Home » B2 » rasberry

rasberry

Προχωρημένη επιμόρφωση για την αξιοποίηση και εφαρμογή των Τ.Π.Ε. στη διδακτική πράξη
Επιμόρφωση Β2 επιπέδου ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
ΕΠΙΜΟΡΦΩΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ
Physical Computing με Raspberry
Pi
Υλικό αναφοράς
Έκδοση 1η
Ιούνιος 2019
Πράξη: ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗ
ΤΩΝ ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΣΤΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΑΞΗ
(ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β’ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ)
Φορείς Υλοποίησης: Δικαιούχος φορέας:
Συμπράττων φορέας:

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 2 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Περιεχόμενα
1. ΤΙΤΛΟΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ………………………………………………………………. 3
2. ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ………………………………………….. 3
3. ΕΝΤΑΞΗ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ ΣΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ &
ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ………………………………………………………………………… 3
4. ΣΚΟΠΟΙ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ ……………………………………….. 3
5. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ……………………………………. 4
6. ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΚΑΙ ΕΝΝΟΙΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ – ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΩΡΙΑΣ
ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ ………………………………………………………………………….. 4
7. ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ/ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ………………………………………………. 8
8. ΠΟΛΛΑΠΛΕΣ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ – ΠΟΛΛΑΠΛΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ………………………… 9
9. ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΔΥΣΚΟΛΙΩΝ ΣΤΟ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ………………………………………. 9
10. ΓΙΑΤΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ Ο Η.Υ. ……………………………………………………………… 9
11. ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΣ ΘΟΡΥΒΟΣ…………………………………………………………………………. 9
12. ΧΡΗΣΗ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ ………………………………………………………………….. 9
13. ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΗ ΘΕΩΡΙΑ ΜΑΘΗΣΗΣ…………………………………………………………….10
14. ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΗ ΜΙΚΡΟΜΕΤΑΒΟΛΩΝ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟ
ΝΟΗΜΑ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ ………………………………………………………………………………..10
15. ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΣΥΜΒΟΛΑΙΟ ……………………………………………………………………….10
16. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΑΞΗΣ – ΕΦΙΚΤΟΤΗΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ……………………………………………10
17. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΦΥΛΛΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ………………….11
18. ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ………………………………………………………………………………..11

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 3 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Εκπαιδευτική Ρομποτική: Physical Computing με
Raspberry Pi και Python
Eπισημαίνεται ότι για όσους επιμορφούμενους το Arduino είναι πιο οικείο, μπορούν να
χρησιμοποιήσουν το σχετικό υλικό στο «Πρόσθετο ψηφιακό υλικό» που περιλαμβάνει (μετά τη
σελίδα 28 περίπου) και σενάριο με δραστηριότητες με Arduino
1. ΤΙΤΛΟΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
Physical Computing με Raspberry Pi και Python
2. ΕΚΤΙΜΩΜΕΝΗ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
6-8 διδακτικές ώρες.
3. ΕΝΤΑΞΗ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ ΣΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ
ΣΠΟΥΔΩΝ & ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ
Το σενάριο προορίζεται για μαθητές των Γυμνασίων, Λυκείων και ΕΠΑΛ στο πλαίσιο μαθημάτων
προγραμματισμού, σαν εισαγωγικό, στον προγραμματισμό στον φυσικό κόσμο (physical computing)
με Raspberry Pi και Python.
4. ΣΚΟΠΟΙ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
Σκοπός του σεναρίου είναι οι μαθητές να εξοικειωθούν με τον προγραμματισμό στον φυσικού κόσμου
(physical computing) με Raspberry Pi και Python και να μπορούν να δημιουργούν τα δικά τους έργα.
Οι ειδικότεροι στόχοι είναι:
Οι μαθητές μετά το τέλος της διδασκαλίας θα πρέπει να είναι σε θέση:
Στο πεδίο των γνώσεων
Να διακρίνουν τα βασικά εξαρτήματα του μικροϋπολογιστή Raspberry Pi
Να αναγνωρίζουν έννοιες όπως ηλεκτρικό κύκλωμα, αντιστάτης, αισθητήρας κ.ά.
Να μεταφέρουν ένα πρόβλημα του φυσικού κόσμου σε πρόγραμμα
Να αναλύουν ένα σύνθετο πρόβλημα σε απλούστερα.
Να συνθέτουν τις απλές λύσεις για να δημιουργήσουν ένα έργο.
Να προγραμματίζουν σε Python.
Να προγραμματίζουν βασικά εξαρτήματα (LED, Button, Sensors) χρησιμοποιώντας τις ιδιαίτερες
δυνατότητες του Raspberry Pi μετατρέποντας εξωτερικά ερεθίσματα σε κατάλληλες αντιδράσεις.
Να αναθεωρούν τον αρχικό τους σχεδιασμό (συνδεσμολογία εξαρτημάτων στο κύκλωμα και
αλγόριθμος) και να τροποποιούν κυκλώματα και προγράμματα ώστε να επεκτείνουν τις
δυνατότητες τους.
Να διορθώνουν λογικά λάθη κατά τη δημιουργία των προγραμμάτων τους.
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 4 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Στο πεδίο των ικανοτήτων
Να δημιουργούν κυκλώματα και κατάλληλες συνδέσεις
Να διαχειρίζονται το υλικό και το λογισμικό.
Να δημιουργούν τα δικά τους project.
Στο πεδίο των στάσεων
Να εκτιμούν τη χρήση Η/Υ για τη λύση προβλημάτων της καθημερινότητας.
Να υιοθετούν καλές πρακτικές για τον προγραμματισμό.
Να συνεργάζονται σε ομάδες.
5. ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
Αρχικά ο εκπαιδευτικός υλοποιεί δραστηριότητες ψυχολογικής και γνωστικής προετοιμασίας. Γίνεται
διάλογος για το Physical Computing, το Raspberry Pi την Python και τι μπορούν οι μαθητές να
δημιουργήσουν. Ο εκπαιδευτικός μπορεί να δείξει στους μαθητές κάποια εκπαιδευτικά ενημερωτικά
βίντεο.
Eνδεικτικά:
https://www.youtube.com/watch?v=uXUjwk2-qx4

