Verwenden des Rotationssensors mit VEX V5 – VEX-Bibliothek

Beschreibung

Der Rotationssensor ist einer der leistungsstarken V5-Sensoren, die für die vollständige Integration in die V5-Robotikplattform konzipiert sind.

Schräge Ansicht des V5-Drehsensors.

Beschreibung

Der Rotationssensor kann folgende Werte messen:

Rotationsposition
Gesamtrotationen
Drehgeschwindigkeit

Die Drehposition wird von 0° bis 360° mit einer Genauigkeit von 0,088 gemessen. Der Winkel wird absolut bestimmt und geht nicht verloren, wenn der Roboter ausgeschaltet wird.

Rotationen ist die Anzahl der Vorwärts- oder Rückwärtsumdrehungen und kann bei Bedarf auf Null zurückgesetzt werden. Der Rotationswert wird nicht gespeichert, wenn der Roboter ausgeschaltet ist.

Die Wellengeschwindigkeit wird vom Sensor in Grad pro Sekunde gemessen.

Schräge Ansicht des V5-Drehsensors mit seinen dargestellten und beschrifteten Merkmalen. Die Bohrung für die 1/4-Zoll-Drehwelle und die Bohrung für die #8-32-Schraubenbefestigung sind gekennzeichnet, und seitlich davon sind zwei Metallwelleneinsätze gekennzeichnet.

Der Rotationssensor ist sowohl mit den 1/8-Zoll- als auch mit den 1/4- VEX-Wellenkompatibel.

Das Gehäuse dieses Sensors verfügt über ein Wellenloch, das für die 1/4-Zoll-VEX-Welle dimensioniert ist. Dieses Wellenloch kann sich innerhalb des Gehäuses des Sensors drehen.

Das Sensorgehäuse verfügt außerdem über ein Schraubenmontageloch, das vollständig durch das Gehäuse verläuft und zur Montage des Sensors #8-32-Schrauben aufnimmt.

Hinweis: Der Rotationssensor wird mit zwei Metallschafteinsätzen geliefert, die in das ¼-Zoll-Wellenloch eingesetzt werden können, um die ⅛-Zoll-VEX-Wellen aufzunehmen.

Der V5-Drehsensor ist in ein V5-C-Kanal-Element eingebettet.

Die Breite des Rotationssensors ermöglicht seine Einbettung in ein Stück C-Kanal.

Der V5-Rotationssensor ist über ein Smart Cable mit einem V5-Steuergerät verbunden.

Damit der Rotationssensor mit dem V5 Robot Brain funktioniert, müssen der V5 Smart Port des Sensors und der Smart Port eines V5 Robot Brain mit einem V5 Smart Cable verbunden werden. Der Rotationssensor funktioniert mit jedem der 21 Smart Ports des V5 Robot Brain. Stellen Sie beim Anschließen eines V5 Smart Cable an die Anschlüsse sicher, dass der Stecker des Kabels vollständig in den Anschluss eingesteckt ist und die Verriegelungslasche des Steckers vollständig eingerastet ist.

So funktioniert der Rotationssensor

Die Position der rotierenden Wellennabe des Rotationssensors wird (mithilfe eines Hall-Effekt-Sensors) in elektrische Signale umgewandelt. Die interne Elektronik des Sensors wandelt diese Signale in Ausgangssignale um, die als Eingabe vom V5 Brain empfangen werden.

Wie bereits erwähnt, merkt sich der Rotationssensor seine Rotationsposition von 0 bis 360 Grad, auch wenn die Stromversorgung unterbrochen wird. In dieser Hinsicht funktioniert es ähnlich wie ein 3-Draht-Potentiometer. Im Gegensatz zu einem Potentiometer kann er sich jedoch auch kontinuierlich drehen und viele Wellenumdrehungen messen, wie ein -Leiter-optischer Wellengeber.

Der Rotationssensor vereint die besten Eigenschaften der 3-Draht-Sensoren in einem aktualisierten Paket, das einfach mit Strukturmetall montiert werden kann und die Smart Ports des V5 Brain nutzt.

