От «От искры до тестера напряжения:



создаем тестер для батареек»
Хорошо
Вернуться на главную?
мастер-класс
  • Физика
    • Механика: Законы Ньютона, силы, действующие на тело, балансировка и устойчивость конструкции;
    • Электродинамика: Принципы работы аккумуляторов, законов Ома и Кирхгофа;
  • Математика
    • Геометрия и тригонометрия: Расчеты углов наклона, расстояния, траектории полета;
    • Алгебра и статистика: Анализ данных, расчет оптимального режима работы двигателя, оптимизация энергозатрат.
  • Информатика
    • Программирование: Написание кода для микроконтроллеров Arduino
    • Электронные схемы: Подключение компонентов
  • Технология
    • Конструирование и моделирование: Создание чертежей, выбор материалов, сборка и тестирование прототипов;
    • Работа с инструментами: Использование инструментов для сборки и настройки квадрокоптера.
Из исторического архива
Опыт прошлого
События
В 1800 году итальянский учёный Алессандро Вольта создал первую химическую батарею, получившую название "вольтов столб" в его честь. Эта батарея представляла собой устройство, в котором чередовались слои цинка и меди, разделённые гальванической жидкостью, например, раствором соли. Такой конструкцией он стал первым стабильным источником электропитания, что положило начало развитию электрохимии как научной дисциплины.
В 1837 году английский ученый Чарльз Фарадей предложил первый прибор для измерения напряжения, который можно назвать одним из первых вольтметров.
Из исторического архива
Полезные ссылки:
История создания батарейки История создания вольтметра
История батарейки и аккумулятора
Видео рассказывает об истории изобретения батарейки и аккумулятора
Фотографии первой батареи, примера тестирования батарейки на искру и первого вольтметра:
Вызовы настоящего
Технологии
1. Современными популярными инструментами для измерения напряжения батареек и аккумуляторов являются мультиметры (вольтметры). Эти универсальные приборы широко распространены и позволяют точно измерять как постоянное (DC), так и переменное (AC) напряжение. Мультиметры обеспечивают высокую точность, достигающую нескольких десятков милливольт, и подходят для использования как в стационарных лабораторных условиях, так и в полевых условиях, что делает их незаменимыми для профессиональных специалистов и любителей.
2. Для быстрого и удобного определения уровня заряда батареек и аккумуляторов применяются портативные цифровые тестеры. Эти устройства предназначены для быстрой проверки состояния источников питания: они могут отображать текущий остаток энергии или показывать состояние через цветовую шкалу или цифровое значение. Просты в использовании, такие тестеры идеально подходят для проверки в магазинах, домашних условиях и при повседневном использовании, позволяя быстро определить необходимость замены батареек или зарядки аккумуляторов.
О чём мероприятие?
Представьте школьников, которые на мастер-классе не просто учатся собирать устройство, а создают настоящий инструмент для оценки состояния батареек с помощью Arduino — одной из самых популярных платформ для электронных проектов. Начав с простого тестера на основе светодиодов, показывающих уровень заряда цвета и с цифрами на дисплее, ребята погружаются в увлекательный мир электроники и программирования. В процессе они узнают, что такое ток и напряжение, научатся устанавливать библиотеки Arduino и проверять работоспособность нескольких батареек. Это не просто урок — это шаг в большой мир технологий, где каждый создаёт полезные знания и навыки, которые пригодятся в будущем.
Для кого образовательное мероприятие?
Если вы — родители и дети, увлечённые электроникой и техниками, мечтающие раскрыть для себя новые горизонты или найти увлекательное хобби, то это мероприятие создано для вас! Представьте, как совместное творчество превращается в увлекательное путешествие в мир современных технологий. Вы сможете познакомиться с основами электроники и программирования, научиться создавать свои первые устройства и понять, как работают батарейки и электроцепи. Это уникальный шанс не только получить полезные знания, но и открыть в себе новые способности, а также провести время всей семьёй за интересным и полезным делом. Начинайте вместе — и пусть ваше будущее станет ещё ярче и интереснее!
Для работы вам понадобится:
а – плата Arduino (мы будем использовать Uno, но подойдут и любые другие модели)
б – макетная плата
в – три светодиода разного цвета
г – резистор
д – провода папа-мама
е – провода папа-папа
ж – крона 9В
з – адаптер для кроны
и – батерейка 1,5В
Полезные материалы:
Этот раздел включает сценарный план проведения мероприятия, а также может включать ссылки на скачивание скриптов, готовое ПО, библиотеки и т.п., сторонние ресурсы с нужными данными, справочники, инструкции, статьи и т.п. (это можно оформить кнопками, например поставить в шаблоне 2-3 штуки)
Тестер для батареек на Arduino: инструкция по сборке
Ход работы:
Подробный алгоритм действий с рисунками, схемами, ссылками. (тексты + возможно фото, схемы, ссылки)

