metingen vergelijken
Metingen vergelijken kunnen we met onze eigen neerslaggegevens die we loggen en uitlezen via de micro:bit;
of we kunnen hiervoor de officiële metingen gebruiken die we vinden op de website "waterinfo.be".
De oefening met de micro:bit is een uitbreidingsoefening omdat we hier extra materiaal voor nodig hebben.
UITBREIDING: data van de micro:bit
Vanwege de materiaalvereisten is dit een uitbreiding.
Opgelet: de uitbreidingsopdracht van deze module is wegens technische problemen in de bibliotheek van gator:log en gator:rtc tijdelijk niet mogelijk.
1. Data loggen
2. Programmeren
3. Data uitlezen
1. Data loggen
We gebruiken een RTC (Real Time Clock) en een datalogger om gedurende een langere periode regen te kunnen meten.
Wij maken gebruik van de gator:log en de gator:rtc.
Alleen moeten we deze onderdelen verbinden aan enkele hele kleine pinnen van de microbit.
Dit lukt niet zomaar, we hebben dus nog iets nodig zodat we van alle pinnen van de microbit gebruik kunnen maken.
Dit noemt een breakout board.
Aansluitschema RTC
Verbind je RTC met je microbit of breakout board als volgt:
| RTC pinnen |
GND |
3V3 |
SDA |
SCL |
| Microbit pinnen |
GND |
3V |
20 |
19 |
Aansluitschema Datalogger
Verbind je datalogger met je microbit en RTC als volgt:
| Logger pinnen |
GND |
3V3 |
RX |
TX |
RST |
| Microbit pinnen |
GND of GND van de RTC |
3V of 3V3 van de RTC |
P15 (MOSI) |
P14 (MISO) |
P13 (SCK) |
Dit ziet er dan als volgt uit:
Nu moeten we de tipping bucket nog verbinden met de gator:bit.
In de voorgaande oefeningen verbonden we de regensensor steeds met pin 0 en GND. Dit kunnen we nu niet doen.
- De gator:bit kan dit signaal niet detecteren via pin 0.
- We kunnen wel P5/A gebruiken, nog steeds in combinatie met de GND-pin.
Hoe ons programma er dan uitziet, dat zie je straks.
Bibliotheek toevoegen
1.
Klik rechtsbovenaan op het tandwiel (1).
Klik daarna op ‘Uitbreidingen’ (2).
2.
Je krijgt nu de bibliotheken te zien die al goedgekeurd zijn door de makecode organisatie.
De logger en RTC die wij gebruiken bestaan nog niet zo lang. Deze bibliotheek staat dus nog niet in deze lijst.
3.
We voegen deze toe door via een link naar deze bibliotheek te zoeken.
- Kopieer volgende link (dus niet op klikken, gewoon kopiëren):
https://github.com/sparkfun/pxt-gator-RTC
- Vervolgens plak je deze op de aangeduide plaats.
- Klik op het vergrootglas rechts van deze balk.
4.
Je krijgt dan de bibliotheek te zien.
Klik hier op met je muis
5.
Nu kom je weer op je programmeeromgeving uit.
Je ziet dat je een nieuwe bibliotheek in je lijst hebt staan, namelijk deze van de RTC.
6.
Doorloop nu zelf nog eens deze stappen om de bibliotheek van de datalogger toe te voegen!
Hieronder vind je de link die je daarvoor nodig hebt.
Denk eraan: je moet deze link kopiëren, niet op klikken!
https://github.com/sparkfun/pxt-gator-log
Als alles goed is gegaan, staat deze nu ook tussen je bibliotheken.
2. Programmeren
Bestudeer dit programma.
We bespreken elk onderdeel hieronder afzonderlijk.
Merk op
De waarde van de ijking van de tipping bucket (0.3) is specifiek voor het type tipping bucket die je gebruikt.
Bij opstart
- Zorg ervoor dat de SD kaart klaar is voor gebruik.
- Maak 2 bestanden aan op de SD kaart:
- bestand 1: ‘tijdsmeting’
- bestand 2: ‘‘tipping bucket’’
- Stel het correcte uur in op de klok.
- Maak een variabele aan en geef deze als beginwaarde ‘0’.
Bij indrukken knop A
- We hebben de geleiders van de tipping bucket verbonden
-
- langs de ene kant met de GND pin
- langs de andere kant met P5/A
- Dit zorgt ervoor dat als de tipping bucket kantelt.
- De micro:bit denkt dat knop A ingedrukt wordt.
- Pin 5 is namelijk verbonden met deze drukknop A.
- Als dit gebeurt, weten we dat het 0,3 mm geregend heeft. Nu tonen we dit ook op het scherm.
- Hierna wissen we het scherm, zodat dit getal niet heel de tijd getoond wordt.
De hele tijd
De micro:bit moet de hele tijd dit doen:
- open de map ‘tijdsmeting’ op de SD kaart en slaag op hoe laat het is.
- open de map ‘tipping bucket’ en slaag op hoeveel keer de tipping bucket al gekanteld is.
