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 .