7/1/16  

1  

Lights  On!  Solar  Power,  Copper  Tape  Circuitry,  LEDs,  Sensors,  Microcontrollers  

Samantha  Lindgren  Jana  SebesEk  

 OFFICE  FOR  MATHEMATICS,  SCIENCE,  AND  TECHNOLOGY  EDUCATION    UNIVERSITY  OF  ILLINOIS  AT  URBANA-­‐CHAMPAIGN  

credc.mste.illinois.edu  

cred-­‐c.org  |  2  

The  Cyber  Resilient  Energy  Delivery  ConsorEum  (CREDC)  EducaEon  team  conEnues  the  work  of  the  TCIPG  EducaEon  project.    The  team  develops  interacEve  lessons  and  acEviEes  designed  to  link  researchers,  educators,  consumers,  and  students.    The  materials  illustrate  challenges,  trade-­‐offs,  and  decisions  required  for  secure  and  economical  power  delivery.    The  project  seeks  to  involve  families  learning  together  while  creaEng  interest  in  STEM  disciplines  and  careers.    The  project  website  offers  a  series  of  hands-­‐on  and  virtual  energy  related  acEviEes  and  challenges.      

Jana  SebesEk,  University  of  Illinois  sebesEk@illinois.edu  Samantha  Lindgren,  University  of  Illinois  salindgr@illinois.edu  

Curriculum  guides,  templates,  and  sources  for  materials  are  available  at  credc.mste.illinois.edu/resources

This  material  is  based  upon  work  supported  by  the  Department  of  Energy  under  Award  Number  DE-­‐OE0000780.  

credc.mste.illinois.edu  

7/1/16  

2  

cred-­‐c.org  |  3  

Observe  What  are  you  seeing?

Use  the  coin  cell  ba.ery  to  experiment  with  various  LED  colors  and  combina;ons.    

• What  are  the  colors  of  the  LEDs?  • Which  colors  are  brightest?  •  How  many  LEDs  can  light  at  once?  

Connect  an  LED  by  touching  the  anode  (longer  leg)  to  the  posiEve(+)  side  of  the  badery  and  the  other  leg  (the  cathode)  to  the  back  (-­‐)  side.  

7/1/16  

3  

Which  colors  can  be  wired  into  the  same  circuit?    Does  the  order  mader?  

What  causes  the  power  in  your  neighborhood  to  go  out?    SomeEmes  a  tree  or  a  squirrel  creates  an  easy  route  to  the  ground  and  causes  a  short  circuit  in  the  power  system.    Create  a  short  circuit  on  your  breadboard.    

•  How  many  red  LEDs  can  light  at  one  Eme?  •  How  many  blue  LEDs?  •  How  many  white  LEDs?  • What  happens  when  you  mix  colors?  • Which  combinaEons  of  LEDs  cause  some  bulbs  not  to  light?    Which  LEDs  stay  on  and  which  go  out?  

• What  happens  when  the  RGB  LED  is  in  a  circuit  with  each  of  the  other  colors?  

 

Inves;gate  possible  circuit  combina;ons  

cred-­‐c.org  |  6  

Circuits  with  LEDs  

7/1/16  

4  

 First  Copper  Tape  Circuit  

_ +

+

 Copper  Tape  Switch  and  Ba.ery  

Extend  the  copper  tape  from  the  other  side  of  the  break  and  fold  sEcky  side  to  sEcky  side  so  that  the  shiny  side  of  the  tape  touches  the  top  of  the  badery.    

Place  the  badery  on  the  copper  tape  just  before  a  break.  

7/1/16  

5  

 Copper  Tape  Circuits  

Trace  the  path  of  the  circuit  with  copper  tape.    Fold  the  tape  at  the  corners  and  only  leave  breaks  in  the  tape  for  the  badery  and  LED.    Both  legs  of  the  LED  and  both  sides  of  the  badery  need  to  be  part  of  the  conducEng  path.    

 Series  and  Parallel  Circuits  

• Trace  each  of  these  circuits  with  copper  tape.    Insert  LEDs  and  a  badery  into  each.  

• How  many  LEDs  can  you  light?  

• What  colors  of  LEDs  can  you  light?  

• What  happens  if  you  put  two  baderies  into  a  circuit?  

7/1/16  

6  

 Series  and  Parallel  Circuits?  

+

Will  all  four  LEDs  light?  

Predict:      

ALL?      THREE?      TWO?      ONE?      NONE?  

What  actually  happens?    Add  two  more  LEDs  so  all  six  light.  

 

7/1/16  

7  

cred-­‐c.org  |  13  

Think  Why  is  this?

What  causes  the  power  in  your  neighborhood  to  go  out?    SomeEmes  a  tree  or  a  squirrel  creates  an  easy  route  to  the  ground  and  causes  a  short  circuit  to  the  power  system.  Create  a  short  circuit.    Make  one  bulb  light  and  then  add  a  shorEng  wire  by  touching  one  end  to  the  posiEve  side  of  the  badery  and  the  other  to  the  negaEve  side.    Why  does  the  light  go  off?      

 Where  is  the  current  going?        Why  is  it  called  a  short  circuit?  

 Power  Outage!!  

7/1/16  

8  

 More  About    Short  Circuits    

Whenever  one  path  in  a  circuit  has  less  resistance,  a  short  circuit  occurs.    How  can  this  explain  why  LEDs  of  one  color  cause  others  to  not  light?    

•  Make  several  bulbs  light  and  then  add  a  shorEng  wire.  Do  all  of  the  bulbs  do  the  same  thing?      

•  Touch  one  end  of  the  wire  to  the  posiEve  side  of  the  badery  and  touch  the  cathode  of  an  LED  with  the  other  end.  

•  Does  it  mader  which  bulb  you  touch  or  where  the  wire  is  placed?  

cred-­‐c.org  |  16  

Turn  on  the  Lights!