LEGO 空氣感應器工作坊

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前序

樂高空氣品質工作坊教導參與者如何使用基本積木建造自己的空氣感應器! 透過樂高積木和Arduino電路板,這個工作坊能啟發學員們對所在地區空氣質量的關注,並赋予他们社區倡導者和未來環保領袖的能力。  

這個空氣感應器使用許多低成本感應器技術所應用的光散射技術來測量空氣顆粒物污染。 雖然感應器不能提供研究級的空氣質量數據,但它的目的是提供環境教育和青年賦權。 透過這個工作坊,年輕人將能發展科技知識、批判性思考和問題解決能力。這些能力可以應用到學業和其他方面。 

動手操作的互動式科學教育提供了應用技術知識、培養領導力和工程技能的機會,並鼓勵參與者投身於 STEM 相關領域以解決現實世界的問題。 

我們與合作夥伴 Little Manila Rising — 教育機構位於 Stockton, CA — 組織並與其機構的環保正義青年隊實施一個工作坊。 

下面我們提供了DIY感應器的製作說明。如果有問題或想要合作開啟工作坊,請跟我們聯繫 info@airguardian.org

我們來做一個吧!

DIY 樂高感應器
製作時間:10分鐘準備器材
20分鐘拼裝
10分鐘接排線路
30分鐘纂寫程式碼
15分鐘測試
The LEGO Sensor is intended as an instructional tool. This is an advanced version of a similar LEGO Sensor created by the University of Utah. Some skill at electronics, soldering, and programming will be helpful if you are working by yourself. 
其他參考文件:Microcontroller Programming Arduino IDE [Public]
Electronics_Presentation [Public]
LEGO Sensor Data User Interface [Template]
Arduino Programming Files [Public] 
若有問題可跟我們聯繫: info@airguardian.org

材料清單
製做一個感應器項目
LEGO 組合的光路
~ 275Piece Building Bricks Set
26″ x 6″ Lego Baseplates
11×2 Brick with Hole
電路板材料
1White LED Diode Light
1Photo Light Sensitive Resistor
1Resistor 10K Ohm 1/4 Watt PTH
1Resistor 100 Ohm 1/4 Watt PTH
1DC Axial Fan, Brushless Motor, 5 V, Square, 25 mm, 6 mm
10Multicolor Jumper Wires (Male to Male, Male to Female, Female to Female)
1SparkFun RedBoard (ESP32) – Programmed with Arduino
132GB Micro SD Card
1OLED Module Serial Display Board Module for Arduino
1170 Point Mini Breadboard Kit
12000mAh Rechargeable 3.7V Lithium Ion Polymer Battery with JST Connector

組裝說明

  1. 開始前請確保上述材料已備妥。
  2. 要設計光的路線。可以發揮你的想像力,或者參考我們建議的設計。
  1. 把風扇,arduino版,跟麵包板固定在底板。
  1. 使用焊錫將電阻焊接到紅色電源線上,為白光 LED 和光敏電阻 LED 做準備。
    • 光敏電阻 LED需要使用一個 10kΩ 電阻。
    • 白光 LED需要使用一個 100Ω 電阻。
  2. 將光敏電阻與白光LED放入有洞的樂高積木裡。 
  3. 用剩餘的樂高把光線路徑組裝好。
  4. 依照下圖把所有線路接上。 
  1. 接上鋰聚合物電池。 
  2. 檢查是否有任何零件過熱或工作不正常。 
    • 例如:白光 LED 不亮、風扇不旋轉、OLED 螢幕保持關閉。
    • 如果發生上述任何情況,請關閉設備並仔細檢查所有接線。 
  3. 如果需要對感測器進行編碼,可以參考以下說明安裝免費的 Arduino介面軟體 Microcontroller Programming Arduino IDE [Public]  可以套用這個 sketch 設定檔: Anthropocence_ParticleCounter.ino.
  4. 當所有線路依據上圖插好插滿以及軟體設定完成,恭喜你可以開始搜集資料了! OLED 螢幕應會顯示類似下圖的資訊: 
  1. 系統將會設定為您的當地網路時間,OLED顯示器上可以檢查。儀器將每10秒進行一次測量並將其數據顯示在OLED螢幕上。
    • 測量結果與顆粒數量成反比。
    • 測量值越高,空氣品質越好。
    • 測量值越低,空氣品質越不好。
  2. 您可以取出 Arduino 板上的 microSD 卡並將其加載到筆記型電腦上來查看這些測量結果。
    1. 這是供您使用的數據分析電子表格:
      1. LEGO Sensor Data User Interface [Template] 
    2. 注意:一旦 micoSD 卡從 Arduino 板中取出,它就不再保存測量結果只會顯示在螢幕上。 

如果您已完成上述所有步驟,您應該擁有一個可以正常工作的樂高空氣感應器!

如果您遇到問題,請隨時聯絡AirGuardian團隊 info@airguardian.org 在社群媒體上留言。

Acknowledgements

These teaching modules were originally developed by AIRU at the University of Utah, with sponsorship from the National Science Foundation and the Rocky Mountain Power Foundation. The LEGO Air Sensor Workshops were modified and funded by the Anthropocene Institute.

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