Γίνεται μία εισαγωγή στον προγραμματισμό με Python με απλά παραδείγματα. Οι μαθητές
συμμετέχουν αναφέροντας δικά τους παραδείγματα.
Στις επόμενες διδακτικές ώρες υλοποιούνται οι δραστηριότητες των φύλλων εργασίας.
6. ΕΠΙΣΤΗΜΟΛΟΓΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΚΑΙ ΕΝΝΟΙΟΛΟΓΙΚΗ
ΑΝΑΛΥΣΗ – ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΟΥ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΥ ΣΕΝΑΡΙΟΥ
Ο όρος Physical Computing (Εμπράγματος Προγραμματισμός) αναφέρεται στον προγραμματισμό
υπολογιστικών συστημάτων για αλληλεπίδραση με φυσικά αντικείμενα και συσκευές, σε αντίθεση με
τις συνήθεις εφαρμογές που απλά απεικονίζουν κάποιας μορφής πληροφορία σε οθόνες. Ο όρος
αναφέρεται στη σύνδεση του πραγματικού κόσμου με τον ιδεατό του υπολογιστή. Στην πράξη
μετατρέπεται – προγραμματίζεται ένα εξωτερικό ερέθισμα ( δράση στο φυσικό κόσμο) σε μία
αντίδραση.
Ένας ενδεικτικός ορισμός είναι:
«Physical computing είναι η δημιουργία (σχεδιασμός και κατασκευή) αλληλεπιδραστικών συστημάτων
με τη χρήση λογισμικού και κατάλληλου υλικού που μπορούν να αισθανθούν και να ανταποκριθούν
σε ερεθίσματα από τον πραγματικό κόσμο».
http://en.wikipedia.org/wiki/Physical_computing
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 5 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
( Πηγή ΣΕΠ Χίου: https://sepchiou.gr/wp/?p=139 )
Υπάρχουν πολλές πλατφόρμες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν όπως Arduino
(
https://www.arduino.cc/ ), Lego Mindstorms (https://www.lego.com/en-us/mindstorms/ ),
Raspberry Pi και άλλες.
Raspberry Pi
Το Raspberry Pi (https://www.raspberrypi.org/) είναι ένας πλήρης μικρός υπολογιστής σε
μέγεθος πιστωτικής κάρτας. Δημιουργήθηκε στο Ηνωμένο Βασίλειο
από τον μη κερδοσκοπικό οργανισμό Raspberry Pi Foundation για
να προωθήσει την εκπαίδευση στην επιστήμη των υπολογιστών.
Στη σελίδα https://trinket.io/sense-hat υπάρχει
προσομοίωση του Sense HAT για το Raspberry Pi.
Το επίσημο λειτουργικό σύστημα προς εγκατάσταση σε μια microSD κάρτα είναι το Raspbian, έκδοση
του Debian Linux ειδικά προσαρμοσμένη για το Raspberry Pi. Διαθέτει πλήθος προεγκατεστημένων
εφαρμογών, ενώ μπορεί να προγραμματιστεί σε διάφορες γλώσσες, από το Scratch μέχρι την Python,
με την τελευταία να αποτελεί και την προτεινόμενη γλώσσα (εξ ου και η ονομασία Pi).
Το Pi διατίθεται σε διάφορες εκδόσεις, με διαφορετικά τεχνικά χαρακτηριστικά και υποδοχές σύνδεσης
περιφερειακών. Η πρώτη γενιά (Raspberry Pi 1 model B) δόθηκε στο κοινό τον Φεβρουάριο του
2012. Το 2014 κυκλοφόρησε η νέα βελτιωμένη έκδοση του Raspberry Pi 1 η οποία ονομάστηκε RPi 1
model B+. Τον Απρίλιο του 2014 η εταιρία κυκλοφόρησε τον μικρότερο και οικονομικότερο
υπολογιστή τσέπης. Το μοντέλο ονομάστηκε Raspberry Pi Zero και είχε κόστος μόλις 5 $. Τον
Φεβρουάριο του 2015 κυκλοφόρησε το Raspberry Pi 2 το οποίο είχε την διπλάσια μνήμη RAM από τα
προηγούμενα μοντέλα. Φτάνοντας στο σήμερα, τον Φεβρουάριο του 2016, κυκλοφόρησε στο
Raspberry Pi 3 Model B το οποίο έχει ενσωματωμένο WiFi και Bluetooth και ακριβώς το ίδιο μέγεθος
με το προηγούμενο.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 6 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Οι σημαντικότερες διαφορές από έναν συνηθισμένο υπολογιστή είναι το μικρό
μέγεθος, το χαμηλό κόστος, αλλά και το ότι διαθέτει 40 «ακίδες» γενικού
σκοπού με τη γενική ονομασία GPIO (General Purpose Input Output) pins. Οι
40 αυτές υποδοχές επιτρέπουν τη σύνδεση ενός πολύ μεγάλου εύρους
αισθητήρων και άλλων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και επομένως την άμεση
αλληλεπίδρασή με τον πραγματικό κόσμο
.
Όπως φαίνεται στην εικόνα, υπάρχουν 2 ακίδες των 5 V, 2 ακίδες των 3.3 V
και αρκετές ακίδες γείωσης (Ground). Αυτές οι ακίδες δεν προγραμματίζονται.
Όλες οι άλλες προγραμματίζονται με κατάλληλο λογισμικό και μπορούν να
συνδεθούν σε αυτές διάφορες συσκευές εισόδου (π.χ. κουμπί, αισθητήρες,
οπότε ρυθμίζονται σε κατάσταση input) ή διάφορες συσκευές εξόδου (π.χ. LED
οπότε ρυθμίζονται σε κατάσταση output). Με ακίδες εισόδου (input) μπορεί να
ανιχνευτεί αν πατήθηκε ένα κουμπί ή όχι ή να ληφθεί μία τιμή από έναν
αισθητήρα κτλ. Με ακίδες εξόδου (output) μπορούν να σταλούν σήματα on/off
(δηλαδή HIGH 3.3 V ή LOW 0 V) και να ελεγχθεί η συμπεριφορά των
στοιχείων εξόδου του κυκλώματος, όπως για παράδειγμα να αναβοσβήνει μία
λάμπα LED.
( Περισσότερα:
https://pinout.xyz/# ).
Το
Breadboard είναι μία πλαστική πλακέτα δοκιμών, που επιτρέπει τη
σύνδεση των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων μεταξύ τους χωρίς να χρειάζεται συγκόλληση
(τοποθετώντας πάνω στις ειδικές οπές τα διάφορα ηλεκτρικά στοιχεία και συνδέοντάς τα με καλώδια
σύνδεσης). Συχνά χρησιμοποιείται για τη δοκιμή ενός κυκλώματος πριν από τη δημιουργία ενός
τυπωμένου κυκλώματος (PCB). Με το Breadboard μπορεί να αλλάξει η συνδεσμολογία και να
δημιουργηθεί ένα νέο κύκλωμα ή να διορθωθεί άμεσα μία προβληματική συνδεσμολογία. Όπως
φαίνεται και στην εικόνα όλες οι οπές που καταλήγουν στην ίδια ράγα (Rail) ή μπάρα (Bar) είναι
συνδεδεμένες και αυτό χρησιμεύει σαν καλώδιο για τη συνδεσμολογία των κυκλωμάτων.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 7 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
(Ενημερωτικό video: https://www.youtube.com/watch?v=k9jcHB9tWko )
LED
Το LED είναι μία Φωτοεκπέμπουσα Δίοδος (Light Emitting Diode). Η δίοδος είναι
ένα εξάρτημα (καταναλωτής) που επιτρέπει στο ρεύμα να περνά από μέσα του
μόνο προς τη μία κατεύθυνση. Άρα έχει πολικότητα. Στην προκειμένη περίπτωση
λέγεται Φωτοεκπέμπουσα γιατί όταν περνάει ρεύμα, εκπέμπει φώς.
Το LED, έχει το ένα άκρο (πόδι) μεγαλύτερο από το άλλο. Το μεγαλύτερο άκρο
(γνωστό ως «άνοδος») συνδέεται πάντοτε με τη θετική παροχή του
τροφοδοτικού. Το μικρότερο άκρο (γνωστό ως «κάθοδος») συνδέεται με την αρνητική πλευρά της
παροχής ρεύματος, γνωστή ως «γείωση». Οι λυχνίες LED λειτουργούν μόνο εάν η “πολικότητα” είναι
σωστή. Αν συνδεθούν εσφαλμένα δεν θα ανάψουν. Όταν ένα LED άγει, έχει πρακτικά μηδενική
αντίσταση. Άρα συμπεριφέρεται σαν αγωγός. Συνεπώς αν συνδέσουμε ένα LED απευθείας στην πηγή
θα προκαλέσουμε βραχυκύκλωμα. Για να το αποφύγουμε αυτό, συνδέουμε πάντα το LED σε σειρά με
έναν αντιστάτη.
ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ
Ο αντιστάτης είναι ένας καταναλωτής, που η μόνη του λειτουργικότητα είναι να
εμποδίζει (περιορίζει) τη ροή του ρεύματος στο κύκλωμα. Η μονάδα μέτρησης της

