Χρήση του αισθητήρα περιστροφής με το VEX V5 – Βάση γνώσεων

Περιγραφή

Ο Αισθητήρας Περιστροφής είναι ένας από τους ισχυρούς αισθητήρες V5 που έχουν σχεδιαστεί για πλήρη ενσωμάτωση με την πλατφόρμα ρομποτικής V5.

Γωνιακή όψη του αισθητήρα περιστροφής V5.

Περιγραφή

Ο αισθητήρας περιστροφής είναι ικανός να μετρήσει τις ακόλουθες τιμές:

Περιστροφική θέση
Συνολικές περιστροφές
Ταχύτητα περιστροφής

Η περιστροφική θέση μετριέται από 0° έως 360° με ακρίβεια 0,088. Η γωνία καθορίζεται απόλυτα και δεν χάνεται όταν το ρομπότ απενεργοποιείται.

Οι περιστροφές είναι ο αριθμός των περιστροφών προς τα εμπρός ή προς τα πίσω και μπορούν να μηδενιστούν ανάλογα με τις ανάγκες. Η τιμή περιστροφής δεν αποθηκεύεται όταν το ρομπότ είναι απενεργοποιημένο.

Η ταχύτητα του άξονα μετριέται από τον αισθητήρα σε μοίρες ανά δευτερόλεπτο.

Γωνιακή όψη του αισθητήρα περιστροφής V5 με τα χαρακτηριστικά του να εμφανίζονται και να επισημαίνονται. Η οπή περιστρεφόμενου άξονα 1/4 και η οπή στερέωσης βίδας #8-32 φέρουν ετικέτα, και στο πλάι δύο μεταλλικά ένθετα άξονα φέρουν ετικέτα.

Ο αισθητήρας περιστροφής είναι συμβατός τόσο με τους άξονες 1/8” όσο και με τους άξονες υψηλής αντοχής 1/4”.

Το περίβλημα αυτού του αισθητήρα έχει μια οπή άξονα η οποία έχει μέγεθος για τον άξονα υψηλής αντοχής 1/4”. Αυτή η οπή του άξονα μπορεί να περιστρέφεται μέσα στο περίβλημα του αισθητήρα.

Το περίβλημα του αισθητήρα διαθέτει επίσης μια οπή στερέωσης βίδας η οποία διέρχεται πλήρως μέσα από το περίβλημα και θα φιλοξενήσει τις βίδες #8-32 για την τοποθέτηση του αισθητήρα.

Σημείωση: Ο αισθητήρας περιστροφής διαθέτει δύο μεταλλικά ένθετα άξονα που μπορούν να εισαχθούν στην οπή του άξονα ¼” για να χωρέσουν οι άξονες VEX 1/8”.

Ο αισθητήρας περιστροφής V5 είναι ενσωματωμένος σε ένα κομμάτι καναλιού C V5.

Το πλάτος του αισθητήρα περιστροφής του επιτρέπει να τοποθετηθεί σε ένα κομμάτι του καναλιού C .

Ο αισθητήρας περιστροφής V5 φαίνεται συνδεδεμένος σε έναν εγκέφαλο V5 χρησιμοποιώντας ένα έξυπνο καλώδιο.

Για να λειτουργήσει ο αισθητήρας περιστροφής με το V5 Robot Brain, η έξυπνη θύρα V5 του αισθητήρα και η έξυπνη θύρα ενός V5 Robot Brain πρέπει να συνδεθούν με ένα έξυπνο καλώδιο V5. Ο αισθητήρας περιστροφής θα λειτουργήσει με οποιαδήποτε από τις 21 έξυπνες θύρες του V5 Robot Brain. Όταν συνδέετε ένα καλώδιο V5 Smart Cable στις θύρες, βεβαιωθείτε ότι ο σύνδεσμος του καλωδίου έχει εισαχθεί πλήρως στη θύρα και ότι η γλωττίδα ασφάλισης του συνδέσμου έχει ασφαλίσει πλήρως.

