MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA Katedra technické a informační výchovy
Inteligentní světelná křižovatka Bakalářská práce
Brno 2016
Vypracoval: Richard Kavlík
Vedoucí práce: doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D.
Prohlášení „Prohlašuji, ţe jsem závěrečnou bakalářskou práci vypracoval samostatně, s vyuţitím pouze citovaných pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů.“ V Brně dne Podpis autora práce: ……………………..
Děkuji panu doc. Ing. Jiřímu Hrbáčkovi, Ph.D za odborné vedení mé bakalářské práce cenné rady, které mi poskytl při jejím zpracování. Dále děkuji mému otci za cenné rady, které mi poskytl při tvorbě této práce.
Bibliografický záznam Kavlík, Richard. Inteligentní světelná křižovatka. Brno, 2016. Bakalářská práce. Masarykova univerzita. Fakulta pedagogická. Katedra technické a informační výchovy. Vedoucí práce doc. Ing. Jiří Hrbáček, Ph.D.
Anotace Cílem bakalářské práce je vytvořit výukovou pomůcku – „Inteligentní křiţovatku“, která bude řízena robotickým systémem HSES. Systém je postaven na procesoru PICAXE 20M2. Řízení inteligentní křiţovatky bude realizováno dvěma způsoby – jako centralizovaný a decentralizovaný systém. Konstrukce učební pomůcky bude řešena tak, aby ji mohl realizovat běţný učitel vlastními silami.
Annotation The aim of the bachelor´s thesis is to create a teaching tool – “an intelligent traffic lights” which will be directed by the robotic system HSES. The system is based on the processor PICAXE 20M2. The direction of the intelligent traffic lights will be realized in two ways – as a centralized and decentralized system. The construction of the teaching tool will be designed so that it could be realized by ordinary teachers on their own.
Klíčová slova Světelná signalizace, PICAXE, Programování, Výuková pomůcka, Inteligentní křiţovatka
Key words Traffic lights, PICAXE, Programming, Teaching tool, Intelligent traffic lights
Obsah 1 Úvod ............................................................................................................................. 6 2 Teoretická část ............................................................................................................. 7 2.1
Učební pomůcka modelu křiţovatky v rámci RVP ............................................ 7
2.2
Didaktické metody a prostředky ....................................................................... 11
2.3
Světelná signalizace .......................................................................................... 14
2.4
Robotické stavebnice ........................................................................................ 18
3 Návrh a realizace hardware ........................................................................................ 22 3.1
Postup výroby rámu .......................................................................................... 22
3.2
Postup výroby křiţovatek ................................................................................. 23
3.3
Postup výroby a zapojení elektro součástí. ....................................................... 31
3.4
Firmware Hardware .......................................................................................... 39
4 Závěr .......................................................................................................................... 51 5 Pouţitá literatura ........................................................................................................ 52 6 Internetové zdroje....................................................................................................... 54 7 Seznam obrázků ......................................................................................................... 55 8 Seznam tabulek .......................................................................................................... 57 9 Seznam příloh............................................................................................................. 58
1 Úvod Cílem bakalářské práce je vytvoření výukové opory pro výuku dopravní výchovy, praktických činností a programování na základní škole. Výuková opora se bude skládat ze dvou částí - praktické a teoretické. Praktická část bude koncipována tak, aby její realizace byla proveditelná v podmínkách základní školy. První část práce je věnována teorii. Je zde popsán Rámcový vzdělávací program ve vztahu k vyuţití praktických modelů ve výuce. Následuje srovnání dostupných robotických stavebnic, které vede k výběru nejvhodnější z nich pro řízení modelu křiţovatky jako praktické výukové pomůcky. Pro návrh koncepce a strategie řízení křiţovatky je zde uveden rozbor řízení světelné signalizace v praxi. Druhá část práce je jiţ zaměřená na praktickou realizaci výukové pomůcky. Nachází se zde podrobný popis konstrukce rámu a plánů křiţovatek. Dále pak správný postup pro zajištění funkčnosti světelné signalizace.
6
2 Teoretická část Tato část bakalářské práce je zaměřená na teorii, kterou je třeba znát při tvorbě a uţívání této praktické pomůcky.
2.1 Učební pomůcka modelu křižovatky v rámci RVP „V souladu
s principy
kurikulární
politiky
zformulovanými
v Národním
programu rozvoje vzdělávání v ČR (tzv. Bílé knize) a zakotvenými v zákoně č. 561/2004 Sb., o předškolním, základním, středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání (školském zákoně), ve znění pozdějších předpisů, se do vzdělávací soustavy zavádí nový systém kurikulárních dokumentů pro vzdělávání žáků od 3 do 19 let. Kurikulární dokumenty jsou vytvářeny na dvou úrovních – státní a školní“ „Státní úroveň v systému kurikulárních dokumentů představují Národní program vzdělávání a rámcové vzdělávací programy (dále jen RVP). Národní program vzdělávání vymezuje počáteční vzdělávání jako celek. RVP vymezují závazné rámce vzdělávání pro jeho jednotlivé etapy – předškolní, základní a střední vzdělávání. Školní úroveň představují školní vzdělávací programy (dále jen ŠVP), podle nichž se uskutečňuje vzdělávání na jednotlivých školách.“ (RVP ZV 2013, str. 5) RVP je tedy pedagogický dokument, který tvoří a vydává Ministerstvo školství tělovýchovy a mládeţe. Jsou v něm uvedené obecné poţadavky na vzdělání pro jednotlivé stupně a obory vzdělání. RVP musí všechny školy respektovat a řídit se jím při tvorbě školního vzdělávacího programu (dále jen ŠVP). Dokument tedy určuje, jaké vzdělávací cíle má škola plnit, čemu se mají ţáci v určeném oboru učit, co by měli ţáci umět, jaké by měli mít vědomosti apod. Dále vymezuje formy vzdělávání (večerní, denní, dálkové atd.). RVP klade velký důraz na tzv. Klíčové kompetence, které představují souhrn dovedností, vědomostí, schopností, postojů a hodnot důleţitých pro osobní rozvoj a uplatnění kaţdého jedince ve společnosti. Jejich výběr pochází z poţadavků společnosti a z obecných představ, které kompetence přispívají ke vzdělání jedince a jeho začlenění do společnosti. Smyslem klíčových kompetencí je tedy připravit jedince na další vzdělávaní a jeho budoucí včlenění do společnosti. Osvojení klíčových kompetencí je dlouhodobý proces, který začíná v předškolním věku a dovršuje se aţ v průběhu ţivota. Jednotlivé klíčové kompetence se navzájem doplňují a prolínají.
