Μάθημα 5 - Αισθητήρες και Το Περιβάλλον

 

β1: Ολοκληρώθηκε η 1η ώρα

β2: Ολοκληρώθηκε η 1η ώρα

Στόχοι μαθήματος:

• Να κατανοήσουμε πώς οι αισθητήρες μετατρέπουν φυσικά μεγέθη (π.χ. θερμοκρασία, φως) σε ηλεκτρικά σήματα.

• Να μάθουμε να διαβάζουμε και να ερμηνεύουμε τιμές από τον φωτοαισθητήρα (LDR).

• Να μάθουμε να διαβάζουμε και να ερμηνεύουμε τιμές από τον αισθητήρα θερμοκρασίας –υγρασίας HDT11.
  

• Να χρησιμοποιήσουμε τις μετρήσεις των αισθητήρων για να ελέγξουμε έξοδους (LED, Buzzer). 

Τα project που δημιουργήσαμε στο Tinkercad:

Project 1:

 Εδώ θα βρείτε το project 1 που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά. 

 Project 2:

Στο δεύτερο project  

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη

 

Επισημάνσεις μαθήματος 

1. Ο φωτοαισθητήρας (LDR) είναι ένας αισθητήρας, του οποίου η λειτουργία εξαρτάται από την ποσότητα του φωτός που πέφτει στην πάνω επιφάνειά του, η οποία έχει αυτό το χαρακτηριστικό κυματιστό σχηματισμό που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Διαθέτει δύο πόδια τα οποία δεν έχουν πολικότητα, επομένως δεν έχει σημασία με ποια σειρά θα τα συνδέσουμε. 

2. Ο τρόπος με τον οποίο συνδέουμε σε ένα κύκλωμα τον αισθητήρα LDR φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Όπως ειπώθηκε παραπάνω, δεν έχει σημασία η σειρά με την οποία θα συνδέσουμε τα ποδαράκια του LDR. 

Το ένα ποδαράκι συνδέεται στο pin των 5V, όπως δείχνει το κόκκινο καλώδιο, και το άλλο ποδαράκι συνδέεται με αντιστάτη που έχει σχετικά μεγάλη αντίσταση (συνήθως μια αντίσταση των 1.000Ω ή 1kΩ έως 10.000Ω ή 10kΩ). Προσοχή! Όλα τα project και οι εργασίες έχουν σχεδιαστεί για σύνδεση του LDR με αντίσταση των 1.000Ω ή 1kΩ. Το άκρο του αντιστάτη που συνδέεται με το LDR συνδέεται με κάποια αναλογική θύρα εισόδου (Α0 ως Α5), όπως δείχνει το πράσινο καλώδιο και το ελεύθερο άκρο του αντιστάτη συνδέεται με το pin GND, όπως δείχνει το μαύρο καλώδιο. 
 

3. Ο τρόπος λειτουργίας του LDR φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. 

Η ποσότητα του φωτός που πέφτει πάνω στην επιφάνεια του LDR προκαλεί ένα ηλεκτρικό σήμα που δίνει ο LDR στην αναλογική θύρα με την οποία είναι συνδεδεμένος. Στην παραπάνω εικόνα θεωρήσαμε ότι ο LDR είναι συνδεδεμένος στην θύρα Α0, επομένως σε αυτή τη θύρα θα πάει το σήμα του. Αυτό το σήμα με τη σειρά του μπορεί να θέσει σε λειτουργία κάποιο ηλεκτρικό στοιχείο του κυκλώματος, όπως π.χ. led, buzzer, μοτεράκι κτλ. 
 

4. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας λειτουργεί με ανάλογο τρόπο όπως ο φωτοαισθητήρας LDR, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Δηλαδή, ο αισθητήρας θερμοκρασίας αντιλαμβάνεται τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, με βάση αυτή δημιουργεί ένα ηλεκτρικό σήμα, το οποίο πηγαίνει σε κάποια θύρα εισόδου του Arduino. Αυτό το σήμα στη συνέχεια μπορεί να θέσει σε λειτουργία κάποιο άλλο ηλεκτρικό στοιχείο του κυκλώματος.  

5. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας που υπάρχει στο kit που χρησιμοποιούμε είναι ο HDT11, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Για την ακρίβεια ο αισθητήρας αυτός εκτός από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, μετρά και την υγρασία. Δηλαδή είναι ένας αισθητήρας θερμοκρασίας - υγρασίας.  

Ο αισθητήρας HDT11 μπορεί να έχει είτε τέσσερα είτε τρία πόδια. Αυτός που έχουμε στο kit έχει τρία πόδια, όπως φαίνεται στην πάνω εικόνα δεξιά. Με τον προσανατολισμό που φαίνεται στην εικόνα, το αριστερό πόδι συνδέεται στο pin των 5V (Vcc), το δεξί στο pin του GND και το μεσαίο θα συνδεθεί με κάποια από τα pin 12 - 2 (τα pin 13, 1 και 0 καλό είναι να αποφεύγονται για τη σύνδεση αισθητήρων). Προσοχή! Αν αλλάξετε τον τρόπο σύνδεσης των ποδιών Vcc και GND μπορεί να τον καταστρέψετε, γι' αυτό να είστε πολύ προσεκτικοί κατά τη συνδεσμολογία. 

 

6. Στο Tinkercad ο αντίστοιχος αισθητήρας φαίνεται στην παρακάτω εικόνα και ο τύπος του είναι "TMP36". Ο τρόπος σύνδεσής του είναι σχεδόν ο ίδιος: το αριστερό πόδι συνδέεται με τα 5V, το αριστερό με το GND. Προσοχή! Το μεσαίο πόδι του πρέπει να συνδεθεί σε κάποιο από τα αναλογικά pin A0 - A5. 