Πώς λειτουργεί ο αισθητήρας περιστροφής

Η θέση της περιστρεφόμενης πλήμνης του άξονα του αισθητήρα περιστροφής μετατρέπεται σε ηλεκτρικά σήματα (χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα φαινομένου Hall). Τα εσωτερικά ηλεκτρονικά του αισθητήρα μετατρέπουν αυτά τα σήματα σε σήματα εξόδου που λαμβάνονται ως είσοδος από τον εγκέφαλο V5.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο αισθητήρας περιστροφής θα θυμάται τη θέση περιστροφής του από 0 έως 360 μοίρες ακόμα και αν διακοπεί η παροχή ρεύματος. Έτσι, από αυτή την άποψη, λειτουργεί παρόμοια με ένα ποτενσιόμετρο 3 συρμάτων. Ωστόσο, σε αντίθεση με ένα ποτενσιόμετρο, μπορεί επίσης να περιστρέφεται συνεχώς και να μετρά πολλές περιστροφές άξονα όπως ένας κωδικοποιητής οπτικού άξονα συρμάτων.

Ο περιστροφικός αισθητήρας συνδυάζει τα καλύτερα χαρακτηριστικά των τρισύρματων αισθητήρων σε ένα αναβαθμισμένο πακέτο που τοποθετείται εύκολα με μεταλλικό σκελετό και χρησιμοποιεί τις έξυπνες θύρες του V5 Brain.

Ο αισθητήρας περιστροφής πρέπει να συνδυαστεί με μια γλώσσα προγραμματισμού όπως VEXcode V5 ή VEXcode Pro V5 για να δημιουργηθεί ένα πρόγραμμα χρήστη για τον εγκέφαλο ρομπότ V5, ώστε να χρησιμοποιεί τις μετρήσεις του αισθητήρα για τον έλεγχο της συμπεριφοράς του ρομπότ.

Το V5 Brain σε συνδυασμό με ένα πρόγραμμα χρήστη μπορεί να χρησιμοποιηθεί με τον Αισθητήρα Περιστροφής για:

Ρυθμίστε τη θέση του αισθητήρα περιστροφής σε μια συγκεκριμένη μοίρα, όπως 0 μοίρες.
Μετρήστε τη γωνία σε μοίρες κατά την οποία έχει περιστραφεί ένας άξονας μεταξύ 0 και 360 μοιρών.
Μετρήστε τη θέση είτε με τις στροφές ενός άξονα είτε με τις συνολικές μοίρες περιστροφής του άξονα.
Μετρήστε την ταχύτητα του άξονα σε μοίρες ανά δευτερόλεπτο (dps) ή σε στροφές ανά λεπτό (rpm).

Εικονίδιο εφαρμογής VEXcode.

Ρύθμιση του αισθητήρα περιστροφής

Ο αισθητήρας περιστροφής απεικονίζεται ενσωματωμένος σε ένα κομμάτι καναλιού C με έναν άξονα που διέρχεται από αυτόν. Ο άξονας είναι επίσης συνδεδεμένος σε έναν τροχό ο οποίος παρακολουθείται από τον αισθητήρα περιστροφής. Εμφανίζεται ένα έξυπνο καλώδιο που ξεκινά από τον αισθητήρα περιστροφής και θα πρέπει να συνδέεται σε μια έξυπνη θύρα στον εγκέφαλο V5.

Τοποθέτηση: Ο αισθητήρας περιστροφής πρέπει να έχει έναν άξονα που να εισάγεται μέσα από την οπή του άξονα του για να είναι λειτουργικός. Βεβαιωθείτε ότι έχετε στερεώσει καλά τον αισθητήρα χρησιμοποιώντας μια βίδα #8-32 μέσα από την οπή στερέωσής του.

Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δίνεται για να διασφαλιστεί ότι ο άξονας είναι ευθυγραμμισμένος με τις δομικές οπές, τα ρουλεμάν και την οπή του άξονα του αισθητήρα, ώστε να μην υπάρχει εμπλοκή που θα εμποδίσει την περιστροφή του άξονα.

Ανάγνωση τιμών αισθητήρα περιστροφής: Είναι χρήσιμο να χρησιμοποιήσετε την οθόνη πληροφοριών συσκευής (πίνακας ελέγχου) στον εγκέφαλο ρομπότ V5 για να δείτε τις πληροφορίες που επιστρέφει ο αισθητήρας περιστροφής. Αυτό μπορεί να γίνει με τον αισθητήρα που συνδέεται με τον εγκέφαλο με τα ακόλουθα βήματα:

Η οθόνη Brain εμφανίζεται στο μενού Home με την επιλογή Devices (Συσκευές) επισημασμένη.

Αφαιρέστε το μαγνητικό προστατευτικό οθόνης V5 Brain, ενεργοποιήστε το Brain και αγγίξτε το εικονίδιο Συσκευές.

