Beschreibung
Das Potentiometer ist ein Sensor, der mithilfe eines variablen Widerstands die Winkeldrehung (bis zu 265o) einer Welle misst. Es handelt sich um einen der Sensoren der 3-Draht-Serie.
Das Potentiometer ist mit einem „D-Loch“ in der Mitte ausgestattet. Dadurch kann eine Vierkantwelle durch das Loch eingeführt werden und die Nabenposition des Sensors geändert werden, wenn sich die Welle dreht.
Das Gehäuse des Sensors verfügt über zwei Montagebogenschlitze, die eine Feineinstellung der Potentiometerposition auf bis zu 90o ermöglichen, nachdem es an der Roboterstruktur befestigt wurde. Dies kann durch Lösen der Befestigungsschrauben, Justieren des Sensors und anschließendes Anziehen der Schrauben erreicht werden.
Die 3-Draht-Sensoren sind kompatibel mit dem V5 Robot Brain oder dem Cortex. Das Kabel des Sensors kann mit einem 3-adrigen Verlängerungskabelverlängert werden.
Damit das Potentiometer mit dem V5 Brain funktioniert, muss das Sensorkabel vollständig in einen 3-Draht-Anschluss des V5 Brain eingesteckt sein.
Das Potentiometer ist im Advance Sensor Kit enthalten oder kann hier im 2er-Pack erworben werden.
| Potentiometer | Sensorkabel vollständig eingesteckt |
So funktioniert das Potentiometer
Die Funktion des Potentiometers besteht darin, dass der variable Widerstand seinen Wert ändert, wenn eine Welle die zentrale Nabe des Sensors dreht. Diese Widerstandsänderung verändert das Ausgangssignal des V5 Brain. Das zurückgegebene Eingangssignal wird eine andere Spannung haben. Das V5-Gehirn kann in Verbindung mit einem Benutzerprogramm diese Spannungsänderung in Prozent der Wellenwinkeldrehung oder Grad der Wellendrehung umwandeln. Mit dieser Messung kann entweder eine Wertzunahme oder -abnahme festgestellt werden.
Ein Vorteil des Potentiometers besteht darin, dass es auch dann den gleichen Messwert zurückgibt, wenn das V5 Brain aus- und dann wieder eingeschaltet wird. Wenn die Welle gedreht wird, während Brain ausgeschaltet ist, ist der vom Potentiometer zurückgegebene Wert derselbe, als ob Brain die ganze Zeit über eingeschaltet wäre. Mit anderen Worten: Das Potentiometer gibt immer einen Wert zurück, der von der Position seiner zentralen Nabe abhängt. Dies ist anders als beim optischen Drehgeber, der seinen Messwert jedes Mal verliert, wenn das Gehirn ausgeschaltet wird.
Das Potentiometer muss mit einer Programmiersprache wie VEXcode V5oder VEXcode Pro V5 gekoppelt werden, um ein Benutzerprogramm für das Gehirn zu erstellen, das die Änderung der Signalspannung zur Steuerung des Roboterverhaltens nutzt.
Die zentrale Nabe des Potentiometers kann über eine Welle um 265ogedreht werden. Dadurch ist der Sensor ideal für die Messung einer Welle, die eine begrenzte Rotation aufweist, wie z. B. einer Armwelle oder einer Klauengreiferwelle.
Drehen Sie das Potentiometer nicht mit Gewalt über 265ohinaus. Wenn die zentrale Nabe gewaltsam betätigt wird, können die internen Anschläge des Sensors gebrochen werden, sodass sich die Nabe frei drehen kann. In diesem Fall sollte der Sensor recycelt/entsorgt werden, da seine Werte dann nicht mehr stimmen.
Der Messbereich des Potentiometers kann erweitert werden, indem man es auf der Abtriebswelle eines „Drehmoment“-Übersetzungsverhältnisses platziert und die Welle auf der Antriebsseite des Übersetzungsverhältnisses misst. Allerdings ist bei dieser Methode die Auflösung der Sensorwerte nicht so hoch.
Wenn sich eine Welle frei dreht, sollte zur Messung der Wellendrehung ein optischer Wellenencoder und kein Potentiometer verwendet werden.
