Μάθημα : Όμιλος ρομποτικής

Κωδικός : 9520069184

Όμιλος ρομποτικής

9520069184  -  ΧΡΥΣΟΥΛΑ ΓΕΩΡΓΑΚΟΠΟΥΛΟΥ

Ενότητες - 5.Αισθητήρες

5.Αισθητήρες

4.Είσοδος στο Microsoft MakeCo... 6.Κύριες δομές προγραμματισμού

Αισθητήρας ονομάζεται μία συσκευή που ανιχνεύει ένα φυσικό μέγεθος και παράγει από αυτό μία μετρήσιμη έξοδο. Για παράδειγμα, ένας αισθητήρας μπορεί να μετράει την απόσταση που έχει το ρομπότ από ένα άλλο αντικείμενο ή την ποσότητα του φωτός του περιβάλλοντος χώρου του ρομπότ.

Οι αισθητήρες χρησιμοποιούνται σε καθημερινά αντικείμενα, όπως κουμπιά ανελκυστήρων ευαίσθητα στην αφή και λάμπες φωτισμού που εκπέμπουν λαμπρότερα ή απαλότερα αγγίζοντας τη βάση τους. Υπάρχουν αναρίθμητες ακόμη χρήσεις που οι περισσότεροι άνθρωποι δεν αντιλαμβάνονται. Εφαρμογές τους συναντούμε στα αυτοκίνητα, σε μηχανές, στην αεροναυπηγική, την ιατρική, τη βιομηχανία και τη ρομποτική.

Τα χαρακτηριστικά των αισθητήρων

Οι αισθητήρες έχουν αρκετά χαρακτηριστικά με βάση τα οποία μπορούμε να γνωρίζουμε τη "συμπεριφορά" τους  και να τους αξιολογήσουμε.

Μερικά ερωτήματα τα οποία μπορούν να τεθούν για έναν αισθητήρα: (ακολουθούν παραδείγματα με βάση έναν αισθητήρα απόστασης)

  • ποιο είναι το εύρος τιμών το οποίο μπορεί να αντιληφθεί ο αισθητήρας; π.χ. ο αισθητήρας μετρά την απόσταση από 0-100 cm. Μετά από τα 100cm δεν ανιχνεύει το αντικείμενο.
  • ποια είναι η διακριτική ικανότητα του αισθητήρα; π.χ. όταν αλλάξει η απόσταση από 50 cm σε 52 cm θα το αντιληφθεί ο αισθητήρας ή μπορεί να αντιλαμβάνεται αλλαγές κάθε 5 cm ή 10cm;
  • πόσος χρόνος απόκρισης απαιτείται ώστε ο αισθητήρας να αποδώσει την τιμή που λαμβάνει; π.χ. μετά από πόσο χρόνο το πρόγραμμα δέχεται μια διαφορετική τιμή στην απόσταση που έχει ανιχνεύσει ο αισθητήρας;

 

Οι αισθητήρες του Micro:bit

 

