Forsøk og praktisk arbeid

Hvor

  • Inne

Passer for

  • ungdomstrinn 8-10
  • teknologi og forskningslære x og 1

Elegant elektronikk – vannsølvarsler

Hvordan få varsel om vannsøl før det blir skade?  Løsningen kan være både enkel og selvlaget. Vannsølvarsleren som presenteres her er hentet fra Teknologi- & Designboka (Cappelen DAMM).

Vannsølvarsler

For å oppdage vannsøl kan vi utnytte at vann leder strøm. Det leder ikke særlig godt, men nok til å styre en følsom elektronisk bryter som kan slå på en alarm. 

Komponenter og ledninger limer du fast og kobler sammen rett på tegningen av «kretskortet» (figur 1) som stives av med tynn papp. 

Fuktdetektoren er rett og slett to avisolerte ledninger. Batteriklips- og buzzerledninger avisoleres litt ekstra. Hver ledning festes med en dråpe lim, slik at ledningsenden blir liggende helt fritt over riktig koplingspunkt (se figur 1). Koplingspunktene er markert med stiplede sirkler, limpunktene med grå sirkler.

Fig 1. Tegning av kretskortet. Fig 1. Tegning av kretskortet. Fra Teknologi og designboka, Cappelen Damm AS

God loddeteknikk

Bruk tang til å kople sammen komponentbein og ledningsender. Løft opp hvert koplingspunkt med syl, så det blir lettere å komme til med loddebolten etterpå. 

NB: Loddetinnet skal ikke ”dryppes på”.  Varm opp loddestedet nedenfra med loddebolten, og tilsett loddetinnet samtidig ovenfra. Det er loddestedet som skal smelte loddetinnet, ikke loddebolten. Da blir loddingen pålitelig, og loddetinnet flyter jevnt og blankt rundt loddestedet. Loddeprosessen skal gå ganske fort, tell rolig til tre og fjern loddetinn og loddebolt på likt.

Fig 2. Loddeteknikk. Fig 2. Loddeteknikk. Fra Teknologi og designboka, Cappelen Damm AS

Test med batteri

Hold de to avisolerte ledningene fra hverandre. Hvis det blir lyd nå, sjekk nøye for kortslutninger. Grip så over de to ledningene. Nå skal buzzeren låte! Hvis ikke, sjekk tvilsomme loddinger og løse ledninger. Når alt er ok, klipp ut selve kretskortet (stiplet).

Arbeid i klasserom. Foto: Eva C. Jørgensen Arbeid i klasserom. Foto: Eva C. Jørgensen

Innbyggingsboks

Plastboks

Kretsen skal nå bygges inn i en boks av termoplast, slik at det blir et ferdig produkt som kan brukes. Velg selv form på boksen.
 
Skjær og bøy plasten langs hele, rette linjer ved hjelp av metallinjal, tapetkniv og skjærematte. Skjær lett med tapetkniv langs en stållinjal, og knekk av langs en bordkant.

I bunnplata markerer du med en syl fire hull til de to ledningene i fuktdetektoren, og bor hullene med drillen (legg treplaten under for å spare inventaret). Merk opp knekkelinjene på det som skal bli innsiden av boksen som viser hvor plasten skal bøyes. 

Fig 3. Denne innbygningsboksen passer til alle aktuelle batteri-typer (4,5V, 6V eller 9V). Fig 3. Denne innbygningsboksen passer til alle aktuelle batteri-typer (4,5V, 6V eller 9V). Fra Teknologi og designboka, Cappelen Damm AS


Ved hjelp av plastknekkeren bøyer du termoplast i fasong ved hjelp av en varmetråd.

Legg arbeidsstykket på plastknekkeren, med en knekkelinje rett over varmetråden. Skru på plastknekkeren, og etter 1-2 minutter er plasten bøyelig. Bøy oppover, slik at den siden som skal bøyes mest blir varmest. Krets, batteri og buzzer plasseres inni bunnlokket. Trekk ledningene til fuktdetektoren gjennom hullene, slik at de blir liggende pent på utsiden av bunnlokket. 

