Ультрадыбыстық датчик. Информатика, 4 сынып, дидактикалық материал.

Ультрадыбыстық датчигін зерттейміз

Ультрадыбыстық датчиктің басты мақсаты-оның алдындағы заттарға дейінгі қашықтықты анықтау. Бұл үшін датчик жоғары жиілікті дыбыстық толқынды (ультрадыбыс) жібереді, объектіден шағылысқан кері толқынды ұстайды және ультрадыбыстық импульсті қайтару уақытын өлшеп, жоғары дәлдікпен затқа дейінгі қашықтықты есептейді.

Сур. 1

Ультрадыбыстық датчик сантиметрмен немесе дюйммен өлшенген қашықтықты бере алады. Датчиктің өлшеу диапазоны сантиметрде 0 - ден 255 см-ге дейін, дюймде 0-ден 100 дюймге дейін тең. Сенсор заттарды кемінде 3 см (1,5 дюйм) қашықтықта анықтай алмайды. Сондай-ақ ол жұмсақ, мата және аз көлемді объектілерге дейінгі қашықтықты тұрақты өлшейді. Сантиметр мен дюймдердегі қашықтықты өлшеу режимдерінен басқа, датчиктің арнайы "Присутствие/слушать"режимі бар. Бұл режимде датчик ультрадыбыстық импульстер сәулеленбейді,бірақ басқа ультрадыбыстық датчиктердің импульстерін анықтай алады.

Small-robot-45544 нұсқауы бойынша жиналған роботтың ультрадыбыстық датчигі қозғалыс барысында алда бекітілген. Оны EV3 Модулінің "3" портына қосамыз және ультрадыбыстық датчикті қолданудың практикалық мысалдарын талдауға кірісеміз.

Есеп №14: қабырғаға немесе кедергілерге дейін 15 см қашықтықта тік сызықты қозғалатын роботты тоқтататын бағдарлама жазу.

Тапсырманы шешу үшін бізге таныс "Ожидание" бағдарламалық блогын қолданамыз, оны "Ультразвуковой датчик" - "Сравнение" - "Расстояние в сантиметрах" режиміне ауыстырамыз.

Сур. 2

Шешімі:

• 1.Алға тік сызықты қозғалысты бастау (сурет. 3 поз. 1)
• 2.Ультрадыбыстық датчиктің мәні 15 см кем болмайынша күтіңіз. (сурет 3 поз. 2)
• 3.Алға қозғалысты тоқтату (сурет. 3 поз. 3)

Рис. 3

Есеп №15: кедергіден 15 см қашықтықты ұстап тұрған робот үшін бағдарлама жазу.

Шешімі: 

Роботтың тәртібі келесідей болады:

• ультрадыбыстық датчиктің көрсеткіші 15 см артық болғанда, робот кедергіге жақындауға тырыса отырып алға жылжиды;
• ультрадыбыстық датчиктің көрсеткішінің мәні 15 см-ден аз болса, робот артқа қарай қозғалады.

Біз талаптарға байланысты орындалатын блоктарды таңдауды ұйымдастыру үшін қызғылт сары палитраның "Переключатель" бағдарламалық блогы жауап беретінін білеміз. "Переключатель" блогы үшін Ультрадыбыстық датчик" - "Сравнение" - "Расстояние в сантиметрах" режимін орнатамыз (сурет. 4 поз.1). "Переключатель" блогының "Тип сравнения" параметрін «Артық»=2 мәніне орнатамыз, ал "Пороговое значение" 15-ке тең анықтаймыз (сурет. 4 поз. 2). "Переключатель" бағдарламалық блогының мұндай параметрлері бағдарламаның келесі тәртібіне әкеледі: ультрадыбыстық датчиктің көрсеткіші 15-тен көп болғанда жоғарғы контейнерге орналастырылған бағдарламалық блоктар орындалады (сурет. 4 поз. 3), әйтпесе төменгі контейнерге орналастырылған бағдарламалық блоктар орындалады (сурет. 4 поз. 4).

Сурет. 4

Бұл контейнерлерге алға және артқа жылжуды қамтитын бағдарламалық блоктарды орналастырамыз. "Переключатель" бағдарламалық блогы бірнеше рет орындалуы үшін, оны қызғылт сары палитрасындағы "Цикл" бағдарламалық блогының ішіне қойыңыз (сурет. 5).

Сурет. 5

Алынған бағдарламаны роботқа жүктеңіз және оны орындау үшін іске қосыңыз. Егер робот алдында кедергі болмаса, ол алға барады. Қолыңызды ультрадыбыстық датчикке жақын алып, қолыңызды бұрып, жақындата көріңіз. Робот қалай жүреді? Бұл сабаққа сіздің пікіріңізді күтеміз.