7. Η εισαγωγή του κώδικα προγραμματισμού του arduino με τον αισθητήρα HDT11, μέσω του Arduino Ide απαιτεί μια ειδική προσθήκη στο Arduino Ide. Αυτή η προσθήκη ονομάζεται "DHT Sensor Library", δηλαδή σε μετάφραση: "Βιβλιοθήκη αισθητήρα DHT". Τα βήματα για να γίνει η προσθήκη είναι τα εξής, όπως φαίνεται στις εικόνες που ακολουθούν:

α. Στο περιβάλλον του Arduino Ide επιλέγουμε με τη σειρά "Sketch" - "Include Library" - "Manage Libraries". 

β. Στο επόμενο παράθυρο που θα βγει γράφουμε - όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα - τη φράση "DHT Sensor Library". 

   

γ. Στη λίστα που θα προκύψει αυτόματα βλέπουμε τη βιβλιοθήκη "DHT sensor library" από την Adafruit. Θα μας δίνεται η επιλογή Install (στην παραπάνω εικόνα δεν φαίνεται διότι έχω ήδη εγκαταστήσει τη συγκεκριμένη βιβλιοθήκη, επομένως το Install έχει γίνει Remove, για να την αφαιρέσω αν το θέλω) την οποία κλικάρουμε για να εισαχθεί η συγκεκριμένη βιβλιοθήκη στο Arduino Ide. Προσοχή! Μετά την επιλογή Install θα προκύψει ένα εικονίδιο που θα αναφέρει το "Add depedencies". Καλό είναι να το επιλέξετε. Η εγκατάσταση της βιβλιοθήκης του αισθητήρα DHT11 θα ολοκληρωθεί μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. 

Πολύ πιθανό, αν κάνετε τον προγραμματισμό μέσω ΑΙ, να υπάρχει από το ΑΙ η προειδοποίηση εγκατάστασης της συγκεκριμένης βιβλιοθήκης. 

8. Προσοχή! Επειδή οι εργασίες στο Tinkercad έχουν τον αισθητήρα TMP36 προσέξτε τα εξής: ο αισθητήρας TMP36 πρέπει να συνδεθεί με κάποιο αναλογικό pin από το Α0 ως το Α5. Επιπλέον στο ΑΙ θα δηλώσετε ότι ο αισθητήρας είναι ο TMP36 του Tinkercad. Αυτή η πληροφορία είναι σημαντική για να λάβετε το σωστό κώδικα.  

 

Εργασίες για το σπίτι: 

Εδώ θα βρείτε τις εργασίες του μαθήματος.  

Προσοχή! Θα συμβούλευα τα παιδιά που θα κάνουν το κύκλωμα με πραγματικά υλικά, να το δοκιμάσουν πρώτα στο Tinkercad για να είναι σίγουροι ότι όλα λειτουργούν όπως πρέπει και δεν θα κάνουν ζημιά στο arduino ή στα buzzer.  

Μάθημα 3 - Μελωδίες με buzzer

β1: Η ενότητα ολοκληρώθηκε. Μπορείτε να κάνετε τις εργασίες

β2: Η ενότητα ολοκληρώθηκε. Μπορείτε να κάνετε τις εργασίες

Στόχοι μαθήματος:

•  Να καταλάβουμε τι είναι ένα buzzer και τα δύο του είδη.

•  Να μάθουμε να δημιουργούμε νότες και μελωδίες.

•  Να δημιουργήσουμε ένα μικρό μουσικό έργο.

Τα project που δημιουργήσαμε στο Tinkercad:

Project 1:

Στο πρώτο project συνδέσαμε ένα buzzer στο pin 10 και το προγραμματίσαμε να βγάζει ήχο για ένα δευτερόλεπτο και να σταματά για μισό δευτερόλεπτο.  

 Εδώ θα βρείτε το project 1 που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά. 

 Project 2:

Στο δεύτερο project χρησιμοποιήσαμε ένα buzzer, συνδεδεμένο στο pin 10, και το προγραμματίσαμε να παίξει κατά σειρά τις νότες: "ντο - ρε - μι - φα - σολ - λα - σι - ντο". Η διάρκεια της κάθε νότας ήταν μισό δευτερόλεπτο και η παύση ανάμεσα στις νότες ήταν 0,1 δευτερόλεπτα. 

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη
Στο παραπάνω link θα δείτε και τον κώδικα που δημιούργησε η ΑΙ για το συγκεκριμένο project.  

 

Επισημάνσεις μαθήματος 

1. Στα πλαίσια του μαθήματος θα χρησιμοποιήσουμε δύο ειδών buzzer: τον ενεργητικό (active) και τον παθητικό (passive). Αναγνωρίζουμε τον ένα από τον άλλο εξαιτίας του διαφορετικού τους μεγέθους, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Μιλώντας απλά φανταστείτε τον ενεργητικό buzzer ως ένα βομβητή που βγάζει ήχο όπως ένας συναγερμός, ενώ ο παθητικος buzzer μπορεί να αναπαράγει μια ολόκληρη μελωδία από νότες.  

2. Το ηλεκτρικό στοιχείο Piezo που θα βρείτε στο περιβάλλον του Tinkercad και φαίνεται στην παραπάνω εικόνα, μπορεί να λειτουργήσει όπως το ενεργητικό ή παθητικό buzzer. Η μόνη διαφορά είναι ότι δεν βγάζει τόσο καθαρό ήχο. Ωστόσο για τις εργασίες σας στο Tinkercad θα χρησιμοποιείτε αυτό ως buzzer. Προσοχή! Το Piezo έχει θετικό και αρνητικό πόλο όπως τα buzzer. 

