Das VEX Potentiometer V2 ist ein Sensor, der die Drehposition einer Welle durch Bereitstellung eines variablen Spannungssignals misst. Es bietet im Vergleich zum Vorgängermodell des Potentiometers eine höhere Langlebigkeit, Zuverlässigkeit und Präzision.
Funktionsweise des Potentiometers V2
Ein Potentiometer ist ein analoger variabler Widerstand. Es erzeugt eine Ausgangsspannung, die sich je nach Position eines internen Schleifarms, der sich über ein Widerstandsmaterial bewegt, ändert. Während sich die Welle dreht, streicht der Schleifarm über die Widerstandsbahn, wodurch sich der Widerstand und somit die Ausgangsspannung ändert.
Das Potentiometer V2 verwendet eine leitfähige Kunststoff-Widerstandsbahn anstelle eines herkömmlichen mechanischen Widerstandsmaterials. Dies sorgt für einen reibungsloseren Betrieb, reduziert den Verschleiß und verlängert die Lebensdauer des Sensors. Der Sensor erzeugt eine analoge Spannung, die von einem V5 Brain 3-Draht-Anschluss gelesen und in einen digitalen Wert zwischen 0 und 4095 umgewandelt wird.
Ein Potentiometer besitzt außerdem einen Bereich, der als Totzone bezeichnet wird und in dem kein Widerstandsmaterial vorhanden ist. Wenn sich der Wischerarm in diesen Bereich bewegt, wird der Stromkreis unterbrochen und der Sensor gibt 0 Volt aus. Das Potentiometer V2 wurde entwickelt, um Totzoneneffekte zu minimieren und so konsistentere Messwerte zu ermöglichen.
Viele gebräuchliche Potentiometer, wie sie beispielsweise für Lautstärkeregler oder Lichtdimmer verwendet werden, nutzen eine feste Achse, um den Widerstand durch Drehen anzupassen. Diese Konstruktionen basieren häufig auf dem Reibungskontakt mit widerstandsfähigen Materialien, die sich mit der Zeit abnutzen können.
Bei Potentiometern mit fester Achse bewegt die Drehung der Achse den Schleifer direkt über die Widerstandsbahn. Mit der Zeit kann mechanischer Verschleiß zu ungenauen Messwerten oder zum Ausfall des Sensors führen.
Das VEX-Potentiometer V2 verwendet eine Durchgangslochkonstruktion anstelle einer festen Welle. Durch die Mittelbohrung verläuft eine Vierkantwelle, die es ermöglicht, die Drehung zu messen, ohne die Montagemöglichkeiten einzuschränken. Diese Konstruktion ermöglicht eine flexible Integration in eine Vielzahl von Mechanismen bei gleichzeitiger Wahrung von Haltbarkeit und Genauigkeit.
Häufige Anwendungsbereiche für das V2-Potentiometer
Potentiometer V2 werden üblicherweise für zwei Anwendungen eingesetzt: die Steuerung der Position einer Baugruppe oder die Bereitstellung von variablem Feedback an das V5 Brain, um eine Funktion auszuwählen oder einen Variablenwert zu ändern. Beispiele hierfür im Unterricht wären:
Kontrollposition: Die Welle für das 84T-Zahnrad (Schritt 32 V5 Clawbot-Bau) am Arm des V5 Clawbot könnte durch eine längere Welle ersetzt werden, sodass ein Potentiometer V2 auf die Welle eingesetzt und am Turm des Clawbot montiert werden kann (Schritte 35,36). Sobald der Sensor angebracht ist, können die Schüler herausgefordert werden, mithilfe des Feedbacks des Sensors den Arm des V5 Clawbot in drei verschiedenen Höhen zu bewegen, anzuhalten und zu haltenwenn Tasten auf dem V5-Controller gedrückt werden.
Einstellen von Variablen/Funktionen: Eine kurze Welle kann durch ein Potentiometer V2 eingeführt und mit Gummiwellenmanschetten an der Nabe des Sensors befestigt werden. Anschließend kann ein kleines Bauteil (z. B. eine Antriebswellen-Sicherungsstange) als Drehknopf an der Welle angebracht werden.
Sobald diese Baugruppe an einem Roboterantriebsstrang montiert ist, können die Schüler herausgefordert werden, mithilfe der Rückmeldung des Sensors den Drehwinkel des Roboters zu verändern. Wenn in diesem Fall der Knopf am Potentiometer bei jedem Programmstart in eine andere Position gedreht wird, dreht sich der Roboter um einen anderen Betrag.
Eine weitere interessante Aktivität mit dieser Baugruppe wäre es, die vom Potentiometer zurückgegebenen Werte in sieben Bereiche zu unterteilen. Fordern Sie die Schüler auf, ein Benutzerprogramm zu erstellen, sodass beim Drehen des Drehknopfes am Potentiometer V2 von einem Wertebereich zum nächsten ein anderer Wochentag (oder eine andere nette Nachricht) auf dem Farb-Touchscreen des V5 Brain angezeigt wird.
Einsatzmöglichkeiten eines V2-Potentiometers an einem Wettbewerbsroboter
Wellensteuerungsprüfung: Die Encoder des V5 Smart Motors sind hervorragend geeignet, um die Rotation einer Welle während eines Wettbewerbs zu steuern. Es kann jedoch Fälle geben, in denen ein Potentiometer V2 nützlich sein kann, um zu überprüfen, ob sich eine Nebenwelle im richtigen Winkel dreht. Beispielsweise könnte ein Potentiometer V2 an der Handgelenksachse (Schritt 43, Flip-Bau) des „Hero“-Roboters Flip angebracht werden.
In diesem Beispiel liefert der Sensor eine Rückmeldung 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 Motors 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 Touchscreen des Gehirns ausgewählt werden. Ein Potentiometer V2 mit Drehknopf könnte jedoch verwendet werden, um Funktionen innerhalb eines Programms auszuwählen oder Variablen im letzten Moment vor dem Aufstellen des Roboters auf dem Spielfeld anzupassen, ohne die Schutzabdeckung des Touchscreens entfernen zu müssen.
Zum Beispiel könnte der Drehknopf am Potentiometer V2 von der einen Seite (niedriger Bereich) zur anderen Seite (hoher Bereich) gedreht werden, um die autonome Routine des Roboters zwischen einer Routine der Blauen Allianz und einer Routine der Roten Allianz umzuschalten.