Arduino程式控制LED燈板
設計者 彭映江, 教案對象 國中
設計單位 新北市福和國中, 教案分級 初階
教案類別 課程發展與教學策略_專題導向學習(PBL),
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發布日期 2021-12-01 發布單位 新北市福和自造教育及科技中心 瀏覽次數 28
教材簡介

福和國中九年級生活科技-電與控制

 

課程:Arduino程式控制LED燈板

教師:彭映江 (辦公室--教務處)

地點:科技中心第3間 動力機械艙

分組:每班分5組 / 1位小老師

 

組別

工作事項--相互協防補位

A

B

C

D

E

組長

發布指令.安排進度.管理秩序.示範

 

 

 

 

 

教具

領取.清點.送還.歸位工具材料設備

 

 

 

 

 

學藝

講義.文書.紀錄.檔案.拍攝

 

 

 

 

 

康樂

提問.回答.上台報告.展演.成發

 

 

 

 

 

服務

整理清潔桌面.地上.吸塵.回收

 

 

 

 

 

 

課程進度:

1. 認識工具/材料:三用電表 (電子.指針式 / 測電壓.電阻.電流)、電阻器 (電阻器色碼表)

2. 認識工具/材料:麵包板 (串聯.並聯練習)、LED燈 (5mm白紅藍黃綠七彩-3.2V/0.08聚光型)

3. 認識工具/材料:電烙鐵 (30W/400度)、焊錫 (1mm 60 熔點190℃)

4. 認識工具/材料:電路板、焊接練習

5. 設計LED燈板

6. 製作LED燈板

7. 電路規劃整合

8. 認識、編寫Arduino程式

9. 測試Arduino程式控制發光 (抓錯修正)

10. 作品成果發表 (上傳Youtube)

 

單元1:認識工具/材料:三用電表、電阻器

工具:三用電表(電子式+指針式)、剝線鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、按鈴

材料:電池(1.5V、9V)、電池盒(3V-5.6cm*3.2cm*1.4cm. 9V)、電阻(220Ω、360Ω、680Ω)

步驟:1.老師示範三用電表 2.組長觀察示範 3.教具提領材料  4.全組回答活動單問題,學藝紀錄  5.康樂回答  6.服務協助清理環境

 

 

【認識三用電表】學習單

 

 

歐姆定律 V = IR

 

我們往往只會從自然課題目中去計算電壓、電流、電阻值,卻不知道這些數字是怎麼得來的,藉由三用電表的操作得到燈泡的電壓與電流,同時也練習串聯與並聯如何連接?如何測量?

 

電壓V (V=>直流電壓 及交流電壓)

電流I (直流電流=>mA 或A)

電阻R (Ω) 故常稱為三用電表                                         

測量習題

1. 請運用 三用電表 觀察以上5個3號電池(AA)電壓數值,並依大小紀錄下來

            >      >       >       >        電子式三用電表

           >      >       >       >        指針式三用電表

小提示:一般乾電池電壓1.5V,新電池(滿電)電壓1.5~1.6V,終止電壓約0.9V 。如果電壓是1V以下,就可以稱為沒電,因大部分的電器都啟動不了

 

2. 累積5顆電池的總伏特數,最高的組別加分

小提示:一般碳鋅電池(鋅錳電池) 電壓為1.5V 好處是不流湯、鹼性(錳)電池是鹼性電池,會流湯。不同種類、品牌、新舊電池皆不建議混用

 

3. 請運用 電子式三用電表 觀察紀錄各組所發的4個電阻器的電阻值。並標註顏色

A. 四環色                 ,電阻值                   Ω / 用色碼表               Ω

B. 四環色                 ,電阻值                   Ω / 用色碼表               Ω

C. 四環色                 ,電阻值                   Ω / 用色碼表               Ω

D. 四環色                 ,電阻值                   Ω / 用色碼表               Ω

 

四環電組色碼計算器

 

 

單元2:認識工具/材料:麵包板 + LED燈

工具:三用電表(電子+指針式)、剝線鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、十字起子、連接線組(鱷魚夾型)

