Megvilágítás mérése okostelefonnal és LEGO MINDSTORMS Education NXT robottal Tevékenységterv

Megvilágítás mérése okostelefonnal és LEGO MINDSTORMS Education NXT robottal Tevékenységterv A tervet és a tervben szereplő videót készítette: Jánossy Zsolt szaktanácsadó (Budapesti POK) 2016. december

Az alábbi dokumentumban az olvasó egy IKT eszközöket (mobiltelefon, applikációk, számítógépes on- és offline alkalmazások) felhasználó méréssorazattal és a mérési eredmények digitális eszközökkel történő kiértékelésével ismerkedhet meg. A munkaforma alkalmas a projektalapú tanulási folyamat alkalmazására. Jó mérést és jó munkát kívánunk!

TEVÉKENYSÉGTERV Megvilágítás mérése okostelefonnal és LEGO MINDSTORMS Education NXT robottal Bevezetés

A TEVÉKENYSÉG CÍME MEGVILÁGÍTÁS MÉRÉSE OKOSTELEFONNAL ÉS LEGO MINDSTORMS EDUCATION NXT ROBOTTAL Évfolyam: 9-12 évf. (középiskola) A tevékenységtervet összeállította: Jánossy Zsolt

IDŐBEOSZTÁS 10 tanítási óra (+3-4 óra otthoni munka) A tevékenység tervezésénél ügyeljünk arra, hogy a tanulói együttműködést magában foglaló tevékenységek lehetőleg a tanórán valósuljanak meg. Otthoni munkára inkább olyan feladatok maradjanak, amelyek egyéni munkát várnak el a tanulóktól.

A tevékenység pedagógiai alapjai

TARTALMI KÖVETELMÉNYEK Fizika 9. évfolyam    

Sebesség, út, idő Egyenes vonalú egyenletes mozgás Kinematikai mennyiségek mérése, a mért mennyiségekkel való számolás Hatásfok

10. évfolyam 

Elektromos teljesítmény, hatásfok

11. évfolyam    

A látható fény (frekvencia és hullámhossz) Színek A fény érzékelése, fotódióda Fénykibocsátás és megvilágítás (Csak alapszinten tárgyalandó!)

Informatika 9. évfolyam 

Informatikai eszközök használata (a számítógép, a hordozható eszközök és a számítógéphálózatok használata) 1

  

Alkalmazói ismeretek: célnak megfelelő eszközök kiválasztása; szövegszerkesztő, képszerkesztő, prezentációkészítő és táblázatkezelő program használata; adatok táblázatba rendezése, szemléltetése diagramon Információkeresési és közlési módszerek; az információs technológián alapuló kommunikációs formák Az információkezelés jogi és etikai vonatkozásai: az információforrások hitelessége; szerzői jogi alapfogalmak; publikálás infokommunikációs eszközökkel

11. évfolyam (érettségi előkészítő)    

Programozási alapismeretek Problémamegoldás informatikai eszközökkel és módszerekkel: problémamegoldó gondolkodás; programok kiválasztása; problémák megoldása munkacsoportban Algoritmizálás és adatmodellezés: algoritmusok készítése; adattípusok; típusalgoritmusok; programozási nyelvek A Mindstorms NXT robotok programozásának alapjai: robothardver; keretprogram; a robot képernyőmenüje; egyszerű mozgások; szenzorok használata; vezérlési szerkezetek

TANULÁSI CÉLOK 21. századi készségek Tanulási és innovációs készségek Kreativitás és innováció    

Eredetiség és találékonyság demonstrálása a munkában Új ötletek felvetése, megvalósítása és másokkal való megosztása Nyitottság és fogékonyság az újszerű és sokoldalú megközelítésekre Kreatív hozzájárulás, kézzelfogható és hasznos közreműködés az innovatív területen

Kritikus gondolkodás és problémamegoldás     

Gyakorlottság a világos érvelés megértésében Döntési, választási képesség összetett feladatokban Rendszerek közötti összefüggések megértése Célravezető, tisztázó kérdések megfogalmazása egy adott probléma jobb megoldása érdekében Az információ rendszerezése, elemzése, szintetizálása a problémamegoldásban, kérdések megválaszolásában

