Sensoren Blöcke. Sensoren Ultraschallsensor. Neu in 2.1 ist die Einbindung verschiedener Sensoren.

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1 Sensoren Blöcke Neu in 2.1 ist die Einbindung verschiedener Sensoren. 1. Reihe v.l.n.r.: Berührungs-, Klang-, Licht-, Ultraschall-, NXT Tasten, Drehsensor und Timer, Nachricht 2. Reihe : Temperatur-, Farbsensor, Energiezähler Eingang und Ausgang, Neuer Farbsensor, Kompass-, EOPD-, Gyrosensor 3. Reihe : IR Seeker, Touch Mux Sensoren Ultraschallsensor Delphine benötigen ihn zur Navigation, Kommunikation, Lokalisierung von Fischen, Fledermäuse zur Navigation und Lokalisierung von Beutetieren. Der Ultraschallsensor. Mit Ultraschall (US) bezeichnet man Schall mit Frequenzen, die oberhalb des vom Menschen wahrgenommenen Bereiches liegen. Das umfasst Frequenzen zwischen etwa 20 khz und GHz. Der Vorteil eines Ultraschallsensors besteht darin, dass diese Sensoren ohne eine Abtastung des zu vermessenden Objektes materialunabhängig funktionieren. Der Ultraschallsensor ist der einzige digitale Sensor, er besitzt einen integrierten Mikrocontroller, der alle Ultraschallmesswerte zum NXT-Baustein per I2C-Kommunikation sendet. ( Wie funktioniert das? Der Ultraschallsensor eruiert den Abstand zu Gegenständen, indem er 12 Signalstöße bei 40 khz aussendet und dann die Zeit misst, bis er eine Reflektion des ausgesandten Signals empfängt. Die Zeit zwischen der Emission und dem Empfangen des reflektierten Stoßes ist proportional zum Abstand zwischen Objekt und Sensor. Der messbare Distanzbereich liegt zwischen 0 cm und 255 cm und kann daher durch ein einziges Byte kodiert werden. Der Ultraschallsender benötigt die gelieferten 9 Volt, daher nimmt die Messgenauigkeit mit abnehmender Batteriespannung ab.

2 Aufgaben: 1. Erkläre wie Ultraschall funktioniert. Nenne Beispiele in der Anwendung bei Menschen und suche im Internet nach Beispielen aus der Tierwelt. 2. Erkläre was das folgende Programm macht. Schreibe das Programm ab und übertrage es auf deinen Roboter. Achte darauf, dass der Sensor und die Motoren am richtigen Ausgang/Eingang angeschlossen sind. 3. Der Roboter soll bis zu einem Hindernis fahren und sofort stehen bleiben. 4. Schreibe nun ein Programm für eine Alarmanlage. Sobald ein Hindernis in 25 cm Nähe des Sensors kommt, soll ein lautes Signal ertönen.

3 Sensoren Lichtsensor Der Lichtsensor ist ein analoger Sensor. Die Empfindlichkeit des Sensors ist bei frontalem Lichteinfall und bei Licht mit verhältnismäßig langer Wellenlänge (rotes und infrarotes Licht) am größten. Je grösser der Winkel des Lichteinfalls, desto schlechter wird das Licht vom Sensor detektiert. Der Lichtsensor erkennt keine Farben, kann diese aber erahnen. Das sehen wir: das sieht der Sensor: Er misst die Helligkeit im Bereich von 0 bis 100%. Wir benötigen auch die Testauflage mit der schwarzen Linie, die mit dem NXT Satz ausgeliefert wird und einen Roboter mit Lichtsensor. Dieser sollte möglichst nah über den Boden angebracht werden. Das Grundprinzip der Linie folgen ist, dass der Roboter versucht, auf dem Rand der schwarzen Linie zu bleiben und sich von der hellen Umgebung abwendet. Der Roboter soll also von vornherein einen Linksbogen fahren. Wenn der Sensor dann Weiß sieht muss der Roboter einen Rechtsbogen fahren, bis er wieder Schwarz sieht, worauf er dann erneut den Linksbogen fährt. Die Zahl, die als Grenze zwischen Hell und Dunkel zu nehmen ist hängt von den Rand-bedingungen ab, wie z.b. der Helligkeit im Raum. Man muss sie ausprobieren, dazu klickt man einen der Warteblöcke an und setzt den eingeschalteten Roboter auf den Untergrund. Aufgabe: 1. Schreibe ein Programm wobei der Roboter einer schwarzen Linie folgt, aber gegen den Uhrzeigersinn fährt. 2. Baue einen Roboter, der sich nur innerhalb eines mit dunklen Rand begrenzten Feldes bewegt. 3. Schreibe ein Programm, welches verhindert dass dein Roboter über die Tischkante hinausfährt und damit vom Tisch fällt. 4. Der Roboter soll bis zu einer schwarzen Linie fahren und anschließend einen Ton abgeben.