αντίστασης ονομάζεται Ohm (Ω), και όσο
μεγαλύτερη είναι η αντίσταση, τόσο

περισσότερο περιορίζει το ρεύμα.
Η τιμή ενός αντιστάτη επισημαίνεται με έγχρωμες ζώνες κατά
μήκος του σώματος της αντίστασης. Η πιο συνηθισμένη μορφή
χρωματικού κώδικα είναι των 4 λωρίδων, όπως φαίνεται και
στο σχήμα. Παρόλα αυτά υπάρχουν χρωματικοί κώδικες με 5
λωρίδες (3 ψηφία, πολλαπλασιαστής, θερμικός συντελεστής)
και 6 λωρίδες (3 ψηφία, πολλαπλασιαστής, ανοχή, θερμικός
συντελεστής).
Στο κύκλωμα LED, θα χρησιμοποιηθούν αντιστάσεις των 330
Ω. Οι αντιστάσεις αναγνωρίζονται από τις ζώνες χρώματος
κατά μήκος του σώματος. Για τις αντιστάσεις 330 Ω η χρωματική κωδικοποίηση εξαρτάται από το
πόσες ζώνες υπάρχουν στις αντιστάσεις:
Αν υπάρχουν 4 χρωματικές ζώνες, θα είναι Πορτοκαλί, Πορτοκαλί, Καφέ, Χρυσό. Αν υπάρχουν 5
ζώνες, τότε τα χρώματα θα είναι Πορτοκαλί, Πορτοκαλί, Μαύρο, Μαύρο, Καφέ.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 8 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Ο Χρωματικός Κώδικας
ΚΑΛΩΔΙΑ ΣΥΝΔΕΣΗΣ
Τα καλώδια σύνδεσης χρησιμοποιούνται σε πίνακες breadboard για να «ενώσουν» τη μια σύνδεση
στην άλλη. Τα καλώδια έχουν διαφορετικούς συνδετήρες σε κάθε άκρο. Η
άκρη με τον «πείρο» θα πάει στο breadboard, και είναι γνωστό ως «αρσενική»
άκρη. Η άκρη με το κομμάτι πλαστικό με μια τρύπα, θα πάει στις ακίδες GPIO
του Raspberry Pi. Αυτή είναι η «θηλυκή» άκρη.
7. ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ/ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΕΙΣ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ
Μετά την ολοκλήρωση του σεναρίου ο διδάσκων θα μπορούσε να συνεχίσει με προχωρημένα project
με χρήση άλλων αισθητήρων ή κινητήρων.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 9 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
8. ΠΟΛΛΑΠΛΕΣ ΑΝΑΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ – ΠΟΛΛΑΠΛΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ
To σενάριο προτείνεται να υλοποιηθεί σε Python. Για υλοποίηση με Scratch δείτε εδώ:
https://www.raspberrypi.org/blog/scratch-2-raspberry-pi/,
https://www.raspberrypi.org/documentation/usage/scratch/
https://projects.raspberrypi.org/en/projects/physical-computing-with-scratch
.
Αν υπάρχει η δυνατότητα οι μαθητές μπορούν να προσεγγίσουν το Physical Computing και με άλλες
πλατφόρμες (Arduino, Lego κ.α.)
9. ΠΡΟΒΛΕΨΗ ΔΥΣΚΟΛΙΩΝ ΣΤΟ ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΣΕΝΑΡΙΟ
Οι μαθητές για πρώτη φορά θα υλοποιήσουν κυκλώματα, οπότε στα πρώτα βήματα θα χρειαστούν τη
βοήθεια των διδασκόντων. Οι δυσκολίες στον προγραμματισμό με Python εξαρτώνται από την
εμπειρία που έχουν οι μαθητές στον προγραμματισμό. Δεν αναμένονται πάντως ιδιαίτερες δυσκολίες
κατά την εκτέλεση του σεναρίου.
10. ΓΙΑΤΙ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΕΙΤΑΙ Ο Η.Υ.
Το Physical Computing είναι άμεσα συνδεδεμένο με τους υπολογιστές αφού η βασική ιδέα είναι ένα
πρόβλημα του φυσικού κόσμου (ερέθισμα) να λυθεί μέσω υπολογιστή (αντίδραση). Η δυνατότητα να
βλέπουν οι μαθητές άμεσα το έργο που δημιούργησαν, να μπορούν να το τροποποιήσουν και να
πειραματιστούν, καθώς και η ποικιλία αντικειμένων που μπορούν να χρησιμοποιήσουν δίνουν
διδακτικά πλεονεκτήματα. Η δημιουργικότητα και η φαντασία των μαθητών απελευθερώνονται και
μπορούν να συμμετέχουν ενεργά στην οικοδόμηση της γνώσης.
11. ΔΙΔΑΚΤΙΚΟΣ ΘΟΡΥΒΟΣ
Δεν αναμένεται διδακτικός θόρυβος πέρα από τον συνήθη όταν οι μαθητές συνεργάζονται.
12. ΧΡΗΣΗ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΠΗΓΩΝ
Raspberry Pi: https://www.raspberrypi.org/