Kommunikáció és együttműködés    

Gondolatok, ötletek világos, hatékony kifejtése szóban és írásban Hatékony munkavégzés képessége különböző munkacsoportokkal Rugalmasság és segítőkészség, a szükséges kompromisszumokra való hajlandóság a közös célok elérése érdekében Felelősségvállalás az együttműködésben végzett munka eredményessége érdekében

Információs, média- és technológiai készségek Információs műveltség 

Az információhoz való hatékony és eredményes hozzáférés, az információ kritikus és kompetens értékelése, kreatív és szakszerű alkalmazása a kérdéses területen vagy problémakörben

2

Médiaműveltség 

A médiaüzenetek létrehozásának, céljának, eszközeinek, jellegzetességeinek és hagyományainak megértése

IKT  

A digitális technológia, kommunikációs eszközök és/vagy hálózatok hatékony alkalmazása az információ elérésére, kezelésére, értékelésére és létrehozása a tudásalapú gazdaságban A technológia eszközként való alkalmazása az információ felkutatásában, szervezésében, értékelésében, közvetítésében és az információhoz való hozzáférés körüli etikai, jogi kérdések megértésére való képesség

Életmód és karrier készségek Rugalmasság és alkalmazkodó készség 

Alkalmazkodás a különféle szabályokhoz és felelősségekhez  Eredményes munkavégzés nem egyértelmű, változó prioritások mellett is Kezdeményezés és önirányítás      

Önmegfigyelési készség a tanulási folyamat nyomon követésére, a saját tanulási igények azonosítására Túllépés az alapvető készségek és/vagy tananyag elsajátításán, saját tanulásunk és lehetőségeink felfedezése és kiterjesztése a szakértelem megszerzése érdekében A készségek folyamatos fejlesztésére, a professzionális szint elérésére irányuló kezdeményezés demonstrálása Feladatok meghatározása, rangsorolása, végrehajtása közvetlen felügyelet nélkül Hatékony időgazdálkodás, a munkaterhelés menedzselése Elkötelezettség a tanulás, mint élethosszig tartó folyamat iránt

Társadalmi és kultúrák közötti készségek   

Eredményes és megfelelő munka másokkal Csoportok kollektív intelligenciájának kihasználása adott esetben Kulturális különbségek áthidalása és különböző perspektívák felhasználása az innováció és a munka minőségének javulásáért

Produktivitás és számonkérhetőség  

Magas szintű követelmények és célok felállítása a minőségi munka határidőre való elvégzése érdekében Szorgalom és pozitív munkamorál demonstrálása (pontosság és megbízhatóság)

Vezetés és felelősségvállalás    

Interperszonális és problémamegoldó készségek felhasználása mások befolyásolására egy adott cél érdekében Mások erősségeinek kihasználása a közös célok elérése érdekében Becsületesség és etikus viselkedésmód demonstrálása Felelősségvállalás a nagyobb közösség érdekében

A NAT-ban szereplő kulcskompetenciák közül a projekt során fejlesztendők    

Anyanyelvi kommunikáció Matematikai kompetencia Természettudományos és technikai kompetencia Digitális kompetencia 3

   

Szociális és állampolgári kompetencia Kezdeményezőképesség és vállalkozói kompetencia Esztétikai-művészeti tudatosság és kifejezőkészség A hatékony, önálló tanulás

Nevelési és fejlesztési célok tantárgyanként Fizika 9. évfolyam A kinematikai alapfogalmak, mennyiségek kísérleti alapokon történő kialakítása, illetve bővítése, az összefüggések (grafikus) ábrázolása és matematikai leírása. A kísérletezési kompetencia fejlesztése a legegyszerűbb kézi mérésektől a számítógépes méréstechnikáig. A problémamegoldó képesség fejlesztése a grafikus ábrázolás és ehhez kapcsolódó egyszerű feladatok megoldása során (is). A tanult ismeretek gyakorlati alkalmazása hétköznapi jelenségekre, problémákra. 11. évfolyam Az elektromágneses sugárzások fizikai hátterének bemutatása. Az elektromágneses hullámok spektrumának bemutatása, érzékszerveinkkel, illetve műszereinkkel érzékelt egyes spektrumtartományai jellemzőinek kiemelése. Az információ elektromágneses úton történő továbbításának elméleti és kísérleti megalapozása. A fény és a fényjelenségek tárgyalása az elektromágneses hullámokról tanultak alapján. A fény gyakorlati szempontból kiemelt szerepének tudatosítása, hétköznapi fényjelenségek és optikai eszközök működésének értelmezése.

