1-сабақ
Мақсат
Көміртек тотығы, табиғи газдар (метан, пропан) деңгейінің дәл көрсеткіштерін өлшейтін, сонымен қатар газды қашықтан қабылдауға болатын GSM модуліне қосылатын өзіңіздің жеке «ақылды» газ ағу сенсорын жасау және жобалау. Газ ағыны туралы ескерту. Соңында сенсорларға арналған корпус жасау.
Күтілетін нәтиже
Жобаны зерттегеннен кейін оқушылар мына қабілеттерді меңгере алады:
– мұғаліммен қарым-өатынас және топпен жұмыс жасау дағдыларын меңгеру
– алынған ақпаратты талдау және қорытындылау
– оқуға деген жауапкершілікті көзқарас қалыптасады
– Arduino UNO құрылғысымен (платформасымен) жұмыс істеуді үйрену
– автоматтандырудың негізгі дағдыларын және электрондық құрылғылармен жұмыс істеу дағдыларын меңгеру
– дайын қолданбалы компьютерлік бағдарламаларды пайдалану
– өрт қауіпсіздігі ережелерімен, материалдар мен жану өнімдерінің классификациясымен, газдың (түтіннің) датчиктерінің жұмыс істеу принциптерімен танысу;
Пәнаралық байланыс:
– информатика (бағдарламалау тілдері, ДК-мен жұмыс, Arduino-мен жұмыс)
– Физика (электроникамен жұмыс, автоматика)
– технология (корпусты жасау, орнату және жабдықты пайдалану)
– Химия (материалдар мен жану өнімдерінің классификациясы, химиялық реакциялар)
Мұғалімге нұсқаулық
Сабақтың басында ұсынылады:
– жобаға қызығушылықты ояту үшін бірнеше «қызықты сұрақтарды» қойыңыз, мысалы:
– SMART функцияналдардың не екенін білесіз бе? Айтып шығыңдар
– Газдың (түтіннің) ағуын анықтау құрылғылары дегеніміз не? Ол не үшін қажет?
– Жану кезінде қандай химиялық реакция байқалады? тағы сол сияқты
– оқушыларды жану дегеніміз не және одан бөлініп шығатын заттардың аспектілерімен таныстыру
– өрт қауіпсіздігі ережелерімен таныстыру
– оқушыларды Arduino UNO құрылғысымен таныстыру (сипаттама, жұмыс істеу принципі)
– оқушыларды электронды компоненттермен жұмыс істеу кезіндегі негізгі қауіпсіздік ережелерімен таныстыру
– дайын код және жалпы сызбаларды және электронды компоненттерді Arduino тақтасына қосу туралы нұсқаулармен қамтамасыз етіңіз.
– сенсорлар жасалғаннан кейін дайын құрылғының жұмысқа қабілеттілігін (жұмыс қабілеттілігін) тексеріңіз
– қорытындысында осы құрылғыда бүкіл командамен метеорологиялық зерттеу жүргізіп(зажигалка арқылы газ жіберіп сынап көруге болады) оқушыларды STEAM.KZ бағалау критерийлері бойынша бағалаңыз.
Кіріспе
Дүниежүзілік статистикалық мәліметтерге сүйенсек, көмірқышқыл газымен уланудан болатын өлім-жітім алкогольмен уланудан кейінгі екінші орында. Мысалы, Америкада жыл сайын көміртегі тотығымен уланудан 400-ге жуық адам өледі [2]. Қазақстанда сұйытылған және табиғи газбен уланудан болатын өлім-жітім жылына 20-дан асады. Уланудың себептері көбінесе пеш жабдықтары мен тұрмыстық газ құрылғыларының жұмысының бұзылуы болып табылады [1]. Үйге арналған көміртегі тотығы детекторы (миниатюралық құрылғы) иелеріне ықтимал қауіптер туралы уақтылы ескертуге және жағымсыз салдарды жоюға көмектеседі.
Бүгінгі күні көптеген үй шаруашылықтары газ пештерін немесе басқа газ жабдықтарын пайдаланады. Газ жабдығын пайдалану кезінде әрқашан газдың ағып кету қаупі бар, бұл өртке және жарылысқа әкелуі мүмкін. Газдың шығуын дер кезінде анықтау үшін газдың ағып кетуін анықтау жүйелерін қолданған жөн.
Бұл жобада Arduino негізіндегі сымсыз газ қауіпсіздігі құрылғысының дизайнын ұсынады. Құрылғы үйде пайдалануға арналған. Сондай-ақ, кейбір өзгертулерден кейін бұл жүйе өнеркәсіптегі басқа қолданбалар үшін немесе олардың қызметі СКГ және табиғи газға тәуелді зауыттарда да қолданылуы мүмкін.
Пайдаланылған әдебиеттер:
Енді, сіздер жасайтын датчик қалай жұмыс істейтіні туралы сөйлесейік.
1. Датчик қандай заттарға әсер етеді деп ойлайсыз (сезімталдығы)?
– Жауап айқын, газ / түтін!
2. Газ / түтін қалай пайда болады?
– Әрине, Сіз дұрыс айтасыз, жану процесі кезінде немесе газдың құбырдан шығуынан.