The MagPi (όλα τα τεύχη του περιοδικού σε .pdf):
https://www.raspberrypi.org/magpi/issues/

https://gpiozero.readthedocs.io/en/stable/
ΣΕΠ Χίου: https://sepchiou.gr/wp/?p=139
http://empragmatos.blogspot.com/p/blog-page.html
EduKit: https://github.com/CamJam-EduKit/EduKit1/tree/master/CamJam%20Edukit%201%20-
%20RPI.GPIO
Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi
Sense HAT: https://trinket.io/sense-hat
Python: https://www.python.org/
https://learn.adafruit.com/category/learn-raspberry-pi
https://codeclubprojects.org/en-GB/raspberry-pi/
Κασάπης Αβραάμ: Μικροσενάριο «Προγραμματίζω το φυσικό κόσμο: Physical computing with
Raspberry Pi»

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 10 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
13. ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΗ ΘΕΩΡΙΑ ΜΑΘΗΣΗΣ
Το σενάριο στηρίζεται στη θεωρία του εποικοδομισμού (αν και ένα μέρος των φύλλων εργασίας είναι
σε μορφή tutorial, γιατί σκοπός τους είναι, οι μαθητές να εξοικειωθούν με το λογισμικό και την
υλοποίηση κυκλωμάτων). Οι μαθητές ωθούνται να πειραματιστούν και να οικοδομήσουν τη γνώση
τους ανιχνεύοντας, διερευνώντας και αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους, με το υλικό και με το λογισμικό.
Οι μαθητές ενθαρρύνονται να συζητούν τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν και να συνεργάζονται με
τους συμμαθητές τους.
Ο ρόλος του εκπαιδευτικού είναι καθοδηγητικός, διαμεσολαβητικός και διευκολυντικός.
14. ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΗ ΜΙΚΡΟΜΕΤΑΒΟΛΩΝ ΣΤΗΝ ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΟΥ
ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΣΤΟ ΝΟΗΜΑ ΤΩΝ ΕΝΝΟΙΩΝ
Δεν αναφέρονται.
15. ΔΙΔΑΚΤΙΚΟ ΣΥΜΒΟΛΑΙΟ
Οι μαθητές πρέπει να τηρούν τους όρους του διδακτικού συμβολαίου που συντάχθηκε στην αρχή της
χρονιάς και που θα περιλαμβάνει κανόνες για τη σωστή χρήση του σχολικού εργαστηρίου.
Οι μαθητές μπορούν να συζητούν στο πλαίσιο της συνεργασίας τους σε λογικά όρια, χωρίς να
παρενοχλούν τους συμμαθητές τους και την εκπαιδευτική διαδικασία.
Ο/Η εκπαιδευτικός παρακολουθεί και συντονίζει τις ομάδες στη διάρκεια εκτέλεσης των
δραστηριοτήτων και παρέχει όλες τις οδηγίες που θα διευκολύνουν τους μαθητές να ολοκληρώσουν
την εργασία τους. Τα φύλλα εργασίας είναι απλά και μέσα στις δυνατότητες των μαθητών, οπότε το
διδακτικό συμβόλαιο δεν αναμένεται να ανατραπεί.
16. ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΤΑΞΗΣ – ΕΦΙΚΤΟΤΗΤΑ ΣΧΕΔΙΑΣΗΣ
Το διδακτικό σενάριο προβλέπεται να υλοποιηθεί στο εργαστήριο Πληροφορικής όπου προτείνεται να
υπάρχει projector ή κατάλληλο λογισμικό επίδειξης. Η κάθε ομάδα θα έχει στη διάθεσή της σε
ηλεκτρονική μορφή το φύλλο εργασίας που πρόκειται να επεξεργαστεί.
Ο πιο απλός και οικονομικός τρόπος υλοποίησης του σεναρίου είναι η ύπαρξη ενός Raspberry Pi στο
τοπικό δίκτυο και ο διαμοιρασμός των αρχείων με κάθε σταθμό όπου εργάζονται οι μαθητές. Οι
μαθητές είναι σε θέση να μεταφέρουν αρχεία από τους υπολογιστές τους προς τους φακέλους των
λογαριασμών που έχει φτιάξει ο εκπαιδευτικός στην κάρτα μνήμης του Raspberry Pi, άλλα
και αντίστροφα.
Προτείνεται οι μαθητές να οργανωθούν σε ομάδες των 3-4 ατόμων. Κάθε ομάδα θα πρέπει να έχει
στη διάθεσή της ένα Breadboard, μία σειρά LED, αντιστάσεις, καλώδια σύνδεσης και για όσες
δραστηριότητες το απαιτούν κουμπιά, βομβητή και τους αντίστοιχους αισθητήρες. Όλες οι
προτεινόμενες δραστηριότητες στα φύλλα εργασίας του παρόντος σεναρίου έχουν επιλεγεί με
κριτήριο την απλότητα κατασκευής και το χαμηλό κόστος του απαιτούμενου εξοπλισμού.
Η οργάνωση των μαθητών σε ομάδες ευνοεί την αλληλεπίδραση και τη συνεργασία μεταξύ των
μαθητών οι οποίοι αντιμετωπίζουν την επίλυση των προτεινομένων προβλημάτων ως ένα κοινό
project, ως μια κοινή προσπάθεια.
Οι δραστηριότητες ψυχολογικής και γνωστικής προετοιμασίας, οι δραστηριότητες διδασκαλίας και
εμπέδωσης του αντικειμένου και η αξιολόγηση γίνονται στο σχολικό εργαστήριο, με τον κάθε μαθητή
να δουλεύει συνεργατικά με τους συμμαθητές του.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 11 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
17. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΩΝ ΦΥΛΛΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ –
ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ
