יזמות טכנולוגית · כיתות ד׳–ט׳ · מפגש 9

מתכנתים את ה-Arduino בסימולציה

Tinkercad Circuits: מהנורה המהבהבת ועד חיישן הקרקע של חזי

  1. מהמעגל לתוכנית10 דק׳
  2. משימה 1: נורה מהבהבת15 דק׳
  3. משימה 2: כפתור20 דק׳
  4. משימה 3: חיישן אנלוגי20 דק׳
  5. אתגר: מנורת לילה15 דק׳
  6. בחזרה לחזי החקלאי5 דק׳
  7. מה למדנו היום?5 דק׳
התוצר של היום

מה עושים היום?

  • ה-Arduino מחליט מתי הנורה נדלקת.
  • נורה מהבהבת, כפתור, חיישן אור.
  • מנורת לילה אוטומטית.
  • אתגר: חיישן הקרקע של חזי.

דגשים למדריך

  • ארבע משימות מדורגות בסימולציה: נורה מהבהבת, כפתור שמדליק נורה, קריאת חיישן אור ומנורת לילה אוטומטית. מי שמספיק בונה גם גרסה ראשונה של מערכת החישה של חזי: חיישן לחות קרקע שמתריע כשהאדמה יבשה.
פתיחה · 10 דקות

מהמעגל לתוכנית

  • במפגש הקודם הנורה דלקה כל הזמן.
  • היום ה-Arduino יחליט מתי היא נדלקת.
  • סוללה = רק חשמל. Arduino = חשמל + החלטות.
  • Components, Code, Start Simulation, Serial Monitor

דגשים למדריך

  • מתחילים מהמעגל של מפגש 8 ומראים שמחליפים את הסוללה ב-Arduino. עכשיו אפשר לתכנת מתי הנורה דולקת.
  • מכירים את Tinkercad Circuits: Components היא ספריית הרכיבים (Arduino Uno, LED, נגד, כפתור, חיישנים). Code הוא תכנות בבלוקים, כמו ב-MakeCode, או בטקסט. Start Simulation מריץ ומראה מה קורה בלי לשרוף אף רכיב. Serial Monitor הוא החלון שבו ה-Arduino "מדבר" ומדפיס מספרים.
  • לפני שמתחילים: נכנסים ל-tinkercad.com עם חשבון הכיתה ← Circuits ← Create new Circuit, וקוראים לפרויקט מפגש9_שם1_שם2.
  • עובדים בזוגות, מסך אחד לזוג. מחליטים מי "נהג" (מחזיק את העכבר) ומי "נווט" (קורא הוראות ובודק), ומתחלפים בכל משימה.
משימה 1 · 15 דקות

משימה 1: נורה מהבהבת

  • Arduino Uno + LED + נגד 220Ω
  • רגל ארוכה (פלוס) ← נגד ← פין 13
  • רגל קצרה (מינוס) ← GND
  • pin 13 HIGH ← wait 1 ← LOW ← wait 1

איך גורמים לנורה להבהב מהר פי שניים?

דגשים למדריך

  • גוררים Arduino Uno R3, LED ו-Resistor, ומשנים את הנגד ל-220Ω. מחברים: פין 13 ← נגד ← הרגל הארוכה (אנודה) של ה-LED. הרגל הקצרה (קתודה) ← GND.
  • בוחרים Code ← Blocks ובונים: set pin 13 to HIGH, wait 1 sec, set to LOW, wait 1 sec. מפעילים Start Simulation: הנורה מהבהבת?
  • אתגר: גרמו לנורה להבהב מהר פי שניים. איזה מספר שיניתם?
  • שאלות בדיקה מדף העבודה: מה יקרה אם תשנו את ה-wait ל-0.2? מה יקרה אם תהפכו את ה-LED? (נסו, זו סימולציה!)
משימה 2 · 20 דקות

משימה 2: כפתור

  • כפתור יודע רק שני דברים: לחוץ (1) או לא (0).
  • כפתור ← פין 2, ונגד 10kΩ ← GND
  • if read digital pin 2 = HIGH ← הדלק LED
  • else ← כבה

למה צריך את הנגד?