材料:LED燈(5mm 超爆亮 LED 聚光型 紅黃綠藍七彩,電壓3.0-3.2V,焊接溫度260-280)、電池(1.5V、9V)、電池盒(3V、4.5V、9V)、連接線組(鱷魚夾型) 、0.5mm單心線、電阻(220Ω--紅紅棕) 、杜邦線(公對公20cm 10cm)

步驟:1.老師示範麵包版  2.組長觀察並示範  3.教具提領材料  4.全組回答活動單問題,學藝紀錄  5.全組競賽活動  6.康樂回報比賽結果  7.服務協助清理環境

【認識麵包板】學習單

麵包板是一種不需要經由焊接過程,就可以將電路中所使用的電子元件加以連接佈線,進而進行電路特性的量測,以驗證電路的功能是否正常的實驗室工具。

 

認識工具/材料:

 

麵包板背面

麵包板 (串聯.並聯練習)、LED燈 (5mm白紅藍黃綠七彩3.2V/0.08聚光型)、紅色(+)/黑色(-)單心線


測量習題

1.串聯電路

2.串聯電路

3.並聯電路

4.並聯電路

 

競賽題目

請全組討論動動腦:每組在1個麵包板上裝LED燈,試試看一個電路內可裝多少LED燈?

請排出最大值,全班5組比一比,最多燈亮的就是今天的贏家~

 

4. 製作原型(Prototype)

3. 發想(Ideate)

1. 同理(Emphathize)

2. 定義(Define)

5. 測試(Test)

最後完成:LED         個、公對公杜邦線         條、3V電池盒1個 


單元3-4:認識工具/材料:焊錫、電路板、焊接練習

工具:電烙鐵、烙鐵架、剝線鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、護目鏡、吸錫器

材料焊錫 (1mm 63錫/37鉛, 500g,熔點為183℃)、    0.5mm單心線 (紅.黑)、電路板(萬能洞洞板 24X14焊點、30X14焊點)、焊錫膏

步驟1.老師示範焊接方式與安全規則  2.組長觀察示範  

3.教具提領材料   4.焊接電路板練習學藝審核 

5.康樂回答老師要求   6.服務協助清理環境

 

【焊接練習認識電烙鐵、電路板】學習單

電烙鐵 是電子學習者、電子工程師最常用的焊接工具,焊接是使用低熔點的焊錫,把兩件金屬零件連接起來的技術。本單元將通過準備工作、焊前處理、焊接技巧對電烙鐵的使用進行練習與競賽。

 

熱銅—錫進—錫退—續熱—冷卻

焊接知識與技巧

 

1. 電烙鐵:15W/360、20W/420℃、25W/460、30W/560℃,瓦數是功率大小,也就是烙鐵發熱的能力,瓦數愈高溫度就越高。

2.焊接過程中烙鐵不能亂放,要防止跌落,焊錫過多 時,可用布擦掉,不可亂甩

3.注意焊接姿勢,電源線不可搭在烙鐵頭上,以防燙壞絕緣層而發生事故

4.不焊時需立刻放在烙鐵架上,使用結束後,拔下電源插頭,冷卻後,再將電烙鐵收回工具箱。

 

單元5:設計LED燈板          班級          姓名:           座號:         

【設計LED燈板創意思考步驟】

1.檢討上次練習焊接的作業正負極要習慣成自然 (LED燈、電源、單芯線)

2. LED燈板設計圖

a. 先思考功能:偶像應援板? 男女廁所? 光敏夜燈? 禮物? 煙霧感測? 指引方向?

b. 畫草圖外框 (正面+背面)

c. 畫設計圖 (      必須跨2個點,注意 + - )

d. 將不同顏色的LED 標註顏色 ( 七彩慢 七彩快)

e. 將設計圖放樣到木板上,+ - 級作記號

f. 編串LED 並焊接,剪掉多餘線路

g. 編焊迴路電線,焊接電源測試,加裝電阻

h.下周進度:個人學習歷程 (每組一桌電腦,登錄Google帳號,進入Classroom+雲端硬碟,將之前的練習照片找出來下載,繳交作業,回答問題。)