Το φύλλο εργασίας 1 είναι εισαγωγικό και έχει ως στόχο την εξοικείωση των μαθητών με το
Raspberry Pi, τα κυκλώματα και τον βασικό προγραμματισμό σε Python. Οι μαθητές καλούνται να
απαντήσουν σε κάποιες ερωτήσεις σχετικές με το Raspberry Pi και με απλές καθοδηγούμενες
δραστηριότητες να δημιουργήσουν απλά κυκλώματα και να τα προγραμματίσουν.
Το
φύλλο εργασίας 2 επεκτείνει τις δραστηριότητες του 1ου φύλλου και έχει ως στόχο την
περαιτέρω εξοικείωση των μαθητών με το Raspberry Pi, τα κυκλώματα και τον βασικό
προγραμματισμό σε Python. Με καθοδηγούμενες απλές δραστηριότητες θα δημιουργήσουν και θα
προγραμματίσουν απλά κυκλώματα με LED. Στο τέλος καλούνται να δημιουργήσουν και να
προγραμματίσουν τα δικά τους κυκλώματα.
Το
φύλλο εργασίας 3 έχει ως στόχο τη δημιουργία συνθετότερων κυκλωμάτων με χρήση κουμπιών.
Οι μαθητές καθοδηγούνται στην επιλογή και αξιοποίηση των κατάλληλων εντολών για να αποκτήσουν
εμπειρία. Στο τέλος προγραμματίζουν ένα παιχνίδι.
Το
φύλλο εργασίας 4 έχει ως στόχο οι μαθητές με απλές καθοδηγούμενες δραστηριότητες να
κατασκευάσουν και να προγραμματίσουν ένα φωτεινό σηματοδότη και να χρησιμοποιήσουν βομβητή
για να εκπέμψουν σήματα Morse. Βλέπουν έτσι τις πρώτες εφαρμογές που συνδέονται με το Physical
Computing. Στο τέλος καλούνται να επεκτείνουν τις δραστηριότητες προγραμματίζοντας ένα κύκλωμα
που εκπέμπει μηνύματα σε κώδιακα Morse.
Το
φύλλο εργασίας 5 έχει ως στόχο οι μαθητές να προγραμματίσουν αισθητήρες που λαμβάνουν
από το περιβάλλον κάποια «δράση» και αποκρίνονται με κάποια «αντίδραση». Κατασκευάζουν και
προγραμματίζουν έναν ανιχνευτή κίνησης. Στο τέλος καλούνται να επεκτείνουν το πρόγραμμα
δίνοντας επιπλέον λειτουργικότητα.
Το
φύλλο εργασίας 6 έχει ως στόχο οι μαθητές να αυτοσχεδιάσουν με βάση αυτά που έχουν
διδαχθεί. Καλούνται να προτείνουν τις δικές τους κατασκευές και αν είναι δυνατόν να τις
υλοποιήσουν.
Ο εκπαιδευτικός μετά το πέρας των δραστηριοτήτων, κάνει μια συνολική αποτίμηση εξετάζοντας αν
υλοποιήθηκε χωρίς παρεκκλίσεις ή λάθη το σενάριο, αν το σενάριο ήταν προσαρμοσμένο στην
νοητική ικανότητα και ηλικία των μαθητών και αν εντοπίστηκαν τυχόν δυσκολίες στους μαθητές κατά
την υλοποίηση του σεναρίου.
18. ΦΥΛΛΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Φύλλο εργασίας 1
Δραστηριότητα 1
Αναζητήστε στο διαδίκτυο πληροφορίες σχετικά με τον υπολογιστή Raspberry Pi.
Τι είναι;
Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του; (επεξεργαστής, κύρια και δευτερεύουσα μνήμη)
Ποιες είναι οι θύρες συσκευών Εισόδου/Εξόδου που υποστηρίζει;
Τι είναι οι ακίδες GPIO που βρίσκονται πάνω στην πλακέτα;
Ποιο είναι το πιο δημοφιλές λειτουργικό σύστημα;
Σημειώστε τα βασικά εξαρτήματα του Raspberry Pi
.
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 12 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Δραστηριότητα 2
Δημιουργία ηλεκτρικού κυκλώματος με LED
Κάθε διάταξη που αποτελείται από κλειστούς αγώγιμους «δρόμους», μέσω των οποίων
μπορεί να διέλθει ηλεκτρικό ρεύμα ονομάζεται
ηλεκτρικό κύκλωμα.
Ένα ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελείται από ένα σύνολο ηλεκτρικών στοιχείων (καλώδια,
αντιστάσεις, λαμπτήρες, μπαταρίες ή άλλες πηγές ρεύματος) που είναι μεταξύ τους
συνδεδεμένα. Θεωρούμε ότι η φορά του ηλεκτρικού ρεύματος ταυτίζεται με τη φορά
κίνησης υποθετικών θετικών φορτίων που κινούνται κατά μήκος των αγωγών (στην
πραγματικότητα η φορά είναι αντίθετη λόγω της κίνησης των ηλεκτρονίων). Επομένως, αν
στο εσωτερικό των αγωγών κινούνταν θετικά φορτισμένα σωματίδια, η κίνησή τους θα ήταν
από το θετικό πόλο της πηγής προς τον αρνητικό.
Στην εικόνα απεικονίζεται ένα ανοικτό ηλεκτρικό κύκλωμα όπου τα στοιχεία είναι
συνδεδεμένα σε σειρά:
Η πηγή (2 μπαταρίες 1,5 V, συνολική τάση 3 V). Τον αρνητικό πόλο της πηγής (δηλαδή
0 V) τον ονομάζουμε γείωση Ground, και στο Raspberry Pi θα
τον συναντήσουμε ως GND.
Μία κόκκινη λάμπα LED (Light Emitting Diode), ένα είδος
συσκευής εξόδου. Όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτήν,
εκπέμπει φως. Υπάρχουν τέτοιες λάμπες με πολλά
διαφορετικά χρώματα, ακόμα και λάμπες που μπορούν να
παράγουν διαφορετικούς χρωματισμούς.
Η λάμπα LED χαρακτηρίζεται ως δίοδος. Μία δίοδος επιτρέπει
τη ροή του ρεύματος μόνο προς μία κατεύθυνση, πράγμα που
σημαίνει ότι
τα άκρα της λάμπας LED πρέπει να συνδεθούν με συγκεκριμένο
τρόπο στο κύκλωμα.

ΛΑΘΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ LED ΣΩΣΤΟΣ ΤΡΟΠΟΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ LED

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 13 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Μία αντίσταση (στην περίπτωσή μας 330 Ω) που προστατεύει τη λάμπα LED. Οι
αντιστάσεις καταναλώνουν ενέργεια από την πηγή και επομένως η ποσότητα ενέργειας
που καταλήγει στη λάμπα LED είναι μικρότερη. Χωρίς την αντίσταση η λάμπα LED
πιθανόν να καεί (με παρόμοιο τρόπο λειτουργεί η ηλεκτρική ασφάλεια στις διάφορες
συσκευές του σπιτιού, με τη διαφορά ότι εκεί επιθυμούμε να πέσει δηλαδή να ανοίξει το
κύκλωμα, για να προστατέψει από πιθανή διαρροή ρεύματος ή να προστατέψει τις
συσκευές από καταστροφή).
Ο διακόπτης λειτουργεί αντίστροφα ενός φράγματος, στο κύκλωμα μας. Όταν είναι
ανοικτός δεν κυκλοφορεί ρεύμα, ενώ όταν κλείσει το ρεύμα κυκλοφορεί και επομένως
ανάβει η λάμπα LED.

ΑΝΟΙΧΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ ΚΛΕΙΣΤΟ ΚΥΚΛΩΜΑ

Raspberry Pi
Πάνω στην πλακέτα του Raspberry Pi υπάρχει μία σειρά από 40 ακίδες (GPIO).
Υπάρχουν 2 ακίδες των 5 V, 2 ακίδες των 3.3 V και αρκετές ακίδες γείωσης (Ground). Αυτές οι ακίδες
δεν προγραμματίζονται. Όλες οι άλλες ακίδες προγραμματίζονται με κατάλληλο λογισμικό και
μπορούν να συνδεθούν σε αυτές διάφορες συσκευές εισόδου (π.χ. κουμπί οπότε ρυθμίζονται σε
κατάσταση input) ή διάφορες συσκευές εξόδου (π.χ. LED οπότε ρυθμίζονται σε κατάσταση output).
Με ακίδες εισόδου (input) μπορεί να ανιχνευτεί αν πατήθηκε ένα κουμπί ή όχι ή να ληφθεί μία τιμή
από έναν αισθητήρα κτλ. Με ακίδες εξόδου (output) μπορούν να σταλούν σήματα on/off (δηλαδή
HIGH 3.3 V ή LOW 0 V) και να ελεγχθεί η συμπεριφορά των στοιχείων εξόδου του κυκλώματος, όπως
για παράδειγμα να αναβοσβήνει μία λάμπα LED.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 14 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Για το κύκλωμά μας θα χρειαστούμε:

Raspberry Pi Breadboard Καλώδια
σύνδεσης
LED Αντίσταση

Βρείτε στις ακίδες GPIO, του Raspberry Pi, μία ακίδα των 3.3 V που είναι
σημειωμένη ως 3V3 και μία ακίδα των 0 V που είναι σημειωμένη ως
GND. Το κύκλωμα θα κλείνει σε αυτές τις δύο ακίδες ώστε να
δημιουργηθεί η απαραίτητη διαφορά δυναμικού των 3.3 Volt.
Τοποθετείστε ένα καλώδιο που θα συνδέει μία ακίδα 3V3 με μία μπάρα
(δε έχει σημασία το γράμμα-στήλη αφού όλες οι τρύπες κάθε πεντάδας
επικοινωνούν). Έπειτα στην τελευταία τρύπα της μπάρας βάλτε το
μακρύ άκρο της λάμπας LED (έχει σημασία να συνδέετε πάντα το μακρύ άκρο με το θετικό
πόλο της πηγής). Βάλτε το κοντό άκρο στην πρώτη τρύπα της παράπλευρης μπάρας. Σε
μία από τις υπόλοιπες τρύπες της μπάρας που βάλατε το κοντό άκρο του LED, θα συνδέσετε
της αντίσταση. Τελευταίο βήμα είναι να κλείσετε το κύκλωμα σε μία ακίδα GND, συνδέοντας
την μπάρα που βρίσκεται η αντίσταση με ακόμα ένα καλώδιο. Το κύκλωμα έκλεισε και η
λάμπα ανάβει! (η λάμπα LED μένει συνεχώς αναμμένη).

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 15 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Αν η λάμπα δεν ανάβει:
Βεβαιωθείτε ότι το Raspberry Pi είναι ενεργοποιημένο.
Βεβαιωθείτε ότι όλα τα απαραίτητα στοιχεία του κυκλώματος είναι σταθερά συνδεδεμένα
στο Breadboard.
Βεβαιωθείτε ότι το LED είναι σωστά τοποθετημένο (με σωστή πολικότητα)
Δοκιμάστε ένα άλλο LED.
Δραστηριότητα 3
Προγραμματισμός LED που αναβοσβήνει
Ανοίξτε στον υπολογιστή σας ένα συντάκτη IDE. Για τον προγραμματισμό της ακίδας που θα
συνδέεται με το μεγάλο άκρο της λάμπας LED, θα χρησιμοποιήσετε τη βιβλιοθήκη
gpiozero.
Μία βιβλιοθήκη στην Python είναι μία συλλογή από αντικείμενα και διαδικασίες/συναρτήσεις
που βοηθούν να προγραμματίσετε πιο σύντομα και αποτελεσματικά. Στην προκειμένη
περίπτωση, η ευκολία αφορά στον προγραμματισμό των ακίδων GPIO και στη διαχείριση
του χρόνου (αναμονή ανάμεσα στο άναμμα και σβήσιμο της λάμπας LED).
Γράψτε τον ακόλουθο κώδικα (μετά τον χαρακτήρα # ακολουθούν επεξηγηματικά σχόλια):
from gpiozero import LED #εισαγωγή συναρτήσεων LED της βιβλιοθήκης GPIOZero
from time import sleep #συλλογή συναρτήσεων που σχετίζονται με το χρόνο
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 16 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
red_led = LED(17) # δημιουργία αντικειμένου σύνδεση του LED στο pin(17)

while True:
red_led
.on()
# για πάντα
# άναμμα LED
sleep(1) # αναμονή 1 sec
red_led.off() # σβήσιμο LED
sleep(1) # αναμονή 1 sec