4 Sensoren Tastsensor Der Tastsensor ist der einfachste Sensor. Bei Nichtbetätigung ist der Widerstand, wie bei einem Schalter, unendlich groß. Bei Betätigung hingegen ist der Widerstand ca. 500W groß. Durch die veränderten Widerstandswerte kann der NXT feststellen, ob ein Gegenstand berührt wurde oder nicht. Der Tastsensor wird analog betrieben. Dieser passive Sensor hat eine sehr geringe Stromaufnahme. (Einstellungen: Druck, Freigabe, Stoß) Der Tastsensor des NXT erkennt nur zwischen 2 Zuständen. 0 = nicht gedrückt 1 = gedrückt Aufgabe: Schließe den Tastsensor an Port 3. Der Roboter soll so lange geradeausfahren, bis er gegen ein Hindernis stößt. Versuche das Programm zu erarbeiten, indem du den Text unten durcharbeitest. - Schreibe ein neues Programm. - Speichere es unter dem Namen tastsensor.rbt ab. - Definiere den Sensortyp an Port 3. - Der Roboter soll nun vorwärtsfahren, so lange bis der Taster gedrückt wird. - Die Bedingung ist, das der Wert des Sensors = 1sein muss. Das bedeutet, dass der Sensor gedrückt wurde. Wird der Sensor nicht gedrückt ist der Wert = 0. Trifft der Roboter auf einen Gegenstand und der Tastsensor wird gedrückt, die Bedingung wird also wahr, wird das Programm fortgesetzt und der Roboter soll stoppen. Aufgaben: 1. Der Roboter soll genau beim Hindernis stehen bleiben und einen Ton von sich geben. 2. Der Roboter soll nach drücken des Tastsensors 5 Sekunden lang vorwärts fahren. 3. Der Roboter soll nach drücken des Tastsensors eine Melodie abspielen.

5 Sensoren Geräuschsensor Der Geräuschsensor, Tonsensor oder Soundsensor ist dem Lichtsensor in der Handhabung sehr ähnlich. Dieser analoge Sensor misst Schalldruck entweder in db oder in dba. Es können Werte im Bereich von 55 db bis 90 db gemessen werden. 90 db haben Autohupen oder sind LKW- Fahrgeräusche. Dieser Sensor kann also nur hören wie laut etwas ist. Der Zusatz A gibt an, dass die unterschiedlichen Tonfrequenzen ähnlich dem menschlichen Hörempfinden unterschiedlich bewertet werden, d.h. mittlere Frequenzen (Spitze bei 2 khz) werden stärker berücksichtigt. Der allgemeine Frequenzbereich reicht von 20 Hz bis 18 khz. Schalldruckpegel sind extrem schwierig zu messen, also werden die Sensor- Messwerte auf dem MINDSTORMS NXT in Prozent angezeigt [%]. 4-5% ist wie ein leises Wohnzimmer 5-10% Menschen die in einem Abstand miteinander sprechen 10-30% ist normales Gespräch - nah an dem Sensor - oder Musik, die mit einer normalen Zimmerlautstärke gespielt wird % ist das Schreien von Menschen oder Musik, die mit hoher Lautstärke gespielt wird. Aufgaben: 1. Versuche den Roboter an der schwarzen Linie auf Zuruf zum Stehen zu bringen. 2. Lasse den Roboter im Kreis fahren. Wenn geklatscht wird soll er stoppen. 3. Schreibe ein Programm wobei der Roboter 5 Sekunden lang vorwärts fahren soll, wenn ein Mal laut geklatscht wird. Bauidee: Nachtlicht mit Geräuschsensor Zusatzaufgabe: Entwickelt ein Nachtlicht mit Geräuschsensor. Wenn das Baby anfängt zu weinen, schaltet sich das Licht ein und nach ca. 4 Min. wieder aus. Zur Information - Anwendungsbeispiele: Ein sog. Klatschschalter ist ein Schalter der auf Geräusche reagiert und mit dem man z. B. durch ein- oder zweimaliges Händeklatschen einen Verbraucher, wie z. B. die Beleuchtung ein- und ausschalten kann. Polizei und Militär in den USA gehen zum Lauschangriff über: Sie entwickeln Geräuschsensoren, die Pistolenschüsse oder Gewehrfeuer automatisch orten können. Die Technik ist noch nicht ausgereift, hat aber schon zu Fahndungserfolgen geführt. (

6 Sensoren - Farbsensor Die NXT Color Sensor arbeitet mit drei verschiedenen Farb-Licht emittierenden Dioden (LED) zur Beleuchtung der Oberfläche und misst die Intensität der einzelnen Farben die sich auf der Oberfläche spiegeln. Mit der relativen Intensität der Reflexion jeder Farbe, berechnet der Farb Sensor eine Zahl (siehe Bild Mitte). Die Farb-Anzahl wird berechnet, indem der Sensor die Werte etwa 100-mal pro Sekunde aktualisiert. Um mit dem Sensor zu arbeiten, muss der Block von der Internetseite (Downloads - * zip Datei) heruntergeladen werden und in der NXT Software unter Werkzeuge/Assistent Block-Import und -Export importiert werden (siehe Seite 27). Wenn der Farb-Sensor-Block nicht verfügbar ist, kann man auch den Standard- Ultraschall-Block nehmen. Bei Verwendung des Ultraschall-Blocks muss die Einstellung Zentimeter-Modus genommen werden. So testet man den neuen Sensor: Sensor in den Port 2 Ihres NXT stecken und Ansicht> Ultraschall cm> Port 2 wählen. Nun positioniert man den Sensor ca. 1 / 4 "(6mm) vor einer farbigen Oberfläche. Eine Farbenzahl im Bereich von 0-17 wird angezeigt. Wenn man den Sensor über verschiedene farbige Flächen bewegt, ändern sich die Werte. (0 wird als?????? in View-Modus dargestellt.) 0 ist Schwarz und 17 ist Weiß. Farbsensor-Block Aufgabe: 1. Der Roboter fährt über schwarze und rote Linien, bei einer roten Linie gibt er den Sound!Applaus, bei einer schwarzen Linie den Sound!Error 02 ab. 2. Besorgt euch drei verschiedene Pappen in verschiedenen Farben (Kunstunterricht). Legt die Pappen (z.b. rot, gelb, blau) mit einem Abstand auf den Tisch Der Roboter soll nun die rote Pappe finden. Dazu müßt ihr ihn suchen lassen. Wenn er die rote Pappe gefunden hat, soll er stoppen.