Моторы и датчики

«Утверждаю»____________

Дата: 12.10.2017г

Класс: 6 «Г»

Предмет: Информатика (л)

Тема урока: Моторы и датчики

Цели урока

1. Обучать работе с конструкторами. Большой и средний мотор.

Датчик цвета, ультразвуковой датчик, датчик касания, гироскопический датчик.

Подключение моторов и датчиков. Подключение EV3 к компьютеру.

1. Развивать познавательный интерес и логическое мышление.

2. Развивать информационную культуру.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Объяснение нового материала

3. Закрепление темы

4. Домашнее задание

1. Организационный момент:

Отметить учеников, проверить наличие оборудования урока. Огласить тему урока.

2. Объяснение нового материала:

Что такое мотор?

Мотор представляет собой специальное устройство, при помощи которого преобразовывается какой-либо вид энергии в механическую энергию.

Большой мотор  — это мощный «умный» мотор. В нем есть встроенный датчик вращения с разрешением 1 градус для точного контроля. Большой мотор оптимизирован для выполнения роли приводной платформы в ваших роботах. Используя программные блоки «Рулевое управление» или «Независимое управление моторами» в программном обеспечении EV3, большие моторы могут одновременно координировать работу.

Средний мотор также имеет встроенный датчик вращения (с разрешением 1 градус), но он меньше и легче, чем большой мотор. Это означает, что он способен реагировать быстрее, чем большой мотор. Средний мотор можно запрограммировать таким образом, чтобы он включался или выключался, чтобы можно было управлять мощностью мотора, чтобы он работал в течение определенного времени или выполнял определенное число оборотов.

Сравните два мотора:

• Большой мотор работает со скоростью 160–170 об/мин, с вращающим моментом 20 Нсм и с пусковым моментом 40 Нсм (медленнее, но мощнее).

• Средний мотор работает со скоростью 240–250 об/мин, с вращающим моментом при работающем моторе 8 Нсм и с предельным перегрузочным моментом 12 Нсм (быстрее, но с меньшей мощностью).

• Оба мотора поддерживают автоматическую идентификацию.

Датчик цвета  — это цифровой датчик, который может определять цвет или яркость света, поступающего в небольшое окошко на лицевой стороне датчика.

Этот датчик может работать в трех разных режимах: в режиме «Цвет», в режиме «Яркость отраженного света» и в режиме «Яркость внешнего освещения».

В режиме «Цвет» датчик цвета распознает семь цветов: черный, синий, зеленый, желтый, красный, белый и коричневый, а также отсутствие цвета. Эта способность различать цвета означает, что ваш робот может быть запрограммирован таким образом, чтобы он сортировал цветные мячи или кубики, произносил названия обнаруженных им цветов или прекращал действие, увидев красный цвет.

В режиме «Яркость отраженного света» датчик цвета определяет яркость света, отраженного от лампы, излучающей красный свет. Датчик использует шкалу от 0 (очень темный) до 100 (очень светлый). Это означает, что ваш робот может быть запрограммирован таким образом, чтобы он двигался по белой поверхности до тех пор, пока не будет обнаружена черная линия, или чтобы он интерпретировал идентификационную карточку с цветовым кодом.

В режиме «Яркость внешнего освещения» датчик цвета определяет силу света, входящего в окошко из окружающей среды, например солнечного света или луча фонарика. Датчик использует шкалу от 0 (очень темный) до 100 (очень светлый). Это означает, что ваш робот может быть запрограммирован таким образом, чтобы он подавал сигнал утром, когда восходит солнце, или чтобы он прекращал действие, если свет гаснет. Частота выборки датчика цвета составляет 1 кГц/с. Для наибольшей точности при выборе режима «Цвет» или «Яркость отраженного света» датчик следует держать под правильным углом, близко к исследуемой поверхности, но не касаясь ее.

Ультразвуковой датчик  — это цифровой датчик, который определяет расстояние до находящегося перед ним объекта. Он делает это, посылая звуковые волны высокой частоты и измеряя время, за которое звук отразится назад к датчику. Частота звука слишком высока, чтобы его можно было услышать.

Расстояние до объекта может быть измерено в дюймах или сантиметрах. Это позволяет вам запрограммировать робота так, чтобы он останавливался на определенном расстоянии от стены.

Если в качестве единицы измерения используются сантиметры, расстояние обнаружения составляет от 3 до 250 см (с точностью +/- 1 сантиметр).

Если в качестве единицы измерения используются дюймы, расстояние обнаружения составляет от 1 до 99 дюймов (с точностью +/- 0,394 дюйма).

Если значение составляет 255 сантиметров или 100 дюймов, это означает, что датчик не может обнаружить никакой объект перед собой. Немигающий световой индикатор вокруг «глаз» сенсора говорит о том, что датчик находится в режиме «Измерение». Мигающий световой индикатор сообщает, что датчик находится в режиме «Присутствие».

В режиме «Присутствие» этот датчик может обнаруживать другой ультразвуковой датчик, работающий поблизости. Прослушивая присутствие, датчик обнаруживает звуковые сигналы, но не посылает их. Ультразвуковой датчик может помочь вашим роботам обходить мебель, следить за движущейся целью, обнаружить постороннего в комнате или излучать звуковой импульс с нарастающей громкостью и частотой по мере приближения объекта к датчику.

Датчик касания  — это аналоговый датчик, который может определять, когда красная кнопка датчика нажата, а когда отпущена. Это означает, что датчик касания можно запрограммировать для действия в зависимости от трех условий: нажатие, отпускание и щелчок (нажатие и отпускание).