דגשים למדריך

  • מוסיפים Pushbutton ונגד 10kΩ. צד אחד של הכפתור ← 5V. הצד השני ← פין 2, ומאותה נקודה נגד 10kΩ ← GND.
  • בקוד, בתוך forever: if read digital pin 2 = HIGH then set pin 13 HIGH, else set pin 13 LOW. מריצים ולוחצים על הכפתור בסימולציה.
  • שאלה: למה צריך את הנגד? בלעדיו הפין "מרחף" ומקבל ערכים אקראיים.
  • בדף העבודה הזוגות עונים: מה הקלט במערכת? מה הפלט? למה זה נקרא קלט דיגיטלי?
משימה 3 · 20 דקות

משימה 3: חיישן אנלוגי

  • חיישן אור מחזיר טווח של ערכים, לא רק כן או לא.
  • read analog pin A0 ← מספר בין 0 ל-1023
  • מדפיסים ל-Serial Monitor.
  • מזיזים את מחוון האור: המספר משתנה!

דגשים למדריך

  • מוסיפים Photoresistor (חיישן אור) ונגד 10kΩ: צד אחד ← 5V, הצד השני ← A0, ומשם נגד ← GND. אפשר גם פוטנציומטר.
  • בקוד: print to serial monitor ← read analog pin A0, ואחריו wait 0.5 sec. פותחים את Serial Monitor בתחתית חלון הקוד ומריצים.
  • לוחצים על החיישן ומזיזים את מחוון האור. רושמים בדף העבודה את הערך בחושך ואת הערך באור מלא.
  • המספרים נעים בין 0 ל-1023. זה אות אנלוגי, בדיוק כמו הדימר מהמפגש הקודם.
משימה 4 · 15 דקות

אתגר: מנורת לילה

  • קלט: עוצמת האור ב-A0
  • תנאי: אם הערך קטן מ-400 (חשוך)
  • פלט: הדלק LED. אחרת: כבה.
  • נסו 300 ו-600. מה השתנה?

נסו 300 ו-600. מה השתנה?

דגשים למדריך

  • משלבים הכול: חיישן ← תנאי ← פעולה. בונים תוכנית: אם הערך ב-A0 קטן מערך הסף שבחרתם, ה-LED דולק. אחרת הוא כבוי.
  • המספר 400 הוא ערך סף, כלומר קריטריון להחלטה. הזוגות מנסים ערכים שונים ורושמים בטבלה בדף העבודה: ערך הסף שניסינו, מה קרה, ומה למדנו.
אתגר מתקדם · 5 דקות

בחזרה לחזי החקלאי

  • מחליפים את חיישן האור בחיישן לחות קרקע.
  • קובעים ערך סף: מתחתיו האדמה יבשה.
  • נורה אדומה + זמזם = "חזי, צריך להשקות!"

דגשים למדריך

  • מחליפים את חיישן האור ב-Soil Moisture Sensor מספריית הרכיבים. גם הוא אנלוגי: מחברים ל-A0 וקוראים את הערך.
  • מוסיפים Piezo (זמזם) לפין 8 ו-LED אדום. אם הלחות נמוכה מערך הסף: נורה אדומה וצפצוף. אחרת: הכול שקט.
  • רושמים: איזה ערך סף בחרתם ולמה? איך חזי יידע מה הערך הנכון לעגבניות?
  • זו הגרסה הראשונה של מערכת החישה והניטור שחזי צריך.
סיכום · 5 דקות

מה למדנו היום?

  • דיגיטלי = שני מצבים (כפתור).
  • אנלוגי = טווח ערכים (אור, לחות).
  • ערך סף הופך מדידה להחלטה.
  • בפעם הבאה: איך המערכת של חזי שולחת לו מידע לטלפון?

דגשים למדריך

  • סימולציה מאפשרת לטעות בחינם לפני שבונים באמת.
  • סיכום אישי בדף העבודה: "היום הבנתי שההבדל בין קלט דיגיטלי לאנלוגי הוא..." ו"ערך סף עוזר למערכת..."
  • יוצרים ציפייה למפגש הבא: IoT, כשמכשירים מדברים זה עם זה.

כל הכבוד!

מחזירים את הציוד ונפגשים בשבוע הבא.

✕ ← → מעבר · T שעון · N דגשים · F מסך מלא