- Rang Niveau
- Middelbare school / bovenbouw (klassen 9/10–12) van 15 tot 17/18 jaar oud. Drie groepen van 4 studenten.
- Middelbare school / Hoger onderwijs / Meisjes, Vrouwen 16 - 30 Kunst, Design, Menselijke technologie. Vier tot vijf groepen van 4 studenten.
- Onderwerpen
Natuurwetenschappen: materiaaleigenschappen.
Technologie coderen
Wiskunde: Materialen meten en classificeren op basis van geleidbaarheid.
- Duur
Sessie 1Inleiding tot het project en de assemblage (1 uur)
Sessie 2: Programmeren van de Arduino en Assembleren van het Circuit (1 uur)
Sessie 3: Eindmontage en Demonstratie (1 uur)
- Leerresultaten
Studenten leren een zwevend lichtproject in een fles te maken met een LED-blacklight, zonnepaneel, Arduino en tonic water. Dit project combineert elementen van hernieuwbare energie, programmeren en chemie. Dit interdisciplinaire project heeft tot doel de creativiteit te stimuleren, technische vaardigheden te verbeteren en een uitgebreid begrip te bieden van hoe verschillende wetenschappelijke principes op een leuke en boeiende manier kunnen worden toegepast. Aan het einde van dit project zullen studenten een unieke, gloeiende fles hebben die hun nieuw verworven kennis en vaardigheden demonstreert.
Introductie voor het Drijvend Licht Project in een Fles
In dit spannende en innovatieve project maken studenten een betoverend zwevend licht in een fles. Door gebruik te maken van een LED blacklight, een zonnepaneel, een batterij, een Arduino microcontroller en tonic water, verlicht dit project niet alleen, maar integreert het ook belangrijke elementen uit verschillende STAEM-gebieden, waaronder hernieuwbare energie, programmeren en chemie.
Hernieuwbare Energie: Door de integratie van een zonnepaneel zullen studenten de principes van het omzetten van zonlicht in elektrische energie onderzoeken, wat het project milieuvriendelijk en duurzaam maakt.
Programmeren: Met een Arduino microcontroller duiken studenten in de basisprincipes van programmeren, leren ze hoe ze de LED-blacklight kunnen aansturen en verschillende lichteffecten kunnen creëren.
Chemie: Het gebruik van tonic water introduceert een fascinerende chemische reactie, aangezien het kinine in tonic water fluoresceert onder zwart licht, wat een gloeiend effect produceert.
- B&T afmetingen en types
Afmetingen
- Dimensie 1: zelfvertrouwen in wetenschap en technologie: Door het item vanaf nul op te bouwen, wordt er veel vertrouwen verkregen.
- Dimensie 2: Vertrouwen in technopolitische vooruitgang: Door praktische handelingen, creatieve elementen en programmeren te combineren, kunnen studenten zelfvertrouwen opbouwen door kleine successen te behalen en vervolgens hun vaardigheden toepassen om grotere dingen te bouwen.
- Dimensie 3: Interesse in nieuwe technologie: Studenten verkennen en houden zich bezig met zowel technische als praktische activiteiten, afhankelijk van hun creatieve proces.
- Dimensie 6: Technologie kan aangeleerd worden: Deze activiteit laat iedereen zien dat technologie geleerd kan worden door een leuke activiteit aan te bieden met interessante resultaten.
Types
- Creatieve makers: Interessante uitdaging voor de creatieve maker. Ga op een creatieve en technische manier om met het samenstellen van een technisch aspect.
- Ontdekkingsreizigers: Deze activiteit biedt een veilige, begeleide ruimte om te experimenteren en te leren door trial-and-error. Materialen testen op geleidbaarheid en ontdekken hoe programmeren en functionele elementen samenwerken
- Kennis vereist van de docent
De docent(en) voor deze les hebben basiskennis van elektronicafabricage nodig (d.w.z. solderen, circuits, breadboard). Ze vereisen ook kennis van microcontrollers en Arduino-programmeermogelijkheden of een equivalent daarvan.
- Materialen
- LED zwart licht
- Klein zonnepaneel
- Batterij
- Arduino microcontroller
- Tonic water
- Transparante plastic of glazen fles
- Waterdichte kit
- Draden en connectoren
- Broodplank
- Weerstanden
- USB-kabel voor Arduino
- Arduino IDE (geïnstalleerd op computers)
- Basisgereedschap (schroevendraaiers, draadkniptangen, soldeerbout)
Veiligheidsmaatregel en tips:
- Pas op voor elektrische stroom
- Lesplan
Introductie (15 minuten)
In een ruimte of faciliteit waar de verschillende stapsgewijze ontwikkelingen uitgelegd kunnen worden.
Stapsgewijze ontwikkeling
Sessie 1: Introductie van het Project en Assemblage (1 uur)
Stap 1: Introductie (15 minuten)
- Leg het project en de componenten kort uit.