- wacht 1 minuut, slaag daarna opnieuw de tijd en het aantal kanteling op de SD kaart op.
In gebruik nemen:
Je merkt dat er nu heel wat extra zaken aan onze micro:bit hangen, namelijk het breakout-bordje, de logger en de RTC. Om dit allemaal goed te laten werken, komen we niet toe met de batterijen die we normaal aan de micro:bit hangen. Neem je voedingsadapter erbij, stel deze in op 4,5v en hang deze aan je breakout-bord.
Zorg dat alles goed verbonden is, dat er een leeg SD kaartje in je logger zit en je bent klaar om je metingen te doen!
Dit programma zorgt ervoor dat zowel het tijdstip als de meting van de tipping bucket wordt opgeslagen op de micro SD kaart.
Zoek nu zelf eens uit hoe je er voor kan zorgen dat ook de datum bij elke meting wordt opgeslagen. Dit kan handig zijn als we een meting uitvoeren van enkele dagen.
3. Data uitlezen
Nadat de microbit de meting heeft uitgevoerd, is het tijd om de meetresultaten te analyseren.
- Neem de micro SD kaart uit de datalogger.
- Plaats deze in de computer.
- Open ook het programma ‘Excel’ op je computer.
1.
Klik in Excel op het tabblad ‘data’
2.
Klik op ‘From Text/CSV’.
Ons programma schrijft namelijk onze data weg op de SD kaart in een tekst-bestand.
3.
- Je Excel-formulier opent een nieuw venster. In dit nieuwe venster zoek je je data.
- Scroll in de linkerbalk naar beneden tot dat je je SD-kaart ziet staan.
- Klik hier op.
4.
Je ziet dat je maar 1 of 2 bestanden op je SD-kaart ziet staan, en dat je meetresultaten hier niet bij staan. Dat is normaal.
Om deze te kunnen zien, moet je eerst rechts onderaan op het pijltje naar beneden klikken dat rechts naast ‘Text files’ staat.
5.
Je ziet de bestanden wel waar je meetresultaten in opgeslagen zijn:
6.
- Klik het bestand aan waarin je meetresultaten staan
- klik onderaan op ‘Import’
Opgelet: om de tijdsmeting te openen zijn er een paar extra stappen nodig, dit wordt verder in het stappenplan uitgelegd.
7.
Excel opent opnieuw een venster. Onze gegevens staan helemaal links in de kolom. Dat betekent dat Excel dit niet als een nummer herkent (omdat het uit een tekst bestand is gehaald).
Klik onderaan dus op ‘Transform Data’.
8.
Er opent zich een ander scherm. Zoek naar het tabblad ‘Transform’ en klik hier op:
9.
Klik nu op ‘Data Type: Text’.
10.
Er opent zich een balk, klik nu op ‘Decimal Number’.
11.
Klik vervolgens op het blauwe tabblad waar ‘File’ in staat.
12.
En daarna op ‘Close & Load’.
13.
Deze gegevens worden nu in Excel in geladen.
We kunnen deze data nu al wat analyseren, maar het wordt pas echt interessant als we weten vanop welk tijdstip deze meting was.
We voegen de tijd van de meting toe aan dit excel werkdocument.
1.
- Volg de stappen 1 tot en met 5.
- klik je de tijdsmeting aan van op je SD-kaart
- klik op ‘Import’
2.
Ook nu gaat weer dat nieuwe venster openen. Je ziet dat onze tijdsmeting verdeeld is over 3 kolommen. Om dit te wijzigen klik je bovenaan op ‘Colon’.
3.
Er opent zich een balk, hier klik je ‘Comma’ aan.
4.
Je zal zien dat Excel nu wel ziet dat het over een tijdsmeting gaat. Klik dus vervolgens op ‘Load’.
5.
Nu staat de tijdsmeting ook in ons Excel werkblad!
Maar als je goed kijkt, zie je dat excel hier een nieuw werkblad voor heeft aangemaakt. De tijdsmeeting staat op Sheet3, onze andere meetresultaten op Sheet2, en Sheet1 is blanco.
6.
We gaan onze tijdsmeting naast onze andere meetresultaten zetten. Dit doe je door bovenaan op kolom A te klikken, zo selecteer je heel deze kolom.
7.
Je ziet dat deze kolom nu licht van kleur is veranderd. Dit betekent dat we heel deze kolom hebben geselecteerd.
- Druk nu de toetsencombinatie Ctrl + C in. Zo kunnen we deze gegevens in 1x kopiëren.
Je ziet dat de dunne kader die verschenen was rond deze kolom, nu wat begint te bewegen.
- Klik vervolgens onderaan op ‘Sheet2’
- Klik nu op de ‘B’ boven de tweede kolom, je merkt dat dan heel deze kolom grijs wordt
8.
Als je nu de toetsenbordcombinatie Ctrl + v indrukt, zal je tijdsmeting naar hier gekopieerd worden.
9.
