Warsztaty edukacyjne

Laserowy wibrometr optyczny DIY

W trakcie warsztatów uczniowie ZSCKR Bożków budują własny laserowy wibrometr optyczny z poziomicy laserowej, starego smartfona i ogniwa słonecznego. Przyrząd rejestruje mikrodrgania fasady Pałacu w Bożkowie — także te poprzedzające awarie konstrukcyjne. Całość: open source.

Idea przyrządu

Laserowy wibrometr optyczny klasycznie skanuje odbity od badanej powierzchni promień lasera i rejestruje fluktuacje jego plamki na matrycy. Profesjonalny sprzęt kosztuje dziesiątki tysięcy złotych. My proponujemy wersję DIY — w miejscu, gdzie remont nie jest uzasadniony ekonomicznie: smartfon robi za matrycę i procesor, laser z poziomicy laserowej świeci na fasadę pałacu, a ogniwo słoneczne podtrzymuje pomiar przez całą dobę. Aplikacja open source analizuje obraz klatki po klatce, liczy przemieszczenie plamki i wprowadza strumień drgań w formie wykresu oraz audio — a Głos AI Ducha Pałacu opowiada ten pomruk.

Schemat interaktywny

Jak działa wibrometr — krok po kroku

Przesuń suwak, by „poruszyć” fasadą pałacu i zobaczyć, jak mikrodrgania muru przesuwają odbitą plamkę lasera. Kliknij dowolny blok, by poznać jego rolę. Przełącz pasmo, by zrozumieć, dlaczego to 4–8 Hz jest dla nas kluczowe.

PV 5W + Li‑Ion Laser 650 nm Fasada Pałacu Smartfon + kamera OpenCV centroid + FFT Stream na żywo Audio pomruk murów Głos AI Ducha Pałacu
35%
0.2–1 Hz 0.00
4–8 Hz 0.00
10–20 Hz 0.00
Spokój — konstrukcja stabilna

Kliknij element schematu

Każdy blok to jeden etap łańcucha pomiarowego — od wiązki lasera po głos Ducha Pałacu. Użyj suwaka, by zobaczyć, jak drgania fasady przesuwają plamkę i zmieniają odczyty pasm.

Zakres warsztatów

  1. Fizyka optyczna — interferencja, odbicie spekulatywne, plamka Airy'ego, czujnik CMOS, migawka elektroniczna, rolling shutter.
  2. Elektronika — poziomica laserowa (5 mW, 650 nm), ogniwo słoneczne 5 W z baterią Li-Ion 18650 i ładowarką, buck/boost converter, uSwitch (ESP32-C3 lub RPi Zero z kamerą) jako kontroler pobudki.
  3. Obróbka obrazu — pipeline w OpenCV: detekcja plamki (k-nearest centroid, thresholding HSV), filtrowanie, RMS, FFT, rejestrowanie czasowe.
  4. Programowanie open source — aplikacja Python + Numba na starym smartfonie z Androidem (Termux), ewentualnie port do Camera2 API + TFLite. Kod ukazany w repozytorium Fundacji.
  5. Stream — WebSocket z węzła pomiarowego do Cloudflare Pages Function, SSE do klienta, wizualizacja Chart.js + Web Audio API.
  6. Głos Ducha Pałacu — TTS Google Cloud, męski spokojny głos, opowieści generowane offline z względu na etyczną postawę opieki nad zabytkiem.
  7. Etyka i ochrona zabytku — zezwolenia konserwatorskie, nienaruszanie substancji zabytku, wspólne roboty bezinwazyjne.

Zgodność z podstawą programową kształcenia w zawodzie technik rolnik

Warsztaty wpisują się w podstawę programową kształcenia w zawodzie technik rolnik (symbol 314207), w szczególności:

  • ROL.04 — Prowadzenie produkcji rolniczej: planowanie i organizacja prac, ocena warunków, dobór technik, monitorowanie, ewaluacja. Przeniesienie pomiarów na ocenę stanu infrastruktury rolniczej.
  • Przedmioty ogólnokształcące w zakresie rozszerzonym: biologia, matematyka, geografia — akcent na pomiary środowiskowe, analizę sygnału, mapowanie obiektów.
  • Historia i społeczeństwo (przedmiot uzupełniający): historia Bożkowa, rodu von Magnisów, pałacu i samej szkoły.
  • Kompetencje cyfrowe ( podstawowe i zawodowe): obróbka danych, programowanie, IoT, automatyzacja, praca z open source.
  • Wiedza o srodowisku: monitoring stanu obiektów, zabytków i przestrzeni wiejskiej.

Całość zajmuje ok. 30 godzin lekcyjnych i może być realizowana jako międzyprzedmiotowy moduł w klasie II lub III technikum rolniczego.

Repozytorium i materiały

Kod open source jest udostępniany w repozytorium Fundacji (open source). Będzie tam:

  • Schematy elektroniczne (KiCad)
  • Modele 3D obudowy dla wydruku (STL/3MF, Fusion/PrusaSlicer)
  • Kod aplikacji Android (Python/Termux) i web (Astro + Cloudflare Pages Functions)
  • Dokumentacja budowy krok po kroku (MD i PDF)
  • Materiały edukacyjne — prezentacje, konspekty, quizy
  • Licencje: MIT / CERN-OHL-W / CC-BY-SA 4.0 (odpowiednio dla softu, schematów, dokumentacji)

Koszty

Laserowa poziomica

~ 60 zł

Standardowy wskaźnik laserowy, 5 mW, 650 nm, klasaII.

Stary smartfon

0 zł / odzysk

Z upcyklingu — od nas lub z zbiórki. Min. Android 8.

Ogniwo słoneczne 5 W + Li-Ion 18650

~ 80 zł

USB + boost converter.

Statyw + mała lornetka + węzeł ESP32-C3

~ 110 zł

Statyw fotograficzny z kamerą tele.

Koszt przyrządu

~ 250 zł

Tańszy niż profesjonalny sprzęt pomiarowy. Dostępny dla każdej szkoły i grupy sąsiedzkiej.

Formy grup

Warsztaty prowadzimy w trzech formach:

Dla uczniów ZSCKR

W ramach planu nauczania technika rolnika — klasy II lub III.

Dla społeczności lokalnej

Dla wolontariuszy, mieszkańcom Kotliny Kłodzkiej. Będziemy mieć spotkania sygnowane LGD.

Dla darczyńców i sponsorów

Możesz sponsoringować jeden komplet wibrometru (250 zł), oprawę warsztatów (1000 zł) lub cały rok szkolny (5000 zł).

Kontrast: tradycja + nowoczesność

Dla społeczności Kotliny Kłodzkiej połączenie nowoczesnych technologii z opieką nad dziedzictwem to nowa szansa. Promujemy region. Inwestujemy w młodzież. Ratujemy świadka historii.

Słuchaj drgań → Granty → Zapisz się →