Η οθόνη Brain εμφανίζεται στο μενού Πληροφορίες συσκευής, το οποίο περιέχει μια λίστα με όλες τις έξυπνες θύρες του Brain και τις συνδεδεμένες συσκευές. Το εικονίδιο του Αισθητήρα Περιστροφής στο μενού Πληροφορίες Συσκευής επισημαίνεται για να υποδείξει ότι μπορούν να επιλεγούν στοιχεία για να ανοίξουν τα μενού πληροφοριών τους.

Επιλέξτε το εικονίδιο Αισθητήρα περιστροφής στην οθόνη Πληροφορίες συσκευής.

Οι πληροφορίες συσκευής για τον αισθητήρα περιστροφής θα εμφανίζουν τη γωνία που έχει περιστραφεί ένας άξονας, τον αριθμό των περιστροφών που έχει περιστραφεί ο άξονας και την ταχύτητα του άξονα (ταχύτητα). Η επιλογή του τμήματος της οθόνης με την επιλογή «Ορισμός μηδενισμού» θα επαναφέρει τις τιμές στο μηδέν.

Σημείωση: Βεβαιωθείτε ότι το V5 Robot Brain διαθέτει την πιο πρόσφατη έκδοση του υλικολογισμικού.

Προσθήκη του αισθητήρα περιστροφής ως συσκευής στο VEXcode V5

Κάθε φορά που ένας αισθητήρας χρησιμοποιείται με μια γλώσσα προγραμματισμού, πρέπει να διαμορφώνεται σε αυτήν τη γλώσσα. Με τα VEXcode V5 και VEXcode Pro V5, αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τη λειτουργία «Προσθήκη συσκευής». Για να δώσουμε ένα παράδειγμα αυτού, τα ακόλουθα βήματα θα προσθέσουν τον Αισθητήρα Περιστροφής ως συσκευή εντός του VEXcode V5.

Γραμμή εργαλείων VEXcode V5 με το εικονίδιο Συσκευές επισημασμένο ανάμεσα στα εικονίδια Προβολής Κώδικα και Κονσόλας Εκτύπωσης.

Επιλέξτε το εικονίδιο Συσκευές.

Μενού Συσκευές VEXcode V5 με επισημασμένο το κουμπί Προσθήκη συσκευής.

Επιλέξτε «Προσθήκη συσκευής».

Μενού Συσκευές VEXcode V5 αφού επιλεγεί το κουμπί Προσθήκη συσκευής. Η επιλογή Περιστροφή είναι επισημασμένη.

Επιλέξτε «ΕΝΑΛΛΑΓΗ».

Μενού Συσκευών VEXcode V5 με εμφανιζόμενο το μενού Έξυπνης Θύρας. Η πρώτη Έξυπνη Θύρα επισημαίνεται.

Επιλέξτε την Έξυπνη Θύρα στην οποία είναι συνδεδεμένος ο Αισθητήρας Περιστροφής στον Εγκέφαλο Ρομπότ V5.

Μενού Συσκευών VEXcode V5 αφού επιλέξετε την Έξυπνη Θύρα και εμφανιστούν οι επιλογές Αισθητήρα Περιστροφής. Οι επιλογές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να μετονομάσετε τον αισθητήρα και να αντιστρέψετε την κατεύθυνση της ανιχνευόμενης περιστροφής. Το κουμπί "Τέλος" κάτω δεξιά είναι επισημασμένο.

Μόλις επιλέξετε τη θύρα, επιλέξτε «ΤΕΛΟΣ».

Σημείωση: Υπάρχει η επιλογή αλλαγής του ονόματος του Αισθητήρα Περιστροφής στο παράθυρο κειμένου από Rotation1 σε διαφορετικό όνομα και η επιλογή αλλαγής της κατεύθυνσης στην οποία ο αισθητήρας μετρά την περιστροφή.

VEXcode V5 με τα μπλοκ που εμφανίζονται στην εργαλειοθήκη. Η κατηγορία μπλοκ "Ανίχνευση περιστροφής" είναι πλέον διαθέσιμη.

Μόλις προστεθεί ο αισθητήρας περιστροφής στο πρόγραμμα χρήστη σας, θα γίνει διαθέσιμο ένα νέο σύνολο εντολών αισθητήρα.

