor.

Kretsen med Darlingtonkoppling är så känslig att en person kan hålla i den ena sladden och en annan person i den andra. När de två personerna sedan håller i varandra i händerna sluts kretsen. Det funkar till och med om man är fler personer. Vi var tio stycken och lysdioderna började lysa när vi allihop höll varandra i händerna!

Tidigare har vi lärt oss att en transistor fungerar som en liten strömbrytare. Utöver detta kan man använda transistorer som strömförstärkare.

Transistor_2

När det kommer en liten ström till transistorns bas, öppnar transistorn så att ström kan gå igenom den, in i kollektorn och ut genom emittern. Strömmen som går genom transistorn är mycket större än den ström som kommer in på basen. Transistorn har alltså förstärkt strömmen.

Darlingtonkoppling

Såhär ser kretsen med Darlingtonkoppling ut. När vi håller i sladdarna A och B sluts kretsen och det kommer in en liten ström till den vänstra transistorn. Den vänstra transistorn öppnar då för en betydligt större ström som går till basen på transistorn till höger. Den högra transistorn öppnar då för en ännu större ström som går igenom de två lysdioderna, som lyser.

Så många möjligheter att göra fel

Komponenter

Egentligen är det inte jättesvårt att bygga saker med elektriska komponenter. Fast det gäller att vara noggrann och göra allt på rätt sätt. Det räcker med att man gör något litet fel, så fungerar inte bygget som det ska. Och det finns väldigt många möjligheter att göra fel…

Därför är det så bra att vara en grupp som jobbar tillsammans. Då kan man hjälpas åt och gemensamt fundera över olika lösningar till alla de problem som dyker upp. Bolla idéer, peppa varandra, dra nytta av grannens nyfunna kunskap – och ha någon att dela glädjen med när det tillslut funkar!

Man kan såklart prova sig fram på egen hand också. Fast då är risken mycket större att man tappar sugen när det krånglar. Att man ger upp innan lyckoruset över en fungerande krets hinner infinna sig.

Tjuvlarm med nya komponenter

Förra gången var det mycket som var nytt. Vi började nosa på elektronikens grunder; se inlägget Tänka med händerna. Vi hann också löda ihop ett tjuvlarm. Hur man gör det finns beskrivet på sidan Instruktionsfiler.

Nu gav vi oss i kast med att bygga samma tjuvlarm, fast denna gång med ett fotomotstånd i kretsen. Ett fotomotstånd är en ljuskänslig komponent som ger stort motstånd när det är mörkt. Vid belysning blir däremot motståndet sämre och ström kan gå igenom fotomotståndet.

Tjuvlarmskrets

Vi passar på att repetera hur komponenterna fungerar och hur de ser ut i elschemat.

Resistor
Det här är ett motstånd (kallas även resistor). Motstånd används för att begränsa strömmen. Ett stort motstånd bromsar mycket och gör strömmen liten. Motstånd (resistans) mäts i ohm. Tecknet för ohm är Ω. I tjuvlarmskretsen ingår ett motstånd på 4,7 kΩ vilket är detsamma som 4700 Ω.

LED
Det här är en lysdiod, som lyser när det går ström genom den. Fast lysdioden släpper bara igenom ström åt ena hållet. För att lysdioden ska kunna lysa måste det långa benet kopplas till batteriets pluspol (+) och det korta benet till minuspolen.

Transistor
Det här är en transistor, som används som strömbrytare. När det kommer en liten ström till basbenet (benet i mitten), öppnar transistorn så att ström kan gå igenom den, in i kollektorbenet (det övre benet) och ut genom emitterbenet (det undre benet).

Batteri
Det här är tecknet för spänningskälla, alltså batteri. Det längre strecken symboliserar batteriets pluspol (+). För att komma upp i 3 Volt använder vi en batterihållare med två stycken 1,5 Volts batterier.

Fotoresistor
Och här har vi fotomotståndet (fotoresistorn). Det ser ut som ett vanligt motstånd, men de två pilarna visar att fotomotståndet är känsligt för ljus. När det är mörkt går det (nästan) ingen ström genom fotomotståndet. När det är ljust släpper det däremot igenom ström. Det finns också fotomotstånd som fungerar omvänt, det vill säga de ger mindre motstånd när det blir mörkt.