7
(RVP ZV 2013, str. 10) V etapě základního vzdělávání jsou za klíčové kompetence povaţovány: A. Kompetence k řešení problémů – na konci základního vzdělávání, žák: Vnímá problémové situace ve škole i mimo ni. Vyhledá informace vhodné k řešení problému. Problémy řeší samostatně. Je schopen obhájit svá rozhodnutí. B. Kompetence k učení – na konci základního vzdělávání, žák: Organizuje, plánuje a řídí své studium a připravuje se na další vzdělávání. Vyhledává a třídí informace. Samostatně experimentuje a pozoruje. Poznává cíl, smysl a přínos učení. Kriticky hodnotí své výsledky. C. Kompetence komunikativní – na konci základního vzdělávání, žák: V logickém sledu vyjadřuje a formuluje svoje myšlenky. Vyuţívá svých komunikačních dovedností k vytváření vztahů. Vyuţívá informační a komunikační prostředky. Naslouchá druhým lidem. D. Kompetence sociální a personální – na konci základního vzdělávání, žák: Je schopen efektivní spolupráce ve skupině. Přispívá do diskusí a debat. Vytváří pozitivní představu o své osobě. E. Kompetence občanské – na konci základního vzdělávání, žák: Chápe základní ekologické a environmentální problémy. Ochraňuje, ctí naše kulturní a historické dědictví. Chápe základní principy zákonů a norem. F. Kompetence pracovní – na konci základního vzdělávání, žák:
8
Plní povinnosti a závazky, respektuje normy a pravidla. Orientuje se v základních aktivitách pro uskutečnění podnikatelského záměru. Vyuţívá schopnosti a znalosti získané ve vzdělávacích oblastech. (RVP ZV 2013, str. 5–13) Jak je uvedeno v (RVP ZV 2013), RVP se skládá z devíti vzdělávacích oblastí a kaţdá z oblastí obsahuje několik tematických okruhů: 1. Jazyk a jazyková komunikace (Český jazyk a literatura, cizí jazyk, další cizí jazyk) 2. Matematika a její aplikace (Matematika a její aplikace) 3. Informační a komunikační technologie (Informační a komunikační technologie) 4. Člověk a jeho svět (Člověk a jeho svět) 5. Člověk a společnost (Dějepis, Výchova k občanství) 6. Člověk a příroda (Fyzika, Chemie, Přírodopis, Zeměpis) 7. Umění a kultura (Hudební výchova, Výtvarná výchova) 8. Člověk a zdraví (Výchova ke zdraví, Tělesná výchova) 9. Člověk a svět práce (Člověk a svět práce) Učební pomůcku modelu křiţovatky lze nejlépe zařadit do dvou vzdělávacích programů, Informační a komunikační technologie a Člověk a svět práce. Pro účel této práce jsou uvedeny pouze tyto tematické okruhy, které souvisí s tvorbou modelu křiţovatky. Člověk a svět práce 1. Práce s technickými materiály Očekávané výstupy žáka: Provádí jednoduché práce s technickými materiály a dodrţuje technologické postupy. Řeší snadné technické úkoly s vhodným výběrem materiálů, pracovních nástrojů a nářadí. Organizuje a plánuje svoji práci. Pouţívá technickou dokumentaci, nachystá si vlastní jednoduchý náčrt výrobku. 9
Dodrţuje všeobecné zásady bezpečnosti a hygieny při práci i zásady a ochrany při práci s nástroji a nářadím, je schopen poskytnout první pomoc při úrazu. Učivo: Vlastnosti materiálu, pouţití v praxi (kompozity, kov, dřevo, plasty). Pracovní pomůcky, nástroje a pomůcky pro ruční opracování. Jednoduché pracovní postupy a operace. Důleţité technologické postupy a organizace práce. Technické výkresy a náčrty, technické informace, návody. Úloha techniky v lidském ţivotě, tradice a řemesla, zneuţití techniky. Technika a ţivotní prostředí, technika a volný čas. 2. Design a konstruování Očekávané výstupy žáka: Sestrojí dle návodu, náčrtu, plánu, jednoduchého programu zadaný model. Provádí montáţ a demontáţ nebo údrţbu jednoduchých předmětů a zařízení dodrţuje zásady bezpečnosti a hygieny práce a bezpečnostní předpisy. Je schopen poskytnout první pomoc. Navrhne a sestrojí jednoduché konstrukční prvky, ověří a porovná jejich funkčnost, nosnost, stabilitu aj. Učivo: Návod, předloha, náčrt, plán, schéma, jednoduchý program. Stavebnice (elektrotechnické, konstrukční, elektronické), sestavování modelů, tvorba konstrukčních prvků, montáţ a demontáţ. 3. Využití digitálních technologií Očekávané výstupy žáka: Ovládá základní funkce digitální techniky; provádí diagnostiku a odstraňuje jednoduché problémy při provozu digitální techniky. Zapojuje vzájemně jednotlivá digitální zařízení.
10
Pracuje
uţivatelským
způsobem
s mobilními
technologiemi
–
cestování, vzdělávání, zábava, obchod. Ošetřuje digitální techniku a chrání ji před poškozením. Dodrţuje základní hygienická a bezpečnostní pravidla a předpisy při práci s digitální technikou a poskytne první pomoc při úrazu. Učivo: Digitální technika – počítač a periferní zařízení, digitální fotoaparát, videokamera, PDA, CD a DVD přehrávače, e-Kniha, mobilní telefony. Digitální technologie – bezdrátové technologie (USB, Bluetooth, WIFI, GPRS,
GMS,
norma
IEEE
802.11b),
navigační
technologie,
Počítačové programy pro zpracovávání hlasových
a grafických
konvergence technologií, multiplexování.
informací – úpravy, archivace, střih; operační systémy, vzájemná komunikace zařízení (synchronizace PDA s PC). Mobilní sluţby – operátoři, tarify. (RVP ZV 2013, str. 103–111) Jak je patrné z výše uvedeného výňatku z RVP, model křiţovatky je obsaţen hned v několika tematických okruzích, tudíţ jeho aplikovatelnost do školního prostředí je opravdu velká. Model křiţovatky můţe učitel realizovat (nebo alespoň nějakou jeho část) hned v několika vzdělávacích oblastech tematického celku Člověk a svět práce. Dále se můţe alespoň část modelu realizovat i v jiných tematických celcích, například Umění a Kultura.
2.2 Didaktické metody a prostředky Didaktické prostředky lze chápat jako cestu, způsob k dosaţení cíle výuky. Dělení vyučovacích metod můţe být provedeno podle několika kritérií. Učebním potřebám však nejvíce vyhovuje dělení podle charakteru práce ţáka a učitele. Jedná se o metody motivační, expoziční, fixační, klasifikační a diagnostické a aplikační. (Friedmann, 2001, str. 44)
11
A. Didaktické metody 1. Motivační metody Jejich úkolem je vzbuzení zájmu ţáka. K tomuto účelu se jeví jako nejlepší rozhovor nebo praktická ukázka, např. model či napodobenina, nebo exkurze. 2. Expoziční metody V rámci expoziční metody se ţáci seznamují s vědomostmi daného oboru, osvojují a zdokonalují praktické dovednosti. 3. Fixační metody Pro fixační metody jsou typické například ústní opakování, či domácí úkol. Lze sem však zařadit i besedu, experiment či film. 4. Diagnostické a klasifikační metody Mezi tyto metody patří písemné a ústní zkoušky, kterými zjišťujeme úroveň vědomostí ţáků, způsob a úroveň myšlení, jakoţto i umění vyjadřovaní a v neposlední řadě schopnost řešit problémy. “Předpokladem pro dobrý průběh jakékoliv zkoušky je příznivá atmosféra“. (Friedmann, 2001, str. 49) Metody neslouţí pouze ke klasifikaci ţáků, ale zejména také jako zpětná vazba pro pedagoga. (Friedmann, 2001, str. 43–50) B. Didaktické prostředky S neustálým rozvojem informatiky a techniky roste poţadavek na neustálou inovaci způsobu vyučování, tak i na pomůcky a vyučovací prostředky. Materiální prostředky lze rozdělit na učební pomůcky a technická zařízení. 1. Technická zařízení Mezi technická zařízení se řadí zejména projektor, interaktivní tabule a počítač. Technická zařízení slouţí hlavně pro demonstraci samotných učebních pomůcek. Je zřejmé, ţe pokud školské zařízení nemá potřebné technické zázemí, je pak omezen počet, jakoţto i kvalita učebních pomůcek. 2. Učební pomůcky Jsou to takové předměty, které jsou samy o sobě nositelem obsahu. Pouţívají se proto, aby se docílilo intenzivnějšího vnímání učiva. “Z didaktického hlediska je prostřednictvím vyučovacích prostředků
12
realizován princip názornost, kterou jako obecnou zásadu známe od dob J. A. Komenského.“ (Friedmann, 2001 str. 51) Mezi učební pomůcky patří: A. Skutečné předměty Jedná se o skutečné stroje, přístroje aj. Předměty jsou většinou částečně rozmontovány, aby bylo vidět vnitřní uspořádání a lépe se dala objasnit jejich funkce. Ţáci získávají reálný vjem předmětu (barva, váha materiál). Podstatnou část takto uzpůsobených modelů mají především technická muzea. Skutečné modely mají pevné místo ve výuce technických předmětů, je však třeba dbát zvýšené opatrnosti při demonstraci. B. Modely Lze je uţívat pro vysvětlování funkce, jevů nebo principu předmětů, které jsou tak velké, drahé, nebo konstrukčně sloţité, ţe nedovolují skutečné předvedení. Jejich nespornou výhodou je moţnost vynechání některých konstrukčních prvků, které jsou pro edukaci zbytečné, čímţ dojde ke zjednodušení a lze danou problematiku lépe vysvětlit. Další nespornou výhodou je, ţe sami ţáci se mohou na tvorbě modelu podílet a získat tím konstrukční zkušenosti. Modely lze rozdělit na dynamické a statické. (Friedmann, 2001, str. 51) C. Obrazy Lze je rozdělit do dvou kategorií, ty které lze přímo předvádět a ty které je nutno za uţití další techniky promítat. Jedná se o obrazy, fotografie, schémata, grafy, technické výkresy, počítačové programy, videozáznamy aj. Pro umístění obrazů v učebně je vhodné vyuţít panely, či magnetické tabule aj. Pro promítání se uţívá projekční technika (promítací plátna, nebo interaktivní tabule). D. Multimediální programy a literární pomůcky Jedná se o „pomůcky“ pro samostudium ţáka, který díky nim můţe prohlubovat a rozšiřovat své poznatky z hodin. Jedná se o různé knihy, časopisy technického zaměření, ale i výukové programy.