Σημείωση: Υπάρχει διαφορά μεταξύ της ρύθμισης 0 στον πίνακα ελέγχου και της ρύθμισης 0 στον κώδικα. Όταν χρησιμοποιείτε το ταμπλό, η μηδενική θέση αποθηκεύεται μέσα στον αισθητήρα περιστροφής και διατηρείται σε περίπτωση διακοπής ρεύματος. Όταν έχει οριστεί η τιμή 0 στον κώδικα, δεν θα διατηρηθεί όταν ο εγκέφαλος V5 είναι απενεργοποιημένος.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τις εντολές από την κατηγορία «Ανίχνευση» που αφορούν τον Αισθητήρα Περιστροφής, ανατρέξτε στις πληροφορίες Βοήθειας (Μπλοκ έργο ή Python έργο).

Κοινές χρήσεις του αισθητήρα περιστροφής

Γραμμή εργαλείων VEXcode V5 με ανοιχτό το μενού Αρχείο και επισημασμένη την επιλογή Άνοιγμα Παραδειγμάτων. Η επιλογή Άνοιγμα Παραδειγμάτων είναι η πέμπτη επιλογή στο μενού, κάτω από τα Νέα Έργα Μπλοκ, Νέο Έργο Κειμένου, Άνοιγμα και Άνοιγμα Πρόσφατων. Δίπλα στο στιγμιότυπο οθόνης, εμφανίζεται η μικρογραφία για το παράδειγμα έργου Rotation Sensing.

Ο αισθητήρας περιστροφής μπορεί να παράγει μετρήσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αλλάξουν τη συμπεριφορά του ρομπότ.

Αυτές οι λειτουργίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν με:

Η επιλογή «Πληροφορίες συσκευής» στον εγκέφαλο ρομπότ V5.
Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα έργου «Rotation Sensing» που βρίσκεται στην επιλογή «Open Examples» στο μενού Αρχείο του VEXcode V5.
Σύνταξη ενός προσαρμοσμένου προγράμματος χρήστη με ένα από τα προγράμματα VEXcode.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο αισθητήρας περιστροφής μπορεί να μετρήσει τη γωνία του άξονα, τη θέση του άξονα και την ταχύτητα περιστροφής του άξονα. Οι κινητήρες V5 Smart Motors διαθέτουν επίσης εξαιρετικούς εσωτερικούς κωδικοποιητές που μπορούν να μετρήσουν ορισμένες από αυτές τις ίδιες τιμές.

Παρ 'όλα αυτά, υπάρχουν πολλές εφαρμογές στις οποίες ο αισθητήρας περιστροφής μπορεί να παρέχει πρόσθετες πολύτιμες μετρήσεις. Επίσης, η ικανότητα του αισθητήρα περιστροφής να παρέχει μια απόλυτη τιμή (μια τιμή που δεν θα αλλάξει μετά την απενεργοποίηση του εγκεφάλου του ρομπότ) μπορεί να αποτελέσει ένα τεράστιο πλεονέκτημα.

Μερικά παραδείγματα είναι:

Θέση ελέγχου: Ο άξονας για το γρανάζι 84T (βήμα 32, V5 Clawbot build) που βρίσκεται στον βραχίονα του V5 Clawbot θα μπορούσε να αντικατασταθεί με έναν μακρύτερο άξονα έτσι ώστε να μπορεί να εισαχθεί ένας αισθητήρας περιστροφής στον άξονα και να τοποθετηθεί στον πύργο του Clawbot (βήματα 35, 36). Αυτό θα επιτρέψει στον εγκέφαλο V5 να γνωρίζει πάντα τη γωνία του βραχίονα του Clawbot.
Σημείωση: Το κάτω εξάγωνο παξιμάδι συγκράτησης στο Βήμα 23 θα πρέπει να αντικατασταθεί με ένα επίπεδο ρουλεμάν για να χωρέσει η οπή στήριξης του αισθητήρα περιστροφής.