- Bespreken de principes van hernieuwbare energie met behulp van een zonnepaneel.
- Leg uit welke rol Arduino speelt bij het aansturen van de LED-lamp.
- Fluorescentie is het verschijnsel waarbij een stof licht absorbeert en vervolgens weer uitzendt op een langere golflengte. Dit proces gebeurt direct na de absorptie, en stopt vrijwel onmiddellijk wanneer de lichtbron wordt uitgezet. Tonic water bevat kinine, een stof die fluorescentie vertoont wanneer het wordt blootgesteld aan ultraviolet (UV) licht, ook wel bekend als blacklight. Kinine absorbeert het UV-licht en zendt vervolgens zichtbaar blauw licht uit. Hierdoor lijkt tonic water te "gloeien" in het donker onder blacklight.
Stap 2: De fles voorbereiden (20 minuten)
- Demonstreer hoe de fles te reinigen en voor te bereiden.
- Doe tonic water in de fles en sluit deze af met een waterdichte afdichting.
- Test de fles door hem te schudden om er zeker van te zijn dat hij goed is afgesloten en er geen water lekt.
Stap 3: De Zonnepaneel, Batterij en Arduino Instellen (25 minuten)
- Laat zien hoe je het zonnepaneel met de Arduino verbindt.
- Leg het belang uit van de juiste polariteit en hoe een multimeter te gebruiken om verbindingen te controleren.
- Sluit het zonnepaneel aan op een breadboard en vervolgens op de Arduino.
Sessie 2: Programmeren van de Arduino en Assembleren van het Circuit (1 uur)
Stap 1: Introductie tot de Arduino IDE (15 minuten)
- Introductie van de Arduino IDE en basis programmeerconcepten.
- Uitleggen hoe je een eenvoudig programma schrijft en uploadt naar de Arduino.
Stap 2: De code schrijven (30 minuten)
- Bied de code om de LED-achtergrondverlichting te regelen op basis van de input van het zonnepaneel. (downloads)
- Leg de code stap voor stap uit.
- Help studenten met het uploaden van de code naar hun Arduino.
Stap 3: De LED aansluiten en testen (15 minuten)
- Demonstreer hoe de LED-blacklight met de Arduino te verbinden met behulp van het breadboard en de juiste weerstanden.
- Test de opstelling om er zeker van te zijn dat de LED aan en uit gaat op basis van de input van het zonnepaneel.
Sessie 3: Eindmontage en Demonstratie (1 uur)
Stap 1: De assemblage afronden (20 minuten)
- Help studenten om het zwarte LED-licht binnenin de fles te plaatsen of stevig aan de buitenkant te bevestigen.
- De fles moet 2/3 gevuld zijn met tonic water en weer gesloten worden.
- Zorg ervoor dat alle verbindingen waterdicht en stevig zijn. (zie waterdichte oplossing downloadbestanden)
- Alle elektronica kan in een doos geplaatst worden met de zonnepanelen erbovenop en na het testen gevuld worden met de waterdichte oplossing. Er kan een drijvend apparaat zoals een paar pingpongballen (min 2) worden toegevoegd om het systeem op zijn plaats te houden.
Stap 2: Het Project Testen (20 minuten)
- Plaats de fles in zonlicht of onder een sterke lichtbron om het zonnepaneel te activeren.
- Observeer de LED-blacklight die aangaat en ervoor zorgt dat het sodawater gloeit.
- Het testen van de drijvende vaardigheden van het systeem door tonic water in of uit de fles te gieten.
- Zorg ervoor dat het zonnepaneel op de zon is gericht.
- Afsluiting & Reflectie
Voltooid Stap 3: Discussie en Afronding (20 minuten)
- Bespreek het resultaat van het project en eventuele uitdagingen die tijdens de montage zijn ondervonden.
- Moedig studenten aan om na te denken over verbeteringen of varianten die ze aan het project kunnen aanbrengen.
Leg uit hoe de geleerde concepten kunnen worden toegepast op andere projecten die hernieuwbare energie en microcontrollers omvatten.
- Fotogalerij
- Uitbreidingsactiviteiten
- Experimenteer met verschillende flesvormen en -maten om te zien hoe dit de lichtverstrooiing beïnvloedt.
- Pas de code aan om verschillende lichtpatronen of reacties op wisselende lichtniveaus op te nemen.
- Integreer aanvullende sensoren, zoals een temperatuur- of bewegingssensor, om meer interactieve projecten te maken.
- Het hoeft geen drijvend apparaat te zijn, want als zelfstandig apparaat werkt het net zo goed in het donker als een glimmend blauw licht. Werkt ook uitstekend in ijzige omgevingen.
- Aanvullende bronnen
- Licht uitdaging: Lichtshows in steden
- Leerplatform met ideeën en hardware
- Waterdichte oplossing
- Referenties https://www.arduino.cc/
English (UK) 
Nederlands 
Español 
Português 
Íslenska 