 

【Arduino程式控制LED燈板 GoogleClassroom 步驟】

1. 認識工具/材料:三用電表、電阻器

2. 認識工具/材料:麵包板、LED燈、串聯並聯練習

3. 認識工具/材料:電烙鐵、焊錫

4. 認識工具/材料:電路板焊接練習

5. 設計LED燈板

6. 製作LED燈板

7. 電路規劃整合

8. 認識、編寫Arduino程式

9. 測試Arduino程式控制發光、抓錯修正

10.作品成果發表、上傳Youtube

 

課程代碼 wov6wjf

 

 

步驟

1.先登錄學校給的 Google帳號

2.進入 Classroom

3.加入課程

4. 輸入課程代碼 wov6wjf

5. Arduino程式控制LED燈板--課程建構與引導

 

GoogleClassroom作業

 選修這門課程,閱讀以下內涵, 並寫下 班級-姓名-座號-職位 便是滿分,十全十美喔~

例如: "919-郝可愛-31-7-學藝"

作品名稱:                        創作原型:                                           

 

在 萬能洞洞板30X14焊點 上規劃專屬的燈板,用不同顏色的筆標註LED燈的位置

思考要點:

□需求向度   □色彩效果紅    黃    綠    藍     七彩慢閃    七彩快閃     □位置分布     

□佈線-最多4個迴路    □正負極    □孔位走向     □時間能力    □腳針方向    □難易度

 

單元6:製作LED燈板          班級          姓名:           座號:         

 

工具:電烙鐵、烙鐵架、剝線鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、護目鏡、吸錫器、三用電表(電子+指針式)、剝線鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、十字起子、連接線組(鱷魚夾型)

 

材料焊錫 (1mm 63錫/37鉛, 500g,熔點為183℃)、0.5mm單心線 (紅.黑)、電路板(萬能洞洞板 24X14焊點、30X14焊點)、焊錫膏、LED燈(5mm 超爆亮 LED 聚光型 紅黃綠藍七彩,電壓3.0-3.2V,焊接溫度260-280)、電池(1.5V、9V)、電池盒(3V、4.5V、9V)、連接線組(鱷魚夾型) 、0.5mm單心線、電阻(220Ω--紅紅棕) 、杜邦線(母對母20cm 10cm)

 

步驟

1. 教具提領材料,各組分職位穿著工作圍裙 (1.組長黃色、2.學藝深藍、3.教具深紅、4.康樂綠色、5.服務淺藍))

2. 老師示範排LED燈+撥線+焊接+測試+除錯+剪掉多餘的電線

3. 組長+學藝2位組員觀察,教具+康樂+服務3位安裝電烙鐵,並檢查設計圖正負極是否正確

4. 組長+學藝2位組員教學示範給其他組員看,並開始製作  

5. 測試+除錯+剪除多餘的電線

6. 各組分別坐到電腦區,登入Goole帳號 (xxxxx@app.fhjh.ntpc.edu.tw),回答第4單元問題

7. 完成第6單元:學生自我檢核

8. 全組協助清理環境,服務向老師報備

 

順序

活動名稱

時間

1

說明工作項目

3 min

2

按照設計圖排LED燈撥線+焊接

25 min

3

測試+除錯+剪除多餘的電線

10 min

4

GoogleClassroom 回答第4單元+6單元學生自我檢核

5 min

5

整理環境.機具,歸還作品.工具

2 min

1.組長     2.學藝     3.教具     4.康樂    5.服務

 

 

 

 

分組工作項目

1. 回答GoogleClassroom 問題 : 4.電烙鐵+焊錫 (用電腦傳電路板照片+回答問題)

2. 按照 設計圖位置及顏色 編排第一個迴路的LED燈 (裝Led燈,注意正負極,撥線)

3. 將編排好的LED燈迴路焊好 ( 用撥線鉗撥單心裸銅線+Led折腳位+焊接)

4. 用三用電表測試LED燈是否有亮? (找原因+除錯)

5. 回答GoogleClassroom 問題 : 5.LED燈板設計圖 ( 用ipad拍影片登錄google帳號)

 

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