Informatika 9. évfolyam Dokumentumok létrehozása, átalakítása, formázása. Különböző formátumú produktumok készítése, a megfelelő formátum célszerű kiválasztása. Személyes dokumentumok létrehozása, átalakítása, formázása. Multimédiás dokumentumok készítése. Interaktív anyagok, bemutatók készítése. A feladat megoldásához szükséges alkalmazói eszközök kiválasztása és komplex használata. A feladatok elvégzéséhez szükséges információk azonosítása, meghatározása, megkeresése, felhasználása. A dokumentumok önálló feldolgozása. Online kommunikáció folytatása, csoportmunka végzése egy vagy több résztvevővel. A legújabb két- vagy többrésztvevős kommunikációs lehetőségek, valamint az elektronikus médiumok megfelelő kezelése. Az új elektronikus és internetes médiumok készségszintű használata. Adatvédelmi fogalmak ismerete. Az információforrások hitelességének értékelése. Szerzői joggal kapcsolatos alapfogalmak megismerése. Az infokommunikációs publikálási szabályok megismerése. Tantárgyi mérések eredményeinek kiértékelése informatikai eszközökkel. Táblázatba foglalt adatokból célszerű diagramok készítése, azok használata. 11. évfolyam Tantárgyi problémák algoritmizálása. Tervezési eljárások, az alulról felfelé építkezés és a lépésenkénti finomítás elveinek használata. Tantárgyi és egyéb problémák informatikai eszközök segítségével történő megoldása csoportmunkában, a megoldáshoz szükséges algoritmusok készítése.

4

A tevékenység részletes leírása

MÓDSZERTANI AJÁNLÁSOK Előkészítő órák 1-2. óra (Fizika 9. és 11. évf.) Elméleti előkészítés 

A tevékenység feladatainak elvégzéséhez szükséges elméleti anyag áttekintése o Tanári jegyzetek, prezentáció és források (on- és offline) alapján az elméleti anyag áttekintése – frontális és kiscsoportos munka o Mit várok a tevékenységtől? – egyéni munka, kérdések összegyűjtése o Motivációs lehetőségek kialakítása, fokozása 3. óra (Fizika 9. és 11. évf.) Eszközök előkészítése 

A projekt feladatinak elvégzéséhez szükséges eszközök előkészítése (lásd: A projekthez szükséges anyagok és eszközök című rész) – kiscsoportos munka  A feladatok felosztása 4-5. óra (Informatika 11. évf.) 

Ismerkedés az NXT robottal, a robot összeszerelése – kiscsoportos munka

Tevékenységek 6. óra (Informatika 11. évf.) A robot programozása – kiscsoportos munka 7. óra (Informatika 11. évf.) A robot mozgásának tesztelése a programozás finomhangolása – kiscsoportos munka 8. óra Mérések robottal és okostelefonnal (a megvilágítást az okostelefon méri) 

(Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás körszimmetriájának igazolása (körpálya mentén) – kiscsoportos munka  (Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás vizsgálata a kör átmérője mentén – kiscsoportos munka 9. óra Mérések csak robottal (a megvilágítást is a robot méri) 

(Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás körszimmetriájának igazolása (körpálya mentén) – kiscsoportos munka  (Fizika 9. és 11. évf.) A robotra rögzített okostelefon segítségével az egyes fényforrások által keltett megvilágítás vizsgálata a kör átmérője mentén – kiscsoportos munka 10. óra (Informatika 9. és 11. évf.) A mérési adatok kiértékelése Excelben – egyéni vagy páros munka, az eredmények alapján következtetések levonása – megbeszélés tanári irányítással Utómunkálatok 11-14. óra (otthoni munka) A tevékenység dokumentálása a tevékenység elvégzése során készített digitális anyagok felhasználásával – egyéni vagy páros munka

