Φαντασία να υπάρχει! Ψηφιακό ρολόι από ανακυκλώσιμα υλικά! Ομάδα R@P – Πανελλήνιος Διαγωνισμός Ανοιχτών Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση

Ποιοι είμαστε;

Είμαστε οι R@P (Robotics at Palairos), η ομάδα ρομποτικής του Γυμνασίου Παλαίρου!

Τα μέλη της ομάδας μας είναι:

Γιαννιάς Παύλος
Κατσαμπίρης Κωνσταντίνος
Κίκερη Άννα
Μαζαράκης Καλλίμαχος
Μίχου Σοφία
Ράπτη Δήμητρα
Σιδερά Ζωή
Τάνταρος Χρήστος
Ταντάρου Αντωνία
Ταντάρου Δέσποινα
Τσέλιος Δημήτρης
Φαράχ Νικόλ

Επικουρικά συμμετέχει η καθηγήτρια μας: Αχειμάστου Παναγιώτα, ΠΕ82 – Τεχνολογίας

Υπεύθυνη για τον συντονισμό των έργων μας είναι η καθηγήτρια μας: Καραμπά Βασιλική, ΠΕ86 – Πληροφορικής

Ποια ήταν η ιδέα μας;

Η ιδέα περιλαμβάνει τη συγκέντρωση “άχρηστων” αλλά ταυτόχρονα ανακυκλώσιμων υλικών και αντικειμένων καθημερινής χρήσης (π.χ. συσκευασίες τροφίμων από χαρτί και αλουμίνιο, μαγειρικά σκεύη, παλιά εξαρτήματα, εργαλεία κλπ.), τα οποία θα αποτελέσουν βασικά δομικά υλικά για την κατασκευή ενός χρηστικού αντικειμένου. Συγκεκριμένα, το χρηστικό αντικείμενο θα είναι ένα ψηφιακό ρολόι, το οποίο θα εμφανίζει σε μία οθόνη LCD την ώρα, την ημερομηνία καθώς και τα επίπεδα θερμοκρασίας και υγρασίας. Η λειτουργία του θα στηρίζεται στην αξιοποίηση της πλατφόρμας ανοιχτού κώδικα Arduino. Σε έναν μικροελεγκτή arduino, θα συνδεθεί ένας αισθητήρας DHT-21, μία μονάδα τρέχουσας ώρας RTC DS1307 καθώς και μία οθόνη LCD 16X2, στην οποία θα εμφανίζονται οι τιμές.

Πως εργαστήκαμε;

Αρχικά μελετήσαμε τους 17 στόχους της UNESCO για την παγκόσμια βιώσιμη ανάπτυξη (SDGs: https://www.globalgoals.org/).

Σκεφτήκαμε ότι η θεματική του διαγωνισμού εμπίπτει κυρίως στους στόχους:

11 – Βιώσιμες Πόλεις και Κοινότητες, ειδικότερα στον υποστόχο 11.6 – Μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων στις πόλεις (https://www.globalgoals.org/goals/11-sustainable-cities-and-communities/)
12 – Υπεύθυνη Παραγωγή και Κατανάλωση, ειδικότερα στον υποστόχο 12.5 – Ουσιαστική μείωση των περιβαλλοντικών αποβλήτων (https://www.globalgoals.org/goals/12-responsible-consumption-and-production/).

Επομένως συζητήσαμε τους τρόπους με τους οποίους μπορούμε εμείς να συνεισφέρουμε!

Έπειτα ξεκινήσαμε τη διερεύνηση για το τι μπορούμε να κατασκευάσουμε.