3. Συνίσταται να συνδέεται με τα buzzer ένα αντιστάτη με αντίσταση από 100Ω ως τα 220Ω, για την προστασία τους. Όσο μεγαλύτερη αντίσταση όμως συνδέεται, τόσο πιο ασθενής θα είναι ο ήχος που δίνει το buzzer. Ωστόσο ακόμα κι αν συνδέσετε ένα buzzer κατευθείαν στο arduino δεν θα καταστραφεί. 

4. Ένας πολύτιμος βοηθός στον προγραμματισμό των buzzer, ειδικά του παθητικού buzzer, είναι οι πλατφόρμες Τεχνητής Νοημοσύνης (AI) (π.χ. Chatgpt, Copilot, Deepseek κτλ). Περιγράψτε στο AI το κύκλωμά σας και το σκοπό για τον οποίο το φτιάξατε και ζητήστε του να κάνει τον προγραμματισμό. Κάντε "copy" τον κώδικα και μετά "paste" στο παράθυρο "Code" του Tinkercad. Στο "Code" φροντίστε να έχετε επιλέξει το "Text", όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. 

Αντικαταστήστε τον κώδικα που φαίνεται στο πράσινο πλαίσιο με αυτόν που πήρατε από το AI για το project σας. Εννοείται ότι τον ίδιο κώδικα μπορείτε να φορτώσετε στο πραγματικό κύκλωμά σας μέσω του Arduino Ide. 

 

Εργασίες για το σπίτι: 

Εδώ θα βρείτε τις εργασίες του μαθήματος.  

Προσοχή! Θα συμβούλευα τα παιδιά που θα κάνουν το κύκλωμα με πραγματικά υλικά, να το δοκιμάσουν πρώτα στο Tinkercad για να είναι σίγουροι ότι όλα λειτουργούν όπως πρέπει και δεν θα κάνουν ζημιά στο arduino ή στα buzzer.  

Μάθημα 4 - Αναλογικη & Ψηφιακη Εισοδος (Ποτενσιόμετρο & Κουμπί)

 β1: Η ενότητα ολοκληρώθηκε

 β2: Η ενότητα ολοκληρώθηκε

Στόχοι μαθήματος:

• Να κατανοήσετε τη θεμελιώδη διαφορά αναλογικής και ψηφιακής εισόδου
• Να διαπιστώσετε τον τρόπο λειτουργίας ενός ποτενσιόμετρου
• Να χρησιμοποιήσετε σε ένα κύκλωμα συνδυασμούς κουμπιών
• Να ελέγξετε διάφορες εξόδους (LED, Buzzer) μέσω αναλογικής εισόδου (ποτενσιόμετρο) και ψηφιακής εισόδου (κουμπί)
  
  

 Τα project που δημιουργήσαμε στο Tinkercad:

Project 1:

Δημιουργήσαμε ένα κύκλωμα με ένα led στο pin 9 (πρέπει το led να συνδεθεί σε pin που συνοδεύεται από το σύμβολο ~) και ένα ποτενσιόμετρο συνδεδεμένο στο pin Α0. Το ποτενσιόμετρο ρυθμίζει τη φωτεινότητα του led. Δηλαδή γυρνώντας τη λαβή του ποτενσιόμετρου η φωτεινότητα του led αυξάνεται και μειώνεται.  

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά. 

 Project 2:

Δημιουργήσαμε ένα κύκλωμα με ένα led στο pin 9 και ένα push button συνδεδεμένο στο pin 12. Κάθε πάτημα του push button ανάβει και σβήνει το led.   

 

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά.  

Επισημάνσεις μαθήματος (δίνονται σε όσο πιο εύκολη γλώσσα γίνεται)

 

 

1.  Τα pins εισόδου (input) λαμβάνουν κάποιο ηλεκτρικό σήμα (διαβάζουν ένα αριθμό), ενώ τα pins εξόδου (output) δίνουν ένα ηλεκτρικό σήμα (δίνουν ένα αριθμό). 
Τα pins 13 - 0 συνήθως χρησιμοποιούνται ως pins εξόδου, οπότε δίνουν ως σήμα τον αριθμό 0 (δεν δίνω ρεύμα) ή τον αριθμό 1 (δίνω ρεύμα).
Τα pins με το σύμβολο «~» (11, 10, 9, 6, 5, 3) μπορούν να λειτουργήσουν όπως τα άλλα pins (δίνω σήμα 0 ή 1) ή να δώσουν ως σήμα ένα αριθμό από το 0  ως το 255. Το 0 σημαίνει δεν δίνω ρεύμα. Το 255 σημαίνει δίνω το μέγιστο ρεύμα, ενώ οι ενδιάμεσες τιμές σημαίνουν δίνω λιγότερο ή περισσότερο ρεύμα.  
Οι θύρες Α0 – Α5 συνήθως χρησιμοποιούνται ως θύρες εισόδου που διαβάζουν τον αριθμό που περιγράφει το ηλεκτρικό σήμα, αλλά μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπως οι υπόλοιπες θύρες 13 – 0 δίνοντας τιμή 0 ή 1. 

2. Με βάση τον προσανατολισμό που δείχνει η παραπάνω εικόνα το αριστερό άκρο του ποτενσιόμετρου συνδέεται με το GND (γείωση), το μεσαίο με κάποιο pin εισόδου (π.χ. Α0 - Α5) και το δεξί άκρο στο pin 5V. 