A TEVÉKENYSÉGHEZ SZÜKSÉGES KÉSZSÉGEK Fizika 9. évfolyam A kinematikai alapfogalmak, fizikai mennyiségek mérése, kialakítása, illetve bővítése, az összefüggések (grafikus) ábrázolása és matematikai leírása, egyszerűbb folyamatok és eljárások megtervezése, mérési eredmények kiértékelése. 5

11. évfolyam Az elektromágneses sugárzásokkal kapcsolatos alapismeretek, a fény mint elektromágneses hullám, fénytani és optikai alapfogalmak. Informatika 9. évfolyam Dokumentumok létrehozása, átalakítása, formázása. multimédiás dokumentumok készítése, interaktív anyagok, bemutatók készítése, online kommunikáció folytatása, csoportmunka végzése egy vagy több résztvevővel. 11. évfolyam Tantárgyi problémák algoritmizálása, programozási alapismeretek

A PROJEKTHEZ SZÜKSÉGES ANYAGOK ÉS ESZKÖZÖK TECHNOLÓGIA – (ISKOLAI ELÉRHETŐSÉG) tanári laptop, projektor és vetítővászon, tanári okostelefon szoftverekkel, LEGO MINDSTORMS NXT oktatói alapcsomag, állványok, izzók (kb. 40 W-os hagyományos izzólámpa, 8 W-os kompakt fénycső és 4,5 W-os LED-es égő), felfüggesztő madzag, teljesítménymérő Megjegyzés: Természetesen a kísérletek a LEGO MINDSTORM EV3 robottal is elvégezhetőek. TECHNOLÓGIA – SZOFTVER (ISKOLAI SZOFTVER) MS Office programcsomag, Android operációs rendszer az okostelefonon, Physics Toolbox Sensor Suite, felhőalapú megosztó szoftver a számítógépre és az okostelefonra TECHNOLÓGIA – (SAJÁT ESZKÖZ – BYOD) okostelefon szoftverekkel, saját számítógép az otthoni munkához TECHNOLÓGIA – HARDVER SZOFTVER (SAJÁT SZOFTVER – BYOD) MS Office programcsomag, Android operációs rendszer az okostelefonon, Physics Toolbox Sensor Suite, felhőalapú megosztó szoftver a számítógépre és az okostelefonra Felhasznált irodalom

INTERNETES FORRÁSOK, ALKALMAZÁSOK OneDrive (https://onedrive.live.com/about/hu-hu/) vagy Google Drive (https://www.google.com/intl/hu_hu/drive/) Google Play (https://play.google.com/store) Google webhelyek (https://www.google.com/sites/help/intl/hu/overview.html) Prezi (http://prezi.com/) https://play.google.com/store/apps/details?id=com.chrystianvieyra.physicstoolboxsuite A szerző által 2016-ban a Digitális Témahétre összeállított, „Világos?!” című projektterv dokumentációja LEGO ROBOT http://www.legoengineering.com/ http://www.lego.com/hu-hu/mindstorms/learn-to-program http://drgraeme.net/ http://www.jataka.hu/rics/lego/ http://download.ni.com/pub/branches/ee/2014/academic/kiss_robert_a_mindstorms_ev3_robot ok_programozasanak_alapjai.pdf 6

NYOMTATOTT FORRÁSOK Csajági Sándor - Dégen Csaba - Elblinger László - dr. Fülöp Ferenc - Póda László - Simon Péter: Fizika a középiskolák 9. évfolyama számára. Mozgás, energia, Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet, Budapest, 2015. Dégen Csaba - Elblinger Ferenc - Simon Péter: Fizika 11. a középiskolák számára, Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet, Budapest, 2015.

