Transcript מבוא

‫הנושא ‪ :‬חיישנים‬
‫מגיש ‪ :‬גירייס נימר‬
‫ב"ס ‪ :‬דון‪-‬בוסקו – נצרת‬
‫תחרות מהירות בין רובוטים‬
‫לאורך מסלול של ‪1632 CM‬‬
‫השתתפו ‪ 5‬רובוטים ‪.‬‬
‫מקום ראשון – ‪20.03 sec‬‬
‫מקום שני – ‪25.21 sec‬‬
‫מהירות ‪81.47 cm/s‬‬
‫מהירות ‪64.73 cm/s -‬‬
‫לפרטים נוספים ‪:‬‬
‫‪http://www.chibots.org/contests/april2003/basicline.html‬‬
‫מבוא‬
‫‪‬‬
‫ככל שהרובוט הולך ומשתפר‬
‫(מתקרב בתפקידו לאדם) ‪ ,‬אמצעי החישה נהיו‬
‫מתוחכמים ומדוייקים יותר ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫כדאי ללמוד נושא של חיישנים בבית ספר במסגרת‬
‫מדעי הטכנולוגיה או רובוטיקה‪.‬‬
‫‪‬‬
‫הרובוט מצוייד בשתי תוספות לשיפור תנועתו ‪:‬‬
‫‪ .1‬חיישנים המפוזרים במערכת ותפקידם להודיע‬
‫מה קורה לרובוט וסביבתו ‪.‬‬
‫‪ .2‬תוכנה המסוגלת לנתח את אותות החיישנים‬
‫ולקבל החלטות להמשך הפעולה ‪.‬‬
‫מה זה חיישן ?‬
‫‪‬‬
‫החיישנים הם רכיבים הממירים ( מחליפים ) מצב‬
‫פיזיקלי לאות חשמלי ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫לדוגמא ‪ :‬מידת החום הנמדדת במד חום ‪ ,‬כדי‬
‫להעביר את המידע לבקר יש צורך ברכיב המסוגל‬
‫לשנות מצב פיזיקלי לאות חשמלי ‪ ,‬רכיב זה נקרא‬
‫חיישן חום ‪.‬‬
‫סוגי חיישנים שונים ‪:‬‬
‫‪ -1‬חיישן מגע – ‪switch‬‬
‫בודק באמצעות מגע פיזי ( לחץ מכני ) קיום גוף נבדק‬
‫והופך לחץ מכני למגע חשמלי ‪.‬‬
‫שני מצבים אפשריים‪ :‬מצב ‪ on‬ומצב ‪. off‬‬
‫‪-2‬חיישנים אופטיים ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫החיישן ממיר אור נפלט ע"י גופים למתח חשמלי ‪.‬‬
‫שימושים רבים בתעשייה כמו ‪:‬‬
‫א) כיבוי אורות רחוב ‪.‬‬
‫ב) בדיקת קרינה לא נראת כמו אלטרא סגול ואנפרא אדום ‪.‬‬
‫‪-3‬חיישני לחץ ‪: Strain gauges‬‬
‫‪‬‬
‫בנויים על עיקרון שינויי התנגדות יחסית להתארכות‬
‫בהשפעת כוח או לחץ עליהם ‪.‬‬
‫השינוי קטן ביותר אך הוא מוגבר דרך מעגלי הגברה‬
‫אלקטרוניים להפעלת מתח ברמות שונות יחסי לכוח ‪.‬‬
‫‪-4‬חיישני ראייה ‪Visual sensor‬‬
‫‪‬‬
‫חיישנים אלה פועלים בסביבת מחשב המתרגם אותות‬
‫אור וחושך של גלי ‪ tv‬לפיקסלים המסך של מחשב ובצורה‬
‫זאת משווה עם תמונות בזיכרון ‪.‬‬
‫‪-5‬חיישנים מגנטיים‬
‫‪‬‬
‫החיישנים פועלים בשני מישורים ‪:‬‬
‫‪ .1‬ניצול הכוח המגנטי להפעלת מגע חשמלי ‪.‬‬
‫‪ .2‬ניצול השדה החשמלי ליצירת שינוי מתח בנגדים ‪.‬‬
‫השימושים ‪:‬‬
‫במקומות שיש צורך‬
‫במפסקים חשמליים‪.‬‬
‫לערכת הליגו ‪ Lego‬יש ‪ 3‬סוגי חיישנים ‪:‬‬
‫‪Rotation sensor‬‬
‫חיישן סיבוב‬