13
Zejména opakování pomocí multimediálních programů je pro ţáka velice přitaţlivé, zvláště pokud výukový program vyučuje formou hry. (Friedmann, 2001 str. 51–52) Je patrné, ţe model křiţovatky lze uplatnit hned v několika didaktických metodách, a to například expoziční a fixační, ale zejména motivační. Její zařazení v rámci Didaktických metod je jednoznačně jako učební pomůcka – model.
2.3 Světelná signalizace V dnešní dynamické době si nikdo neumí představit dopravu bez pouţití světelné signalizace známější spíše pod názvem semafor. Nelze říci, kdo jako první světelnou signalizaci vymyslel. Ví se však, ţe první semafor, (se dvěma světly, a to červeným, zeleným) byl instalován jiţ v roce 1868. První tříbarevný semafor se objevil v roce 1918, byl však obsluhován pouze manuálně. Zavedení prvního automaticky řízeného semaforu se datuje k roku 1927. V roce 1967 bylo např. v Praze jiţ 33 křiţovatek řízených semafory. Mimo obce a na jejich okrajích je řízení světelné signalizace na jednotlivých křiţovatkách izolované. Ve městech je potřeba celý systém světelné signalizace sladit mezi sebou (jednotlivými křiţovatkami). Toto sladění jednotlivých křiţovatek se nazývá zelená vlna.1 Světelná signalizace je většinou zřizována pro zvýšení bezpečnosti provozu, či ke zlepšení plynulosti dopravy. Obvykle se světelná signalizace realizuje na velice vytíţených a nehodových křiţovatkách. (Centrum dopravního výzkumu, 2006, str. 13) Pokud dopravní vytíţení a nehodovost dané křiţovatky je závislé na době, není nezbytně nutné, aby byla světelná signalizace funkční, nebo lze změnit jednotlivé intervaly trvání světelného signálu. Je zřejmé, ţe světelná signalizace nemůţe vţdy vyhovět všem účastníkům silničního provozu a je navrţena jednoúčelově ve prospěch jednoho nebo více subjektů. „Jelikož zájmy jednotlivých účastníků provozu na pozemních komunikacích, jsou protichůdné, nelze všem, i když, oprávněným požadavkům jednotlivých účastníků vyhovět současně.“(Centrum dopravního výzkumu, 2006, str. 13) A. Význam barev semaforu 1
Zelená vlna slouţí k rychlému průjezdu města jednotlivými křiţovatkami
14
Pro řízení provozu se standardně uţívá soustavy tří barev. Pro chodce a cyklisty se uţívá systému barev dvou barev (červené a zelené). Světelná signalizace je nadřazena dopravnímu značení. V případě, ţe je světelná signalizace vypnutá, porouchaná nebo na křiţovatce či přechodu vůbec není provoz, řídí se pomocí dopravního značení a všeobecných pravidel silničního provozu. 1. Červená Červený signál „Stůj“ znamená povinnost zastavit vozidlo před dopravní značkou: příčná čára souvislá se symbolem Dej přednost v jízdě, Příčná čára souvislá s nápisem STOP, Příčná čára souvislá tam, kde taková značka není, tak před světelnou signalizací.2 Červený signál pro chodce a cyklisty (červený panáček na černém poli) znamená pokyn „Stůj“, chodec či cyklista nesmí na vozovku vstoupit. Pakliţe během přecházení vozovky dojde k rozsvícení červeného světla, smějí dokončit přechod komunikace. 2. Oranžová Oranţový signál „Pozor!“ značí povinnost zastavit vozidlo před dopravní značkou: příčná čára souvislá se symbolem Dej přednost v jízdě, Příčná čára souvislá s nápisem STOP, Příčná čára souvislá a tam, kde taková značka není, tak před světelnou signalizací. Je-li však vozidlo v okamţiku rozsvícení tohoto signálu jiţ tak blízko, ţe by řidič nemohl vozidlo bezpečně zastavit, smí pokračovat v jízdě.3 Pakliţe svítí světlo přerušovaně, nejde o křiţovatku, která je řízena světelnými signály.4 3. Zelená Zelený signál „Volno“ značí moţnost pokračovat v jízdě. Dodrţí-li ustanovení o odbočování, můţe odbočit vlevo i vpravo, musí však dát přednost chodcům přecházejícím ve volném směru po přechodu pro chodce a cyklistům přejíţdějícím ve volném směru po přejezdu pro cyklisty. Pro chodce a cyklisty (zelený panáček na černém poli) tento signál značí pokyn „Volno“, smějí tedy na vozovku vstoupit. Pakliţe během přecházení vozovky dojde k rozsvícení červeného světla, smějí dokončit přechod komunikace. 4. Zelená a oranžová 2
Pokud řidič tohoto příkazu neuposlechne, je to totéţ, jako by nedal přednost v jízdě. Bezpečným zastavením se rozumí zastavení vozidla tak, aby nedošlo k ohroţení, nebo omezení vozidel jedoucích za řidičem. 4 Světelná signalizace můţe mít poruchu nebo je záměrně vypnutá (noční provoz). 3
15
Tento signál se současně svítícím světlem zelené a oranţové značí povinnost “Připrav se k jízdě!“. Cyklus semaforu tedy probíhá následně: svití zelená barva, vypne se a rozsvítí se oranţová barva, zhasne a rozsvítí se červená barva, rozsvítí se oranţová barva, zhasne červená a oranţová barva, rozsvítí se zelená. 5 http://business.center.cz/business/pravo/zakony/silnicni-provoz/cast1h2d4.aspx B. Brzdná dráha a reakce řidiče V souvislosti se světelnou signalizací je nutno zmínit i brzdnou dráhu a reakční dobu řidiče. Obojí je důleţitým parametrem při navrhování doby svícení a přechody mezi jednotlivými barvami. Níţe uvedená tabulka jasně vypovídá o těchto parametrech. Je zřejmé, ţe pokud je na povrchu vozovky náledí nebo silnice je mokrá, brzdná dráha i doba zastavení se markantně prodluţují. Oba parametry navíc ovlivňuje i technický stav vozidla a řidiče.6 Tabulka 1: Brzdná dráha vozidla Rychlost vozu
Reakční dráha
Brzdná dráha
Dráha zastavení
suchá silnice 50 km/h
14 m
14 m
28 m
90 km/h
25 m
45 m
70 m
130 km/h
36 m
93 m
129 m
mokrá silnice 50 km/h
14 m
19 m
33 m
90 km/h
25 m
63 m
88 m
130 km/h
36 m
130 m
166 m
Náledí 50 km/h
14 m
64 m
78 m
90 km/h
25 m
208 m
233 m
130 km/h
36 m
435 m
471 m
Zdroj: http://www.policie.cz/clanek/uzemni-odbor-trutnov-dopravni-inspektorat-rychlost.aspx
Následující tabulka uvádí ekvivalentní hodnotu volného pádu k rychlosti vozidla. Je patrné, ţe i při nízké rychlosti se jedná o velký pád. Při rychlosti 106 km/h odpovídá hodnota volného pádu ze 45 metrů, coţ člověk zřejmě nepřeţije.