7

A mérések leírása Mérések különböző fényforrásokkal Cél A kísérletek során az alábbi kérdésekre szeretnénk választ kapni:     

Mutat-e valamilyen szimmetriát az egyes fényforrások (hagyományos izzólámpa, kompakt fénycső és LED-es fényforrás) által keltett megvilágítás? Hogyan viszonyul egymáshoz az egyes fényforrások által keltett megvilágítás? Hogyan változik az egyes izzók által keltett megvilágítás a hely függvényében? Tényleg gazdaságosabb-e a kompakt fénycső, illetve a LED-es izzó, mint a hagyományos izzólámpa? Milyen szempontokat vegyünk figyelembe, ha egy helyiségben optimális világítást szeretnénk biztosítani?

Tervezzünk meg a mérést! A mérést egy teljesen elsötétíthető helyiségben végezzük el úgy, hogy az E 14-es foglalat egy kifeszített kötélen lóg. A foglalat függőleges beállítását a vezetékre fűzött gyűrűkkel oldottuk meg. Így szükség szerint biztosítható a foglalt vízszintes és függőleges mozgatása és beállítása is. A méréshez az alábbi E 14-es méretű fényforrásokat használjuk: 40 Wos hagyományos opál izzólámpa, 8 W-os kompakt fénycső (kisméretű) és 4,5 W-os LED-es gömbizzó. A megvilágítási értékeket az első mérési elrendezésben okostelefonos alkalmazás (Physics Toolbox Sensor Suite) fénymérőjének segítségével gyűjtjük össze. Az alkalmazás lehetővé teszi a mérési eredmények folyamatos gyűjtését, majd .csv formátumban az adatokat exportálni lehet. A mérőeszköz beállításához segítséget nyújt a szerző által, a youtube-on közzétett videó https://youtu.be/_XGr6tr_hoU. A fényforrások által felvett teljesítményt digitális teljesítménymérővel határozzuk meg.

8

A robot számára a bejárandó útvonalat a sötét padlón fehér szigetelő szalaggal jelöljük ki. Az első méréssorozathoz egy körre, a másodikhoz pedig a kör átmérőjére van szükségünk. A kör középpontja fölött lógjon a fényforrás kb. 1,5 méter magasan. A kifeszített kötélen a fényforrás helyzete könnyedén változtatható. A második mérési elrendezésben az okostelefon helyett a robot színszenzorával gyűjtjük a mérési eredményeket. Mérés 1. Először azt szeretnénk megvizsgálni, hogy mutat-e szimmetriát a megvilágítás az egyes fényforrások esetén. A mérés során a robot tapsra indul, és körpályán mozogva adatokat gyűjt. A teljes kör megtétele után újabb tapsolással állítható meg a robot. A mérési eredményeket OneDrive felhőalkalmazáson keresztül osztjuk meg. A megosztott fájlok .csv formátumban kerülnek mentésre (pontosvessző elválasztó karakterrel), így az Excel automatikusan úgy nyitja meg a fájlt, hogy az idő és a megvilágítási értékek külön oszlopba kerülnek. A kapott adatokat Excel táblázatkezelővel dolgozzuk fel. Mivel a robot egyenletesen mozog, a vízszintes tengelyen ábrázolt idő értékek arányosak a távolsággal. Tehát tulajdonképpen megvilágítás–hely grafikonokat kapunk. Az adatok alapján készült grafikonok azt mutatják, hogy a megvilágítás körszimmetriát mutat, hiszen a körvonal mentén a mért értékek alig változnak. Így elegendő a mérést a kör átmérője mentén tovább vizsgálni.

9

megvilágítás (lux)

Hagyományos izzó - kör mentén

50 40 30 20 10

eltelt idő (s) 13,5 17,9 21,2 26,2 28,5 32,1 34,0 36,9 38,8 42,5 62,5 65,6 67,3 69,2 71,1 73,2 75,5 77,8 79,2 81,7 84,2 85,9 88,0 90,5 92,8 94,5 99,6 128,4 131,8 133,7 135,5 137,6 140,1 142,8 145,3

0

megvilágítás (lux)

Kompakt fénycső - kör mentén

50 40 30 20 10

eltelt idő (s) 13,5 17,8 21,2 26,2 28,5 32,1 33,9 36,9 38,8 42,5 62,5 65,6 67,3 69,2 71,1 73,1 75,4 77,7 79,2 81,7 84,2 85,9 88,0 90,5 92,8 94,5 99,6 128,4 131,8 133,6 135,5 137,6 140,1 142,8