‫‪Light sensor‬‬
‫חיישן אור‬
‫‪Touch sensor‬‬
‫חיישן מגע‬
‫‪ ‬בנוסף ניתן לרכוש חיישן נוסף ‪ :‬חיישן טמפרטורה‪.‬‬
‫‪ ‬לבקר ‪ RCX‬של הרובוט ‪,‬קיימות ‪ 3‬כניסות חיישנים‬
‫לכל כניסה ניתן לחבר בו‪-‬זמנית חיישן אחד‪.‬‬
‫‪ ‬לבקר ‪ RCX‬של הרובוט ‪ ,‬קיימות ‪ 3‬יציאות ‪. C,B,A‬‬
‫חיישן מגע ‪:‬‬
‫‪electrical flow‬‬
‫‪voltage‬‬
‫‪measurement‬‬
‫‪force‬‬
‫עיקרון פעולה ‪:‬בודק באמצעות מגע פיזי ( לחץ מכני )‬
‫קיום גוף נבדק והופך לחץ מכני למגע חשמלי ‪.‬‬
‫שני מצבים אפשריים‪ :‬מצב ‪ off‬ומצב ‪. on‬‬
‫שימושים בחיישן מגע ‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫מבחין במגע עם גופים חיצוניים הסובבים את הרובוט ‪.‬‬
‫כמו ‪ :‬קיר ‪.‬‬
‫מבחין במגע עם חלקים פנימיים של הרובוט ‪.‬‬
‫כמו ‪ :‬זרוע ‪.‬‬
‫רובוט שולחן למשל כל הזמן במגע עם השולחן‬
‫וכתוצאה מזה הוא לא יפול לאדמה ‪.‬‬
: ) ‫חיישן אור ( אופטי‬
light energy
voltage
measurement
‫מודד מידת האור כמספר‬
‫ ( חושך מלא ) עד‬0% ‫בין‬
low light
. ) ‫ ( אור חזק‬100%
light energy
voltage
measurement
bright light
electrical flow
‫בתוך חיישן האור נמצא רכיב‬
‫אלקטרוני זעיר להגברת מתח‬
photo-transistor: ‫נקרא‬
‫שימושים בחיישן אור ‪:‬‬
‫‪ .1‬ניווט – למשל העגלה הולכת לאורך‬
‫שחור כאשר השטח הוא‬
‫קוו‬
‫לבן ‪.‬‬
‫‪ .2‬למצוא את העצם המואר ביותר בחדר ‪.‬‬
‫‪ .3‬יכולת להבדיל בין צבעים שונים ‪.‬‬
‫כדאי לדעת ‪:‬‬
‫‪Light intensity =146-RAW/7‬‬
‫‪12‬‬
‫הקשר בין עוצמת האור למרחק‬
‫‪10‬‬
‫‪y = 165.13x-2.0348‬‬
‫‪6‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪11‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫המרחק ( ‪) cm‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫עוצמת האור ( ‪) %‬‬
‫‪8‬‬
‫צבע לבן‬
‫)צבע לבן( ‪Pow er‬‬
‫הקשר המתמטי בין עוצמת האור למרחק‬
‫ניתן לתאר את הקשר המתמטי בין עוצמת האור לבין המרחק‬
‫בעזרת המשוואה הבאה ‪:‬‬
‫‪k‬‬
‫=‪Light intensity‬‬
‫‪2‬‬
‫‪E‬‬
‫‪r‬‬
‫כאשר ‪:‬‬
‫‪k‬‬
‫‪4‬‬
‫האנרגיה הנפלטת מהאור =‬
‫‪E‬‬
‫לסיכום ‪ -‬למדנו‪:‬‬
‫‪‬‬
‫כדאי ללמוד נושא של חיישנים בבית ספר ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫עיקרון הפעולה של חיישן ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫סוגי חיישנים שונים ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫חיישני הליגו ‪ ,‬והשימוש שלהם ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫הקשר המתמטי בין עוצמת האור והמרחק ‪.‬‬