Je ziet dat er zowel bij kolom A als bij kolom B ‘Column1’ boven onze data staat. Pas dit aan naar ‘data’ en ‘tijd’
Nu gaan we van deze gegevens een grafiek maken, dat doe je als volgt:
1.
Selecteer weer kolom 1 door op de ‘A’ hierboven te klikken.
2.
Ga nu naar het tabblad ‘Insert’ (1), vervolgens ga je naar het symbool van een lijngrafiek (2) en dan kies je een grafiek uit het keuzemenu (3):
3.
Nu staat je grafiek in je Excel werkblad. Nu willen we nog kunnen aflezen op welk tijdstip deze data gegenereerd is. Klik hiervoor met de rechtermuisknop op je grafiek, en vervolgens op ‘Select Data’.
5.
Je zal onderstaande (lege) kader zien verschijnen. Klik nu op de ‘B’ boven de tweede kolom (waar je tijd in staat) en klik vervolgens op ‘OK’.
6.
Nu krijg je weer onderstaande kader te zien. Vink het vierkantje naast ‘Tijd’ uit, zodat hier geen vinkje meer in ziet staan. Klik daarna onderaan op ‘OK’.
7.
Klaar! Je ziet dat de tijd nu onder je data staat. Nu kan je deze data beginnen te analyseren!
8.
Nu hangen zowel je tipping bucket als je voedingsadapter rechtstreeks aan je breakout-bordje. Als je buiten geen stopcontact hebt, betekent dit dus dat je deze hele installatie binnen moet leggen, waarbij de kabel die naar de tipping bucket gaat via een raam of een deur naar buiten gaat. Dit is niet optimaal. Je kan ook je tipping bucket verbinden met een extra micro:bit, en deze via het radiosignaal de waarde van de tipping bucket laten doorsturen naar een micro:bit die binnen in het breakout-bord zit. Deze laatsgenoemde micro:bit kan dan deze info op de SD-kaart zetten.
Officiële metingen
We bekijken neerslaggrafieken zoals je ze terugvindt op waterinfo.be.
Opdracht 1
- Bekijk dit instructiefilmpje. Het toont je hoe neerslaggevens
uit je eigen omgeving opzoekt op de website "waterinfo.be".
- Maak een screenshot van de neerslaggrafiek van je dichtsbijzijnde meetpunt.
- Plak deze grafiek in een word-document.
- Stuur dit document door via smartschool of je leerplatform van de school.
Analyse van een neerslaggrafiek op waterinfo.be
- Hier zien jullie een grafiek met gegevens over de neerslag in één van de meetstations van het land.
- We bekijken deze grafiek van naderbij en leren hem begrijpen.
- Nadien bouwen we zelf een gelijkaardige grafiek op door gebruik te maken van de microbit en de tipping bucket als meetinstrument.
De bovenstaande grafiek geeft 2 type informatie weer over de neerslag die gevallen is de voorbije periode:
- De neerslagintensiteit:
- = hoeveel neerslag er gevallen is in een bepaalde tijdsinterval
- De cumulatieve neerslag over de gekozen totale periode:
- = de totale hoeveelheid neerslag die gevallen is van het starttijdstip op je grafiek tot het tijdstip op de horizontale as waar je de curve wil lezen. (De neerslag wordt dus opgeteld over de tijd)
Opdracht 2
Herken je deze informatie weergegeven in de grafiek?
Sleep de grafiekelementen in de juiste kader.
Opdracht 3
We bestuderen de grafiek. Lees deze tekst en zoek de antwoorden op de vragen. Vul daarna de onderstaande zin aan.
- Op de horizontale as
- 1.1. wat lezen we af?
- 1.2. hoe wordt dit weergegeven?
- Op de verticale as
- Linkse verticale as
- Rechtse verticale as
- 2.3. In welke eenheid wordt dit gemeten
Opdracht 5
Zie je een verband tussen beide grafieken?
Vul de zin aan om het verband tussen neerslagintensiteit en cumulatieve neerslag te verduidelijken.
Vergelijking van onze metingen met de officiële metingen en interpretatie
Uitbreidingsopdracht 2
Maak een grafiek van de cumulatieve neerslag voor een periode van 3 dagen.
- Voor deze oefening kijk je best naar het weerbericht, zodat je met redelijke kans
mag verwachten dat er neerslag valt in de
komende 3 dagen wanneer je de metingen start.
- Je zal je metingen in 3 perioden van 24u moeten loggen en overzetten in dezelfde Excel file.
- Na de 3de dag metingen kan je dan een grafiek maken van de cumulatieve neerslag.
- Let op: om dit te kunnen doen heb je een inschatting van de calibratie-constante nodig voor de
tippingbucket waar je gebruik van maakt.
- Op de x-as zet je de tijds uit, op de y-as de cumulatieve neerslag uit (in mm) dat je uit je programma krijgt.
Stuur dit Excel-bestand door via smartschool of je leerplatform van de school.
Uitbreidingsopdracht 3
Download dit document en
voer de opdrachten uit.
Stuur het ingevulde document door via smartschool of je leerplatform van de school.