Nesahej mi na sušenky! Duch z micro:bitu hlídá dobroty

Poslední sušenka v krabičce. Kousek dortu schovaný na zítra. A někdo, kdo si myslí, že se jeho noční výprava obejde beze svědků… Vyrobte si ducha z micro:bitu, který se probudí na světle a ozve se každému mlsounovi. Postavíte mu skrýš, sestavíte program z bloků a vlastními pokusy zjistíte, jak z něj udělat spolehlivého strážce.

Mise: ochránit poslední sušenku

Váš duch nepotřebuje oči ani kameru. V zavřené neprůhledné krabičce čeká potmě. Když někdo zvedne víčko a dovnitř dopadne dost světla, na displeji se objeví přízrak a zazní zvuk. Dokud zůstane světlo nad nastavenou hranicí, duch se bude znovu ozývat.

Nejdřív společně vytvoříme jednoduchý základ. Potom přijde vaše práce vynálezců: vybrat správnou citlivost, vyzkoušet různé skrýše a odhalit, kdy se dá hlídač přelstít. Na základ a první pokusy počítejte přibližně s jednou vyučovací hodinou; záleží na zkušenostech a výrobě krabičky.

Co si připravit

• Micro:bit V2 s vestavěným reproduktorem. Zvuk „jiskření“ v tomto projektu využívá právě verzi V2.
• Držák dvou baterií AAA s vypínačem pro micro:bit a dvě baterie AAA.
• Počítač, datový USB kabel (možná najdete i v šuplíku) a editor MakeCode.
• Neprůhlednou krabičku s víčkem, karton a lepicí pásku.

Externí světelné čidlo ani další propojovací vodiče nepotřebujete. Pro první zkoušky nemusíte mít ani sušenky. I když s nimi bude mise nejspíš chutnat lépe.

Jak duch pozná mlsouna?

Micro:bit používá některé LED diody svého displeje také k měření dopadajícího světla. Naměří číslo od 0 do 255: nízké hodnoty odpovídají tmě, vyšší většímu množství světla. Nejsou to luxy, tedy běžná jednotka osvětlení. Pro rozhodnutí „už je dost světla na poplach?“ nám tento orientační údaj stačí.

Program bude měření porovnávat s proměnnou prahSvetla. Proměnnou si představte jako pojmenovanou krabičku na číslo. Když do ní uložíme 100, duch se probudí při hodnotě větší než 100. Při přesné hodnotě 100 se ještě neozve.

Než začnete: Co se podle vás stane, když někdo otevře krabičku v úplně tmavé místnosti? Svůj tip si schovejte na závěrečný pokus.

1. Vyrobte duchovi skrýš

Z kartonu složte malý držák a upevněte do něj micro:bit displejem vzhůru nebo šikmo k otvoru krabičky. Důležité je, aby na displej po otevření dopadalo světlo. Nezakrývejte ho páskou ani sušenkou. Bateriový držák připevněte vedle desky tak, aby kabel nebyl napnutý a víčko jej neskříplo.

Pro začátek je nejjednodušší kartonová krabička. V plechové musí pevný nevodivý držák oddělit desku a její kontakty od kovového dna i stěn, aby nevznikl zkrat. Dobroty nechte zabalené a od elektroniky je oddělte přepážkou.

Teď se střídejte v rolích konstruktéra a zkoušeče: jeden zavírá a otevírá víčko, druhý kontroluje, zda se deska neposouvá a není schovaná ve stínu.

2. Sestavte strážce rovnou v blocích

V MakeCode založte projekt a pojmenujte ho třeba Duch hlídá sušenky. Zůstaneme celou dobu v Blocích. Program má dvě části: při startu si nastaví hranici a potom stále kontroluje světlo.

Při startu: nastavte hranici

V nabídce Proměnné vytvořte proměnnou prahSvetla. Do bloku při startu vložte nastav prahSvetla na 100. Stovka je výchozí hodnota k vyzkoušení, nikoli univerzální nastavení pro všechny krabičky.