 Το μεσαίο άκρο δίνει ένα ηλεκτρικό σήμα που χαρακτηρίζεται από τον αριθμό 0 - 1023. Το 0 σημαίνει καθόλου σήμα (όχι ρεύμα), το 1023 σημαίνει σήμα μέγιστης έντασης (μέγιστο ρεύμα), ενώ οι ενδιάμεσες τιμές σημαίνουν μια ενδιάμεση ένταση σήματος. Αυτό μπορείτε να το δείτε στην παρακάτω προσομοίωση. 

 Στην προσομοίωση με τίτλο "Σύνδεση ποτενσιόμετρου" πατήστε το "Start simulation" και το "Code". Όταν αρχίσει η προσομοίωση πατήστε το "Serial monitor". Στο "Serial monitor" θα αναγράφεται η τιμή του σήματος που δίνει το ποτενσιόμετρο στο pin A0. Γυρίστε το κουμπί (κάνοντας κλικ με το ποντίκι συνεχόμενα) του ποτενσιόμετρου για να δείτε τις διαφορετικές τιμές του σήματος. Θα διαπιστώσετε ότι η ελάχιστη τιμή είναι το 0 και η μέγιστη το 1023. Δείτε την παρακάτω εικόνα: 

3.  Ποια είναι η λογική της χρήσης του σήματος του ποτενσιόμετρου στο pin A0 ως ρυθμιστή της έντασης της φωτεινότητας του led που συνδέεται με το pin 9; Η λογική φαίνεται στην παρακάτω εικόνα: 

Το ποτενσιόμετρο δίνει μια τιμή ανάμεσα στο 0 και στο 1023, ανάλογα με το πόσο έχουμε περιστρέψει τη λαβή του. Η τιμή αυτή εισάγεται στη θύρα Α0. Ο μικροεπεξεργαστής μετατρέπει το σήμα του ποτενσιόμετρου σε ένα νέο σήμα που παίρνει τιμές από το 0 ως το 255. Η τιμή του νέου σήματος μέσω του pin 9 δίνεται στο led κι έτσι ρυθμίζεται η φωτεινότητά του. 

4. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να συνδεθεί το push button σε ένα κύκλωμα, οι οποίοι μοιάζουν μεταξύ τους. Για το συγκεκριμένο μάθημα επέλεξα ίσως τον πιο δημοφιλή. Ο τρόπος σύνδεσης που χρησιμοποίησα ονομάζεται "pull down" σύνδεση και αναλύεται στην παρακάτω εικόνα:

 

  Είδαμε παραπάνω ότι το ποτενσιόμετρο μας δίνει ένα σήμα που παίρνει συνεχείς τιμές από το 0 ως το 1023, γι' αυτό το λόγο χαρακτηρίζεται ως αναλογικό. Το push button από την άλλη δίνει ένα σήμα στο pin όπου το έχουμε συνδέσει που μπορεί να πάρει μόνο δύο τιμές: 0 και 1. Γι' αυτό το λόγο χαρακτηρίζεται ως ψηφιακό. 

  Αυτό μπορείτε να το δείτε στην προσομοίωση με τίτλο: "Σύνδεση push button", όπου το push button είναι συνδεδεμένο με το pin 12. Πατήστε το "Start simulation" και το "Code". Όταν αρχίσει η προσομοίωση πατήστε το "Serial monitor". Στο "Serial monitor" θα αναγράφεται η τιμή του σήματος που δίνει το push button στο pin 12. Θα διαπιστώσετε ότι όταν δεν πατάτε το κουμπί αυτό δίνει την τιμή 0, ενώ όταν το πατάτε δίνει την τιμή 1. 

5. Τα push button για την καλύτερη λειτουργία τους πρέπει να συνδέονται με αντιστάτη των 10kΩ, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα. Ο λόγος, χωρίς πολλές λεπτομέρειες, είναι ότι χωρίς αυτόν τον αντιστάτη ή με άλλο αντιστάτη ο μικροεπεξεργαστής μπορεί να αντιληφθεί λανθασμένα το σήμα που δίνει το push button ή ακόμα κι αν δεν το έχουμε πατήσει να αντιληφθεί ψευδές σήμα πατήματος. 

  Όπως προανέφερα εμείς συνδέουμε το push button με "pull down" σύνδεση. Αυτό να το αναφέρεται στο AI, όταν θα κάνετε τον προγραμματισμό. 

 

Εργασίες για το σπίτι: 

Εδώ θα βρείτε τις εργασίες του μαθήματος.  

Προσοχή! Θα συμβούλευα τα παιδιά που θα κάνουν το κύκλωμα με πραγματικά υλικά, να το δοκιμάσουν πρώτα στο Tinkercad για να είναι σίγουροι ότι όλα λειτουργούν όπως πρέπει και δεν θα κάνουν ζημιά στο arduino.   

Μάθημα 2 - Δημιουργώντας Φωτεινά Μοτίβα

β1: Το μάθημα ολοκληρώθηκε

β2: Το μάθημα ολοκληρώθηκε

Στόχοι μαθήματος:

• Να καταλάβουμε πώς δουλεύει πραγματικά το breadboard.

• Να ελέγξουμε 2 και περισσότερα LED με τον Arduino.

• Να φτιάξουμε ένα φωτεινό show!

 

Τα project που δημιουργήσαμε στο Tinkercad:  

Project 1: 

 Στο πρώτο project συνδέσαμε δύο led, το ένα στο pin 13 και το άλλο στο pin 12. Μετά προγραμματίσαμε το μικροεπεξεργαστή, έτσι ώστε να ανάβει το led στον pin 13 για ένα δευτερόλεπτο, ενώ το άλλο led είναι σβηστό. Μετά από το ένα δευτερόλεπτο να σβήνει το πρώτο led και να ανάβει το άλλο στο pin 12 για επίσης ένα δευτερόλεπτο. 