Der Rotationssensor muss mit einer Programmiersprache wie VEXcode V5 oder VEXcode Pro V5 gekoppelt werden, um ein Benutzerprogramm für das V5 Robot Brain zu erstellen, das die Messwerte des Sensors zur Steuerung des Verhaltens des Roboters nutzt.

Das V5 Brain kann zusammen mit einem Benutzerprogramm mit dem Rotationssensor verwendet werden, um:

Stellen Sie die Position des Rotationssensors auf einen bestimmten Grad ein, z. B. 0 Grad.
Messen Sie den Winkel in Grad, um den sich eine Welle zwischen 0 und 360 gedreht hat.
Messen Sie die Position entweder anhand der Umdrehungen einer Welle oder anhand der gesamten Drehung der Welle.
Messen Sie die Wellengeschwindigkeit in Grad pro Sekunde (dps) oder Umdrehungen pro Minute (rpm).

VEXcode-Anwendungssymbol.

Aufbau des Rotationssensors

Der Drehsensor ist in einem C-Profilstück eingebettet, durch das eine Welle verläuft. Die Welle ist außerdem mit einem Rad verbunden, dessen Drehzahl vom Drehsensor überwacht wird. Ein Smart Cable führt vom Rotationssensor weg und sollte an einen Smart Port des V5 Brain angeschlossen werden.

Platzierung: Damit der Rotationssensor funktioniert, muss eine Welle durch das Wellenloch eingeführt werden. Achten Sie darauf, den Sensor sicher mit einer Schraube Nr. 8-32 durch das Montageloch zu befestigen.

Es sollte besonders darauf geachtet werden, dass die Welle mit den Strukturlöchern, Lagern und dem Wellenloch des Sensors ausgerichtet ist, sodass keine Blockierung entsteht, die die Welle am Drehen hindert.

Werte des Rotationssensors lesen: Es ist hilfreich, den Geräteinfo-Bildschirm (Dashboard) auf dem V5 Robot Brain zu verwenden, um die Informationen anzuzeigen, die der Rotationssensor zurückgibt. Dies kann mit dem an das Gehirn angeschlossenen Sensor mit den folgenden Schritten erfolgen:

Im Startmenü wird der Bildschirm „Gehirn“ angezeigt, wobei die Option „Geräte“ hervorgehoben ist.

Entfernen Sie die magnetische Displayschutzfolie des V5 Brain, schalten Sie das Brain ein und berühren Sie das Gerätesymbol.

Der Brain-Bildschirm wird im Menü „Geräteinfo“ angezeigt, das eine Liste aller Smart Ports des Brain und der angeschlossenen Geräte enthält. Das Symbol für den Rotationssensor im Menü „Geräteinfo“ ist hervorgehoben, um anzuzeigen, dass Elemente ausgewählt werden können, um ihre Informationsmenüs zu öffnen.

Wählen Sie auf dem Bildschirm „Geräteinformationen“ das Symbol „Rotationssensor“.

Die Geräteinformationen für den Rotationssensor zeigen den Winkel an, um den eine Welle gedreht wurde, die Anzahl der Drehungen, die die Welle gedreht hat, und die Wellengeschwindigkeit (Geschwindigkeit). Wenn Sie den Abschnitt des Bildschirms mit „Set Zero“ auswählen, werden die Werte auf Null zurückgesetzt.

Hinweis: Stellen Sie sicher, dass V5 Robot Brain über die neueste Version der Firmwareverfügt.

Hinzufügen des Rotationssensors als Gerät in VEXcode V5

Wenn ein Sensor mit einer Programmiersprache verwendet wird, muss er in dieser Sprache konfiguriert werden. Bei VEXcode V5 und VEXcode Pro V5wird dies durch die Funktion „Gerät hinzufügen“ erreicht. Als Beispiel hierfür wird in den folgenden Schritten der Rotationssensor als Gerät in VEXcode V5 hinzugefügt.

