Opintojakson sisällöt

2016-12-01T20:32:18+02:00

Kokonaisuus	Sisältö	Tavoitteet	Tehtävät	Materiaalia
1	Tutustuminen kurssin sisältöihin, tavoitteisiin ja välineisiin.	Oppilas tietää, mitä opintojakso pitää sisällään, miltä arduinot näyttävät ja millaisia välineitä kurssilla käytetään.	Testataan valmista Blink-esimerkkiä.	Erilaisia arduino-laitteita: https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560 https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUno https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardNano Aloitusopas: https://www.arduino.cc/en/Guide/HomePage
2	Arduinon ohjelmointiin käytettävä kieli. Morsetus ledillä.	Oppilas ymmärtää arduino-ohjelman rakenteen (setup/loop), eri muuttujatyyppien erot ja osaa siirtää kirjoittamansa ohjelman arduino-laitteelle.	Muokataan valmista Blink-esimerkkiä siten, että se morsettaa oppilaan nimen tavallisen vilkkumisen sijaan.	Muuttujista: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Variables Kielestä yleisesti: https://www.arduino.cc/en/Reference/HomePage Blink-esimerkki: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Blink Morseaakkoset: http://fi.scoutwiki.org/Morsen_aakkoset
3	Arduinon digitaaliset pinnit, Serial.print, digitalWrite, digitalRead ja pulseIn-funktiot, ehtolauseet, etäisyyssensori	Oppilas ymmärtää eron HIGH- ja LOW-tilojen välillä sekä osaa käyttää ehtolauseita ja asettaa arduino-laitteen digitaalisille pinneille arvoja. Oppilas tutustuu ultraääni-etäisyyssensorin käyttöön, sekä Serial Monitorille tulostamiseen	Tehdään ohjelma, joka vilkuttaa lediä kolmella eri tiheydellä riippuen kuinka kaukana etäisyyssensori havaitsee esteen.	Digitaalisista pinneistä: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/DigitalPins Ehtolauseista: https://www.arduino.cc/en/Reference/If https://www.arduino.cc/en/Reference/Else Etäisyyssensorista: http://www.instructables.com/id/Simple-Arduino-and-HC-SR04-Example/?ALLSTEPS
4	Analogiset pinnit, pulssinleveysmodulaatio, potentiometri, summeri	Oppilas ymmärtää erot digitaalisten ja analogisten pinnien välillä sekä tietää, mitä pulssinleveysmodulaatio tarkoittaa. Oppilas tutustuu potentiometrin ja summerin toimintaan.	Tehdään ohjelma, jonka avulla ulkoisen ledin kirkkautta voidaan säätää pulssinleveysmodulaatiolla potentiometristä saatavan lukeman perusteella. Tehdään ohjelma, jonka avulla summerin tuottamaan ääneen voidaan vaikuttaa potentiometriä kääntämällä.	Potentiometri ja analogRead: https://www.arduino.cc/en/tutorial/potentiometer analogWrite: https://www.arduino.cc/en/Reference/AnalogWrite Pulssinleveysmodulaatio: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PWM Summeri: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/PlayMelody http://www.instructables.com/id/How-to-use-a-Buzzer-Arduino-Tutorial/?ALLSTEPS
5	Toistorakenteet, nesteenkorkeus-sensori, sensorin ulostulon kalibrointi	Oppilas osaa käyttää for- ja while-silmukoita ohjelmissaan. Oppilas ymmärtää toimenpiteet analogisen sensorin ulostulon kalibroinnissa.	Mitataan nesteenkorkeutta sensorilla ja pyritään määrittämään saatavasta signaalista nesteenkorkeus cm-yksikössä. Tehdään ohjelma, joka vilkuttaa lediä cm-korkeuden perusteella.	Toistorakenteet: https://www.arduino.cc/en/Reference/For https://www.arduino.cc/en/Reference/While https://www.arduino.cc/en/Reference/DoWhile Nesteenkorkeus-sensori, esimerkiksi: http://www.instructables.com/id/liquid-level-sensor-tutorial/?ALLSTEPS http://www.learningaboutelectronics.com/Articles/Arduino-liquid-level-sensor-circuit.php
6	Servot, tasajännite-moottorit, joystick, Hall-anturi ja transistorit.	Oppilas ymmärtää transistorien toimintaperiaatteen ja kykenee käyttämään niitä moottorien ohjaamiseen tarvittaessa. Oppilas osaa ohjata servoja ja ymmärtää hall-anturin	Ohjataan servon asentoa joystick-ohjaimella. Mitataan etäisyyttä magneettiin hall-anturilla ja säädetään moottorin nopeutta etäisyyden perusteella.	Servo: http://www.instructables.com/id/Arduino-Servo-Motors/?ALLSTEPS Moottoreista ja transistoreista: https://learn.adafruit.com/adafruit-arduino-lesson-13-dc-motors?view=all Hall-anturista: http://playground.arduino.cc/Code/HallEffect Joystickistä: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/JoyStick
7	Syötteen antaminen Serial.read-komennon avulla tietokoneelta, painikkeet, valoisuuden ja lämpötilan mittaus	Oppilas osaa syöttää arduino-laitteelle syötteitä tietokoneelta, ohjata ohjelman ja laitteen toimintaa painikkeiden avulla sekä hyödyntää lämpötilan ja valoisuuden antureita.	Tehdään laite, joka mittaa lämpötilaa pimeällä. Lämpötilan noustessa tietyn rajan yli, laite vilkuttaa lediä. Käyttäjä voi antaa laitteelle valoisuuden ja lämpötilan arvoille uudet rajat painamalla ensin painiketta ja sen jälkeen syöttämällä rajat tietokoneelta.	Syötteen antaminen: http://www.toptechboy.com/arduino/lesson-12-simple-and-easy-way-to-read-strings-ints-and-floats-over-arduino-serial-port/ Lämpötilan mittaamisesta: https://learn.adafruit.com/tmp36-temperature-sensor?view=all Painikkeesta: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Button Valoisuuden mittaamisesta: http://www.instructables.com/id/How-to-use-a-photoresistor-or-photocell-Arduino-Tu/?ALLSTEPS
8	Robotin suunnittelu ja esimerkkirobotin rakentaminen	Oppilas osaa hahmotella robotin toimintalogiikkaa sekä kartoittaa sen tarvitsemia sensoreita toiminnan tarpeiden mukaan. Oppilas osaa rakentaa robotin ohjeistetusti.	Pohditaan, mitä toimintaa automaattisesti avautuviin sähköoviin liittyy ja mitä tietoja sähköovi tarvitsee toimiakseen. Rakennetaan opettajan ohjeiden avulla toimiva sähköovi.	Esimerkkitoteutus:
9	Oman robotin suunnittelu, toteutus ja esittely	Oppilas osaa suunnitella robotin oikean elämän tarvetta varten ja kykenee avustettuna rakentamaan toimivan prototyypin robotista. Oppilas pystyy esittelemään robottinsa tärkeimmät toiminnot muille samantasoisille oppilaille ymmärrettävästi.	Suunnitellaan, rakennetaan ja esitellään robotti. Robotin idea voi tulla esimerkiksi jostain oppilaan omasta tarpeesta tai havainnoimalla ja pyrkimällä kopioimaan jokin olemassa oleva automatisoitu toiminto. Oppilaat tuottavat työskentelystään kirjallisen raportin sekä esittelevät robottinsa muille oppilaille.

Sisältö

Opintojakson sisällöt