0

megvilágítás (lux)

LED-es fényforrás - kör mentén

50 40 30 20 10

eltelt idő (s) 14,5 18,9 22,0 27,0 30,4 32,5 34,4 37,3 39,6 43,8 63,1 66,0 67,9 69,6 71,9 74,0 76,1 78,2 80,0 82,1 84,8 86,3 88,4 91,1 93,2 95,6 100,0 129,4 132,4 134,1 136,1 138,4 141,0 143,2

0

A második mérési sorozatunk már azt vizsgálja, hogy milyen helyfüggést mutat az egyes fényforrások által talajon keltett megvilágítás. A robot most a kör átmérője mentén mozog végig, az okostelefon pedig rögzíti az eredményeket.

10

A felhőbe történő exportálás után újra Excelben vizsgáljuk a mérési eredményeket. A kapott grafikonokat itt láthatjuk.

megvilágítás (lux)

Hagyományos izzó - átmérő mentén

800 700 600 500 400 300 200

eltelt idő (s)

100

18,9 20,3 21,4 22,4 23,5 24,5 25,6 26,6 27,7 28,7 29,7 31,0 32,0 33,3 34,5 35,6 36,6 37,7 38,7 40,0 41,0 42,3 43,3 44,4 45,4 46,4 47,7 48,7 49,8 50,8 51,9 53,0 54,0 55,2 56,5

0

megvilágítás (lux)

Kompakt fénycső - átmérő mentén

800 700 600 500 400 300 200

eltelt idő (s)

100

14,6 16,5 17,5 18,6 19,6 20,6 21,7 22,9 24,0 25,0 26,1 27,5 28,8 29,8 30,9 32,3 33,6 34,9 35,9 36,9 38,2 39,7 41,1 42,8 44,0 45,1 46,1 47,2 48,2 49,3 50,3

0

11

megvilágítás (lux)

LED-es fényforrás - átmérő mentén

800 700 600 500 400 300

eltelt idő (s)

200 100

4,9 6,1 7,2 8,2 9,2 10,3 11,3 12,6 13,6 15,3 16,4 17,4 18,5 19,9 21,2 22,4 23,5 24,9 26,2 27,2 28,3 29,3 30,4 31,4 32,4 33,5 34,6 35,6 36,6 37,7 38,7 39,8 40,8 41,8 42,9 43,9

0

Ha szeretnénk a kapott grafikonok „hepehupáit” eltüntetni, használhatjuk az Excel trendvonalillesztőfunkcióját. Az alábbiakban látható trendvonalak 4-edfokú polinomiális illesztéssel készültek. megvilágítás (lux)

Hagyományos izzó - átmérő mentén

800 700 600 500 400 300 200

eltelt idő (s)

100 -100

18,9 20,3 21,4 22,4 23,5 24,5 25,6 26,6 27,7 28,7 29,7 31,0 32,0 33,3 34,5 35,6 36,6 37,7 38,7 40,0 41,0 42,3 43,3 44,4 45,4 46,4 47,7 48,7 49,8 50,8 51,9 53,0 54,0 55,2 56,5

0

megvilágítás (lux)

Kompakt fénycső - átmérő mentén

800 700 600 500 400 300 200

eltelt idő (s)

100 -100

14,6 16,5 17,5 18,6 19,6 20,6 21,7 22,9 24,0 25,0 26,1 27,5 28,8 29,8 30,9 32,3 33,6 34,9 35,9 36,9 38,2 39,7 41,1 42,8 44,0 45,1 46,1 47,2 48,2 49,3 50,3

0

12

megvilágítás (lux)

LED-es fényforrás - átmérő mentén

800 600 400

eltelt idő (s)

200

4,9 6,1 7,2 8,2 9,2 10,3 11,3 12,6 13,6 15,3 16,4 17,4 18,5 19,9 21,2 22,4 23,5 24,9 26,2 27,2 28,3 29,3 30,4 31,4 32,4 33,5 34,6 35,6 36,6 37,7 38,7 39,8 40,8 41,8 42,9 43,9

