科技領域教學系列十二:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【軌跡感應器】

科技領域教學系列十二:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【軌跡感應器】

▲(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:

《數位感應器:軌跡感應器》

數位信號是指某些感應器提供兩種不同狀態的信號:高電平或低電平,開或關,邏輯1或邏輯0。 數位信號是程式設計中最容易處理的信號類型。

軌跡感應器的內部是由兩個單獨的感應器組成的有源設備,需要一個額外的9V電源供電。

• 實驗設備:

• 實驗流程:

軌跡感應器需要相當接近它要遵循的線條。 在該示例中,構建小型裝置以安裝感應器,保持距離桌面表面約15mm,如下圖所示:

將軌跡感應器安裝到元件上,確保感應器的「眼睛」指向下方,將一條電工膠帶粘貼在紙張上,如下圖所示:

軌跡感應器一共有四根電線,紅色電線需要接到控制器上的9V電源輸出,綠色電線可以接到控制器上的任何「地」,本例中,接到I1輸入端子組中的「地」:

感應器上的另外兩根電線是信號線,現在,將藍黃條紋電線連接到I1端子,將藍色電線連接到I2端子:

•    在RoboPro創建一個新檔。 設置環境為TX/TXT控制器,使用級別為初學者,在【COM / USB】設置視窗中設置為USB連接、TX控制器類型。

•    之後,在ROBO Pro軟體的介面測試視窗中進行正確的感應器輸入類型設置,本實驗中,我們將I1和I2的輸入埠類型都設置為「Digital 10V(Trail sensor)」,如下圖所示:

將軌跡感應器放置在電工膠帶的正上方,如下圖所示:

現在,我們將軌跡感應器在電工膠帶上方進行左右小幅度的移動,在介面測試視窗中觀察,I1和I2在什麼時候顯示0,什麼時候顯示1。

調換I1和I2上的導線,觀察反接導線對感應器的工作是否有影響?

• 實驗結論

通過測試,我們得知,軌跡感應器上的兩組內置感應器(一個圓形的光纖發射器和一個方形的光線接收器是一組)的工作方式是一樣的,即:當置於黑色電工膠帶上方時,信號返回為「0」,當移動至白色紙張上方時,信號返回為「1」。

接下來,我們要改裝測試裝置,在控制器的M1和M2輸出埠上添加LED燈泡,您可以將它們並列安裝在感應器的支架上,如下圖所示:

• 編寫程式

拖拽「數位分支」模組到程式設計視窗,按右鍵模組,調出屬性設置面板,將數位輸入埠設置為I1和I2,將感應器類型設置為「Trail sensor」(軌跡感應器),如下圖所示:

•    接下來拖拽其他模組,將程式編寫為下面的樣子:

•    程式中LED燈的點亮有四種可能的邏輯,這些邏輯將通過左右移動軌跡感應器而看到效果。

•    下面是真值表,請通過運行程式檢驗邏輯,以確保LED燈在四種情況下都能正常的點亮(如有問題,請檢查 LED 燈的接線)。

•    現在,開始進行程式測試,左右小幅度地移動軌跡感應器,觀察並記錄測試結果。

 

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】

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】

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