Μόλις ο αισθητήρας τοποθετηθεί στη θέση του, οι μαθητές μπορούν να κληθούν να χρησιμοποιήσουν την ανατροφοδότηση από τον αισθητήρα για να μετακινήσουν, να σταματήσουν και να κρατήσουν το χέρι του V5 Clawbot σε 3 διαφορετικά ύψη όταν πατηθούν κουμπιά στο χειριστήριο V5.
Ένδειξη λόγου εισόδου/εξόδου: Μια άλλη εξαιρετική χρήση ενός αισθητήρα περιστροφής στην τάξη είναι η μελέτη του γραναζιού και των σχέσεων μετάδοσης . Ένας αισθητήρας περιστροφής μπορεί να τοποθετηθεί στον άξονα εξόδου της «κινητήριας» πλευράς της σχέσης γραναζιού/μειωτήρα. Ένας λόγος μεταφοράς ισχύος 1:1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καταγραφή μιας αναμενόμενης ένδειξης εξόδου για τον Αισθητήρα Περιστροφής όταν ο Έξυπνος Κινητήρας V5 έχει ρυθμιστεί σε μια συγκεκριμένη ισχύ/ταχύτητα για την πλευρά «κίνησης» του άξονα εισόδου. Στη συνέχεια, μπορούν να συγκεντρωθούν διαφορετικές αναλογίες και η αναμενόμενη έξοδος για την αναλογία μπορεί να συγκριθεί με την ένδειξη για την πραγματική έξοδο.

Χρήσεις του αισθητήρα περιστροφής σε ένα ρομπότ αγώνων

Ο αισθητήρας περιστροφής θα παρέχει ένα εξαιρετικό ανταγωνιστικό πλεονέκτημα για τα ρομπότ ανταγωνισμού. Η δυνατότητα μέτρησης της γωνίας, της θέσης και της ταχύτητας του άξονα θα παρέχει πολλές πληροφορίες για τον έλεγχο της συμπεριφοράς του ρομπότ, όπως:

Ταχύτητα σφονδύλου: Ορισμένα προηγμένα σχέδια σφονδύλου χρησιμοποιούν ένα σύστημα καστάνιας για την κίνηση του σφονδύλου, ο οποίος πετάει ένα πιόνι παιχνιδιού. Αυτό γίνεται έτσι ώστε, ενώ δεν παρέχεται ισχύς στον σφόνδυλο από τον V5 Smart Motor, ο σφόνδυλος να μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα αντί να χάνει ενέργεια από την αντίσταση του κινητήρα. Σε αυτόν τον τύπο σχεδιασμού, ένας αισθητήρας περιστροφής που χρησιμοποιείται στον άξονα του σφονδύλου μπορεί να παρέχει μια καλή μέθοδο για τη μέτρηση και τον έλεγχο της ταχύτητάς του.
Απομονωμένος τροχός/Αισθητήρας περιστροφής: Μπορεί να υπάρχει περίπτωση (σπρώξιμο πιόνι παιχνιδιού ή άλλοι παράγοντες) όπου ένα ρομπότ μπορεί να παρουσιάσει ολίσθηση του κινητήριου τροχού. Μόλις οι τροχοί που κινούνται από έναν κινητήρα V5 Smart Motor αρχίσουν να ολισθαίνουν, οι τιμές από τους κωδικοποιητές του κινητήρα δεν ισχύουν πλέον. Σε αυτήν την περίπτωση, ένας απομονωμένος πανκατευθυντικός τροχός με έναν αισθητήρα περιστροφής στον άξονά του μπορεί να προστεθεί στο πλαίσιο του ρομπότ για να μετρήσει με ακρίβεια την κίνηση του ρομπότ. Συνιστάται να έχετε αυτό το συγκρότημα τροχού με «ελατήριο» φορτισμένο χρησιμοποιώντας λαστιχάκια ή σωλήνες από λάτεξ. Αυτός ο σχεδιασμός θα επιτρέψει στον τροχό μέτρησης να διατηρεί επαρκή επαφή με την επιφάνεια του πεδίου χωρίς να σηκώνει τους κινητήριους τροχούς από το δάπεδο.
Παράδειγμα παιχνιδιού: Στο παιχνίδι Διαγωνισμού Ρομποτικής VEX 2020-2021, Change Up, ένας αισθητήρας περιστροφής μπορούσε να τοποθετηθεί στον άξονα του βραχίονα του ρομπότ και να προγραμματιστεί ώστε να κινείται στο ακριβές ύψος της κορυφής των τερμάτων για να σκοράρει μπάλες.

Ανεξάρτητα από την εφαρμογή για την οποία χρησιμοποιείται ο αισθητήρας περιστροφής VEX, δεν υπάρχει αμφιβολία ότι θα είναι μια ευπρόσδεκτη προσθήκη για τις ομάδες. Η λειτουργία των τιμών του αισθητήρα είναι ανοιχτή στη φαντασία του χρήστη.

Ο αισθητήρας περιστροφής είναι διαθέσιμος στον ιστότοπο VEX.