Робот-полиция

Ультрадыбыстық датчиктің жұмыс істеу принципі жылжымалы автомобильдердің жылдамдығын өлшеу үшін қолданылатын радарға өте ұқсас. Радар автомобиль жылдамдығын қалай біледі? Ол қозғалыстағы объектіге дейінгі қашықтықты өлшейді, берілген аз уақытты күтеді және өлшеуді қайталайды. Қашықтықтың айырмашылығы-автомобильдің жүріп өткен жолы. Өткен жолды екі өлшем арасындағы уақытқа бөле отырып, өлшеу объектісі қозғалатын жылдамдықты табуға болады.

Біздің роботты радар жұмысына үйретейік!

Сурет. 6

Роботтың іс-қимыл реттілігі келесі болады:

• Робот қозғалатын объектінің бақылау аймағында пайда болады;
• объектіге дейінгі қашықтықты өлшейді;
• 1 секунд күтуде;
• объектіге дейінгі қашықтықты қайта өлшейді;
• өткен қашықтықты табады және оны шекті мәнмен салыстырады;
• нәтижені экранға шығарады және жылдамдық артқан жағдайда дабыл береді.

Біздің полиция роботымыз үшін бағдарлама жасауды бастаймыз.

• "Ожидание" бағдарламалық блогының көмегімен роботтың бақылау аймағында объектінің пайда болуын күтеміз (сурет. 7 поз. 1). Объектіге дейінгі қашықтықты "Математика" бағдарламалық блогына жібереміз (сурет. 7 поз. 4).
• "Ожидание" бағдарламалық блогының көмегімен 1 секунд күтеміз.
• Екінші рет ультрадыбыстық датчикті түсіреміз (сурет. 7 поз. 3) алынған мәнді "Математика" бағдарламалық блогына жібереміз (сурет. 7 поз. 4).
• "Математика" бағдарламалық блогында өлшеу объектісі 1 секундта өткен қашықтықты табамыз. Алынған мәнді "Сравнение" бағдарламалық блогына береміз (сурет. 7 поз. 5) және экранға шығарамыз (сурет. 7 поз. 6).
• "Сравнение" бағдарламалық блогының көмегімен (сурет. 7 поз. 5) өткен қашықтықты 10-ға тең шекті мәнмен салыстырамыз. Екі сандарды салыстыру нәтижесі логикалық қорытынды болып табылады. Логикалық қорытынды екі мәннің бірін қабылдай алады: "Иә " немесе "Жоқ". Бұл шешімді біз "Переключатель" бағдарламалық блогына береміз (сурет. 7 поз. 7) оны логикалық мәндерді қабылдауға баптап. Назар аударыңыз: логикалық мәндерді беретін деректер шиналары сандық мәндерді беретін сары деректер шиналарына қарағанда жасыл түске боялған. (Бұдан әрі біз логикалық мәндерді өңдеу қағидаларымен жан-жақты танысамыз).
• "Переключатель" бағдарламалық блогының көмегімен біз объектінің жылдамдығына байланысты бағдарламаның мінез-құлқының екі тармағын ұйымдастырамыз. Егер объект 1 секунд ішінде роботқа 10 см-ден артық жақындап қалса, онда оның жақындауын сыни деп есептейміз және дабыл белгісін береміз (сурет. 7 поз. 8). Әйтпесе, нысан баяу қозғалады деп есептейміз, бұл жағдайда робот EV3 модулі пернелерінің жасыл жарығын қосады және "Okay"деп айтады.
• Бағдарлама соңында тағы да "Ожидание" бағдарламалық блогын қолданамыз (сурет. 7 поз. 10) және EV3 модулінің экранында ақпаратты оқып үлгеру үшін бағдарламаны 5 секундқа аяқтауды" ұстаймыз".

Рис. 7 

Бағдарламаны роботқа жүктеңіз, роботты оның алдында 60 сантиметр қашықтықта басқа заттар болмайтындай етіп орналастырыңыз,бағдарламаны орындау үшін іске қосыңыз. Роботқа қарай ойыншық автомобильді немесе көлемді затты жылжытыңыз, Робот реакциясын қадағалаңыз. Бағдарламада шекті мәндерді өзгертуге тырысыңыз. Роботтың мінез-құлқы қалай өзгереді? Осы сабаққа қатысты өз бақылауыңызды сипаттаңыз.

Ультрадыбыстық датчик- "Присутствие/слушать" режимі

Жоғарыда айтылғандай, бұл режимде ультрадыбыстық датчик басқа ультрадыбыстық датчиктің сәулеленуін анықтай алады. Анықтаудың нәтижесі логикалық мән болып табылады: егер ультрадыбыстық сәуле табылса" Иә "немесе ештеңе табылмаса" Жоқ". Бұл режимді, мысалы, Шпион-Роботтар жарыстарында қолдануға болады (режимнің сипаттамасы оны пайдалану үшін кем дегенде екі робот қажет екенін көрсетеді).

Есеп № 16: ультрадыбыстық датчигі бар басқа роботты анықтайтын бағдарлама жазу қажет.

Шешімді көрмей, бағдарламаны өз бетінше жазуға тырысыңыз!