5
Řízení provozu světelnými signály. Brzdnou dráhu velice ovlivňují správně zvolené pneumatiky vozidla a reakční dobu např. uţití alkoholu, nebo návykových látek řidičem. 6
16
Tabulka 2: Vztah rychlosti vozidla a volného pádu Rychlost vozidla
Výška volného pádu
36 km/h
5m
40 km/h
6m
56 km/h
12 m
78 km/h
20 m
106 km/h
45 m
Zdroj: http://www.policie.cz/clanek/uzemni-odbor-trutnov-dopravni-inspektorat-rychlost.aspx
Vzhledem k těmto parametrům je nutno přihlédnout i k návrhu světelné signalizace. Jednak je třeba zohlednit maximální rychlost, kterou se automobily ke křiţovatce přibliţují, aby v případě rozsvícení oranţové barvy (při cyklu ze zelené barvy na červenou), byla všechna auta schopna vyklidit křiţovatku, neţ na křiţovatku vjedou automobily z jiných směrů a také se díky nim upravuje délka celého cyklu (na silnicích, kde je velká rychlost, je třeba, aby cyklus semaforu probíhal co nejméně, na silnicích, kde je nízká rychlost, je potřeba, aby byl cyklus semaforu kratší a aby se netvořily zbytečné kolony). C. Systém řízení světelné signalizace Je to způsob, jakým se realizuje provoz světelné signalizace. Existuje několik moţných způsobů řízení. Na konkrétní typ křiţovatky je určen vţdy konkrétní systém řízení, který je zvolen, závisí na definovaných cílech. Systémy řízení je moţno rozdělit na dvě základní kategorie, ovšem metod řízení je několik. Kaţdou metodu řízení je moţno řídit jak dynamickým řízením, tak pevným řízením. 1. Řízení pevné Principem je ustálené řízení, které má pevně nastavené parametry a je v daném časovém období neměnné. Údaje pro řízení jsou tedy zpracovány tzv. off-line. Z čeho vyplývá, ţe řízení není schopné pruţně reagovat na krátkodobé výkyvy intenzity provozu. Konstrukčně a provozně je však tato konstrukce spolehlivá a levná. 2. Řízení dynamické Principem je dynamické přizpůsobování intenzity provozu. Dokáţe tedy pruţně reagovat i na krátkodobé výkyvy intenzity provozu. Údaje jsou zpracovány kontinuálně,
17
s moţností vzájemného ovlivňování se mezi provozem a signalizačním zařízením. Provozně je spolehlivé, avšak konstrukčně je velmi náročné, tedy i cena je vysoká. Prvky obou typů řízení lze kombinovat. Pevné řízení světlené signalizace by se mělo uţívat pouze tam, kde dynamické řízení neznamená ţádný přínos pro účastníky provozu. (Centrum dopravního výzkumu, 2006, str. 24) D. Metody řízení 1. Metoda saturovaného toku Principem této metody je stanovení délky cyklu a signálu “Volno“ v závislosti na stupni saturace vjezdů. Základní výpočtovým obdobím pro návrh saturačního plánu je vţdy jedna hodina. Saturovaný tok je nejvyšší počet vozidel, která mohou projet mezníkem stop čáry, za danou jednotku času. Pro správnost této teze musí být splněna podmínka ideálních dopravních podmínek. (Centrum dopravního výzkumu, 2006, str. 59) 2. Metoda spotřeby času Principem této metody je upravení výpočtu intenzity jednotlivých dopravních směrů vynásobením koeficientem faktoru omezení (zohledňují se tím vlivy zpomalení, nebo zrychlení vozidla v prostoru křiţovatky). Toto vypočtené zatíţení se zohledňuje při tvorbě délky cyklů. (Centrum dopravního výzkumu, 2006, str. 64) 3. Metoda postupného přibližování Metoda spočívá v průběţném porovnání vypočítané kapacity jednotlivých řadících pruhů se směrodatnými intenzitami provozu na křiţovatce. (Centrum dopravního výzkumu, 2006, str. 65)
2.4 Robotické stavebnice Pro vhodný výběr robotické stavebnice pro práci jsou níţe srovnané nejdostupnější robotické stavebnice v české republice. Na začátek je vhodné objasnit, co znamená slovo robot. Slovo robot vymyslel Josef Čapek. Robot je zařízení, které je schopno se na základě programu samo rozhodovat. A. Lego Mindstorms Stavebnice vyráběná dánskou firmou Lego. První stavebnice byla na trh uvedena jiţ v roce 1998. Nyní je k dispozici několik variant např. lego mindstorms EV3. 18
Výhody stavebnice: Vývojové prostředí je zdarma ke staţení na webu. Ke stavebnici je manuál v českém jazyce. Lze rozšiřovat o jednotlivé konstrukční moduly. Lze kombinovat i s jinými stavebnicemi. Široké spektrum programovacích jazyků. Nevýhody stavebnice Vysoká pořizovací cena (cca 10 000 Kč) Součástky jsou vyrobené z plastů. Nepraktické sestavování robotické stavebnice. (Maněk, 2014, str. 24)
B. Robo Kit Výrobcem je jihokorejská firma ROBO ROBO. Stavebnice e k dostání v několika verzích, které se od sebe liší mnoţstvím komponentů ve stavebnici. Výhody stavebnice Vývojové prostředí je zdarma. Ke stavebnici je český manuál. Cena pod 10 000 Kč Spojování konstrukčních dílů pomocí šroubů a matic Nevýhody stavebnice: Krátká výdrţ baterie. Hlučné motory Nelze dokupovat jednotlivé moduly. (Maněk, 2014, str. 26)
19
C. Merkur Tradiční česká stavebnice, vyráběná od roku 1925. Stavebnice je k dostání v mnoha variantách. Výhody stavebnice: Materiál z ocelových plechů. Cena stavebnice 4 800 Kč. Spojování konstrukčních dílů pomocí šroubů a matic. Moţnost osazení základní desky procesory ATMEL, nebo PICAXE. Nevýhody stavebnice: V manuálu je popsaná pouze konstrukce, chybí informace k řízení procesorové desky. Nízký počet vstupů (Maněk, 2014, str. 27)
D. ROBO TX Výrobcem je německá firma Fishertechnik. Stavebnice se prodává v několika variantách. Výhody stavebnice: Kompaktnost mezi jednotlivými varianty Doporučený věk pro práci je jiţ od 8. Let Nevýhody stavebnice Komponenty jsou převáţně plastové.
20
Nelze dokoupit jednotlivé moduly. Vývojové prostředí je pouze na dodaném CD Stavebnici nelze napájet pomocí AA baterií. Manuál je standardně v anglickém jazyce, český manuál nutno dokoupit. (Maněk, 2014, str. 25)
E. H&S electronic systems Výrobcem je česká firma HSES. Robotická stavebnice je zatím prodávána v jedné verzi zvané BASIC. Výhody stavebnice: Cena (Robotickou stavebnici lze pořídit na stránkách výrobce za 4 630 Kč, při větším počtu odběru ji lze zakoupit ještě levněji). Software (Je zdarma ke staţení na stránkách www.picaxe.com. Materiál stavebnice je kvalitní a odolný (např. duralová deska podvozku). Věk, doporučený výrobcem pro práci s touto stavebnicí je od 8 let. Moţnost rozšiřování základní stavebnice o různé elektronické moduly, tak i o konstrukční prvky (stavebnice Merkur). Systém lze vyuţívat pro výuku i pro praktické aplikace. Robotický systém je tzv. „blbu vzdorný“ (coţ se hodí zejména pro výukové účely). Její nevýhody jsou: Podle výrobce a reakcí uţivatelů nebyly ţádné nevýhody zjištěny. (Maněk, 2014, str. 28–29) Součásti stavebnice byly například vyuţity pro řízení skleníku. Výrobce dále na svých stránkách uvádí i své vlastní zkušenosti výuky s robotickým systémem. Zabývá se především výukou na základních a speciálních školách. Z jeho slov je patrné, ţe se uţití jeho stavebnice ve výuce velmi osvědčilo a má velmi pozitivní výsledky. NA základě výše uvedeného srovnání dostupných robotických stavebnic se pro účely této práce nejvíce hodí právě robotický systém firmy HSES.(www.hses.cz)
21
3 Návrh a realizace hardware V této části práce je popsána realizace modelu křiţovatky. Při tvorbě samotného výrobku je třeba postupovat systematicky podle postupu výroby a výrobky vyrábět a sestavovat pečlivě a precizně. Je třeba dbát na bezpečnost práce a zajistit, aby veškeré uţívané nástroje byly v perfektním stavu. Rozpis potřebného materiálu k výrobě je přiloţen v jednotlivých přílohách.