Δραστηριότητα 4
Δημιουργήστε ένα κύκλωμα με 3 LED (κόκκινο, κίτρινο, πράσινο) στα pin 18, 23 και 24.
Γράψτε ένα πρόγραμμα που θα ανάβει τα LED για 1 sec και μετά θα τα σβήνει.
from gpiozero import LED
from time import sleep
red = LED(18)
yellow = LED(23)
green = LED(24)
while True:
red.on()
yellow.on()
green.on()
time.sleep(1)
red.off()
yellow.off()
green.off()
time.sleep(1)
Φύλλο εργασίας 2
Δραστηριότητα 1
Τροποποιήστε το πρόγραμμα έτσι ώστε πρώτα να ρωτάει τον χρήστη:
α) ποιο Led θα ανάψει β) πόσες φορές και γ) με τι διάρκεια.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 17 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
from gpiozero import LED
from time import sleep
red = LED(18)
yellow = LED(23)
green = LED(24)
print(“
Ποιο LED θέλεις να ανάψει; “)
print(“
1: Κόκκινο“)
print(“
2: Κίτρινο“)
print(“
3: Πράσινο“)
led_choice = input(“
Δώσε την επιλογή σου: “) # Εκχώρηση σε μεταβλητή
led_choice = int(led_choice) # Μετατροπή σε ακέραιο
if led_choice == 1:
LEDChoice = red
elif led_choice == 2:
LEDChoice = yellow
elif led_choice == 3:
LEDChoice = green
# Μπορείτε να τροποποιήσετε το πρόγραμμα ώστε να προστατεύεται από λάθος τιμές;
Αποδεκτές τιμές είναι μόνο οι 1,2 και 3.
count = input(“Πόσες φορές θέλεις να ανάψει;”)
count = int(count)
t = float(input(“
Για πόσο χρόνο; “) # Μετατροπή σε float και εκχώρηση
if led_choice > 0:
while count > 0:
LEDChoice.on()
time.sleep(t) # Ανάβει t sec
LEDChoice.off()
time.sleep(1)
count = count-1
# Μείωση της μεταβλητής κατά 1 για να τερματίσει κάποτε
Δραστηριότητα 2
Προγραμματισμός LED με μεταβλητή φωτεινότητα
Η φωτεινότητα του LED (PWM pulse-width-modulation), μπορεί να οριστεί χρησιμοποιώντας
την κλάση
PWMLED, με την ιδιότητα value του αντικειμένου led, βάζοντας τιμές μεταξύ 0
και 1.
Γράψτε τον ακόλουθο κώδικα:
from gpiozero import PWMLED
from time import sleep
led = PWMLED(17)

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 18 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
while True:
led.value = 0 # σβηστό LED
sleep(1)
led.value = 0.5
# μισή από τη διαθέσιμη φωτεινότητα
sleep(1)
led.value = 1
# αναμμένο με όλη τη διαθέσιμη φωτεινότητα
sleep(1)
Δραστηριότητα 3
Γράψτε ένα πρόγραμμα που θα αναβοσβήνει ένα LED αργά, ώστε να μοιάζει σαν να
αναπνέει.
Υπόδειξη:
Ξεκινήστε από φωτεινότητα μηδέν και αυξήστε σταδιακά τη φωτεινότητα με μια πολύ μικρή
καθυστέρηση (~0.05 sec) σε κάθε αλλαγή. Όταν φτάσει στη φωτεινότητα 1, μια μικρή
αναμονή (~0.5 sec) Τώρα αντίστροφα, ξεκινήστε από φωτεινότητα 1 και μειώστε σταδιακά
τη φωτεινότητα με μια πολύ μικρή καθυστέρηση σε κάθε αλλαγή, μέχρι 0να γίνει 0. Όταν το
led έχει σβήσει, μια μικρή αναμονή (~0.5 sec)
Προαιρετικές Δραστηριότητες (αν υπάρχει χρόνος)
Δραστηριότητα 4
Δημιουργήστε ένα κύκλωμα με 2 LED στα pin 16 και 17. Γράψτε ένα πρόγραμμα που θα
αναβοσβήνει τα 2 LED αντίστροφα (όταν το ένα φτάνει στη μέγιστη φωτεινότητα το άλλο θα
σβήνει και αντίστροφα)
Δραστηριότητα 5
Δημιουργήστε ένα κύκλωμα με 6 LED. Γράψτε ένα πρόγραμμα που θα δημιουργεί ένα εφέ
της αρεσκείας σας. (Μπορεί να είναι σαν τα φωτάκια του Χριστουγεννιάτικου δέντρου).
Φύλλο εργασίας 3
Εισαγωγή και διαχείριση κουμπιών (push button)
Δραστηριότητα 1

Raspberry Pi Breadboard Καλώδια
σύνδεσης
Κουμπί
(Push
Button)
Αντίσταση
4.7kΩ

Δημιουργήστε το επόμενο κύκλωμα (από φύλλο εργασίας 1 – δραστηριότητα 4 – προσθέστε
το κουμπί):

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 19 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Προγραμματίστε:
from gpiozero import Button
button = Button(25)
while True:
if button.is_pressed:
print(“Button pressed”)
time.sleep(1)
else:
print(“Waiting for you to press the button “)
time.sleep(0.5)
Δραστηριότητα 2
Προγραμμάτισε την κλήση μιας συνάρτησης όταν πατηθεί το κουμπί:
from gpiozero import Button
from signal import pause
def say_hello():
print(“Hello!”)
button = Button(25)
button.when_pressed = say_hello
# Χωρίς παρενθέσεις (γιατί 😉
pause()
Δραστηριότητα 3
Προγραμμάτισε όταν πατηθεί το κουμπί να ανάβει το κόκκινο LED αλλιώς να σβήνει:
from gpiozero import LED, Button
from signal import pause
red = LED(18)

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 20 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
button = Button(25)
while True:
if
button.is_pressed:
red.on()
print(“Άναψε το κόκκινο“)
else:
red.off()
print(“Περιμένω να πατηθεί το κουμπί“)
pause()
Δραστηριότητα 4
Δημιουργήσετε ένα παιχνίδι αντανακλαστικών με 2 παίκτες. Κάθε παίκτης θα έχει το δικό
του κουμπί. Ένα LED παραμένει σβηστό για τυχαίο αριθμό δευτερολέπτων από 5 μέχρι 10
και έπειτα ανάβει. Κερδίζει ο παίκτης που θα πατήσει πιο γρήγορα το κουμπί του, αφού
ανάψει η λάμπα LED.
Υπόδειξη:
Θα χρειαστεί να εισάγετε τη συνάρτηση randint :
from random import randint
και έπειτα να περιμένετε για ένα διάστημα από 5 μέχρι 10 sec :
t = randint(5, 10)
sleep(t)
Δημιουργήστε το παρακάτω κύκλωμα:
Φύλλο εργασίας 4
Δραστηριότητα 1
Φωτεινός σηματοδότης
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 21 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Δημιουργήστε το παρακάτω κύκλωμα (το έχετε ξαναχρησιμοποιήσει στο Φύλλο 1 –
Δραστηριότητα 4) :
Προγραμμάτισε τον φωτεινό σηματοδότη:
from gpiozero import LED
from time import sleep
red = LED(18)
yellow = LED(23)
green = LED(24)
green.on()
# Αρχικοποίηση
yellow.off()
red.off()
while True:

sleep(10)
green.off()
yellow.on()
sleep(2)
# Το πράσινο και το κόκκινο ανάβουν 10 sec
# Το κίτρινο ανάβει 2 sec

yellow.off()
red.on()
sleep(10)
yellow.on()
sleep(2)
green.on()
yellow.off()
red.off()