  • (2) - 25 LEDs: μπορούν να αποδώσουν τιμή για την ποσότητα του φωτός που πέφτει πάνω στο micro:bit. Αποτελούν έναν αισθητήρα φωτός (light sensor).
  • (3) - Pins - GPIO: Οι ακίδες GPIO (General Purpose Input and Output pins) σάς επιτρέπουν να συνδέετε ακουστικά, να αισθάνεστε την αφή και να προσθέτετε άλλα ηλεκτρονικά για να επεκτείνετε τις δυνατότητες του micro:bit σας. Λειτουργούν και ως αισθητήρας αφής (touch sensor).
  • (6) - Touch logo: Το νέο micro:bit έχει επιπλέον είσοδο. Το χρυσό λογότυπο λειτουργεί και ως αισθητήρας αφής (touch sensor).
  • (7) - Microphone LED: To ενσωματωμένο μικρόφωνο micro:bit αντιδρά σε δυνατούς και ήσυχους ήχους και μετρά τα επίπεδα θορύβου. Η λυχνία LED του μικροφώνου σάς δείχνει πότε το μικρόφωνο μετρά ενεργά τα επίπεδα ήχου. Ακριβώς στα αριστερά του LED, θα δείτε μια μικρή τρύπα από όπου εισάγεται ο ήχος. Λειτουργεί ως αισθητήρας ήχου (sound sensor)
  • (2) - Processor & temperature sensor: Ο επεξεργαστής του micro:bit είναι ο εγκέφαλός του, ο οποίος ανακτά, αποκωδικοποιεί και εκτελεί τις οδηγίες σας. Μπορεί επίσης να μετράει πόσο ζεστό ή κρύο είναι το περιβάλλον και λειτουργεί ως αισθητήρας θερμοκρασίας (temperature sensor).
  • (3) - Compass: Μετράει τα μαγνητικά πεδία σε τρεις διαστάσεις, ώστε να μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για επιστημονικά πειράματα ή για την κατασκευή απλών συναγερμών πόρτας ή παραθύρων. Βρίσκει τον μαγνητικό βορρά και μετράει την ένταση των μαγνητικών πεδίων. Λειτουργεί ως αισθητήρας πυξίδας (compass sensor).
  • (4) - Accelerometer: Το επιταχυνσιόμετρο του micro:bit μετρά δυνάμεις σε 3 διαστάσεις, συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ανιχνεύσει την άνοδο του micro:bit, ανακίνηση σε παιχνίδια, δημιουργία συναγερμών. Λειτουργεί ως αισθητήρας επιταχυνσιόμετρου (accelerometer sensor).
    Το επιταχυνσιόμετρο (accelerometer) του micro:bit είναι ένας αισθητήρας ο οποίος ανιχνεύει την κίνηση. Μετρά δυνάμεις σε 3 διαστάσεις, συμπεριλαμβανομένης της βαρύτητας, έτσι ώστε ένα πρόγραμμα να μπορεί να καταλάβει, π.χ. ποια είναι η άνοδος ή η πτώση του micro:bit. Με τον αισθητήρα αυτόν γίνεται αντιληπτή μια ανακίνηση στον χώρο κι οπότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην υλοποίηση ενός συναγερμού ή ενός παιχνιδιού.

  • Το micro:bit μετρά την κίνηση κατά μήκος τριών αξόνων:

    • X - κλίση από αριστερά προς τα δεξιά.
    • Y - κλίση προς τα εμπρός και προς τα πίσω.
    • Z - κίνηση πάνω και κάτω.

Η μέτρηση για κάθε άξονα είναι ένας θετικός ή αρνητικός αριθμός που υποδεικνύει μια τιμή σε milli-g (όπου g είναι η επιτάχυνση βαρύτητας της γης).

1ο παράδειγμα επιταχυνσιόμετρου - Το σενάριο: Το micro:bit ανάλογα με τον προσανατολισμό στον χώρο εμφανίζει μήνυμα. Εάν είναι αληθές ότι το λογότυπο βρίσκεται προς τα επάνω τότε εμφανίζεται μήνυμα "ΟΚ" αλλιώς (δηλαδή σε οποιαδήποτε άλλη περίπτωση) δεν ανάβει κανένα LED στην οθόνη.

Για το πρόγραμμα αυτό, από την παλέτα Είσοδος φέρνετε την εντολή Στο κούνημα κι επιλέγετε στο λογότυπο επάνω.

2ο παράδειγμα επιταχυνσιόμετρου - Το σενάριο: Το micro:bit μας λέει την τύχη μας. Κατά την έναρξη εμφανίζεται μήνυμα: "Are you lucky?". Κουνώντας το micro:bit με κλίση προς τα δεξιά "διαβάζει" μια τυχαία τιμή από το 1 μέχρι το 10. Εάν η τιμή είναι ίση με 1 ή 2 τότε εμφανίζεται μήνυμα "YES", εάν η τιμή είναι 9 ή 10 τότε εμφανίζεται "ΝΟ" αλλιώς εμφανίζεται μήνυμα "__".

 

3ο παράδειγμα επιταχυνσιόμετρου Ανάλογα με την κίνηση του micro:bit εμφανίζονται διάφορα σχήματα. Συγκεκριμένα θα χρησιμοποιηθεί η κλίση προς τα αριστερά και το λογότυπο επάνω (θέσεις του επιταχυνσιόμετρου).