Vi tar även en repetition på hur själva kretsen fungerar. De små pilarna visar hur strömmen går.

Tjuvlarmskrets

I den vänstra bilden är det mörkt. Då ger fotomotståndet stort motstånd och det går ingen ström den vägen. Istället går strömmen från batteriets pluspol, genom 4,7 kΩ motståndet till basbenet på transistorn. Eftersom det kommer ström till basbenet öppnar transistorn så att det kan gå ström in genom kollektorn och ut genom emittern och vidare till batteriets minuspol. Eftersom det då går en ström genom lysdioden kommer den att lysa.

I den högra bilden är det ljust och fotomotståndet ger väldigt lite motstånd. Strömmen väljer alltid att gå den enklaste vägen, så därför går den nu genom fotomotståndet och inte till transistorn. Eftersom det inte kommer någon ström till transistorns basben, så blir det inte heller någon ström genom transistorn. Det går därför ingen ström genom lysdioden och då lyser den inte.

Tjuvlarm med fotoresistor

Det visade sig att fotomotståndet var väldigt ljuskänsligt. Först trodde vi inte att någon krets fungerade. Men så kom en av tjejerna på att man kunde kupa händerna över hela kortet och då blev det tillräckligt mörkt för att lysdioden skulle släckas.

Andra möjliga orsaker till att tjuvlarmet inte fungerar som det ska:

  • Lysdioden är vänd åt fel håll. Det långa benet måste vara mot plus (+).
  • Transistorn är vänd åt fel håll. Den platta sidan ska vara åt vänster. (Detta gäller för den typ av transistorer som vi använder, BC548. Det kan vara lite olika beroende på typ av transistor.)
  • Komponenter som ska sitta i samma rad på experimentkortet gör inte det.
  • Komponenter har råkat hamna i samma rad fast de inte ska vara det.
  • Komponenternas ben är inte ordentligt fastlödda.
  • Vid lödning har det kommit lödtenn som kopplar ihop två rader.

Tänka med händerna

Tänka med händerna

Nu måste jag tänka med händerna en stund!

Ett klockrent uttalande från en av våra MakerSheroes! För det är precis det som MakerSheroes handlar om. Att få möjlighet att prova sig fram och att med egna händer utforska och fundera över tekniska lösningar och konstruktioner. Med egna praktiska erfarenheter är det så mycket lättare att skapa sig en förståelse för och ta till sig kunskap om teknik.

Nu ska vi glänta på dörren till elektronikens underbara värld!

Sluta en elektrisk krets

Vi började med att sluta en elektrisk krets. Vi använde en komponent som kallas summer, som ger ifrån sig ett pipigt surrande ljud när det går ström genom den. Till summern kopplade vi en batterihållare. Vi använde också dubbelhäftande tejp, aluminiumfolie och en bit papp.

Sladdändarna skalas och sätts sedan fast med dubbelhäftande tejp (se bilden till vänster nedan). Aluminiumfolie leder ström och genom att sätta en bit folie över de båda svarta sladdändarna kopplas dessa ihop. Över de två röda sladdändarna sitter också en bit aluminiumfolie, men de sitter en bit ifrån varandra på pappbiten och har ingen elektrisk kontakt.

Den grå pappbiten fungerar som en enkel strömbrytare. Först när pappbiten viks ihop så att de båda aluminiumdelarna får kontakt sluts kretsen och summern börjar pipa.

Mätinstrument

Nästa steg var att bygga ett litet mätinstrument. Då använde vi en lysdiod, en batterihållare och två ”sockerbitar”. Med hjälp av en sockerbit (kallas även kopplingslist eller kopplingsplint) kan man enkelt koppla ihop till exempel änden på en sladd med benet på en komponent.

Benen på lysdioder är olika långa. För att lysdioden ska kunna lysa måste det korta benet kopplas till batteriets minuspol, vilket är den svarta sladden på batterihållaren.

Med hjälp av vårt mätinstrument försökte vi ta reda på hur raderna på en experimentplatta hänger ihop. När lysdiodens långa ben och den röda sladdänden från batteriet sätts ner i varsitt hål som har elektrisk kontakt med varandra kommer lysdioden att lysa. Om det inte finns någon elektrisk kontakt så sluts inte den elektriska kretsen och lysdioden lyser inte.

