Ο δικός μας σεισμογράφος

Την φετινή σχολική χρονιά αποφασίσαμε να κατασκευάσουμε τον δικό μας ψηφιακό σεισμογράφο με σκοπό να ενημερωθούν οι μαθητές μας για τους σεισμούς (είδη σεισμών, τρόποι αντιμετώπισης, όργανα μέτρησης σεισμών), να εμπλακούν στην επίλυση ενός πραγματικού προβλήματος και να συνεργαστούν μεταξύ τους για την επίτευξη ενός κοινού σκοπού.


Φάση 1:

Ξεκινήσαμε την εργασία μας με την μελέτη του φαινομένου του σεισμού και τα είδη των σεισμών. Λόγω της πανδημίας έλαβαν χώρα πολλές τηλεδιασκέψεις, σε εβδομαδιαία βάση, στις οποίες τα μέλη της ομάδας μας παρουσίαζαν και συζητούσαν για το φαινόμενο του σεισμού και τα είδη των σεισμών.

Στη σελίδα μας Είδη Σεισμών μπορείτε να δείτε το αποτέλεσμα της ερευνητικής εργασίας της ομάδας μας.

Σε επόμενο στάδιο μελετήσαμε τις βασικές αρχές λειτουργίας των σεισμογράφων και μάθαμε για το σεισμόγραμμα. Δημιουργήσαμε μια απλή ιστοσελίδα με τίτλο "Πως λειτουργεί ένας σεισμογράφος". Μπορείτε να δείτε την σελίδα μας κάνοντας κλικ εδώ: Πως λειτουργεί ένας σεισμογράφος.

Τέλος, συζητήσαμε για τους τρόπους αντιμετώπισης των σεισμών.


Φάση 2:

Στη δεύτερη φάση του project ήρθαμε αντιμέτωποι με το ερώτημα "Πως θα φτιάξουμε το δικό μας ψηφιακό σεισμογράφο ;".

Αφού ξεκαθαρίσαμε τι σημαίνει ψηφιακός σεισμογράφος, προχωρήσαμε με την καταγραφή και τον τρόπο λειτουργίας ψηφιακών σεισμογράφων που έχουν κατασκευάσει άλλοι μαθητές, εταιρίες, οργανισμοί και ινστιτούτα. Μερικοί από τους σεισμογράφους που μελετήσαμε είναι:

Μετά τη μελέτη αρκετών ψηφιακών σεισμογράφων φτάσαμε στο συμπέρασμα ότι η χρήση ενός επιταχυνσιόμετρου και ενός μικροελεγκτή Arduino θα ήταν μια πολύ καλή λύση για τον δικό μας σεισμογράφο. Οπότε μπήκαμε σε σκέψεις και συζητήσεις για το πως θα μπορούσαμε να φτιάξουμε το δικό μας επιταχυνσιόμετρο.

Τελικά, ύστερα από πολλές συζητήσεις "μας ήρθε" η ιδέα. Σκεφτήκαμε την δημιουργία ενός κύβου στο εσωτερικό του οποίου θα τοποθετήσουμε μια μεγάλη μεταλλική μπίλια η οποία θα εφάπτεται σε κάθε πλευρά του κύβου. Σε κάθε πλευρά, στο σημείο επαφής της μπίλιας, θα τοποθετήσουμε έναν αισθητήρα ο οποίος θα δίνει ως έξοδο μια ηλεκτρική τάση η οποία θα είναι ανάλογη της δύναμης που θα ασκεί η μπίλια σε περίπτωση σεισμού. Συνολικά θα χρησιμοποιήσουμε 6 αισθητήρες, δύο σε κάθε πλευρά, ώστε να μπορούμε να καταγράψουμε επιταχύνσεις και στις 3 κατευθύνσεις.

Φάση 3:

Για την κατασκευή του σεισμογράφου μας χρησιμοποιήσαμε τον μικροελεγκτή Arduino και μια "καινοτόμα" κατασκευή που αποτελείται από ένα 3d εκτυπωμένο άδειο κύβο, στο κέντρο του οποίου τοποθετήσαμε μια μεγάλη μεταλλική μπίλια. Η μπίλια εφάπτεται στο εσωτερικό του κύβου με 6 πιεζοηλεκτρικά στοιχεία (https://grobotronics.com/piezo-element.html) τα οποία στην περίπτωση σεισμού παράγουν ηλεκτρική τάση την οποία καταγράφουμε στον μικροελεγκτή Arduino.

Προκειμένου η έξοδος από τα πιεζοηλεκτρικά στοιχεία να είναι αξιοποιήσιμη, μαθητές του Τομέα Ηλεκτρολογίας του σχολείου μας κατασκεύασαν ένα ειδικό κύκλωμα προσαρμογής και ενίσχυσης αναλογικού σήματος πάνω στο οποίο συνδέονται τα 6 πιεζοηλεκτρικά στοιχεία. Το κύκλωμα αυτό με την μορφή πλακέτας (expansion shield) τοποθετήθηκε πάνω από τον μικροελεγκτή Arduino.

Για την δημιουργία του σεισμογράμματος μαθητές του Τομέα Πληροφορικής του σχολείου μας ανέπτυξαν ειδικό λογισμικό με την γλώσσα προγραμματισμού Processing.

Ο κώδικας για το σεισμόγραμμα είναι ελεύθερα διαθέσιμος.

Σεισμόγραμμα - Κώδικας στην γλώσσα προγραμματισμού Processing

Φωτογραφίες του σεισμογράφου μας

Ο κώδικας για τον μικροελεγκτή Arduino είναι ελεύθερα διαθέσιμος.

Κώδικας (σε Wiring C) για τον μικροελεγκτή Arduino.


Φάση 4:

Μετά την ολοκλήρωση του project και την περίοδο δοκιμαστική λειτουργίας θα οργανώσουμε σχολική ημερίδα για το θέμα των ενεργειών που πρέπει να κάνουμε σε περίπτωση σεισμού στο σχολείο, στα πλαίσια της οποίας θα παρουσιάσουμε τον δικό μας σεισμογράφο.

Σε συνεργασία με τον Δήμο Ραφήνας Πικερμίου θα οργανώσουμε ειδική ημερίδα, στην Βιβλιοθήκη του Δήμου, με θέμα "Διαχείριση του σεισμικού κινδύνου σε σχολικές μονάδες", στα πλαίσια της οποίας θα παρουσιάσουμε τον δικό μας σεισμογράφο.

Ο σεισμογράφος θα τοποθετηθεί σε ειδική θέση στο σχολείο μας όπου θα έχουν την δυνατότητα μαθητές των Γυμνασίων της περιοχής μας που επισκέπτονται κάθε χρόνο το σχολείο μας να τον επισκεφτούν, να ενημερωθούν για τον τρόπο λειτουργίας του και για θέματα που αφορούν τους σεισμούς (είδη σεισμών, τρόποι αντιμετώπισης, όργανα μέτρησης σεισμών).

Θα καταβληθεί προσπάθεια συντήρησης της παρούσας ιστοσελίδας και εμπλουτισμού της με θέματα που αφορούν τους σεισμούς και ιδιαίτερα τις ενέργειες που πρέπει να κάνουμε σε περίπτωση σεισμού εν ώρα λειτουργίας του σχολείου.