Opakuj stále: probuďte ducha

1. Do bloku opakuj stále vložte z nabídky Logika podmínku když … tak.
2. Do podmínky sestavte porovnání intenzita světla > prahSvetla. Blok pro světlo najdete ve Vstupu, znaménko „větší než“ v Logice.
3. Dovnitř podmínky přidejte ze Základní blok ukaž ikonu a vyberte ducha.
4. Za něj vložte z nabídky Hudba blok přehraj jiskření až do konce.
5. Za zvuk, stále dovnitř podmínky, přidejte vymaž obrazovku.
6. Pod celou podmínku, ale stále dovnitř opakuj stále, vložte čekej 500 ms.

Pořadí je důležité: duch se nejprve ukáže, přehraje zvuk jiskření až do konce a potom zmizí. Následuje 500 ms, tedy půl sekundy, a nové měření světla. Při otevřené krabičce se tak poplach opakuje s krátkými přestávkami.

Volba až do konce znamená, že program v této smyčce počká na dokončení zvuku. Když během něj zavřete víčko, zvuk ještě dohraje, displej zhasne a po pauze přijde nové měření. Nečekejte proto okamžité ztichnutí v okamžiku zavření.

Pauza patří pod celou podmínku, stále dovnitř bloku opakuj stále. Proběhne tedy i ve tmě. Sama podmínka nic neopakuje; opakování zajišťuje vnější blok.

Naměřené světlo při prahu 100	Co program udělá
99 nebo méně	Poplach nespustí, počká půl sekundy a znovu změří světlo.
Přesně 100	Poplach nespustí: podmínka používá větší než, nikoli větší nebo rovno.
101 nebo více	Ukáže ducha, přehraje jiskření, vymaže obrazovku, počká půl sekundy a znovu změří světlo.

Změna čísla prahSvetla mění citlivost hlídače. Menší číslo ho probudí už při slabším světle, větší vyžaduje více světla. Po změně v editoru nezapomeňte program znovu nahrát do desky.

3. Probuďte ducha na zkoušku

1. Připojte micro:bit k počítači datovým USB kabelem a v MakeCode zvolte Stáhnout. Postupujte podle pokynů editoru; při stažení souboru HEX jej zkopírujte na jednotku MICROBIT.
2. Vyzkoušejte desku na světle a potom displej zastiňte. Pokud se nic neděje, ještě nemusí být chyba v programu: v místnosti může být méně světla než nastavených 100.
3. Odpojte USB a připojte bateriový držák do bateriového konektoru na zadní straně desky. Zapněte vypínač držáku.
4. Vložte hlídače do krabičky. Na světle se může hned ozvat. Zavřete víčko, počkejte na dohrání zvuku a potom znovu otevřete.

V dostatečné tmě duch mlčí. Po otevření na světle se má objevit a ozvat. Pokud krabičku necháte otevřenou, celý výstup se opakuje — nejde o počítadlo jednotlivých otevření.

4. Staňte se světelnými detektivy

Každá krabička má jiné spáry a každá místnost jiné světlo. Najděte takový práh, aby zavřená krabička mlčela a otevřená spolehlivě probudila ducha. Měňte vždy jednu věc a pokus zopakujte.

Co se děje	Co vyzkoušet
Duch straší i pod zavřeným víčkem.	Najděte spáru, kterou proniká světlo, nebo zvyšte prahSvetla.
Po otevření se neprobudí.	Odkryjte displej, změňte polohu desky nebo snižte prahSvetla.
Ikona se ukáže, ale zvuk neslyšíte.	Ověřte, že používáte micro:bit V2, máte vložený blok se zvukem a není vypnutý vestavěný reproduktor.
Po zavření ještě chvíli hraje.	Nechte dohrát už spuštěný zvuk. Program znovu měří až v dalším průchodu smyčkou.

Chcete vidět, kolik světla micro:bit naměřil?

Následující rozšíření můžete zkoušet samostatně. Měřicí režim i pozdější automatická kalibrace vycházejí ze základního hlídače. Nemusíte je spojovat do jednoho programu.

Než začnete měnit citlivost, prozkoumejte, jaké hodnoty micro:bit na různých místech naměří. Kolik světla je u okna, pod stolem nebo uvnitř otevřené krabičky? A co se změní, když displej zastíníte rukou?

