Projekt: ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ Téma: MEIV 3.1.1 Souborná činnost na složitých elektronických zařízeních zaměřená na servisní a profesní působení studenta Obor: Mechanik Elektronik Ročník: 4. Zpracoval(a): Mahdal Antonín Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Obsah Co jsou složitá elektronická zařízení?...3 Krátký popis lego mindstorms...4 Krátký popis senzorů loga mindstorms...5 Připojování senzorů...5 Dotykový senzor...5 Zvukový senzor...6 Světelný senzor...6 Ultrazvukový senzor...6 Ovládací panel...7 Závěr...8 Použitá literatura...9
CO JSOU SLOŽITÁ ELEKTRONICKÁ ZAŘÍZENÍ? Jde především o zařízení, které dokáží řídit, kontrolovat, monitorovat a zaznamenávat různé technologické procesy a děje. K těmto procesům jsou zapotřebí tyto komponenty: řídicí jednotka s pamětí, softwarem a vizualizací, různé senzory (pohybu, světla, vzdálenosti, dotyku barev, zvuku atd.) a akční členy (různé pohony, spínače atd.). Tyto nároky nám splňuje učební pomůcka LEGO MINDSTORMS NXT v 1.1.
KRÁTKÝ POPIS LEGO MINDSTORMS LEGO MINDSTORMS NXT v. 1.1 je silný programovací nástroj využívající ikonografického programovacího prostředí založeného na platformě LabView. Programování v tomto prostředí spočívá v umisťování ikon představujících programovací příkazy do vodorovného řetězce. Ten je automaticky propojen, dále nahrán do kostky NXT a po spuštění je vykonán. To nám umožňuje postupně sledovat chod programu, krokovat jej a v případě nalezené chyby ji okamžitě opravit. Program poskytuje několik ikon pokrývajících veškerou práci s NXT kostkou. Jejich počet je nízký i proto, že každá z ikon nabízí velké množství nastavitelných parametrů, jejichž využití značí enormní univerzálnost a zároveň úzkou specializaci každého programovacího příkazu. Základní porozumění programovacím prvkům je tak velmi jednoduché, je otázkou několika vyučovacích hodin a není nutné učit žáky mnohdy náročnou syntaxi vyšších programovacích jazyků. Zároveň nám tento program slouží k jakýmsi základům programování pro vyšší programovací jazyky. V současné době již existuje nová verze LEGO MINDSTORMS NXT v 2.0., která navazuje na starší verzi programu a zařízení.
KRÁTKÝ POPIS SENZORŮ LOGA MINDSTORMS PŘIPOJOVÁNÍ SENZORŮ Vodiče senzorů připojujeme do vstupních portů NXT kostky, označených pořadovými čísly 1 4. Do vstupních portů kostky můžeme připojovat i vodiče s redukcí pro LEGO RCX senzory. K testování systému a pro většinu příkladů programování je využito následujícího přednastavení k připojování senzorů: Port 1: dotykový senzor Port 2: zvukový senzor Port 3: světelný senzor Port 4: ultrazvukový senzor DOTYKOVÝ SENZOR Umožňuje, aby robot reagoval na překážky v prostředí. Dotykový senzor je možné přidat do NXT modelu a programovat chování modelu tak, aby reagoval na stav stlačení či uvolnění (zapnuto vypnuto). ZVUKOVÝ SENZOR Umožňuje, aby robot rozlišoval úroveň zvuku. Po připojení zvukového senzoru k NXT modelu je možné programovat jeho chování podle hodnot tohoto senzoru. Zvukový senzor detekuje intenzitu
zvuku v decibelech (db) od jemných a tichých zvuků až po zvuky hlasité. Zvukový senzor pracuje jak s db. SVĚTELNÝ SENZOR Světelný senzor je jedním ze dvou senzorů, které robotu umožňují vidění. Světelný senzor umožňuje robotu rozlišit světlo a tmu. Dokáže poznat intenzitu světla v místnosti a změřit intenzitu světla, barevných povrchů. Toto vidí vaše oči. Toto vidí robot prostřednictvím světelného senzoru. ULTRAZVUKOVÝ SENZOR Umožňuje, aby robot měřil vzdálenost objektů a reagoval na pohyb. Ultrazvukový senzor umožňuje robotu vidět, hledat předměty, vyhýbat se překážkám, měřit vzdálenost a zaznamenávat pohyb. Ultrazvukový senzor využívá stejných vědeckých principů jako netopýři: měří vzdálenost na základě výpočtu doby, během níž dorazí k předmětu zvuková vlna a znovu se vrátí - stejně jako ozvěna. Ultrazvukový senzor měří vzdálenost v centimetrech i palcích a zobrazuje ji na displeji. Interaktivní servomotor Umožňuje plynulý a přesný pohyb robota. Pohyb robota umožňují tři servomotory. Pokud ve svém softwarovém programu zvolíte možnost Move block (příkaz pro pohyb), dojde k automatické synchronizaci dvou motorů, takže se váš robot začne pohybovat rovně. Vestavěný rotační senzor Každý motor má vestavěný rotační senzor, což umožňuje přesnější ovládání robota. Rotační senzor měří otáčení motoru ve stupních nebo celkové otáčení (s přesností +/- jeden stupeň). Jedno otočení odpovídá 360 stupňům, takže pokud nastavíte motor na otočení o 180 stupňů provede jeho hřídel půl otáčky.
Interaktivní servomotor OVLÁDACÍ PANEL Displej nám složí k zobrazení stavu zařízení, oznamování různých událostí a hodnot. Klávesnice na panelu nám slouží k ovládaní robota a k nastavení provozního režimu, k tvorbě programu, spuštění programu, zastavení programu, může nám plnit funkci vstupního zařízení našeho programu. ZÁVĚR Tímto krátkým textem jsme se seznámili s mechanickou častí stavebnice. Popsali jsme si možnosti monitorování různých veličin podle typu senzoru a možnosti výstupů pohyb, vydávání zvuku zobrazení údajů pomocí displeje. Tyto získané informace jsou velmi
důležité proto, abychom v další části dokázali napsat a odzkoušet krátký program. Věřím, že tato pomůcka vás zaujala a pomůže vám k porozumění další problematiky.
POUŽITÁ LITERATURA 1. Firemní materiály LEGO Mindstorms The LEGO Group, 2006. 2. EDUXE, výhradní distributor stavebnic Lego [online]. [cit. 2008-03-20]. Dostupné z URL: <http://www.eduxe.cz>. 3. Kostky.org - Vše pro české i slovenské LEGO fany! [online]. [cit. 2009-03-23]. Dostupné z URL: <http://www.kostky.org>.s 4. LEGO.com MINDSTORMS NXT Home [online]. [cit. 2009-03-20]. Dostupné z URL: <http://mindstorms.lego.com >.