3.1 Postup výroby rámu Ke konstrukci rámu jsou třeba 4 smrkové latě, které můţeme koupit v hobby marketu, kde je nám upraví i na poţadované rozměry, popřípadě lze je koupit kdekoliv na pile či stolárně. Latě k sobě připevníme pomocí hliníkových klínků a vrutů. Otvory klínků je lepší předvrtat, aby hlava vrutu nevyčnívala (viz obrázek1 ). Vrták pro předvrtání je vhodné zvolit o něco větší neţ je průměr díry. Klínek je třeba upevnit ve svěráku nebo alespoň zapřít, protoţe má tendenci se roztáčet.
Obrázek 1: Zahloubení otvoru
Sestavený rám je nyní potřeba vhodně povrchově upravit. Nejprve je třeba zabrousit veškeré nerovnosti, lze uţít vibrační brusku, nebo obyčejný smirkový papír nízké hrubosti. Pokud se někde na rámu vyskytují suky, či jiné praskliny, obecně vady dřeva, lze pouţít tmel. Po zaschnutí zmelu se místo opět přebrousí. Dalším krokem je vhodný nátěr rámu. Nejvhodnější je zvolit vodou ředitelnou barvu či lak, není pak potřeba uţití ředidla a nespornou výhodou je, ţe tolik nezapáchá. Pro rám byl zvolen nátěr v okrové barvě, je však jedno, jaká barva bude uţita. Nátěr je třeba nechat zaschnout, a pokud je třeba, nátěr je nutné provést znovu. 22
Dno rámu je vyrobené ze sololitu. Lze ho také běţně zakoupit v jakémkoliv hobby marketu, je vhodné si ho nechat zaříznout na poţadované rozměry z důvodu velikosti, tak i potřeby vést řez naprosto rovně. Dno je připevněno k rámu promocí vrutů. Při šroubování vrutů je třeba dbát na jejich správné zahloubení, aby hlavička vrutu nevyčnívala ze dna.
Obrázek 2: Umístění vrutu
Následně je potřeba rám důkladně prohlédnout, v případě, ţe dno někde přesně „nelícuje“ s rámem, je třeba nerovnosti broušením odstranit a přivést výrobek k dokonalému tvaru. Finální rám je vidět na obrázku 3 níţe.
Obrázek 3: Hotový rám
3.2 Postup výroby křižovatek Je moţno vytvořit několik křiţovatek, které se budou lišit pouţitým materiálem a cenou. Základem pro všechny křiţovatky bude papírový „papundekl“ o tloušťce 5 mm, který je k dostání v běţném papírnictví. Pokud nedostaneme přesný rozměr, je třeba papundekl zaříznout na velikost vnějšího obvodu rámu. Pro vedení kolmého a rovného řezu je vhodné si pomoci laťkou či něčím obdobným. Prvním krokem
23
u tvorby kaţdé varianty bude pečlivé rozkreslení vozovek. Zvolený pracovní postup umoţnuje tvorbu jakékoliv křiţovatky, je však třeba vycházet z maximální šířky plochy, velikosti autíček a jejich jízdních vlastností. Z toho důvodu nejsou u plánků uvedené přesné rozměry vozovek apod. Kaţdá z níţe popsaných křiţovatek jde vytvořit pomocí jakéhokoliv ze tří níţe popsaných postupů. Některé prvky uţité na jednotlivých křiţovatkách lze vhodně kombinovat.
Obrázek 4: Příprava „papundeklu“
24
Obrázek 5: Zařezávání
A. První typ křižovatky První typ křiţovatky je nejdraţší a nejpracnější varianta. Pro vozovku je zde pouţit smirkový papír nízké hrubosti. Po nařezání potřebných kusů papírů ho obarvíme černou barvou. Pro barvení plánků (velkých ploch) je nejlepší dle zkušeností autora uţívat barvy ve spreji.7 Po zaschnutí barvy je třeba smirkový papír přilepit k papundeklu, pro lepení je vhodné pouţít disperzní lepidlo. Nejkritičtější částí je dokonalé spojení kusu smirkového papíru mezi sebou. Pokud někde vzniknou nerovnosti, je třeba tyto nerovnosti zatmelit.
Obrázek 6: Lepení smirkové vozovky
7
Barva ve spreji je uţita pro barvení všech velkých ploch na všech plánech.
25
Obrázek 7: Zatmelení nerovností
Nyní je třeba namalovat krajnice a přechody. Je vhodné pouţít nějaký materiál na překrytí míst, která nemají být obarvena. Jeví se jako nejlepší pouţívat malířské krycí pásky v kombinaci s papírem. Jakmile je barva suchá, nalepíme modelářskou trávu. Takto postupujeme, dokud celý model není takto zhotoven.
Obrázek 8: Tvorba krajnic
26
Obrázek 9: Hotová část modelu
Mezi vozovkou a trávou je třeba umístit obrubníky tvořené z kulatých špejlí, špejle přilepíme disperzním lepidlem k papundeklu, potom nabarvíme šedou barvou, vhodné je pouţít tempery.
Obrázek 10: Tvorba obrubníků
Následujícím krokem je tvorba středících čar na vozovce a zpomalovacích pruhů, které jsou vytvořeny z kusu smirkového papíru. Papír určený k výrobě zpomalovacích pruhů je zapotřebí náleţitě ohnout. Při malbě středících čar a přechodů je nutné dbát na přesné dávkování barvy, aby nedošlo k nabarvení zbylé části vozovky. Je moţné pouţít jak barvu ve spreji, tak temperovou barvu. Ze zkušenosti autora se jako nejlepší jeví barvy ve spreji. Barva se vhodně dávkuje, a dělá dojem celistvosti povrchu. Temperové barvy jsou běţně dostupné a levnější, ale dojem povrchu vozovky není tak
27
dokonalý, jak za pouţití barvy ve spreji.8 Pro větší realističnost modelu lze do modelu zakomponovat další modelářské prvky jako například tvorba laviček, chodníků, stromků či pošlapaných cest a poškozené vozovky. Pro vytvoření dojmu pošlapaných cest je vhodné uţít modelářský pigment, který se štětečkem nanese na trávu a mírně „uplácá“, zbylý přebývající pigment je vhodné odstranit např. stlačeným vzduchem. Pro tvorbu skutečných chodníků je nejlepší šedý barevný papír, který se vlepí mezi přechody na imitaci trávy Okraje je dobré natřít bílou temperou. Lavičky lze jednoduše vytvořit za pomocí špejlí. Poškozenou vozovku (zašpiněné středící a okrajové čáry, nerovnosti na vozovce apod.) je snadné vytvořit za pomocí temperových barev. Černou temperou potřeme lehce místa, kde má být vozovka „zašpiněná“. Dojem nerovností lze vytvořit za pomocí na černo obarveného písku nalepeného na vozovku a dojmu spravované vozovky lze snadno docílit pomocí nenaředěné černé temperové barvy, kterou naneseme na vozovku.
Obrázek 11: Tvorba středicích čas
8
Všechny tři typy křiţovatek jsou barveny za pomocí barev ve spreji.