Přidejte si měřicí režim. Aby se číslo nepřetahovalo s ikonou ducha o displej, během měření poplach pozastavíme:

1. Vytvořte proměnnou mereni a v bloku při startu ji nastavte na 0. Nula bude znamenat hlídání, jednička měření.
2. Do události při stisknutí tlačítka A vložte nastav mereni na 1. Do události pro tlačítko B vložte nastav mereni na 0.
3. Do bloku opakuj stále vložte novou podmínku když mereni = 1, tak … jinak ….
4. Do větve tak vložte ukaž číslo intenzita světla a za něj vymaž obrazovku.
5. Celou původní podmínku s porovnáním světla, duchem a zvukem přesuňte do větve jinak.
6. Pauzu 500 ms ponechte za celou novou podmínkou, stále uvnitř opakuj stále.

Tlačítko A zapne opakované měření, tlačítko B vrátí hlídání. Přepnutí se projeví po dokončení právě zobrazovaného čísla nebo přehrávaného zvuku a následující pauze.

Víceciferná hodnota postupně přejede přes displej. Odečtěte celé číslo a teprve potom změňte polohu desky nebo zastínění. Při úplně prvním načtení světla po spuštění funkce vrací nulu kvůli zahájení měření; sledujte proto i další údaje.

Malý světelný průzkum: Zapište hodnotu při odkrytém displeji a potom při zastínění rukou. Dokážete mezi nimi zvolit hranici, která obě situace rozliší? Vybranou hodnotu nastavte do proměnné prahSvetla, program znovu nahrajte a vyzkoušejte skutečnou krabičku.

Měření prohlížejte v otevřené krabičce, ve stejné poloze desky. Chování pod zavřeným víčkem potom ověřte samotným poplachem — displej uvnitř zavřené skrýše samozřejmě nepřečtete.

Pokus: jak spolehlivý je váš strážce?

Teď přichází zkouška vynálezu. Použijte základní program, nebo ve verzi s měřicím režimem nejprve stiskněte B, aby hlídač opět hlídal. Výsledky si zapisujte na papír; tato ukázka programu otevření nepočítá.

Nejprve si tipněte: pozná duch úplné otevření i malou škvíru? Potom proveďte pět pokusů. Každý začněte zavřenou krabičkou, otevřete ji a znovu zavřete.

• Po otevření: Objevil se duch a zazněl zvuk, nebo hlídač otevření přehlédl?
• Po zavření: Zůstal po dokončení předchozího poplachu zticha, nebo se spustil další poplach?

Po každém zavření nechte dohrát případný zvuk a potom počkejte ještě alespoň sekundu. Program tak dostane čas znovu změřit světlo. Dohrávání už spuštěného zvuku nepočítejte jako nový falešný poplach.

Změňte pouze práh nebo polohu desky a celou sérii zopakujte. Která úprava pomohla? Dokážete dosáhnout pěti správně rozpoznaných otevření a žádného nového poplachu pod zavřeným víčkem?

Právě postupujete jako vývojáři: něco navrhnete, vyzkoušíte, zapíšete výsledky a podle nich výrobek upravíte. Světlo zkoumáte, držák konstruujete a spolehlivost porovnáváte pomocí čísel.

Vymyslete duchovi jméno, nakreslete jeho skrýš a navrhněte jiný obrázek nebo zvuk. Dokážete vytvořit hlídače, který působí legračně, tajemně nebo jako malý robot?

Další mise: duch v ledničce

Co kdyby si duch počíhal na nočního návštěvníka ledničky? Pokud se při otevření dveří rozsvítí vnitřní osvětlení, dostane stejný signál jako v krabičce. Displej musí být otočený ke světlu a nesmí ho zastínit kelímek s jogurtem.

Pro krátký pokus vložte celou sestavu včetně bateriového držáku do čistého suchého průhledného uzavíratelného sáčku. Sáček uzavřete ještě při pokojové teplotě, nechte displej za hladkou průhlednou částí a sestavu umístěte stabilně mimo mokré povrchy a přímý kontakt s potravinami. Vyzkoušejte citlivost znovu — obal i poloha desky ovlivní naměřené světlo.

