科技領域教學系列十四:認識工程積木模型套件 - 類比感應器【顏色感應器】

科技領域教學系列十四:認識工程積木模型套件 - 類比感應器【顏色感應器】

▲(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:

《類比感應器:顏色感應器》

•    實驗設備:

•    實驗流程:

•    光學顏色感應器可以測量物體表面的顏色或光源的特性。 測試數值取決於房間照明、待測表面的距離和待測物體的形狀。

•    光學顏色感應器是一個有源感應器,需要連接 9V 電源,以使其正常運作。 感應器由一個明亮的 LED 光源和一個捕獲反射光的接收器組成。 所有被測物體都會根據自身顏色和表面的紋理吸收不同量的光。

•    顏色感應器帶有三根線纜,其中紅色的線纜(電源正極線)接到控制器上的9V輸出端,綠色的線纜可以接到控制器上的任何一個接地端子,在本實驗中接到I1的接地端子。 黑色的線纜是信號線,本實驗中接到I1的輸入端子。 三根線纜的接線位置如下圖所示:

•    搭建一個感應器支架,結構類似於下面的示意圖:

•    整體示意圖如下:

•    無論何時當你把一個感應器連接到控制器時,都需要在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,只有配置正確,軟體才會返回正確的感應器測試數值。

•    本實驗中,我們將I1輸入埠的類型設置為「Analog 10V(color sensor)」,如下圖所示:

•  實驗結論:

•    使用四種不同顏色的片狀物體或紙張。 將每一個插入你的感應器測試結構中,記錄軟體介面中返回的數值。

下面是四組測試結果:

• 程式編寫:

•    下面這個程式是一個分類程式。 軟體讓我們知道當前的被測紙張是什麼顏色的,並且在程式介面中通過類比的LED燈顯示其顏色。

•    上面這個程式是如何編寫的呢,詳情如下:

•    在RoboPro軟體中建立一個新的檔。 設置程式設計環境【Environment】為「TX/TXT控制器」,設置【級別】為「3級:變數」。 在【COM / USB】設置介面進行配置:「USB連接方式和TX控制器」。

•    在類別【Program elements / 程式模組】中的子類別【Basic elements / 基本模組】中找到下面的兩個模組拖至到程式設計視窗:

•    從子類別【Commands / 指令】中放置一個「指令」元素:

•    從子類別【Branch,wait... / 分支,等待】中放置一個「帶資料輸入的分支」模組:

•    從子類別【Inputs,outputs / 輸入,輸出】中拖拽以下這兩個模組到程式視窗:

•    從類別【Operating elements / 操作模組】中的子類別【Displays / 顯示】中將下列模組放置在程式視窗中:

•    在程式設計視窗中複製「指令」元素,複製方法是按住Ctrl鍵,在要複製的模組上點擊滑鼠左鍵:

•    右鍵分別按一下上面的兩個「指令」模組,在其屬性中,一個設置為「On / 開 」,一個設置為「Off / 關」:

•    對這兩個「指令」模組,分別各複製出3個,共計8個「指令」模組:

•    再複製三個「帶資料輸入的分支」模組,共計4個。 分別在屬性面板中設置這四個模組的條件判斷參數,使得我們在前面所測量的四張紙片的顏色數值分別在這四個參數形成的數值區間內。

•    按右鍵「Text display / 文本顯示」模組,並設置顯示框名稱為「sensor」,預設的顯示文字為「Sensor=   0」,將顯示框的列寬度(顯示位)設置為14,如果願意的話,還可以改變背景顏色。

•    再複製3個「Display Lamp / 顯示燈」模組。 分別給每個設置一種與前面測試紙片所對應的顏色和名稱。 它們分別是「yellow」、「white」、「orange」、「blue」。

•    再複製出7個「Panel display / 面板顯示」模組,分別在其屬性面板中配置到不同顏色的顯示燈上。

•    用流程箭號連接各模組。 完成後,你的程式應該看起來類似於下面的顯示。

•    現在將TX控制器連接到電腦,打開控制器的電源並運行程式。

•    將不同顏色的紙張在感應器測試結構上依次插入,查看程式的運行結果,如果程式回饋了不正確的顏色顯示,那麼請調整「帶資料輸入的分支」模組的參數設置。

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】

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】

科技領域教學系列十三:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【行程開關】

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