28
Obrázek 12: Hotová křižovatka
B. Druhý typ křižovatky Druhá varianta je finančně i časově méně náročná. V prvé řadě je nutné rozmalovat si plán křiţovatky pomocí obyčejné tuţky. Plochu určenou jako vozovku nastříkáme černou barvou a plochu určenou pro trávník světle zelenou barvou (viz obrázek 13). Je opět důleţité mít na zřeteli moţné zabarvení nechtěné plochy, proto je nutné tyto plochy zakrýt. V následující fázi je třeba namalovat středící čáry, okrajové čáry, přechody (tzv. zebry). Nyní je nutné vytvořit obrubníky, které je vhodné před vlepením do plánku nabarvit, autor doporučuje zvolit barvený odstín černé a šedé. Po zaschnutí barvy je moţno špejle vlepit do plánku, lepení je opět nutné provádět velmi opatrně. Jako poslední fází je finalizace křiţovatky (finalizace detailů) obdobně jako u prvního modelu. U této varianty lze velice dobře stínovat středící čáry, zebry apod. Dojmu pošlapaných cest zde lze docílit těţce za pomocí barev, proto autor nedoporučuje tuto finalizaci zde provádět.
29
Obrázek 13: Barvení ploch
Obrázek 14: Hotová křižovatka
C. Třetí typ křižovatky Třetí varianta je časově nejméně náročná a finančně nejlevnější. Vozovka, středící čáry a přechody jsou vyrobené z barevného papíru. Trávník je vyroben z modelářské trávy. Jako první je opět potřeba křiţovatku rozmalovat pomocí tuţky. Pakliţe je vše připraveno, je třeba nastříhat z barevného papíru jednotlivé úseky. Pro vozovku je pouţit barevný papír černé barvy. Pro středící čáry, šipky je vhodné nastříhat bílý papír a pro krajnice ţlutý papír. Na plochy, kde se má nacházet trávník, nastříháme modelářskou trávu (viz obrázek 15). Za pomocí lepidla nalepíme jednotlivé úseky. Je vhodné nejprve nalepit vozovku, posléze trávu a jako poslední lepit krajnice středící čáry a přechody.
30
Finalizace je podobná, jako u předešlých modelů, kde bylo moţné upravovat vozovku a na trávníky nanést pigment, popř. umístit lavičky.
Obrázek 15: Lepení trávníku
Obrázek 16: Hotová křižovatka
3.3 Postup výroby a zapojení elektro součástí. Při výrobě pomůcky je třeba dbát o preciznost provedení modelu. Precizního výsledku lze dosáhnout pouze dodrţením správného pracovního postupu a pouţitím správného nářadí v odpovídajícím stavu, ale také pořádkem na pracovišti. A. Výroba Desky plošného spoje semaforu a tranzistorového pole
31
Postup výroby Desky plošného spoje, dále jen DPS je velice obsáhlý, proto vzhledem k moţnosti rozsahu této práce je uveden v „kostce“.9 V příloze jsou ve formátu PDF vytvořeny návrhy desek plošného spoje k semaforu i desky tranzistorového pole.10 DPS lze tvořit několika způsoby, pro tuto práci se jeví jako nejvhodnější metoda výroby tzv. foto cestou. Níţe popsaný postup výroby DPS je stejný pro desku semaforu i desku tranzistorového pole. Návrhy je nutné vytisknout na pauzovací papír, jako nejvhodnější se jeví tisk inkoustové tiskárny. Vytištěný návrh přiloţíme na fotocuprextitt. Desku necháme exponovat po dobu šesti minut pod UV zářením. (Doba expozice se můţe lišit podle uţitého fotocuprextitu, proto je vhodné potřebnou dobu expozice ověřit před samotnou výrobou.) Po expozici, se deska vloţí do lázně hydroxidu sodného, je třeba jemně jezdit prsty po povrchu desky, čímţ se bude postupně objevovat námi vytvořený návrh. Jakmile je návrh dobře viditelný, desku dáme do koupele s chloridem ţelezitým, doba leptání je různá a je třeba desku pravidelně kontrolovat a dívat se na stav leptání, aby nedošlo k naleptání navrhnutých cest.11 Pokud je deska jiţ vyleptaná, je třeba ji opláchnout vodou, poté vyčistit pomoci acetonu. Je-li deska čistá, bez známek jakéhokoliv znečištění, za uţití velice jemného smirkového papíru ji obrousíme. Pokud se vyrábí více návrhů na jedné desce, je nutné jednotlivé návrhy od sebe oddělit12 a veškeré hrany návrhů patřičně zabrousit. Nyní je třeba vyvrtat otvory pro kolíky, díry vrtáme pomocí vrtáku o velikosti 1,1 cm, díry pro sokly vrtákem 0,8 mm. Dále je třeba desku osadit součástkami. U tranzistorového pole se jeví jako nejlepší nejprve desku osadit dutinkovými kolíky a zapájet, aţ poté připájet SMD tranzistorové pole a u desky semaforu nejprve zapájet SMD rezistory o hodnotě 150 ohmů a poté LED diody. Desky jsou koncipovány pro LED diody o průměru 1 cm. Je vhodné vybrat LED diody se svítivostí alespoň 200 mcd. Při pájení tranzistorového pole je třeba dbát na správnou orientaci a na správné pájení, tj. nezahřívat „nohy“ tranzistorového pole, ale desku.13 Pokud by došlo k přílišnému 9
Podrobný popis lze najít na webu http://www.elweb.cz/clanky.php?clanek=101. Tranzistorové pole je třeba pouţít, protoţe zvolené LED diody svými parametry neumoţnují napájení z desky procesoru. 11 Je vhodné návrh kontrolovat alespoň kaţdých 10 minut. 12 Pro oddělení jsou vhodné stojanové nůţky. 13 Toto doporučení platí i pro pájení ostatních elektro součástí. 10
32
přehřátí pole, došlo by ke zničení součástky. Po zapájení je třeba desku očistit acetonem a zalakovat lakem, aby nedošlo k oxidaci. V případě, ţe je deska semaforu jiţ zkompletována, je nutné upravit LED diody. Diody se musí zbrousit cca o 1,5 cm, aby na ně šlo dobře malovat. Broušení je vhodné provádět na čelní brusce. Pokud jsou diody dostatečně zbroušené, je nutné jejich povrch zdrsnit pomoci smirkového papíru nebo pilníku. Tím vznikne krystalický povrch, jaký je moţno vidět u skutečných semaforů. Poslední fází je malování panáčků pro semafory k přechodům, popřípadě šipky pro ostatní semafory. Barvení se provádí velice tenkým štětcem. Při malování panáčků, je důleţité si panáčka předmalovat tuţkou a poté plochu kolem něj barvit temperovou barvou, nebo lihovou fixou. Univerzální desku procesoru PICAXE 20 M2, lze zakoupit od výrobce (viz obrázek 17). Tuto desku pouze zapájíme. Jako první je opět doporučeno zapájet kolíkové dutinky a poté precizní sokl pro procesor, ten i kolíky a procesor je třeba koupit v obchodě. Po zapájení postupujeme, jako v předešlém odstavci. Procesor je nutné do soklu umístit velice opatrně tak, aby nedošlo k ohnutí jeho noh.
Obrázek 17: Univerzální deska
Obrázek 18: Hotové tranzistorové pole a deska
33
B. Výroba trubiček, krabiček a podstavců k semaforům K výrobě trubiček je potřeba lepenkový papír a pastelka (dlouhá alespoň 10 cm). Je nutné nastříhat pruhy lepenky podle obrázku 19. Lepící stranu lepenky navlhčíme houbičkou a namotáváme, důleţité je, aby navlhčená strana tvořila vnější stranu pastelky. Po namotání první vrstvy je třeba navlhčit další lepenku a navinout ji na pastelku, tentokrát lepící vrstvou k první vrstvě. Je doporučeno lepenku příliš nedotahovat, aby šla dobře stáhnout z pastelky. Následně je třeba opatrně vytáhnout pastelku z trubičky. Trubičku necháme uschnout. (Alespoň 30 minut.) Pokud je trubička pevná a tvrdá, je připravena na další pouţití.