“Химия” сабағында, Сіз жану процесін оқыған шығарсыздар!
Міне, Жану – бұл күрделі физика-химиялық процесс, онда бастапқы заттар жану өнімдеріне айналады. Бұл экзотермиялық реакция кезінде пайда болады, онда көп мөлшерде жылу (от-жалын-түтін) және жарық бөлінеді.
Енді не жанатынын және оларды қалай жіктеуге болатынын анықтайық.
Әр үйде жанып кетуі мүмкін заттар бар, мысалы, ағаш шкаф, киім, перделер пластикалық материалдан жасалған тұрмыстық техника және т.б. Сонымен, үйде бар нәрсені №1 кестеге қарап жіктеңіз.
| Өрт қауіпсіздігі бойынша заттарды жіктеу | Құрамы | Жану өнімі |
| Өсімдік (Табиғи талшықтар) | мақта, зығыр және сисал, негізі құрамы – целлюлоза | көміртегі диоксиді, көміртегі оксиді және су |
| Синтетикалық тоқыма материалдары | вискоза, ацетат, нейлон, полиэстер, акрил | жану кезінде пайда болатын негізгі газдар-көміртегі диоксиді, көміртегі оксиді және су буы |
| Пластмасса | оқшаулағыш материалдар, кейбір техника пластиктен жасалған | сутегі хлориді, өткір тітіркендіргіш иісі бар. Сутегі хлоридімен ұзақ уақыт демалу өлімге әкелуі мүмкін |
| Ағаш және ағаш материалдары | шкаф, үстел, орындық | су буы, жылу, көмірқышқыл газы және көміртегі тотығы. Адамдар үшін басты қауіп-оттегінің болмауы және көміртегі тотығының адамға қауіпті мөлшерде болуы. Сонымен бірге, ағаштың жануы кезінде альдегидтер, қышқылдар және әр түрлі газдар пайда болады. Бұл заттар қатты тітіркендіргіш әсерге ие. |
| Минералды мақта (фенол-формальдегидті шайырлар) | үй құрылысында қолданылатын материалдар | |
| Пенополистирол, пенополиуретан |
Енді, жану процесінің негізгі өнімдері жайлы сөйлесейік.
Біз жасайтын датчик осы газдарға (өнімдерге) әсер етеді, несе сезімтал.
Кестеге назар аударсаңыз, негізінен, жану өнімдеріне – улы газ, көмір қышқыл газы, хлорсутек жатады.
| Көміртегі оксидтері | |
| Көміртегі монооксидіУлы газ | Көміртегі диоксидіКөмірқышқыл газы |
 | О=С=О |
 |  |
Улы газ қалай пайда болады (СО)?
Улы газ құрамында көміртегі (С) бар заттардың жануынан пайда болады.
2С + O2 = 2CO
CO2 + С = 2CO
Көмірқышқыл газы қалай пайда болады?
Көмірқышқыл газы органикалық заттардың жануы мен шіруінен, сонымен қатар адамдар дем шығарғанда пайда болады.
С + O2 = CO2
Пластмасса қалай жанады (поливинилхлорид)?
(-CH2-CHCl-)n + 2.5nO2→2nCO2 + nH2O + nHCl
Целлюлоза қалай жанада?
Целлюлоза + О2 = CO2 + H2O или (С6Н10О5)n+6n O2 ——-> 6n CO2 + 5n H2O
Практикалық бөлім
Енді arduino бөлігіне көшейік
Енді біз Arduino IDE орнатуды және кодты қалай жазуды және оны іске қосуды үйренеміз.
Arduino IDE орнату бойынша бейне оқулықты мына сілтемеден таба аласыз. Сілтеме
Енді Arduino IDE-мен жұмысты бастайық
Кодты іске қосу үшін алдымен arduino компьютерге қосылғанын тексеру керек.
ол үшін Инструменты-> Порт батырмасына өтеміз, мұнда портты таңдауымыз керек
Енді біз arduino-ға команда бере аламыз. Дисплейді arduino-ға қосып, экранда қандай да бір жазуды шығарып көрейік
Ол үшін біз LiquidCrystal_I2C кітапханасын орнатуымыз керек.
Бұл кітапхананы жүктеп алу үшін сілтемені басыңыз. Сілтеме
Кітапхананы орнату бойынша бейне сабақты мына сілтемеден таба аласыз. Сілтеме
Біз қажеттінің бәрін орнатқаннан кейін, құрылғымызды жасауға кірісейік.
1-қадам. Дисплейді arduino-ға қосыңыз
Төменде LCD дисплейді arduino-ға қосу диаграммасы берілген
2-қадам. Енді дисплей экранында Hello World жазуын көрсетеміз
Кітапхананы орнатқаннан кейін Arduino IDE ашыңыз және осы кодты іске қосыңыз, кодты жүктеп алу үшін төмендегі сілтемені басыңыз. Сілтеме
#include <LiquidCrystal_I2C.h> // подключаем библиотеку
#include <Wire.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);
void setup(){
lcd.init();
lcd.backlight();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(“Hello World!”);
}
void loop() {
}