Experimentplattor är ytterligare ett fiffigt sätt att koppla ihop komponenter och sladdar. Det gäller att hålla reda på vilka hålrader som har elektrisk kontakt med varandra, men sedan är det bara att sticka ner komponenternas ben och sladdändar i hålen för att koppla ihop dem.

Vi lär oss styra servomotorer

IMG_6443

En servomotor är en stark liten motor som istället för att snurra runt, runt väldigt fort bara vrider axeln en liten bit. Våra servomotorer kan vrida sig högst ett halvt varv. Med hjälp av en mikrokontroller och ett speciellt program kan man bestämma hur långt servomotorn ska vrida sig, hur fort och hur ofta.

Den mikrokontroller vi använde kommer från Electrokit. Programmet som används för att programmera mikrokontrollern finns att ladda ner kostnadsfritt från Electrokits sajt.

Mikrokontroller

Första utmaningen var att installera programmet. Vi fick problem eftersom säkerhetsinställningarna i våra datorer, som har Windows 10, gjorde att det inte gick att installera alla drivrutiner. Efter en del googlande och trixande lyckades vi tillslut avaktivera skyddet och kunde så småningom slutföra hela installationen.

Till mikrokontrollern behövs en sladd med en speciell liten kontakt som går att koppla mellan datorns USB-port och kontakten på mikrokontrollern.

Mikrokontroller kopplad till dator

Servomotorn har tre sladdar som slutar i en gemensam liten kontakt. Kontakten ska sättas fast på mikrokontrollern så att den bruna sladden hamnar ytterst.

Servosladd

Det går att koppla in upp till sex servomotorer, men vi nöjde oss med två.

Flera servon

Mikrokontrollern ska också ha ha 5 Volts spänning. Vi använde tre stycken 1,5 Voltsbatterier (vilket ju bara blir 4,5 Volt, men det räcker) i en batterihållare. För att ansluta batterihållaren till mikrokontrollern behövde vi fixa till en speciell sladd. Vi tog en färdig sladdanordning, som hade en liten kontakt i ena änden. Till de två lösa sladdändarna anslöt vi den svarta och den röda sladden från en batterikontakt. Vi skalade alla sladdändar och tvinnade sedan ihop dem två och två. Den lilla kontakten kopplades sedan in till mikrokontrollern och batterikontakten sattes fast på batterihållaren.

Servo och batteri anslutna

Vi fick en påminnelse om hur lätt hänt det är att man kortsluter batterier. I bilden ovan kan man se att de hoptvinnade sladdändarna inte är elektriskt isolerade. Det innebär att de två sladdarna kan råka komma i elektrisk kontakt med varandra och då kortsluts batterierna och blir väldigt varma. För att isolera de nakna sladdändarna räcker det med att vira ett par varv tejp över. Man kan också använda krympslang.

Dags att koppla in datorn och provköra programmet!

Vi avslutade med att fundera över hur man kan använda servomotorer för att åstadkomma en rörelse.

Ritning

Vi provar oss fram med kugghjul och kuggstänger

Kugghjul och kuggstång

Med mekaniska lösningar kan man göra de mest fantastiska saker. Fast om man inte har någon egen praktisk erfarenhet är det rätt klurigt att komma på hur man ska göra.

Vi har provat oss fram med kugghjul och kuggstänger. En kuggstång kan man använda för att skjuta något ut/upp/ner/fram/tillbaka. Våra kugghjul och kuggstänger är av trä och laserskurna.

Om vi drar den här åt andra hållet kanske?

Det kan man ju göra i och för sig. Fast då blir det…

Om man snurrar då…

Min hjärna funkar inte så!

Om vi gör så här så åker den upp… och sedan tar det slut här och då åker den ner.

Det är bara att vi sågar av lite här!

Vi måste hindra den från att åka ut där.

En variant är att göra en… eller om vi tar en sån!

Då tänker jag så här att först bestämmer vi ett mått… Vilken bredd ska vi ha?

Jag vet inte hur vi ska använda den här rörelsen.

Då går den långsamt ner och sedan långsamt upp.

Är den mitt på där nu?

Ja! Var inte det där perfekt!

Den åker jättefint.

Det är snyggt hörni! Vackert!