VEXcode V5 Toolbar mit hervorgehobenem Gerätesymbol zwischen den Symbolen Code Viewer und Druckkonsole.

Wählen Sie das Gerätesymbol aus.

VEXcode V5 Gerätemenü mit hervorgehobener Schaltfläche „Gerät hinzufügen“.

Wählen Sie „Gerät hinzufügen“.

VEXcode V5 Geräte-Menü nach Auswahl der Schaltfläche "Gerät hinzufügen". Die Option „Drehen“ ist hervorgehoben.

Wählen Sie „DREHUNG“.

VEXcode V5 Gerätemenü mit Anzeige des Smart Port-Menüs. Der erste Smart Port ist hervorgehoben.

Wählen Sie den Smart Port aus, an den der Rotationssensor am V5 Robot Brain angeschlossen ist.

VEXcode V5 Gerätemenü nach Auswahl des Smart Ports und mit angezeigten Optionen für den Rotationssensor. Mithilfe der Optionen kann der Sensor umbenannt und die Richtung der erkannten Drehung umgekehrt werden. Die Schaltfläche „Fertig“ unten rechts ist hervorgehoben.

Sobald der Port ausgewählt ist, wählen Sie „FERTIG“.

Hinweis: Es gibt eine Option zum Ändern des Namens des Rotationssensors im Textfenster von Rotation1 in einen anderen Namen und eine Option zum Ändern der Richtung, in der der Sensor die Rotation misst.

VEXcode V5 mit der angezeigten Blocks Toolbox. Die Blockkategorie Rotationserkennung ist jetzt verfügbar.

Sobald der Rotationssensor zu Ihrem Benutzerprogramm hinzugefügt wurde, steht ein neuer Satz Sensorbefehle zur Verfügung.

Hinweis: Es gibt einen Unterschied zwischen der Einstellung 0 im Dashboard und der Einstellung 0 im Code. Bei Verwendung des Armaturenbretts wird die Nullposition im Rotationssensor gespeichert und bei Stromausfall beibehalten. Wenn im Code 0 eingestellt ist, wird dieser nicht beibehalten, wenn das V5 Brain ausgeschaltet wird.

Weitere Informationen zu den Befehlen aus der Kategorie „Sensing“ im Zusammenhang mit dem Rotationssensor finden Sie in den Hilfeinformationen (Blocks-Projekt oder Python-Projekt).

Gängige Einsatzmöglichkeiten des Rotationssensors

VEXcode V5 Toolbar mit geöffnetem Menü „Datei“ und hervorgehobener Option „Beispiele öffnen“. „Beispiele öffnen“ ist die fünfte Option im Menü, unterhalb von „Neues Blockprojekt“, „Neues Textprojekt“, „Öffnen“ und „Zuletzt geöffnet“. Neben dem Screenshot wird die Miniaturansicht für das Beispielprojekt „Rotationserkennung“ angezeigt.

Der Rotationssensor kann Messungen erzeugen, die zur Änderung des Verhaltens des Roboters verwendet werden können.

Diese Funktionen können entweder mit Folgendem verwendet werden:

Die Option „Geräteinfo“ auf dem V5 Robot Brain.
Verwendung des Beispielprojekts „Rotation Sensing“, das in der Option „Beispiele öffnen“ im Menü „Datei“ von VEXcode V5 zu finden ist.
Schreiben eines benutzerdefinierten Benutzerprogramms mit einem der VEXcode-Programme.

Wie bereits erwähnt, kann der Rotationssensor den Wellenwinkel, die Wellenposition und die Wellenrotationsgeschwindigkeit messen. Die V5 Smart Motors verfügen außerdem über hervorragende interne Encoder, die einige dieser Werte messen können.

Dennoch gibt es viele Anwendungen, bei denen der Rotationssensor zusätzliche wertvolle Messwerte liefern kann. Auch die Fähigkeit des Rotationssensors, einen absoluten Wert zu liefern (einen Wert, der sich nicht ändert, nachdem das Gehirn des Roboters ausgeschaltet wurde), kann ein großer Vorteil sein.