Μετά από συζήτηση και ανταλλαγή ιδεών, από κοινού καταλήξαμε στην ιδέα των ρολογιών, την οποία και υλοποιήσαμε σε ομάδες με ρόλους και καθήκοντα:

Προγραμματιστές – ασχολήθηκαν με τον προγραμματισμό του Arduino.
Κατασκευαστές – ασχολήθηκαν με την συγκέντρωση των υλικών των κατασκευών.
Σχεδιαστές – ασχολήθηκαν με το σχεδιασμό τόσο της κατασκευής όσο και της συνδεσμολογίας των εξαρτημάτων.
Διαφημιστές – ασχολήθηκαν με τη διαφήμιση της ομάδας μας και των έργων.

Ακολουθούν βίντεο των μαθητών για κάθε ρόλο:

Τα έργα μας!

Καταφέραμε και κατασκευάσαμε 2 ρολόγια, ένα κορίτσι την “Ανδριανή” και μία γάτα την “Καλλιόπη“.

Από που εμπνευστήκαμε τα ονόματα των έργων μας;

Η φιλόλογος του σχολείου μας κυρία Κέφη Χριστίνα, μας παρέπεμψε στην Αρχαία Ελληνική Μυθολογία – Αρχαία Ελληνική Ιστορία, προτείνοντας μας κάποια.

Επιλέξαμε τα Ανδριανή και Καλλιόπη διότι:

Η Ανδριανή είναι δίκαια, με ερευνητικό μυαλό είναι έξυπνη και γοητευτική. Η δύναμή της έγκειται περισσότερο στη φαντασία και το μυαλό της, παρά στο ένστικτό της.

Η Καλλιόπη κατά τον Ησίοδο ήταν η μεγαλύτερη μούσα, προστάτης όλων των καλών τεχνών, την οποία ιδιαίτερα επικαλούνταν οι αοιδοί προκειμένου να τους βοηθήσει στην έμπνευση. Με την επίκλησή της ξεκινούν και τα Ομηρικά έπη.

Πράγματι, τα ρολόγια μας βασίστηκαν στη φαντασία μας και στην έμπνευση μας, βασίστηκαν στην έρευνα ενώ και για τα δύο θελήσαμε να δώσουμε μία χαριτωμένη εμφάνιση!

Ποια είναι τα υλικά τους;

Χρησιμοποιήσαμε ως βασικά υλικά κουτιά από κονσέρβες και συσκευασίες τροφίμων από αλουμίνιο. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιήσαμε συνολικά και για τα 2 ρολόγια, 4 πηρούνια, 4 κουτάλια, βίδες και παξιμάδια.

Για την “Ανδριανή” χρησιμοποιήσαμε χαρτόνι χοντρό από κούτα, 1 μεταλλικό τμήμα από ψύκτρα υπολογιστή, μεταλλική αλυσίδα, σύρμα χονδρό, πλαστικά μάτια και πριτσίνια.

Για την “Καλλιόπη”, χρησιμοποιήσαμε επιπλέον 2 καπάκια από μπύρες, 1 ελατήρι0, 1 κομμάτι ύφασμα με μεταλλικό γάντζο, 1 ξύλινο δισκάκι σουβέρ και μία ξύλινη χάνδρα, λεπτή πετονιά.

Arduino και περιφερειακά

Και για τα δύο ρολόγια χρησιμοποιήσαμε

2 Arduino Uno R3
2 μίνι breadboards
1 αισθητήρα DHT-21 ( κι έναν αισθητήρα DHT-11 λόγω έλλειψης αποθέματος)
2 μονάδες τρέχουσας ώρας RTC DS1307
2 οθόνη LCD 16X2
2 κουμπί on/off
6 κουμπιά (buttons)
2 θήκες για 4 μπαταρίες ΑΑΑ
Καλώδια σύνδεσης και μονωτική ταινία

Ο κώδικας μας!

Ο κώδικας μας βρίσκεται στο αποθετήριο μας στο Github: https://github.com/iot4abw/roboticsatpalairos

Πως δουλεύουν τα ρολόγια μας;

Η ιδέα μας στηρίχθηκε στο έργο: https://www.ardumotive.com/digitalclockthergr.html,

Ωστόσο, αλλάξαμε φυσικά τόσο τη κατασκευή όσο και τμήματα του κώδικα, ώστε να λειτουργεί η δική μας κατασκευή.