Το κύκλωμα:  

Ο κώδικας: 

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά. 

Project 2: (Το κύμα) 

Στο δεύτερο project συνδέσαμε τρία led, το ένα στο pin 13, το άλλο στο pin 12 και το τρίτο στο pin 11. Μετά προγραμματίσαμε το μικροεπεξεργαστή, έτσι ώστε να ανάβει το led στον pin 13 για μισό δευτερόλεπτο, ενώ τα άλλα led είναι σβηστά. Μετά από το μισό δευτερόλεπτο να σβήνει το πρώτο led και να ανάβει το δεύτερο στο pin 12, ενώ το led στο pin 11 είναι επίσης σβηστό, για μισό δευτερόλεπτο και τέλος με το ίδιο μοτίβο να ανάβει το τρίτο led στο pin 11, με τα άλλα δύο σβηστά κοκ.

Το κύκλωμα:

Ο κώδικας: 

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά.  

Επισημάνσεις μαθήματος 

1. Συνδέοντας με ένα καλώδιο το pin GND με κάποιο από τα οριζόντια pin του breadboard, όπως φαίνεται στην παραπάνω εικόνα καταφέρνουμε να κάνουμε όλα αυτά τα οριζόντια pin που έχουν σημειωθεί με την μπλε διακεκομμένη γραμμή να λειτουργούν ως GND pins. 
 

 

Εργασίες για το σπίτι: 

Εδώ θα βρείτε τις εργασίες του μαθήματος.  

Προσοχή! Θα συμβούλευα τα παιδιά που θα κάνουν το κύκλωμα με πραγματικά υλικά, να το δοκιμάσουν πρώτα στο Tinkercad για να είναι σίγουροι ότι όλα λειτουργούν όπως πρέπει και δεν θα κάνουν ζημιά στο arduino ή στα led λαμπάκια. 

Προαπαιτούμενα μαθήματος και γενικές οδηγίες

Η ανάρτηση αυτή έχει κατά σειρά:

1. Οδηγίες εγγραφής στο Tinkercad

2. Οδηγίες εγκατάστασης του Arduino Ide

3. Οδηγίες δημιουργίας κυκλώματος στο Tinkercad

4. Οδηγίες αποστολής του κώδικα στο μικροεπεξεργαστή

5. Οι κωδικοί εισόδου στο Tinkercad ανά ομάδα εργασίας

6. Προτεινόμενα kit για αγορά 

 

1. Οδηγίες εγγραφής στο Tinkercad: 

Παρακαλώ για τις ανάγκες του μαθήματος, ακολουθήστε την πρώτη μέθοδο που περιγράφω! Επιπλέον το Tinkercad δουλεύει καλά σε σταθερό υπολογιστή, laptop ή tablet. Δεν δουλεύει σε κινητό! 

 Α. Είσοδος στην "Εικονική τάξη" σας στο Tinkercad (είναι η προτεινόμενη μέθοδος)

1. Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα www.tinkercad.com 
2. Επιλέγεται "Log In" ("Είσοδος") 
3. Επιλέγεται "Students with Class Code"
4. Εισάγεται τον κωδικό της ομάδας στην οποία έχετε ενταχθεί (αποτελείται από 9 αγγλικά γράμματα και αριθμούς. Δεν είναι απαραίτητο να βάλετε παύλα ανά τριάδα συμβόλων). Αν εισάγετε σωστά τον κωδικό της ομάδας σας, τότε θα δείτε ένα μήνυμα, π.χ. "Welcome to Τεχνολογία Β1 - Ομάδα Α" 
5. Επιλέγετε "Join with Login code". Στο επόμενο "κουτάκι" εισάγετε τον δικό σας μυστικό κωδικό που λάβατε στο σχολείο (Προσοχή! Ο κωδικός σας έχει μικρά (όχι κεφαλαία) αγγλικά γράμματα και αριθμούς. Αν εισαχθείτε σωστά, θα δείτε πάνω αριστερά το όνομά σας.  

 Β. Δημιουργία προσωπικού λογαριασμού (για όσους το επιθυμούν, ωστόσο δεν είναι απαραίτητο για τα μαθήματά μας) 

1. Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα www.tinkercad.com 
2. Επιλέγεται "Sign Up" ("Εγγραφή")
3. Επιλέγεται "Create a personal account" ("Δημιουργία Προσωπικού Λογαριασμού")
4. Επιλέγεται "Sign in with Google" ("Είσοδος με τον Google λογαριασμό σας". Αυτός είναι ο εύκολος τρόπος μιας και όλοι έχετε λογαριασμό στη Google)

2. Οδηγίες εγκατάστασης του Arduino Ide στον υπολογιστή σας (αφορά τους μαθητές που έχουν kit ρομποτικής ή θα αποκτήσουν):

1. Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα www.arduino.cc/en/software/ 
2. Επιλέγεται "Download" του αρχείου εγκατάστασης του προγράμματος Arduino Ide
3. Εγκαταστήστε το αρχείο που κατεβάσατε. 
4. Μετά την εγκατάσταση, ανοίξτε το πρόγραμμα Arduino Ide. Το πρόγραμμα θα ζητήσει να κατεβάσει και να εγκαταστήσει διάφορα αρχεία που απαιτούνται για τη σωστή λειτουργία του. Να δώσετε συγκατάθεση σε κάθε μήνυμα που θα προκύψει 

 

3. Οδηγίες δημιουργίας κυκλώματος με το Tinkercad:

• Αφού έχετε μπει με το λογαριασμό σας στο Tinkercad επιλέγεται "Create" και κατόπιν "Circuits" 

 

 

 

 

 

 

• Πάρτε από το menu "Components" τα ηλεκτρικά στοιχεία που θα έχει το κύκλωμά σας (arduino uno, breadboard, αντιστάσεις κτλ), συνδέστε τα όπως απαιτείται. Θυμηθείτε ότι η προσθήκη καλωδίου γίνεται χειροκίνητα μέσω του ποντικιού. Προσοχή! Παρατήρησα ότι ο χειρισμός του Tinkercad μέσω tablet είναι λίγο πιο δύσκολος, σε σχέση με το χειρισμό από υπολογιστή ή laptop. Αν δουλεύετε σε tablet πρέπει να κάνετε αργά βήματα στην προσθήκη των στοιχείων που έχει το κύκλωμα που θέλετε να φτιάξετε. 
• Προγραμματίστε το μικροεπεξεργαστή μέσω της επιλογής "Code" και φροντίστε να έχετε επιλέξει το "Blocks", όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Ο τρόπος προγραμματισμού με Blocks είναι πιο εύκολος για αρχάριους. 

 

 

• Όταν έχει ολοκληρωθεί η δημιουργία του κυκλώματος και ο προγραμματισμός του arduino, τότε μπορείτε να τρέξετε την προσομοίωση και να διαπιστώσετε ότι όλα δουλεύουν σωστά. Αυτό γίνεται με την επιλογή "Start Simulation". Προσοχή! Για όσα παιδιά δουλεύουν με tablet ίσως χρειαστεί να πατήσουν αρκετές φορές το "Start Simulation" μέχρι να ξεκινήσει η προσομοίωση. Με άλλα λόγια πατάτε το "Start Simulation" και περιμένετε λίγο. Αν δείτε ότι δεν ανταποκρίνεται, τότε το ξαναπατάτε κτλ. 

• Επειδή στα πλαίσια του μαθήματος και των εργασιών για το σπίτι θα χρειαστεί να φτιάξετε στο Tinkercad κάποια κυκλώματα και να τα προγραμματίσετε, τότε υπάρχουν δύο επιλογές. Αν μπείτε στο Tinkercad ως μέλη της εικονικής τάξης σας (όπως αναλύω παραπάνω), τότε δεν χρειάζεται κάποια άλλη ενέργεια. Ότι κάνετε στο λογαριασμό σας μπορώ να το δω αυτόματα. Επομένως για να αποφευχθούν τα μικροπροβλήματα θα ήθελα οι εργασίες σας να γίνονται μέσω της εικονικής τάξης στην οποία είστε.  
• Τέλος στην εργασία που κάνετε στο Tinkercad μπορείτε να τις δώσετε όποιο όνομα θέλετε στο πλαίσιο που δείχνει η παρακάτω εικόνα. Θα ήθελα για λόγους απλότητας το όνομα της εργασίας σας να δίνει πληροφορίες για το μάθημα και τον αριθμό της εργασίας. Π.χ. "Μάθημα 1 - Εργασία 2". Αν βρίσκεστε στον λογαριασμό σας που ανήκει στην τάξη που έχω φτιάξει για εσάς, τότε δεν χρειάζεται να βάλετε όνομα στην εργασία. Από την άλλη αν κάνετε ομαδικά μια εργασία χρησιμοποιώντας το λογαριασμό κάποιου μαθητή, τότε και μόνο τότε θα βάλετε στον τίτλο εκτός από τον αριθμό του μαθήματος και τον αριθμό της εργασίας και τα ονόματα των μαθητών που την έκαναν ομαδικά. 

 

4. Οδηγίες "ανεβάσματος" κώδικα στο μικροεπεξεργαστή (αυτές οι οδηγίες αφορούν τους μαθητές που θα κάνουν τις εργασίες με πραγματικά υλικά) με το Arduino Ide

• Γράφετε τον κώδικα στο Arduino Ide. Ένας κώδικας για τον μικροεπεξεργαστή δεν είναι εύκολη υπόθεση, ωστόσο υπάρχουν αρκετοί τρόποι, ώστε να γίνει μια εύκολη διαδικασία. Ο ένας τρόπος που απλοποιεί τα πράγματα (ο άλλος τρόπος θα σας αποκαλυφθεί αργότερα) είναι το Tinkercad, το οποίο επιτρέπει, αφού έχετε γράψει των κώδικα με τα Blocks, να το δείτε κι ως κείμενο (Text) με τις κατάλληλες εντολές για το Arduino Ide, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα. 

Με το κείμενο στο κόκκινο πλαίσιο της πάνω εικόνας (αυτό το κείμενο είναι ο περίφημος κώδικας) θα αντικαταστήσετε στο Arduino Ide το κείμενο που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα και σημειώνεται με το πράσινο ορθογώνιο. 

Παρατηρήστε ότι η πρώτη εντολή είναι πάντα η: void setup () και η τελευταία είναι η αγκύλη: }

• Συνδέετε με το κατάλληλο καλώδιο το μικροεπεξεργαστή σε μια usb θύρα του υπολογιστή. Προσοχή! Πριν κάνετε τα επόμενα βήματα να είστε σίγουροι ότι έχετε συνδέσει το μικροεπεξεργαστή στον υπολογιστή. Τώρα πρέπει να βρείτε σε ποια θύρα ακριβώς είναι συνδεδεμένος ο μικροεπεξεργαστής σας. Βήμα 1: γράφετε στην αναζήτηση των windows τη φράση "διαχείριση συσκευών" και Βήμα 2: στο παράθυρο που ανοίγει επιλέγετε το "Άνοιγμα" για να ξεκινήσει το συγκεκριμένο πρόγραμμα που σας επιτρέπει να δείτε τις συσκευές που είναι συνδεδεμένες με τον υπολογιστή σας, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα. 

