科技領域教學系列十一:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光敏電阻】

科技領域教學系列十一:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光敏電阻】

▲(圖/取自智慧機器人網,下同)

文 / 楊晴心

教育部宣布自108年起課綱將從原由的七大領域增加為八大領域,也就是增開了「科技領域」這個新領域,以因應未來科技主導的時代。但很多家長會問什麼是科技領域?學生們又該學什麼?師資足不足夠?這一連串的問題已普遍在國內教育圈彌漫起來。

108年課綱中改變最大的是國中及高中職新增了程式設計這門課程,而國小則著重於生活科技的認識,為深入探討這個新領域,智慧機器人網與從事科技領域教學二十多年的宋德震老師合作,將從簡易的模型套件、基礎程式設計,甚至即將面臨的工業4.0時代的相關資訊,智慧機器人網將有系統的完整報導,讓學生們充分理解他們所要面臨的科技時代。

慧魚工程積木於1964年誕生於德國,是目前歐美日普遍運用於國中小淺易入門的基礎程式設計課程教具,是技術性很高的工程技術類積木。

慧魚工程積木的主要部件採優質尼龍塑膠製造,尺寸精確,不易磨損,可以保證反覆拆裝的同時不影響模型結合的精確度;構件的工業燕尾槽專利設計使六面都可併接,獨特的設計可實現隨心所欲的組合與擴充。

利用工業標準的基本構件(機械元件、電氣元件與氣動元件),輔以控制器和編程軟體,運用設計構思和實驗分析,可以實現任何技術過程的還原。

慧魚工程積木更涵蓋了機械、電子、控制、氣動、汽車技術,能原技術和機器人等多層技術領域。

認識慧魚工程積木套件:

《數字傳感器:光敏電阻》

•    實驗設備:

• 實驗流程:

光敏電阻(LDR)是用硫化隔(CdS)半導體材料製成的特殊電阻器,其工作原理是基於內光電效應。光照愈強,阻值就愈低,隨著光照強度的升高,電阻值迅速降低,電阻值可小至1KΩ以下。

其原理圖如下圖所示:

光敏電阻是一種無源器件,可以連接到TX控制器上的任何輸入端(I1-I8):

將光敏電阻連接到 TX 控制器的I1輸入,將 LED 燈連接到 TX 控制器的 M1 輸出。

在開始測試前,請準備一張白紙,並在表面貼上一小段電工膠帶:

之後,在 ROBO Pro 軟體的接口測試窗口中進行正確的傳感器輸入類型設置,本實驗中,我們將 I1 輸入端口的類型設置為 “ Analog 5kOhm(NTC,…)”,如下圖所示:

一旦這樣做,你會看到一個I1旁邊的複選框被勾選了,同時在文字框中出現了實時監測到的數值。

當你移動或遮蓋光敏電阻傳感器時,你應該發現數值的變化。使光敏電阻向下面向剛才准備好的白紙,高度距離保持在大約 1 英寸(2.54厘米)。使光敏電阻指向白色的紙面,然後記下它的讀值,然後讓傳感器平移到黑色電工膠帶的上方,記錄下這個讀值,你會發現這兩個的讀值是不同的:

拖拽一個“模擬分支”模塊到編程窗口,右鍵單擊它,在其屬性面板中設置其參數,這裡的數值取剛才記錄的兩個數值的算數平均數(兩個值的中間數):

拖拽其他模塊創建如下的程序:

運行該程序,將光敏電阻從電工膠帶的上方開始,然後慢慢移動到紙張的白色部分,觀察程序的運行情況。

• 程序擴展:

現在新建一個程序,並將軟體的使用級別設置為“3級:變量”:

這裡我們將使用到一些新的模塊,不過首先從“Basic elements(基本模塊)”分類中拖拽出下列常用的幾個模塊:

下一步從“Inputs, output(輸入,輸出)”分類中拖拽“Universal input(通用輸入)”模塊到程序窗口中:

右鍵單擊“Universal input(通用輸入)”模塊,在其屬性面板中,設置其傳感器類型為“Photoresistor(光敏電阻)”,點擊確定後你會看到模塊上面的圖標發生了變化:

接下來,展開“Operating elements(操作模塊)”組,拖拽其中的“Text display(文本框顯示)”模塊到編程窗口,這個模塊可以為我們在屏幕顯示一個值:

右鍵單擊“文本顯示”模塊,在其屬性面板中進行如下修改:

回到“ Inputs ,  output (輸入,輸出)”分類中,拖拽“ Panel Display(面板顯示)”模塊到編程窗口中:

右鍵單擊“Panel Display(面板顯示)”模塊,這裡你會看到我們剛才已經建立的“文本顯示”模塊的名稱,選擇它,點擊確認,之後你會看到“面板顯示”模塊上的圖標發生了變化。

注意:如果在程序窗口中有多個不同名稱的“文本顯示”模塊,“Panel Display(面板顯示)”模塊的屬性面板中都會將它們顯示出來。

接下來,從“Branch, wait…(分支,等待…)”分類中拖拽一個“Branch with data input(帶數據輸入的分支)”模塊到程序窗口中:

在其屬性面板中,設置一個數值(剛才記錄的照射黑色電工膠帶時的讀值減去50(50是誤差))。

在對話框的底部有一個單選按鈕來交換Y / N分支。選擇該選項,然後點擊OK,之後你會發現“帶數值輸入的分支”模塊上的Y和N的圖標發生的變化:

放置第二個“Branch with data input(帶數據輸入的分支)”模塊,並在其屬性面板中,將其數值設置為先前記錄的兩個讀值的算數平局數(中間值)。

之後完成類似於下面的程序設計:

運行程序,移動光敏電阻,從電工膠帶上移到白色區域,觀察LED燈發生了什麼。當室內光照發生變化時,可以調整分支的參數值,以修正輸出結果。

科技領域教學系列:

科技領域教學系列一:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列二:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列三:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列四:認識工程積木模型套件-組裝範例

科技領域教學系列五:認識工程積木模型套件-變速器

科技領域教學系列六 :認識工程積木模型套件 - 模擬感測器【 NTC 熱敏電阻】

科技領域教學系列七:認識工程積木模型套件 - 模擬傳感器【超聲波傳感器】

科技領域教學系列八:認識工程積木模型套件 - 模擬傳感器【電位器】

科技領域教學系列九:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【乾簧管】

科技領域教學系列十:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光電晶體管】

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