Используя вводы датчика касания, робота можно запрограммировать таким образом, чтобы он воспринимал мир, как его может воспринимать слепой человек, когда он протягивает руку и реагирует при соприкосновении с чем-либо (нажатие).

Вы можете построить робота с датчиком касания, который прижат к поверхности под ним. Вы можете запрограммировать робота так, чтобы он реагировал (Стоп!), когда он вот-вот скатится с края стола (когда датчик отпущен).

Боевой робот может быть запрограммирован так, чтобы он продолжал двигаться вперед на своего соперника до тех пор, пока соперник не отступит. Эта пара действий — нажатие и затем отпускание — образуют щелчок.

Гироскопический датчик  — это цифровой датчик, который обнаруживает вращательное движение по одной оси. Если вы будете вращать гироскопический датчик в направлении стрелки на корпусе датчика, датчик может определить скорость вращения в градусах в секунду. (Максимальная скорость вращения, которую может измерить датчик, составляет 440 градусов в секунду.) Далее вы можете использовать скорость вращения, чтобы определить, например, когда какая-либо деталь вашего робота поворачивается или когда робот падает.

Кроме того, гироскопический датчик отслеживает угол вращения в градусах. Вы можете использовать этот угол вращения, чтобы определить, например, на сколько градусов повернулся ваш робот. Это измерение означает, что вы можете запрограммировать повороты (вокруг оси, по которой гироскопический датчик выполняет измерения) с точностью +/- 3 градуса при повороте на 90 градусов.

Подключение датчиков и моторов

Для того чтобы моторы и датчики работали, они должны быть

подключены к модулю EV3.

С помощью плоских черных соединительных кабелей подключите

датчики к модулю EV3, используя порты ввода 1, 2, 3 и 4.

Если вы создаете программы, когда модуль EV3 не подключен

к компьютеру, программное обеспечение назначит датчикам

порты по умолчанию. По умолчанию порты будут назначены

следующим образом:

• Порт 1: датчик касания

• Порт 2: гироскопический датчик/датчик температуры

• Порт 3: датчик цвета

• Порт 4: ультразвуковой датчик/инфракрасный датчик

Если во время программирования модуль EV3 подключен к компьютеру, программное обеспечение автоматически определит, какой порт используется для каждого датчика или мотора. С помощью плоских черных соединительных кабелей подключите моторы к модулю EV3, используя порты вывода A, B, C и D. Как и в случае с датчиками, если модуль EV3 не подключен в то время, когда вы пишете программу, каждому мотору будет назначен порт по умолчанию.

По умолчанию порты будут назначены следующим образом:

• Порт A: средний мотор

• Порты B и C: два больших мотора

• Порт D: большой мотор

Если во время программирования модуль EV3 подключен к компьютеру, программное обеспечение автоматически назначит соответствующий порт в вашей программе

Существуют три способа установления связи:

• Подключение через USB

• Подключение через Bluetooth

• Подключение через Wi-Fi

Подключение через USB (PC)

1. Убедитесь в том, что ваш модуль EV3 включен.

2. Вставьте USB-кабель, который идет в комплекте с модулем EV3, в компьютер и модуль EV3.

3. Соединение установлено. На экране модуля EV3 появится «USB», что подтверждает установление соединения.

Подключение через Bluetooth

1. Убедитесь в том, что ваш модуль EV3 включен.

2. Убедитесь в том, что Bluetooth на вашем модуле EV3 активирован.

3. Щелкните «Развернуть/свернуть страницу аппаратных средств» в программном обеспечении EV3 для того, чтобы развернуть страницу аппаратных средств.

4. Выберите вкладку «Доступные модули» Если вашего модуля EV3 нет в списке, поставьте галочку в окне BT и щелкните «Обновить» для того, чтобы найти устройство.

5. Примите соединение в модуле EV3, введя ключ доступа вручную. По умолчанию это 1234.

6. Соединение установлено. На экране модуля EV3 появится пиктограмма Bluetooth, подтверждающая установление связи.

Подключение через Wi-Fi

1. Убедитесь в том, что ваш модуль EV3 включен.

2. Убедитесь в том, что Wi-Fi на вашем модуле EV3 включен.

3. Вставьте USB-кабель, который идет в комплекте с модулем EV3, в компьютер и модуль EV3.

4. Откройте настройки беспроводного подключения на странице аппаратных средств программного обеспечения EV3 (показано ниже) или откройте их из меню средств.

5. Выберите сеть, которую хотите подсоединить, и щелкните на кнопке «Подключить», чтобы настроить соединение.

- Щелкните на кнопке «Добавить», чтобы добавить сеть, которая не передает свой SSID.

- Щелкните на кнопке «Редактировать», чтобы редактировать настройки настроенной ранее сети.

6. Выберите сеть, которую хотите подсоединить, и щелкните на кнопке «Подключить», чтобы настроить соединение.

- Щелкните на кнопке «Добавить», чтобы добавить сеть, которая не передает свой SSID.

- Щелкните на кнопке «Редактировать», чтобы редактировать настройки настроенной ранее сети.

7. Щелкните OK для установления подключения через Wi-Fi.

На экране модуля EV3 появится пиктограмма Wi-Fi, подтверждающая установление связи.

3. Закрепление новой темы

Вопросы для закрепления

1. Для чего нужен большой и средний мотор?

2. Для чего используется ультразвуковой датчик, гироскопический датчик, датчик касания и датчик цвета?

4. Домашнее задание

Знать назначение датчиков и моторов