По каждому шагу – кратко пояснения к выполнению, практическое действие (что делаем), что должно получиться в результате выполнения шага. Также в логике выполнения шага можно привести ссылки на источники (дополнительные материалы), при необходимости (например, на готовый программный код для скачивания, видео, трафареты, развертки и т.п., относящиеся к конкретному шагу).
1. Первый шаг
Здесь находится общее описание шага, если нужно. Блоки, расположенные в разделе "Ход работы" можно копировать и менять местами по необходимости.
Подробное описание шага
1. Рассмотрим светодиод. У него есть два вывода, один длинный, другой короткий. Длинный вывод у светодиода имеет полярность “+”, короткий “-”.
Установим светодиоды на макетную плату, так как показано на рисунке. Для удобства дальнейшего восприятия, установим светодиоды так, чтобы длинные положительные выводы были справа.
Затем параллельно соединим проводами «папа-папа» крайний левый светодиод со вторым и затем с третьим.
Далее установим контакт между Arduino и схемой. Подключим провод папа-папа от макетной платы, как показано на рисунке ниже к порту GND на Arduino
Затем подключим свободные правые выводы светодиодов к плате Arduino. Вывод красного светодиода подключим к цифровому пину 2, желтого к 4, зеленого к 6.
Затем подключим провод папа-папа одним выводом в порт А1, второй порт оставим свободным. Так же подключим ещё один провод к GND порту, оставив один вывод свободным. Свободными выводами мы будем измерять напряжение на батарейках.
Затем подключим провод папа-папа одним выводом в порт А1, второй порт оставим свободным. Так же подключим ещё один провод к GND порту, оставив один вывод свободным. Свободными выводами мы будем измерять напряжение на батарейках.
2. Второй шаг
Здесь находится общее описание шага, если нужно. Ниже расположены подпункты на случай, если шаг нужно разбить на более промежуточные шаги
1) Первый подпункт
Далее используя USB-кабель, подключим Arduino к компьютеру.
2) Второй подпункт
Далее произведём установку программного обеспечения Arduino IDE. Зайдём на официальный сайт по ссылке из раздела. Далее выберем ссылку для нужной нам операционной системы. Например, нажмём на Windows Win10.
2) Третий подпункт
Теперь нажмём “Just Download” и на следующей страницы повторим действие.
3) Четвёртый подпункт
Найдём файл Arduino_ide.exe в папке загрузки и проведем пошаговую установку. Путь установки программы рекомендуется оставить по умолчанию.
5) Пятый подпункт
Откроем программу Arduino IDE и укажем нужную нам плату Arduino UNO
6) Шестой подпункт
Откроем программу Arduino IDE и укажем нужную нам плату Arduino UNO
7) Седьмой подпункт
Далее выделим и удалим:
void setup() {
 // put your setup code here, to run once: }
void loop () {
// put your main code here, to run repeatedly:}
8) Восьмой подпункт
#define RED   2       // красный светодиод
#define YELLOW 4   // желтый светодиод
#define GREEN 6    // зеленый светодиод
#define TESTER A1  // порт для подключения батарейки

int data;
float voltage;

void setup() {
  Serial.begin(9600);   // запускаем серийный монитор порта

  pinMode(RED, OUTPUT);
  pinMode(YELLOW, OUTPUT);
  pinMode(GREEN, OUTPUT);

  pinMode(TESTER, INPUT);
  analogWrite(TESTER, LOW);
}

void loop() {
  data = analogRead(A1);    // считываем данные с порта A1
  voltage = data * 0.0048;  // переводим значения в вольты