Sáček je ochrana před náhodným potřísněním, nikoli záruka proti vlhkosti. Pokus po vyzkoušení ukončete, elektroniku vypněte a po vyjmutí nechte v uzavřeném sáčku ohřát na pokojovou teplotu, než jej otevřete. Mokrou sestavu nezapínejte. Do mrazáku hlídač nepatří.

Výzva: ať si duch nastaví citlivost sám

Co kdyby při přestěhování do jiné skrýše nebylo potřeba ručně přepisovat práh? Naučte ducha kalibraci: při spuštění si změří světlo v zavřené skrýši a podle něj nastaví hranici pro poplach.

Tato varianta vychází ze základního hlídače. Neobsahuje měřicí režim tlačítek A a B. Můžete tedy začít kopií základního projektu nebo si otevřít připravený program níže.

1. Vytvořte proměnné vychoziSvetlo a prahSvetla.
2. Do bloku při startu vložte vymaž obrazovku a potom nastav vychoziSvetlo na intenzita světla. První načtení aktivuje měření. Tuto hodnotu ještě pro nastavení citlivosti nepoužijeme.
3. Přidejte čekej 5000 ms. Po zapnutí nebo resetu tak máte pět sekund na zavření krabičky či dveří ledničky.
4. Za pauzu vložte znovu nastav vychoziSvetlo na intenzita světla. Tentokrát uložíme hodnotu naměřenou v zavřené skrýši.
5. Nastavte prahSvetla na vychoziSvetlo + 20. Tím nahraďte původní pevné nastavení prahu na 100.
6. Blok opakuj stále ponechte jako v základním programu: porovnání světla s prahem, zobrazení ducha, přehrání jiskření až do konce, vymazání displeje a pauza 500 ms za podmínkou.

Po dokončení bloků při startu začne běžet opakuj stále. Během kalibrace zůstává displej zhasnutý. Potom se duch ozve, když aktuální světlo překročí nově vypočítanou hranici.

Příklad: V zavřené krabičce micro:bit naměří hodnotu 3. Přičte rezervu 20 a nastaví práh na 23. Při hodnotě 23 ještě mlčí, při hodnotě vyšší než 23 spustí poplach.

Přičtená dvacítka je rezerva, aby ducha neprobudila každá drobná změna světla. Menší rezerva znamená citlivějšího hlídače, větší vyžaduje výraznější nárůst světla. Vyzkoušejte například 10, 20 a 30. Po změně program znovu nahrajte a proveďte novou kalibraci.

Jak program vyzkoušet: Umístěte desku do připraveného držáku, stiskněte reset a do pěti sekund zavřete. Počkejte ještě chvilku a potom skrýš otevřete na světle. Po každém zapnutí nebo resetu se kalibrace provádí znovu.

Pokud nestihnete zavřít včas, hlídač si jako výchozí podmínky uloží světlo otevřené skrýše. Výsledný práh pak může být příliš vysoký. Stiskněte reset a pokus zopakujte. Pokud práh vyjde 255 nebo vyšší, žádná hodnota měření ho nepřekročí.

Kalibrace přizpůsobuje hranici světelným podmínkám. Na otevřeném pracovním stole by duch reagoval pouze na dostatečné zvýšení osvětlení, nikoli na příchod člověka nebo odnesení předmětu.

Zkouška vynálezce: Co se stane, když při kalibraci necháte víčko pootevřené? Jak poznáte špatně nastavenou hranici? A která rezerva nejlépe funguje ve vaší krabičce?

Dokážete ducha přelstít?

Vraťte se k tipu ze začátku a otevřete krabičku potmě. Duch nerozpoznává člověka ani pohyb víčka — reaguje na světlo. Právě jste objevili hranici svého řešení. Zkuste navrhnout, jaký další signál by mohl hlídat, aby mu noční mlsoun neutekl.

A poslední sušenku si po dokončeném pokusu rozdělte. Vývojový tým si odměnu zaslouží.