项目实践案例征集 跨学科案例 行空板K10 研究蒸发量

项目来源
为满足新课标中八年级“物联网实践与探索”内容要求，结合新课标中跨学科主题，设计了项目“基于物联网的蒸发规律研究实验”。
项目简介

在“基于物联网的蒸发规律研究实验”项目中，学生将使用行空板K10和HX711重量传感器，搭建一个能够实时监测液体蒸发质量变化的实验装置。通过将数据同步到EasyIoT物联网云平台，长期追踪蒸发过程中的质量变化规律；通过数据分析，得出不同环境条件下液体蒸发速率的变化规律。

项目中的主控器为行空板K10，它连接HX711重量传感器，用于采集液体蒸发过程中质量的变化，并将数据上传至物联网云平台。学生可以通过云平台实时查看数据，并进行分析。
项目知识点

贴合新课标中八年级的内容要求，“基于物联网的蒸发规律研究实验”核心教学以下知识点：

• 物联网基础：通过物联网技术搭建实验装置，带领学生体验万物互联的概念。
• 传感器应用：了解重量传感器（HX711）的工作原理，学习如何利用传感器采集液体蒸发过程中的质量数据。
• 数据传输与处理：学习如何将传感器采集的数据通过行空板上传至物联网云平台，并在平台上进行数据存储、读取和可视化。
• 数据分析：通过查看数据图表，分析液体蒸发速率与环境因素（如温度、湿度、风速等）的关系，掌握数据处理的基本流程，包括数据采集、预处理、分析和可视化。
• 实验设计与优化：引导学生设计实验方案，控制变量，探究不同条件下蒸发规律的变化。
  

项目原理

新课标中，八年级主题为“物联网实践与探索”，物联网的原理架构如下图。

物联网硬件架构

在案例实施过程中，通过行空板K10自带的Wi-Fi功能，将采集到的重量数据上传至物联网云平台。学生可以通过电脑或其他终端访问云平台，实时查看数据变化。

• 智能终端：行空板K10连接HX711重量传感器，采集液体蒸发过程中质量的变化。
• 数据传输：通过Wi-Fi将数据上传至物联网云平台。
• 数据存储与可视化：在物联网云平台上存储数据，并以图表形式展示蒸发质量随时间的变化。
  

硬件简介

在“基于物联网的蒸发规律研究实验”中，使用主控器结合传感器和转换线，实现项目功能。

• 主控器：行空板K10。
• 传感器：HX711重量传感器。
• 转换线：杜邦线。
  

各硬件功能介绍如下表：

硬件名称	功能描述
行空板K10	主控器，用于连接传感器，采集数据并上传至物联网云平台。
HX711重量传感器	用于测量液体蒸发过程中质量的变化。
杜邦线	用于连接传感器与行空板的导线。

硬件接线原理

“基于物联网的蒸发规律研究实验”的硬件接线原理图如下：

• HX711重量传感器：连接到行空板K10的数字接口（P0和P1），用于采集液体蒸发过程中质量的变化。如果是I2C接口的重量传感器，请接入到I2C接口。
• 行空板K10：通过Wi-Fi连接到物联网云平台，上传采集到的数据。
  

硬件接线实物

“基于物联网的蒸发规律研究实验”的硬件接线实物图如下：

实验流程

• 实验准备：
  
  • 将液体（如水）放入容器中，连接HX711重量传感器，确保传感器能够准确测量液体的质量。
  • 将行空板K10连接到传感器，并配置好Wi-Fi连接，确保数据能够上传至物联网云平台。
    
• 数据采集：
  
  • 启动实验，每隔一定时间（如10分钟）采集一次液体的质量数据。
  • 数据通过行空板K10上传至物联网云平台。
    
• 数据分析：
  
  • 在物联网云平台上查看数据图表，分析液体蒸发速率的变化。
  • 探究不同环境条件下（如不同温度、湿度、风速）蒸发速率的变化规律。
    
• 实验优化：
  

       根据实验结果，调整实验方案，进一步优化实验条件。


实验注意事项

1、由于网络原因，有时候数据上传可能失败，导致程序无法正常运行。此时请先将乘水的盘子从HX711传感器的托盘上取下，然后按开发板的RESET键重启，等连接网络成功后，再将乘水的盘子放上。请不要在乘水的盘子仍然在HX711传感器托盘上时进行重启，那样会因为自动去皮操作导致重量不准。
2、HX711传感器有量程限制（1Kg~5Kg，试具体厂家不同而不同），使用前请确保水的重量不超过量程。

程序截图

行空板K10程序截图如下：


在本文写作的时候，Mind+在行空板K10只支持I2C接口的重量传感器，如果使用数字接口的重量传感器，可以参考我写的文章：https://mc.dfrobot.com.cn/thread-323658-1-1.html。

项目数据表

登录EasyIoT平台下载温湿度和重量数据。


对数据进行整理，按照下表进行整理。

时间（分钟）	液体质量（克）	蒸发速率（克/分钟）	环境温度（℃）	环境湿度（%）
0	174	-	25	23
30	173	0.03	25	23
60	172	0.03	25	23
...	...	...	...	...	...

计算乘水托盘的面积，将蒸发速率转换为以毫米/天为单位。


总结

通过“基于物联网的蒸发规律研究实验”，学生不仅能够掌握物联网技术的基本应用，还能通过实验探究物理现象，培养科学思维和数据分析能力。该项目将物联网技术与科学实验相结合，为学生提供了一个跨学科的学习平台。

程序.zip