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 22 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Δραστηριότητα 2
Εκπέμπω SOS με βομβητή
Βομβητής (Buzzer)
Ο βομβητής έχει 2 άκρα, θετικό και αρνητικό. Το μακρύτερο άκρο είναι το
θετικό (εμφανίζεται με κόκκινο χρώμα στο διάγραμμα), το βραχύτερο άκρο
είναι το αρνητικό (εμφανίζεται με μαύρο χρώμα στο διάγραμμα).
Στη δραστηριότητα αυτή θα δημιουργήσετε ένα κύκλωμα που θα εκπέμπει
σήματα Morse από τον βομβητή. Αρχικά θα προγραμματίσετε να εκπέμπει
SOS. Ο κώδικας Morse για το S είναι • • • (3 τελείες) και για το O είναι – – – (3 παύλες).
Για την τελεία ο βομβητής θα ηχεί για 0,1 sec ενώ για την παύλα θα ηχεί 0,3 sec. Θα πρέπει
να υπάρχει ένα διαχωριστικό ανάμεσα στους χαρακτήρες (θα μεσολαβεί ένα χρονικό
διάστημα 0,3 sec) και ένα διαχωριστικό ανάμεσα στις λέξεις (θα μεσολαβεί ένα χρονικό
διάστημα 0,7 sec) (Τα διαστήματα καθορίζονται από τον κώδικα Morse). Το πρόγραμμα θα
ρωτάει τον χρήστη πόσες φορές θέλει να εκπέμψει SOS και ο βομβητής θα αποκρίνεται.
Δημιουργήστε το παρακάτω κύκλωμα:
Προγραμματίστε:
from gpiozero import Buzzer
import time
buzzer = Buzzer(22)
def dot(): # Ορισμός της τελείας
buzzer.on()
time.sleep(0.1)
buzzer.off()
time.sleep(0.2)
def dash(): # Ορισμός της παύλας
buzzer.on()
time.sleep(0.3)
buzzer.off()
time.sleep(0.1)
def letterSpace(): # Διαχωριστικό ανάμεσα σε χαρακτήρες
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 23 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
time.sleep(0.3)

def wordSpace():
time.sleep(0.7)
# Διαχωριστικό ανάμεσα σε λέξεις
def morseS():
dot()
# Ορισμός του S

dot()
dot()

def morseO():
dash()
# Ορισμός του O

dash()
dash()
loop_count = input(“
Πόσες φορές να εκπέμψω SOS; “)
loop_count = int(loop_count)
while loop_count > 0:
morseS()
letterSpace()
morseO()
letterSpace()
morseS()
wordSpace()
loop_count = loop_count – 1
Δραστηριότητα 3
Τροποποιήστε το πρόγραμμα για να εκπέμπει οποιοδήποτε μήνυμα σε κώδικα Morse. Ο
κώδικας Morse είναι ο εξής:

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 24 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Φύλλο εργασίας 5
Προγραμματισμός αισθητήρα ανιχνευτή κίνησης (Passive Infrared Sensor)
Δραστηριότητα 1
Ένας αισθητήρας PIR έχει δύο θύρες (slots). Κάθε μία είναι ευαίσθητη στην
υπέρυθρη ακτινοβολία IR. Όταν δε υπάρχει κίνηση, ο αισθητήρας είναι
ανενεργός και οι δύο θύρες λαμβάνουν τη ίδια υπέρυθρη ακτινοβολία. Όταν
ένα θερμό σώμα εισέλθει στο πεδίο, το σώμα θα εντοπιστεί πρώτα στη μία από
τις δύο θύρες του αισθητήρα, δημιουργώντας έτσι μια διαφορά με την άλλη
θύρα. Αντίστοιχη διαφορά θα προκληθεί και αν το θερμό σώμα είναι μέσα στο
πεδίο των 2 θυρών και ξαφνικά αποχωρήσει. Αυτό οφείλεται στους φακούς
(lens) που τοποθετούνται πάνω στον αισθητήρα
(πλαστικό άσπρο περίβλημα) και διαιρούν τις δύο
μεγάλες περιοχές ανίχνευσης σε πολλαπλές
μικρότερες περιοχές για αποτελεσματικότερη ανίχνευση
Ο αισθητήρας PIR έχει τρεις ακίδες (pins). Μία πρέπει να
συνδεθεί με τάση 5 V (VCC), μία με 0 V (GND) και μία ακίδα είναι
η έξοδος του αισθητήρα (OUT).
Τα δύο περιστροφικά ποτενσιόμετρα μπορούν να ρυθμιστούν για
να ρυθμιστεί η καθυστέρηση και η ευαισθησία του αισθητήρα.
Μία ενδεικτική συνδεσμολογία φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 25 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Προγραμματίστε τον ανιχνευτή κίνησης:
from gpiozero import MotionSensor, Buzzer
from time import sleep
pir = MotionSensor(4)
bz
= Buzzer(3)
print(“Αναμονή για σταθεροποίηση του PIR…“)
pir.wait_for_no_motion()
while True:
print
(“Σε αναμονή…“)
pir.wait_for_motion()
print(Ανιχνεύτηκε κίνηση!“)
bz.beep(
0.5, 0.25, 8)
sleep(3)
Δραστηριότητα 2
Προσθέστε στο κύκλωμα ένα LED που θα αναβοσβήνει σε περίπτωση alarm μαζί με τον ήχο
του βομβητή. Επίσης να καταγράφεται και να εμφανίζεται η ημερομηνία και η ώρα που
ανιχνεύτηκε η κίνηση.
Υπόδειξη:
from datetime import datetime
t=datetime.now()
print(“ALARM: “, t)
Physical Computing με Raspberry Pi Επιμορφωτικό Υλικό
ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗ Β2 ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΤΠΕ
Συστάδα: Β2.4 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
Σελίδα 26 από 26
ΙΤΥΕ “ΔΙΟΦΑΝΤΟΣ
ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΕΠΙΜΟΡΦΩΣΗΣ & ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ
Φύλλο εργασίας 6
Αυτοσχεδιάστε
Σκεφθείτε ως ομάδα, μία ιδέα ψηφιακής κατασκευής που θα μπορούσατε να υλοποιήσετε. Τι
υλικά θα χρησιμοποιήσετε για την κατασκευή σας; Κάντε ένα σχεδιάγραμμα της κατασκευής
και διατυπώστε τις βασικές αρχές λειτουργίας της. Πως θα την προγραμματίσετε;