Και τα δύο ρολόγια δουλεύουν ακριβώς με τον ίδιο τρόπο. Και τα δύο διαθέτουν κουμπί on/off και τρία κουμπιά για ρύθμιση της τρέχουσας ημερομηνίας/ώρας (set button/ up button/ down button).

Στην Ανδριανή, ολόκληρο το κύκλωμα βρίσκεται μέσα στο σώμα, οι μπαταρίες έχουν τοποθετηθεί μέσα στο κεφάλι, το κουμπί on/off στο σώμα, πάνω από το αριστερό χέρι, ενώ τα κουμπιά ρύθμισης βρίσκονται στο κάτω μέρος του σώματος, ανάμεσα από τα πόδια. Το πίσω μέρος του σώματος έχει καλυφθεί με χονδρό χαρτόνι.

Στην Καλλιόπη, ολόκληρο το κύκλωμα βρίσκεται μέσα στο σώμα, οι μπαταρίες έχουν τοποθετηθεί στο κεφάλι, ενώ τα κουμπιά βρίσκονται στο πίσω μέρος της γάτας.

Στο εμπρός μέρος των ρολογιών υπάρχει η οθόνη LCD, στην οποία η πρώτη γραμμή παρουσιάζει την ώρα και την ημερομηνία, ενώ η δεύτερη γραμμή την θερμοκρασία και το επίπεδο υγρασίας (σε ποσοστό %).

Λειτουργία των κουμπιών:

Κουμπί on/off: Το κουμπί ανοίγει και κλείνει την παροχή ρεύματος στα ρολόγια. Το ρολόι έχει αποθηκεύσει την ημερομηνία και την ώρα της τελευταίας μεταγλώττισης και φόρτωσης του κώδικα στο Arduino. Επομένως κατά το κλείσιμο της παροχής ρεύματος επανέρχεται σε αυτή την ημερομηνία και ώρα. Για το λόγο αυτό υπάρχουν τα κουμπιά ρύθμισης.

Με το άνοιγμα της παροχής ρεύματος εμφανίζεται στην οθόνη το μήνυμα της ομάδας μας:

Στη πρώτη γραμμή: “The R@P team!”

Στη δεύτερη γραμμή: “Year: 2021-2022”

Κουμπί – set button: Το κουμπί set μπορεί να πατηθεί μέχρι 5 φορές. Με το πρώτο πάτημα, το ρολόι μπαίνει σε κατάσταση ρύθμισης τυπώνοντας το μήνυμα —— SET —— στην πρώτη γραμμή της οθόνης, και το μήνυμα – TIME and DATE – στη δεύτερη γραμμή, όπως φαίνεται στην επόμενη εικόνα.

Η δεύτερη γραμμή στην οθόνη σβήνει τις τιμές θερμοκρασίας και υγρασίας, ενώ κάτω από την ένδειξη της ώρας εμφανίζεται ένα > που υποδεικνύει την αλλαγή της ώρας. Πατώντας τα κουμπιά up/down μπορεί κανείς να αυξήσει/μειώσει την τιμή της ώρας (σε 24ωρη μορφή) αντίστοιχα.

Το δεύτερο πάτημα του κουμπιού set, μετακινεί το δείκτη στην ένδειξη των λεπτών, το τρίτο στην ημέρα, το τέταρτο στον μήνα και το πέμπτο στο έτος της ημερομηνίας. Αν πατηθεί μία ακόμη φορά αυτόματα αποθηκεύονται οι τιμές και στην οθόνη εμφανίζεται το μήνυμα “Saving…. “.

Κουμπί – up button: Το κάθε πάτημα του αυξάνει την τιμή της ένδειξης της ώρας ή της ημερομηνίας.

Κουμπί – down button: Το κάθε πάτημα του μειώνει την τιμή της ένδειξης της ώρας ή της ημερομηνίας.