0 -200

Mivel a robot az átmérő mentén is egyenletesen mozog, a vízszintes tengelyen ábrázolt időértékek ezeken a grafikonokon is arányosak a távolsággal. Tehát itt is megvilágítás a hely függvényében grafikonokat kapunk. Ha megmérjük a kör átmérőjét és azt az időt, amíg a robot végigment az átmérőn, kiszámíthatjuk a robot sebességét. Esetünkben a mért értékek: d = 1,75 m, t = 41,5 s voltak. Így 𝑣=

Δ𝑠 𝑑 1,75 m m = = = 0,042 . Δ𝑡 𝑡 41,5 s s

Ezzel az értékkel már ábrázolhatók a tényleges megvilágítás–idő grafikonok. A grafikonok megrajzolását az olvasóra és a tanulókra bízzuk. A digitális teljesítménymérővel egyenként megmérjük a fényforrások által felvett teljesítményt. A tapasztalat szerint a megadott gyári értékek megbízhatóak. Csak csekély eltérés mutatkozott a gyári és a mért teljesítményértékek között. Mérés 2. Az elrendezés megegyezik az fentiekkel, azonban a megvilágítási értékeket nem az okostelefon, hanem a robot színszenzora méri. A robot a mérési eredményeket .rtf formátumba menti. Az adatfájl Excellel beolvasható. A program pontosvesszőt használ elválasztóként. Mivel a robot szoftvere tizedespontot használ a tizedestörtekben, a beolvasást szövegként célszerű elvégezni, majd a tizedespontokat tizedesvesszőre kell lecserélni. Ezek után a fenti grafikonokat már az Excel segítségével rajzolhatjuk meg. A 2. mérés még nem lett kipróbálva, kérdés, hogy a robot színszenzora mennyire megbízható adatokat szolgáltat. A mérések kiértékelése és következtetések A mérések elvégzése után az alábbi kérdésekre érdemes választ keresni:    

Mekkora értéket mértünk a körpálya mentén az egyes fényforrások esetében? Mekkora az átmérő mentén végzett mérés esetén a mért maximális megvilágítás értéke? Hogyan változik a megvilágítás az egyes esetekben a hely függvényében? Milyen meredekek a grafikonok?

13





Milyen kijelentéseket tehetünk a hagyományos izzólámpa, az energiatakarékos kompakt fénycső és a LED-es fényforrás energiahatékonyságát illetően, ha figyelembe vesszük a különböző fényforrások beszerzési árát, várható élettartamát, teljesítményét (energiafelhasználását) és az elektromos áram árát? Vajon érdemes-e a boltba rohanni, és azonnal lecserélni az összes izzót LED-esre?

 

Mennyire megbízható a robot színszenzora? Az okostelefonnal vagy a robottal végzett mérés szolgáltat pontosabb eredményeket?

A tanulókkal folytatott megbeszélés során törekedjünk arra, hogy a válaszok megadása után a „Miértekre?” is próbáljunk magyarázatot adni. Hívjuk fel a figyelmet arra, hogy a kérdés, bármilyen egyszerűnek is hangzik, megválaszolása igen csak komplex feladat. A gazdaságossági szempontok mellett más tényezőket is figyelembe kell venni:       

Hol szeretnénk világítani? Mit szeretnék megvilágítani? Környezetvédelmi szempontok Ergonómia Komfortérzés Színhőmérséklet stb.

A magyarázatok és a levont következtetések felhasználásával alkossunk szempontsort ahhoz, hogy optimálisan tudjuk kialakítani egy helységben a világítást. A feltett kérdésekre a projekt dokumentációjában nem találhatóak meg a válaszok.  Ennek jó oka van. Szeretnénk, ha a projekt során tapasztaltak a felfedezés örömével fűszerezve szolgáltatnának válaszokat a felvetett kérdésekre. Vagy az is előfordulhat, hogy nincs is egyértelmű válasz a feltett kérdésekre? A mérések kiértékelése és következtetések Fordítsunk figyelmet, és teremtsünk lehetőséget a munkafolyamatok és eredmények teljes körű online és offline dokumentálására és disszeminációjára.

14

Program a robotra az 1. mérési elrendezéshez

15

Program a robotra az 2. mérési elrendezéshez

16