• Στο μενού του προγράμματος "Διαχείριση συσκευών" επιλέγετε το "Θύρες COM & LPT" κλικάροντας το βελάκι που έχει μπροστά. Μία από τις θύρες θα έχει μια φράση όπως "CH340". Αυτή είναι η θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένος ο μικροεπεξεργαστής σας. Στο παράδειγμα που δείχνει η παρακάτω εικόνα είναι η θύρα "COM5". Προσοχή! Δεν θα είναι πάντα αυτή η συνδεδεμένη θύρα με τον μικροεπεξεργαστή σας. 

• Σας θυμίζω τι έχετε κάνει ως τώρα: 1. έχετε γράψει τον κώδικα στο Arduino Ide (το οποίο είναι ανοικτό στον υπολογιστή σας), 2. έχετε συνδεδεμένο το μικροεπεξεργαστή με τον υπολογιστή σας και 3. βρήκαμε σε ποια θύρα είναι συνδεδεμένος ο μικροεπεξεργαστής σας (π.χ. COM5 σύμφωνα με την προηγούμενη εικόνα). Τώρα επιστρέφετε στο Arduino Ide το οποίο έχει τον κώδικα που θέλετε να χρησιμοποιήσετε επιλέγετε κατά σειρά: tools - Board - Arduino AVR Boards - Arduino Uno, όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα. Φροντίστε να κλικάρετε το Arduino Uno και να φαίνεται ότι είναι σημειωμένο όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα. 

• Κατόπιν επιλέγετε με τη σειρά: tools - port - COM5 (δεν επιλέξαμε τα άλλα COM διότι προηγουμένως είδαμε ότι ο μικροεπεξεργαστής μας είναι συνδεδεμένος στο COM5), όπως δείχνει η παρακάτω εικόνα. 

• Αν κάνατε το παραπάνω βήμα τότε το Arduino Ide επικοινωνεί με τον μικροεπεξεργαστή σας. Το μόνο που μένει είναι το πάτημα ενός κουμπιού για να ανεβάσετε τον κώδικά σας στο μικροεπεξεργαστή. Το κουμπί αυτό είναι το βελάκι που έχει σημειωθεί στην παρακάτω εικόνα και ονομάζεται "upload". Μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα ο κώδικας θα έχει "ανέβει" στο μικροεπεξεργαστή και αυτός θα δίνει στο κύκλωμα τις εντολές λειτουργίας που θέλετε. 

 5. Κωδικοί εισόδου στο Tinkercad ανά ομάδα

 

 6. Προτεινόμενα kit για αγορά (δεν απαιτείται αγορά κάποιου kit. Είναι προαιρετικό και δεν κάνω διαφήμιση)

Α. Rfid Starter Kit για Arduino - πρόκειται για το kit πάνω στο οποίο βασίστηκε η οργάνωση των μαθημάτων μας. Είναι δηλαδή το προτεινόμενο kit. Θα το βρείτε στο παρακάτω link:

https://www.skroutz.gr/s/50227083/Rfid-Starter-Kit-gia-Arduino.html 

 

Β. Freenove Ultimate Starter Kit - εγώ έχω ένα τέτοιο kit, ελαφρώς υποδεέστερο, διότι το δικό μου ήταν απλά "Starter Kit" κι όχι "Ultimate Starter Kit".

https://store.freenove.com/products/fnk0017 

 

Γ. Elegoo UNO R3 Super Starter Kit (είναι από τα πιο πλήρη που έχω δει)

https://www.skroutz.gr/s/61340346/elegoo-uno-r3-project-most-complete-ultimate-starter-kit-w-tutorial-uno-r3-controller-board-lcd1602-servo-stepper-motor-arduino-uno-project.html

 

Δ. Keyestudio Super Starter Kit (είναι το πιο πλήρες από όσα έχω δει)

https://www.keyestudio.com/products/ks0079-keyestudio-super-starter-kit-learning-kit-with-mega2560r3-for-arduino-education-project-pdfonline32projectsgift-box 

 

E. Arduino Starter Kit (είναι το αυθεντικό και αρκετά πλήρες σετ)

https://store.arduino.cc/collections/arduino-starter-kit-collection/products/arduino-starter-kit-multi-language?variant=54912049774967 

 

Το Β. και το Δ. βρίσκονται σε καταστήματα του εξωτερικού. Το Ε. μπορεί να βρεθεί και στην Ελλάδα, αλλά η τιμή του είναι ελαφρώς υψηλότερη.  

 

 

 

 

Μάθημα 1 - Γνωριμία με το Arduino και το Tinkercad

 

β1: Μπορείτε να ασχοληθείτε με τις εργασίες 

β2: Μπορείτε να ασχοληθείτε με τις εργασίες  

Στόχοι μαθήματος

• Τι είναι το Arduino και το Tinkercad;

• Πώς να συνδέσουμε ένα LED με ασφάλεια.

• Πώς να προγραμματίσουμε το Arduino με blocks στο Tinkercad.

• Πώς να ανεβάσουμε τον κώδικα στο πραγματικό Arduino.

Το project που δημιουργήσαμε στο Tinkercad

Θυμίζω ότι πρόκειται για ένα Led λαμπάκι συνδεδεμένο με το pin13 του Arduino, το οποίο ανάβει για ένα δευτερόλεπτο και σβήνει για ένα δευτερόλεπτο, επαναλαμβανόμενα.  