Obrázek 19: Trubičky
Nyní je třeba trubičky obarvit, nejvhodnější je šedá (hliníková) tempera.14 Trubička by se neměla příliš namáčet, proto je lepší pouţít hustší barvu. Po zaschnutí barvy je třeba trubičky zkrátit na poţadovanou velikost 8 cm. Dále je třeba připravit vodiče, nastříhat je na velikost 11 cm. Na kaţdý tří ledkový semafor jsou potřeba 4 vodiče (červený, modrý, ţlutý, zelený) a na dvou ledkový semafor 3 vodiče (červený, modrý, zelený). Vodiče mohou mít pro tento účel jakoukoliv barvu, ale přesto autor doporučuje dodrţovat barevné značení pro přehlednost. Na jednom konci vodiče odizolujeme a připájíme ke konektoru, pro zpevnění spojů a udrţení formy svazku vodičů je vhodné pouţít tavící pistoli a vše tak zajistit. 14
Poţadovaná barva sloupu semaforu.
34
Takto připravené vodiče s konektorem zasuneme do trubičky a na straně konektoru zajistíme pomocí tavné pistole. Je však důleţité pájet vţdy vodiče od jednotlivých LED, či napájení na stejné pozice kolíků u všech semaforů! Nyní je třeba zkrátit a odizolovat dráty na druhé straně a následně připájet jednotlivé vodiče na správná místa k DPS. Krabička k semaforu je vyrobena ze dřevěných segmentů, které jsou k sobě přilepené pomocí lepidla. Krytky semaforu jsou vyrobené z papíru a ohnuté do poţadovaného tvaru. Přilepení krytek k čelní straně semaforu provedeme pomocí lepidla (viz obrázek 20), hotovou krabičku15 je třeba přestříkat černou barvou ve spreji.16 Po zaschnutí je moţné do krabičky (viz obrázek) vloţit zkompletovanou desku semaforu a trubičku. Při usazování desky a trubičky je důleţité dbát o správné natočení trubičky, tj. aby konektory pro jednotlivé LED byly vţdy ve stejném pořadí.17 Nyní je třeba krabičku slepit lepidlem a drobné nedostatky je moţné přebarvit černou temperou nebo opatrně přestříkat černou barvou ve spreji, je však nutná velká opatrnost, aby nedošlo k nástřiku LED apod.
Obrázek 20: Výroba krytek
16 17
V tomto případě autor důrazně doporučuje barvit semafor pouze barvou ve spreji. Tento postup je nutný pro jistou standardizaci.
35
Obrázek 21: Hotová krytka a krabička
C. Tvorba dopravního značení Značky je moţné zakoupit v kterémkoliv hračkářství, nebo je lze jednoduše vyrobit. Ke tvorbě dopravních značek je potřeba předloha značky, a běţné kancelářské potřeby. Osvědčenou metodou je nalezení značky vhodného formátu a její vytištění. Posléze je třeba značku papír podlepit tvrdým papírem a značku pečlivě zastřihnout. Takhle připravenou značku lze vlepit přímo na sloup semaforu, nebo si vytvořit speciální sloupky jenom pro značky.
Obrázek 22 : Značka
36
Obrázek 23: Hotový semafor
D. Zapojení elektrosoučástek a jejich rozmístění Prvním krokem je uříznutí z překliţky celek o rozměrech viz přílohy. Tento celek, dále jen podloţka, slouţí k zakrytí elektro součástí a jejich rozvodům na dně modelu a také jako podpěra samotného plánu křiţovatky. Dále je třeba na plánech křiţovatek vyznačit, kde se budou semafory nacházet. Po vyznačení lze vyvrtat otvory. (Plán křiţovatky poloţíme do rámu na podloţku. Otvor vrtáme přes oba celky.) Otvory se musí vyvrtat vrtákem o průměru 8 mm.
Obrázek 24: Navrtání otvorů
Podstavce pro semafory jsou vyrobené ze smrkového dřeva. Autor doporučuje sehnat si dřevo podobných rozměrů a posléze ho jenom nařezat a zbrousit. Do podstavců je nutné vyvrtat otvor o průměru 8 mm. Do otvoru se posléze zasune
37
trubička.18 Trubička musí na vrchní straně podstavce přesahovat o 3 mm. Trubičku přilepíme k podstavci disperzním lepidlem, je důleţité nechat lepidlo alespoň 12 hodin schnout. Hotové podstavce je vhodné umístit na podloţku k jednotlivým otvorům a orientovat směr podstavce a vyznačit si, jakým směrem bude semafor na pozici orientován.
Obrázek 25: Podstavec
Následující krok je velice důleţitý, v ţádném případě nesmí dojít k záměně vodičů. Do kaţdé z trubiček je třeba zasunout 4 vodiče19 (červená, modrá, černá, bílá). Červená barva je určena pro napájení semaforu, modrá barva pro zelenou LED, černá barva pro červenou LED, bílá barva pro oranţovou LED. Pro správnou orientaci podstavce je vhodné na něj naznačit, jakým směrem bude semafor natočený Pakliţe je vše rozvrhnuto a spájeno, lze podstavce začít lepit ke dnu rámu. Jako lepidlo se zde jeví nejlepší Herkules, který je však nutné nechat schnout alespoň 12 hodin. Autor doporučuje lepit podstavce postupně a vţdy po nanesení lepidla překrýt podstavec podpěrou a zatlačit na něj, aby byl dobře zafixován v pozici. Je velice příhodné na kaţdý podstavec napsat číslo (pro jaký typ semaforu je podstavec určen tj. dvou nebo troj ledkový) a označit pro jaký plán je určen. Stejný postup lze doporučit i pro označení semaforů na podloţce. Celý krok s umisťováním podstavců semaforů je třeba pečlivě promyslet a neuspěchat. Pokud podstavce po uplynutí doporučené doby schnutí lepidla drţí ke dnu, je nutné pilníkem zbrousit na podloţce otvory pro podstavce semaforů, aby se podloţka dala lehce umístit. Podstavce je moţno připevnit k rámu pomocí vrutů, z estetického hlediska však tuto metodu nelze doporučit.
18
Jde o stejné trubičky jako při tvorbě sloupků o semafor, zde je není třeba barvit. Jde o dvoj drátky, barevné značení zde nelze dodrţet, firma HSES nevyrábí dvoj drátky poţadované barvy. 19
38
Obrázek 26: Rozmístění podstavců
Jedním z posledních kroků je rozmístění univerzálních desek a tranzistorových polí, které se umístí do dřevěných krabiček, které mají stejné rozměry jako krabičky od semaforu a následně přilepí nebo přišroubují ke spodnímu dílu. Nyní lze pomocí 10.ţílového vodiče vytvořit sběrnici pro komunikaci a napájení mezi jednotlivými procesory. Vodič je třeba vést od prostoru, kde se bude nacházet řídící deska (prostor v rohu) k jednotlivým univerzálním deskám procesoru. Vodič lze snadno připevnit ke dnu pomocí lepicí pásky. V blízkosti kaţdé univerzální desky je nutné na vodič připevnit samořezný konektor. Pakliţe je uţ zřejmé, kde se bude nacházet sběrnice, kde jsou jednotlivé podstavce pole a desky, je nutné rozvést vodiče od podstavců semaforů k deskám a zároveň propojit sběrnici s procesory. Připevnění vodičů lze provést pomocí elektrikářské pásky. Jako nevhodné se jeví sdruţovat vodiče do hromadných svazků, provádět tzv. svazkování stahovací umělohmotnou páskou. Jak vhodnější se jeví pouţití elektrikářské pásky, která je snadno demontovatelná. Autor doporučuje striktně dodrţovat barevné značení vodičů, popřípadě vodiče přeznačit.
3.4
Firmware Hardware A. Robotická stavebnice HSES Pro řízení tohoto modelu je uţita robotická stavebnice od firmy HSES. Jak uvádí
výrobce, stavebnice je určena pro výuku či volnočasové aktivity na základních, středních i vysokých školách. Velkou výhodou je moţnost rozšíření základní stavebnice o další komponenty, které lze dokoupit. Jak uvádí výrobce, nejedná se o pouhou
39
„hračku“. Komponenty stavebnice i stavebnice jako celek, lze pouţít a pouţívají se pro reálné systémy.