Eleven på bildet er i ferd med å merke opp knekkelinjer på et av arbeidsstykkene. Foto: Hanna Gilboe Kirkestuen Eleven på bildet er i ferd med å merke opp knekkelinjer på et av arbeidsstykkene. Foto: Hanna Gilboe Kirkestuen Her er elever i sving med å lage innbyggingsboks. Foto: Eva C. Jørgensen Her er elever i sving med å lage innbyggingsboks. Foto: Eva C. Jørgensen

Ferdig boks. Foto: Eva C. Jørgensen Ferdig boks. Foto: Eva C. Jørgensen

Faglig forklaring

Når det er tørt, går det ikke strøm mellom de to ledningene i fuktdetektoren. Straks det blir fuktig, vil vannet lede litt strøm. Det er alt for lite til å få lyd i en alarm direkte, men nok til å styre en følsom elektronisk bryter – en transistor – som kan slå på en større strøm. Selve varslerkretsen består av motstanden og transistoren. 

Når det er vann rundt fuktdetektoren, går det strøm fra pluss på batteriet, mellom de to ledningene i fuktdetektoren, gjennom motstanden, inn på styreelektroden (basen) til den elektroniske bryteren, transistoren. Da åpner transistoren for en mye større strøm. Den går fra pluss på batteriet, gjennom buzzeren, transistoren og til minus på batteriet. Dermed blir det alarm når det er vann på fuktighetsdetektoren, ja, selv den lille fuktigheten på huden er nok for å aktivere kretsen!

vannsølvarsler -8 Fra Teknologi og designboka, Cappelen Damm AS

Kommentarer/praktiske tips

Elever kan ikke forventes å designe elektroniske kretser fra grunnen av, men de kan fint designe et elektronisk produkt på basis av en gitt krets. Elevene kan også velge vannsølvarsler med lys i stedet for lyd. Innbyggingen kan gjøres annerledes, og viktigst av alt: bruken av kretsen kan varieres. Samme krets kan like gjerne bli en berøringsvarsler, en ringeklokke, en tøtsjbryter, en løgndetektor, en regnvarsler osv.  I Teknologi- & Designboka finner du oppskrift på ulike elektroniske kretser med variasjoner, for eksempel en hendig batteritester og et apparat som sier fra når noen glemmer å lukke døra til kjøleskapet.

Organisering

Opplegget gjennomføres fint i full klasse med én lærer. Hver elev lager sin vannsølvarsler. Klassen kan deles inn i i små lærerstyrte grupper på 4-5 elever. Elevene hjelper hverandre og deler på verktøyet. I alt beregnes 4-5 timer, som gjerne kan deles inn i flere økter. Vannsølvarsleren kan selvsagt også lages med halv klasse på naturfagsalen, eller med liten gruppe i et valgfag. 

Flerfaglig undervisning

Et bredere undervisningsopplegg gir mulighet for å arbeide med langt flere sider ved det å skape et elektronikkprodukt. For eksempel kan elevene lage bruksanvisning på norsk eller engelsk, lage egne arbeidstegninger og regne på materialkostnader i matematikk, vurdere estetiske sider og livsløpskostnader ved produktet i kunst- og håndverk osv.  

Utstyr

  • Elektronikkomponenter kan bestilles på nett via Elfa eller Farnell. 
  • Verktøy kjøpes på Biltema eller lokal forretning.
  • Plastknekker, buzzere og termoplast: se lenker til høyre.

Aktuelle kompetansemål i læreplanen

Læreplan i naturfag

  • Etter 10. årstrinn
    • Teknologi og design
      • utvikle produkter ut fra kravspesifikasjoner og vurdere produktenes funksjonalitet, brukervennlighet og livsløp i forhold til bærekraftig utvikling

Læreplan i teknologi og forskningslære - programfag i studiespesialiserende utdanningsprogram

  • Teknologi og forskningslære 1
    • Design og produktutvikling
      • gjøre rede for funksjonen til vanlige komponenter i elektroniske kretser, og gjenkjenne komponentene i en krets
      • lage elektroniske kretser ved å lodde komponenter og simulere og teste kretsene
      • forme og utvikle produkter som har en definert funksjon og inneholder elektronikk

Materialer og utstyr

Til kretsen:

  • Papp 
  • Transistor (BC517)
  • Motstand (1M)  
  • Lydgiver (buzzer)
  • Batteriklips
  • Koplingstråd (uisolert og isolert)
  • Loddebolt (15-30W)
  • Limpistol 
  • Avisoleringstang

 

Til boksen:

  • Termoplast
  • Skjærematte
  • Metallinjal
  • Tapetkniv
  • Plastknekker
  • Håndholdt, batteridrevet drill
  • Syl
  • Treplate