Einige Beispiele sind:

Steuerposition: Die Welle für das 84T-Zahnrad (Schritt 32, V5 Clawbot-Build) am Arm des V5 Clawbots könnte durch eine längere Welle ersetzt werden, sodass ein Rotationssensor in die Welle eingesetzt und am Turm des Clawbots montiert werden kann (Schritte 35, 36). Dadurch kennt das V5 Brain immer den Winkel des Arms des Clawbot.
Hinweis: Der untere Sechskantmutterhalter in Schritt 23 muss durch ein Flachlager ersetzt werden, um Platz für das Montageloch des Rotationssensors zu schaffen.

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.
Ablesen des Eingangs-/Ausgangsverhältnisses: Ein weiterer großartiger Einsatzzweck eines Rotationssensors im Klassenzimmer ist das Studium von Kettenrädern und Übersetzungsverhältnissen. Ein Rotationssensor kann an der Abtriebswelle der „angetriebenen“ Seite des Kettenrad-/Zahnradverhältnisses angebracht werden. Ein Leistungsübertragungsverhältnis von 1:1 kann verwendet werden, um einen erwarteten Ausgangswert für den Rotationssensor aufzuzeichnen, wenn der V5 Smart Motor auf eine bestimmte Leistung/Geschwindigkeit für die „Antriebsseite“ der Eingangswelle eingestellt ist. Anschließend können verschiedene Verhältnisse zusammengestellt und die erwartete Ausgabe für das Verhältnis mit dem Messwert für die tatsächliche Ausgabe verglichen werden.

Einsatzmöglichkeiten des Rotationssensors bei einem Wettkampfroboter

Der Rotationssensor wird Wettbewerbsrobotern einen hervorragenden Wettbewerbsvorteil verschaffen. Die Möglichkeit, Wellenwinkel, -position und -geschwindigkeit zu messen, liefert zahlreiche Informationen zur Steuerung des Roboterverhaltens, wie zum Beispiel:

Schwungradgeschwindigkeit: Einige fortschrittliche Schwungradkonstruktionen verwenden ein Ratschensystem, um das Schwungrad anzutreiben, das eine Spielfigur wirft. Dies geschieht, damit sich das Schwungrad frei drehen kann, während der V5 Smart Motor keine Energie auf das Schwungrad überträgt, anstatt Energie durch den Widerstand des Motors zu verlieren. Bei dieser Art von Konstruktion kann ein Rotationssensor an der Welle des Schwungrads eine gute Methode zur Messung und Steuerung seiner Geschwindigkeit darstellen.
Isoliertes Rad/Rotationssensor: Es kann vorkommen, dass bei einem Roboter das Antriebsrad durchrutscht (durch Schieben von Spielsteinen oder andere Faktoren). Sobald die von einem V5 Smart Motor angetriebenen Räder durchzurutschen beginnen, sind die Werte der Encoder des Motors nicht mehr gültig. In diesem Fall kann dem Chassis des Roboters ein isoliertes omnidirektionales Rad mit einem Rotationssensor an der Welle hinzugefügt werden, um die Bewegung des Roboters genau zu messen. Es empfiehlt sich, diese Radbaugruppe durch die Verwendung von Gummibändern oder Latexschläuchen „federnd“ zu machen. Durch diese Konstruktion behält das Messrad ausreichenden Kontakt mit der Feldoberfläche, ohne dass die Antriebsräder vom Boden abgehoben werden.
Spielbeispiel: Im VEX Robotics Competition-Spiel 2020–2021, Change Up, könnte ein Rotationssensor an der Welle des Roboterarms angebracht und so programmiert werden, dass er sich genau auf die Höhe der Oberseite der zu erzielenden Tore bewegt Bälle.

Unabhängig von der Anwendung, für die der VEX-Rotationssensor verwendet wird, besteht kein Zweifel, dass er für Teams eine willkommene Ergänzung sein wird. Die Funktion der Sensorwerte bleibt der Fantasie des Benutzers überlassen.

Der Rotationssensor ist auf der VEX-Websiteverfügbar.