Häufige Verwendungszwecke des Potentiometers:
Die beiden Anwendungen, für die Potentiometer üblicherweise verwendet werden, sind die Steuerung der Position einer Baugruppe oder die Bereitstellung unterschiedlicher Rückmeldungen an das V5-Gehirn, um eine Funktion auszuwählen oder einen Variablenwert zu ändern. Einige Unterrichtsbeispiele hierfür wären:
Kontrollposition: Die Welle für das 84T-Zahnrad (Schritt 32 V5 Clawbot Build), die sich am Arm des V5 Clawbot befindet, könnte durch eine längere Welle ersetzt werden, sodass ein Potentiometer auf der Welle eingesetzt werden kann am Turm des Clawbot montiert (Schritte 35,36). Sobald der Sensor angebracht ist, können die Schüler herausgefordert werden, das Feedback des Sensors zu nutzen, um den Arm des V5 Clawbot zu bewegen, anzuhalten und in drei verschiedenen Höhen zu halten, wenn Tasten auf dem V5-Controller gedrückt werden.
Einstellvariablen/-funktionen: Eine kurze Welle kann durch ein Potentiometer eingeführt und mit Gummiwellenmanschetten an der Nabe des Sensors befestigt werden. Anschließend kann eine kleine Komponente (z. B. eine Treiberwellen-Sperrstange) hinzugefügt werden Schaft, der als Knopf dient.
Sobald diese Baugruppe an einem Roboterantriebsstrang montiert ist, können die Schüler herausgefordert werden, die Rückmeldung des Sensors zu nutzen, um den Grad der Drehung des Roboters zu ändern. In diesem Fall dreht der Roboter jedes Mal, wenn das Programm ausgeführt wird, einen anderen Betrag, wenn der Knopf am Potentiometer in eine andere Position gedreht wird.
Eine weitere unterhaltsame Aktivität mit dieser Baugruppe wäre die Aufteilung der vom Potentiometer zurückgegebenen Werte in sieben Bereiche. Fordern Sie die Schüler auf, ein Benutzerprogramm zu erstellen, sodass beim Drehen des Knopfes am Potentiometer von einem Wertebereich zum nächsten ein anderer Wochentag (oder eine andere nette Nachricht) auf dem Farb-Touchscreen des V5 Brain angezeigt wird.
Verwendung eines Potentiometers an einem Wettbewerbsroboter:
Überprüfung der Wellensteuerung: Die Encoder des V5 Smart Motor eignen sich hervorragend für die Steuerung der Drehung einer Welle während eines Wettbewerbs. Es kann jedoch Fälle geben, in denen ein Potentiometer nützlich sein kann, um zu überprüfen, ob sich eine Sekundärwelle im richtigen Winkel dreht. Beispielsweise könnte ein Potentiometer an der Handgelenkwelle (Schritt 43, Flip Build) des „Hero“-Roboters – Flip – angebracht werden.
In diesem Beispiel liefert der Sensor Feedback für ein autonomes Programm, um sicherzustellen, dass der Kettenantrieb für das Handgelenk keinen Zahn am Kettenrad des Handgelenks übersprungen hat und mit dem Encoder des V5 Smart Motor synchronisiert ist.
Programmfunktionsauswahl: Das V5 Brain mit seiner Fähigkeit, 8 verschiedene Programme zu speichern, kann viele programmierte Routinen bereitstellen. Diese Programme können vor Spielbeginn über den Brain-Touchscreen ausgewählt werden. Ein Potentiometer mit Drehknopf könnte jedoch verwendet werden, um Funktionen innerhalb eines Programms auszuwählen oder Variablen im letzten Moment anzupassen, bevor der Roboter auf das Feld gebracht wird, ohne dass die Schutzabdeckung des Touchscreens entfernt werden muss.
Beispielsweise könnte der Knopf am Potentiometer von einer Seite (niedriger Bereich) auf die andere Seite (hoher Bereich) gedreht werden, um die autonome Routine des Roboters von einer Blue Alliance-Routine auf eine Red Alliance-Routine umzuschalten.