Co je uvnitř - senzory a přístrojová technika v NXT robotech. Pavel Ripka katedra měření ČVUT

Transkript

1 Co je uvnitř - senzory a přístrojová technika v NXT robotech Pavel Ripka katedra měření ČVUT

2 Co je to senzor? A sensor is a device that measures a physical quantity and converts it into a signal which can be read by an observer or by an instrument. (Wiki)a Interface between a real world and your control algorithms and artificial intelligence (robots)

3 Co je tohle?

4 1.5 2 miliardy US$ hoří..

5 B2 Spirit Moisture in three of the 24 sensors that feed information into the bomber s computer system caused the sensors to send bad information about the plane s speed and altitude, and how far up or down the bomber s nose was pointed.

6 NXT cihla 2. sem. A0B36PR2 Programování 2 3. sem. A3B31EOP Elektrické obvody a prvky A0B35SPS Struktury počítačových systémů 4. sem. A3B38MMP Mikroprocesory a mikrořadiče v přístroj. technice 5. sem. A3B38PRT Přístrojová technika 6. sem. A3B35APE Aplikovaná elektronika

7 4 vstupy 1: analogový vstup 10-bit ADC 0..5 V + proudový generátor (zpětná kompatibilita s RCX) 2, 3: GND 4: + 4,3 V 5,6: číslicový I-O (ze zákl. sady jen ultrazvukový senzor) I2C sběrnice

8 3 výstupní porty 1-2 PWM výstup pro motory (nebo programovatelné napětí 0..5 V) 3 GND 4 napájení 4,3 V 5,6 Schmittovy vstupy (např. pro IRC senzor - encoder )

9 Dotykový senzor

10 Mikrofon měří úroveň hlasitosti akustický tlak 0 db práh slyšitelnosti 120 (130) db práh bolesti 20 db = zvýšení o řád dba... korekce na fyziologické křivky zobrazují se procenta [%] z 90 db 4-5% tichá místnost 5-10% vzdálený hovor 10-30% normální konverzace % křik nebo hlasitá hudba A5M02AKA Akustické aplikace

11 Optický senzor optický reflexní senzor (nebo senzor osvětlení - pokud je LEDka vypnuta) odstranění vlivu okolního osvětleni - modulace a synchronni detekce LED/Fototranzistor A3M38VBM Videometrie a bezkontaktní měření

12 Ultrazvukový dálkoměr měří vzdálenost 0 (?) až 255 centimeterů s rozlišením +/- 3 cm. princip: time of flight piezoelektrický vysílač i přijímač (oddělené) rychlost zvuku 346 m/s vyžaduje kvalitní odraz 10 až 15 pulsů/s, programovatelné (80 ms..2,5 s)

13

14 Motor a IRC senzor If you use the Move block in the LEGO MINDSTORMS NXT software to program your motors, the two motors will automatically synchronize, so that your robot will move in a straight line. Rotation Sensor measures motor rotations in degrees or full rotations [accuracy of +/- one degree].

15 Charakteristika motoru

16 Jak se měří

17 Účinnost motoru A3B14EPR Elektrické pohony pro automatizaci a robotiku

18 Ochrana NXT motoru proti přetížení Odběr zabržděného motoru: 2 A, moment 50Ncm Zabudovaný PTC termistor Přepěťová dioda (D4).. Obousměrně omezuje při 15 V

19 Řízení motoru H můstek

20 IRC senzor Stejný senzor na kolečku myší ale nehodí se do automobilu

21 firmware obsahuje funkci kvadraturního čítače Takhle to děláme my (nemagnetická kalibrační plošina s pohonem piezomotory)

22 Jednoduchý I2C interface

23 Připojení DAC a napětím řízeného oscilátoru pro řízení RC serva A3M38ZDS Zpracování a digitalizace analogových signálů

24 Komunikace Bluetooth wireless communication CSR BlueCoreTM 4 v2.0 +EDR System 1 master + max. 3 slave USB 2.0 communication Full speed port 12 Mbit/s

25 USB connection Řídicí přenos Isochronní přenos Interrupt přenos Bulk přenos

26 Řízení LCD displeje

27 Baterie 6 AA baterií nebo Li-Ion aku vratná pojistka 1,85 A (rozpojuje se při cca 3,3 A 5 V stabilizátor 3,3 V stab. pro ARM7 a Bluecore

28 Další senzory pro NXT Infračervený dálkoměr cm, rozlišení mm Připojení I2C Sharp GP2Y0A02YK sensor laserová dioda cíl +y -y y=0 y o Q -i i i=0 A x i x 0 x s Úhel Q typicky nastaven na i C detektor

29 Kompas Kde o tom učíme: Jak to děláme my

30 Kamera Takhle to děláme my Kde o tom učíme: A3M38VBM L Videometrie a bezkontaktní měření

31 Magnetický spínač (jazýčkový kontakt) Ne moc chytrý senzor = pro bicykly F 0 F 0 F 0 F 3' 1' 1 2' x a) x F k I 1' 1 2' b) x 1' 1 2' x c) d) A3B38SME Senzory a měření

32 Chytrý magnetický senzor pro auta V D D napájecí obvody teplotní komp. oscilátor ochranné obvody spínaná Hallova sonda A/D DSP D/A 100 W OUT GND detekce úrovně napájení EPROM zámek číslicový výstup A3M38MSZ Moderní senzory A3B38SME Senzory a měření

33 Magnetický senzor pro měření velikosti žaludku Magnetický senzor je jediným fungujícím řešením pro in vivo aplikaci

34 Víceosý akcelerometr mindsensors hitechnic m 4 a U A U C U B NO U B NS R SD Z 0V U A U C 0V REF G 1MHz C DP