Το κύκλωμα: 

Ο κώδικας:

Εδώ θα βρείτε το project που κάναμε στην τάξη

Το παραπάνω link σας πηγαίνει στο αρχείο του Tinkercad, στο οποίο φαίνεται το κύκλωμα και ο κώδικας που το προγραμμάτισε. Μπορείτε να επέμβετε στο παραπάνω αρχείο, αν θέλετε. Δεν θα το συνιστούσα, ώστε να δουν όλοι το ίδιο αποτέλεσμα. Ωστόσο αν κάνετε αλλαγές φροντίστε να τις αναιρέσετε μετά. 

Επισημάνσεις μαθήματος 

 

1. Κάθε δημιουργία σας με ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα έχει μια βασική προϋπόθεση για να λειτουργήσει: το ηλεκτρικό ρεύμα πρέπει να ακολουθεί ένα συνεχόμενο δρόμο χωρίς κενά. Αν υπάρχει κενό, τότε το ηλεκτρικό ρεύμα δε ρέει μέσα από τα καλώδια και τα ηλεκτρικά στοιχεία που έχετε συνδέσει. Στο κύκλωμα της παραπάνω εικόνας τα διακεκομμένα βέλη δείχνουν την πορεία του ηλεκτρικού ρεύματος. Ας πούμε για απλότητα ότι το ρεύμα ξεκινά από το pin 13 όπου μέσω του κόκκινου καλωδίου φτάνει στον αντιστάτη, περνά μέσα από αυτόν, μέσω του breadboard φτάνει στο μεγάλο πόδι του led, περνά μέσα από αυτό στο μικρό πόδι του, μέσω του breadboard φτάνει στο μαύρο καλώδιο, το οποίο το γυρνά πίσω στο pin GND του arduino, για να ξεκινήσει το ίδιο ταξίδι από το pin 13. Μπορείτε να κάνετε το ίδιο κύκλωμα συνδέοντας τα καλώδια σε λίγο διαφορετικές θέσεις. Θα δείτε ότι το led δεν ανάβει, διότι το ηλεκτρικό ρεύμα δεν μπορεί να έχει μια συνεχόμενη πορεία. 
2. Το pin 13 όπου έχει συνδεθεί το led ουσιαστικά μπορεί να προγραμματιστεί για να δίνει ρεύμα ή να κόβει το ρεύμα. Λειτουργεί δηλαδή σαν το ON/OFF ενός διακόπτη, στον οποίο διακόπτη όμως μέσω του προγραμματισμού μπορείτε να "πείτε" πότε να ανοίγει και πότε να κλείνει. Για την ακρίβεια μπορείτε να του "πείτε" για πόσο χρόνο θα μείνει ανοικτός και για πόσο χρόνο θα μείνει κλειστός.  

 

Εργασίες για το σπίτι: 

Εδώ θα βρείτε τις εργασίες του μαθήματος.  

Προσοχή! Κάντε πρώτα το κύκλωμα της εργασίας που επιλέξατε στο Tinkercad για να είστε σίγουροι ότι όλα λειτουργούν όπως πρέπει και δεν θα κάνετε ζημιά στο arduino σας ή στα led λαμπάκια.  

 

6. ΕΡΓΑΣΙΑ - ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΤΟΥ ΑΠΛΟΥ ΕΚΚΡΕΜΟΥΣ

 Πατήστε εδώ για να δείτε το θέμα της εργασίας

 Ακολουθούν οδηγίες σχετικά με την εργασία που θα εκπονήσετε ατομικά ή ομαδικά για το μάθημα της Τεχνολογίας Γ΄ Γυμνασίου. 

 

Η προθεσμία παράδοσης της εργασίας σας ορίζεται για μετά το διάστημα των διακοπών του Πάσχα.

5. Δεδομένα - Γραφήματα

 Εργασία

Το link της εργασίας

 Οδηγίες για την πραγματοποίηση της εργασίας με τα Υπολογιστικά φύλλα του Google

Αν δεν μπορείτε να δείτε το παραπάνω pdf με τις οδηγίες μπορείτε να το βρείτε στο παρακάτω link:

Οδηγίες για την εργασία 

4. Εξώφυλλο ερευνητικής εργασίας

 Εργασία

Το link της εργασίας

 Οδηγίες για την πραγματοποίηση της εργασίας με τα Έγγραφα ή την Παρουσίαση του Google

Αν δεν μπορείτε να δείτε το παραπάνω pdf με τις οδηγίες μπορείτε να το βρείτε στο παρακάτω link:

Οδηγίες για την εργασία 

Δήλωση συμμετοχής στον Πανελλήνιο Διαγωνισμό Φυσικής "Αριστοτέλης" 2025 - 2026

 Όσα παιδιά επιθυμούν να λάβουν μέρος στον Πανελλήνιο Διαγωνισμό Φυσικής "Αριστοτέλης" που συνήθως πραγματοποιείται στις αρχές του Μαρτίου 2026 μπορούν να δηλώσουν τα στοιχεία τους στο  έγγραφο του οποίου το link θα βρείτε παρακάτω:

Link για τη δήλωση συμμετοχής 

Παρακάτω ακολουθεί υλικό μελέτης από παλαιότερους διαγωνισμούς ανά τάξη. 

Α΄ Γυμνασίου: Υλικό μελέτης 

Β΄ Γυμνασίου: Υλικό μελέτης 

Γ΄ Γυμνασίου: Υλικό μελέτης

Α΄ Λυκείου: Υλικό μελέτης 

Β΄ Λυκείου: Υλικό μελέτης