Co je uvnitř - senzory a přístrojová technika v NXT robotech Pavel Ripka katedra měření ČVUT http://measure.feld.cvut.cz
Co je to senzor? „A sensor is a device that measures a physical quantity and converts it into a signal which can be read by an observer or by an instrument.“ (Wiki)a
„Interface“ between a real world and your control algorithms and artificial intelligence (robots)
Co je tohle?
1.5 – 2 miliardy US$ hoří..
B2 Spirit
Moisture in three of the 24 sensors that feed information into the bomber’s computer system caused the sensors to send bad information about the plane’s speed and altitude, and how far up or down the bomber’s nose was pointed.
NXT cihla
http://mindstorms.lego.com/Overview/NXTreme.aspx 2. sem. A0B36PR2 Programování 2 3. sem. A3B31EOP Elektrické obvody a prvky A0B35SPS Struktury počítačových systémů 4. sem. A3B38MMP Mikroprocesory a mikrořadiče v přístroj. technice 5. sem. A3B38PRT Přístrojová technika 6. sem. A3B35APE Aplikovaná elektronika
4 vstupy • 1: analogový vstup 10-bit ADC 0..5 V + proudový generátor (zpětná kompatibilita s RCX)
• 2, 3: GND • 4: + 4,3 V • 5,6: číslicový I-O
I2C sběrnice
(ze zákl. sady jen ultrazvukový senzor)
3 „výstupní porty“ • 1-2 PWM výstup pro motory (nebo programovatelné napětí 0..5 V) • 3 GND • 4 napájení 4,3 V • 5,6 Schmittovy vstupy (např. pro IRC senzor - „encoder“)
Dotykový senzor
Mikrofon
měří úroveň hlasitosti – akustický tlak 0 dB práh slyšitelnosti 120 (130) dB práh bolesti
20 dB = zvýšení o řád
dBa .... korekce na fyziologické křivky zobrazují se procenta [%] z 90 dB • 4-5% tichá místnost • 5-10% vzdálený hovor • 10-30% normální konverzace • 30-100% křik nebo hlasitá hudba
A5M02AKA Akustické aplikace
Optický senzor
optický reflexní senzor (nebo senzor osvětlení - pokud je LEDka vypnuta) odstranění vlivu okolního osvětleni - modulace a synchronni detekce LED/Fototranzistor
A3M38VBM Videometrie a bezkontaktní měření
Ultrazvukový dálkoměr
měří vzdálenost 0 (?) až 255 centimeterů s rozlišením +/- 3 cm. princip: „time of flight“ piezoelektrický vysílač i přijímač (oddělené) rychlost zvuku 346 m/s vyžaduje kvalitní odraz 10 až 15 pulsů/s, programovatelné (80 ms..2,5 s)
Motor a IRC senzor
If you use the Move block in the LEGO MINDSTORMS NXT software to program your motors, the two motors will automatically synchronize, so that your robot will move in a straight line. Rotation Sensor measures motor rotations in degrees or full rotations [accuracy of +/- one degree].
Charakteristika motoru
http://www.philohome.com/motors/motorcomp.htm
Jak se měří
http://www.philohome.com/motors/motorcomp.htm
Účinnost motoru
A3B14EPR Elektrické pohony pro automatizaci a robotiku
Ochrana NXT motoru proti přetížení • Odběr zabržděného motoru: 2 A, moment 50Ncm • Zabudovaný PTC termistor • Přepěťová dioda (D4) .. Obousměrně omezuje při 15 V
http://www.philohome.com/motors/motorcomp.htm
Řízení motoru – H můstek
IRC senzor
Stejný senzor na kolečku myší … ale nehodí se do automobilu
firmware obsahuje funkci kvadraturního čítače
Takhle to děláme my (nemagnetická kalibrační plošina s pohonem piezomotory)
Jednoduchý I2C interface
Připojení DAC a napětím řízeného oscilátoru pro řízení RC serva
http://www.extremenxt.com/tda8444.html A3M38ZDS Zpracování a digitalizace analogových signálů
Komunikace • Bluetooth wireless communication CSR BlueCoreTM 4 v2.0 +EDR System 1 master + max. 3 slave • USB 2.0 communication Full speed port 12 Mbit/s
USB connection • Řídicí přenos • Isochronní přenos
• Interrupt přenos • Bulk přenos
Řízení LCD displeje
Baterie 6 AA baterií nebo Li-Ion aku vratná pojistka 1,85 A (rozpojuje se při cca 3,3 A 5 V stabilizátor 3,3 V stab. pro ARM7 a Bluecore
Další senzory pro NXT http://www.eduxe.cz/legomenu/hitechnic_menu.htm
+y
Infračervený dálkoměr 20 – 150 cm, rozlišení mm Připojení I2C Sharp GP2Y0A02YK sensor http://www.mindsensors.com
cíl
-y y=0
y
o laserová dioda
x0
xs
A Úhel Q typicky nastaven na 30°-50°
i -i 0 i= +i
xi
C detektor
Q
Kompas
Jak to děláme my Kde o tom učíme:
Kamera
Takhle to děláme my
Kde o tom učíme: A3M38VBM L Videometrie a bezkontaktní měření
Magnetický spínač (jazýčkový kontakt) Ne moc chytrý senzor = pro bicykly http://www.norgesgade14.dk/magnet.php F
0
F 0
F 0
3' 3 1' 1
F
4
2' 2 a)
5
6
x
4 5
6
x
4 5
6
x
x
Fk
1' 1
2' 2 3
1' 1
2' 2 3
b)
I
c) d)
A3B38SME Senzory a měření
Chytrý magnetický senzor pro auta VD D
napájecí obvody
teplotní komp.
oscilátor
spínaná Hallova sonda
A/D
DSP
detekce úrovně napájení
ochranné obvody
100 W
EPROM zámek
D/A
OUT
číslicový výstup
GND
A3M38MSZ Moderní senzory
A3B38SME Senzory a měření
Magnetický senzor pro měření velikosti žaludku
Magnetický senzor je jediným fungujícím řešením pro in vivo aplikaci
Víceosý akcelerometr
mindsensors
hitechnic 5
2 m 4 1
3 UA
NO
a UB
UC UB
NS R
UA UC 0V
SD 0V REF G 1MHz
CDP
Z