  Serial.print(voltage);        // выводим напряжение на монитор
  Serial.println(" Volts");

  if ( voltage >= 1.5 ) {
     digitalWrite(GREEN, HIGH);
     digitalWrite(YELLOW, LOW);
     digitalWrite(RED, LOW);
  }

  else if ( voltage < 1.5 && voltage > 1.3 ) {
     digitalWrite(GREEN, LOW);
     digitalWrite(YELLOW, HIGH);
     digitalWrite(RED, LOW);
  }

  else if ( voltage <= 1.3 ) {
     digitalWrite(GREEN, LOW);
     digitalWrite(YELLOW, LOW);
     digitalWrite(RED, HIGH);
 }

  delay(500);
}

9) Девятый подпункт
Далее нажмём на кнопку “Компилировать/ Verify”
10) Десятый подпункт
Далее нажмём на кнопку “Загрузить/ Upload”
11) Одинадцатый подпункт
Теперь проверим наш тестер. Поднесём батарейку к клеммам. К проводу, подключенному к порту А1 поднесём положительный контакт батарейки(пимпочка), а к проводу, подключённому к порту GND отрицательный контакт батарейки (плоская часть).
3. Третий шаг
Подготовим немного батареек и посмотрим, как будет реагировать тестер на заряд разных батареек. Исходя из программного кода, который мы вставили в Ардуино, если заряд нашей батарейки ниже 1,3 В, то горит красный светодиод и это означает что батарейка разряжена, если от 1,3 до 1,5 то горит желтый светодиод и это означает что уровень заряда чуть выше или ниже среднего, а если больше 1,5 то горит зеленый – батарейка заряжена.
Итоговый продукт
Обсуждение результатов или рефлексия в кругу семьи
А теперь предлагаем вашей семье оценить полученный результат! Это может быть взаимная оценка работ друг друга или совместное обсуждение и общая оценка итогов нашего мастер-класса. Такой вид заключительной работы называется рефлексией, и провести ее можно игровым и увлекательным способом.

Давайте поиграем: кто быстрее ответит на вопрос:
1. Какие навыки, полученные на мастер-классе, ты считаешь наиболее полезными в будущем?
2. Узнал ли ты что-то новое о сборке схемы?
3. Как эти знания могут быть применены в вашей будущей профессиональной деятельности?
4. Хочешь ли ты продолжить обучение и практику в области электроники? Почему?
Вопросы для обсуждения
По уровням методологии Блума
Запоминание
  • Какие основные компоненты необходимы для сборки тестера для батареек?
  • Какая функция выполняет резистор в схеме тестера?
  • Назовите шаги, необходимые для первоначальной проверки батарейки.
Авторы
  • Мотовилов Марк Александрович
    Автор
    Педагог дополнительного образования
    АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Ларина Людмила Николаевна
    Продюсер
    Начальник научно-методического отдела
    АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Костюченко Тамара Георгиевна
    Методист
    Тьютор, методист АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Красовский Александр Владимирович
    Веб-дизайнер
    Педагог дополнительного образования
    АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Мотовилов Марк Александрович
    Автор
    Педагог дополнительного образования
    АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Ларина Людмила Николаевна
    Продюсер
    Начальник научно-методического отдела
    АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Костюченко Тамара Георгиевна
    Методист
    Тьютор, методист АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»
  • Красовский Александр Владимирович
    Веб-дизайнер
    Педагог дополнительного образования
    АНО ДО «Детский технопарк «Кванториум»