Základní sestava robotického systému Basic Desku bipolárních snímačů do 1A, desku H-Bridge, desku se čtyřmi tlačítky, dvě desky reflexních IR čidel s krátkým dosahem, dvě desky reflexních IR čidel s dlouhým dosahem, desku se čtyřmi a osmi LED, desku procesoru s procesorem PICAXE 20M2 a USB modulem, montáţní a konstrukční sadu, duralový kruhový podvozek, dva motory s převodovkou a kola, ostruhové kolo, sadu nářadí, USB kabel.
Obrázek 27: Robotická stavebnice (ZDROJ: HSES.cz)
Pro účely této práce je potřeba ze stavebnice pouze deska procesoru s procesorem PICAXE 20M2, programovací kabel a propojovací vodiče. Pro podrobný popis ostatních komponent lze pouţít web www.hses.cz. Na desce procesoru se nachází 8 vstupů a 8 výstupů procesoru značených od 0– 7. Dále jsou zde piny pro napájení 5 V a zem GND. Dále deska obsahuje stabilizátor napětí 5V/2A. Desku lze napájet battery packem nebo externím napájecím zdrojem 5– 12 stejnosměrného napětí. Deska má pro oba moţné způsoby napájení přizpůsobené konektory. Jak je výše uvedeno, do desky se vkládá procesor PICAXE 20M2. Tento výkonný procesor má 18 vstupů/výstupů. Od procesorů PIC má výhodu, ţe obsahuje zaváděcí program, díky kterému není třeba pouţívat drahé programovadlo. Nahrávání
40
programu do procesoru se provádí propojením desky procesoru a počítače pomocí USB kabelu. Dalším prvkem od výrobce HSES v této práci je univerzální deska procesoru, kterou lze zvlášť zakoupit u výrobce. Deska se dodává jako stavebnice a je ji potřeba osadit soklem pro procesor a kolíky. Deska je navrţena pro procesor PICAXE 20M2. Má přehledné značení pro správné umístění soklu a popsané umístění pro vstupy/výstupy, napájení 5V a GND. Veškeré osazovací prvky je moţné snadno dokoupit. Pro práci je vhodné zakoupit i propojovací kabely a univerzální desky. Dále je u výrobce moţno zakoupit i samotné procesory PICAXE 20M2. Většina zboţí je dostupná z e-shopu výrobce.(www.hses.cz) Podrobný popis robotické stavebnice a instalace vývojového prostředí lze najít v práci Lubora Maňka. B. Konečný automat Anglicky téţ finite state machine. Pro účely práce lze zjednodušeně říci, ţe je to obvod, který na základě hodnot na vstupech přechází mezi předem nadefinovanými stavy. Počet přechodů je však konečný, navrací se tedy po jistém počtu kroků nazpět do výchozího stavu. Konečné automaty plní rozsáhlou skupinu úloh. Můţeme se s nimi setkat v semaforech, automatických pračkách apod.
C. Způsob nahrání programu do sub procesoru Nahrávání programů do univerzálních desek procesorů je mírně odlišné, ţe u nahrávání programů do hlavního procesoru. Univerzální desky nemají konektor pro USB, aby bylo moţno desku připojit k PC, proto probíhá programování kaţdé univerzální desky za pomocí hlavní desky. Pro nahrání programu do procesoru na univerzální desce je tedy třeba na hlavní desce odstranit propojky (jumpery) S- IN, S-OUT, tím se odpojí procesor na hlavní desce. Na S-IN a S-OUT připojíme vodiče, které propojíme s univerzální deskou (na pozice S-IN, S-OUT) a program se nahraje na připojenou univerzální desku. Aby bylo moţno procesor naprogramovat, je třeba univerzální desku napájet a mít připojenou zem. Jakákoliv chyba, ať jiţ při nesprávném zapojením S-IN, S-OUT, nebo změny 41
polarity napájení má destruktivní účinky na procesor. Pokud se tak stane, je vhodné procesor vyměnit, i kdyţ se zdá, ţe je v pořádku. Pro tyto účely, lze pouţít vodiče 9 a 10 na hlavní sběrnici. Nahrávání programu však musí nutně probíhat vţdy pouze do jednoho procesoru!
D. Sběrnice Sběrnice je skupina vodičů, která má stejné vlastnosti. Existuje celá řada sběrnic, které se od sebe liší. Komunikace na sběrnici probíhá podle daných pravidel tzv protokolu. Rozdělení sběrnic: 1. Podle uspořádání. -
Paralelní
Přenos je realizován pomocí více vodičů - větší mnoţství přenesených dat současně. Při vyšších rychlostech se však vyskytují problémy s tzv. přeslechy. -
Sériové
Přenos je realizován po jednom vodiče (jeden vodič pro signál, druhý vodič pro GND). Datová informace se přenáší pomocí změny el proudu, nebo napětí. Data jsou přenášena sériově. Samotné řízení sběrnice je realizováno pomocí speciálního řídícího vodiče, nebo je řídící signál přenášen společně s daty. 2. Podle funkce. - Adresové - Datové - Stavové - Řídící 3. Podle směru přenosu dat. -
Jednosměrné
42
-
Obousměrné
4. Podle provozu. -
Synchronní
Platnost dat je určená taktovacím kmitočtem. -
Asynchronní
Platnost dat je určená řídícími signály.
Parametry sběrnic: -
Šířka
-
Délka
-
Rychlost
-
Buzení
Kaţdá sběrnice musí být řízena. K řízení sběrnic se vyuţívá k tomuto výkonu určený řadič, nebo je řízení sběrnice vykonáváno přímo procesorem.
E. Návrh světelné signalizace Pro účely této práce je uveden postup í na prvním typu křiţovatky, pro který je vytvořená modelová viz obr. 28. Na plánku jsou pouţity navíc také dva mobilní semafory, které řídí provoz v zúţeném úseku silnice.
Rozmístění semaforů a značek Pro snadné sestavení signálního plánu je zapotřebí znát přesnou pozici jednotlivých semaforů. Je tedy vhodné kaţdému semaforu přiřadit číslo, podle kterého se pak bude dát orientovat v signálním schématu
43
Obrázek 28: Pozice
Sestavení signálního plánu A) Pro pevně umístěné semafory Nyní známe přesné pozice jednotlivých semaforů, můţe se tedy začít se sestavením signálového schématu. Po celém obvodu křiţovatky je hlavní silnice. Vozovka uprostřed je brána jako silnice vedlejší. Při vytváření plánu je třeba brát v úvahu délku křiţovatky a maximální rychlost vozidla při průjezdu křiţovatkou. Z modelu autíčka, které je k dispozici bylo změřeno, ţe autíčku průjezd křiţovatkou na plánu trvá 6 sec. Semafory 1 a 2 jsou nastavené tak, aby na zelenou projely 4 auta, mezi kterými bude 2 sec rozestup. Oranţová barva bude svítit po dobu 2 sec, tj. doba aby řidič stačil změnu barvy zjistit a adekvátně zareagovat. Pokud řidič vjede do křiţovatky v nejzazším okamţiku oranţové, na druhém semaforu musí být červená barva po dobu, neţ křiţovatku bezpečně vyklidí tj. doba průjezdu autíčka křiţovatkou. 44
Oranţová barva, která se přisvítí k červené, trvá na všech semaforech na plánku 2 sec tj. doba pro připravení se k jízdě. Semafory pro chodce na hlavní silnici mají zelenou, v tu dobu, kdy provoz na hlavní silnici stojí tj. na semaforech je červená barva. Semafory 5 a 6 na vedlejší silnici mají zelenou v dobu svitu zelené semaforů 1,2,7, tudíţ motoristé musí chodcům dávat přednost. Cyklus semaforu vţdy začíná, v bodě protnutí s kolmou čárou vlevo a končí protnutím kolmé čáry na pravé straně signálního plánu.
Obrázek 29: Signalizační plán pevných semaforů
B) Pro mobilní semafory Semafory 8 a 9 jsou mobilní semafory. Nejsou koordinovány se signálním plánem pevně umístěných semaforů, aby lépe simulovaly, ţe jsou na plánku jen dočasně. (po dobu opravy vozovky) Provoz mezi těmito semafory probíhá pouze vţdy v jenom směru. Jízda v tomto úseku trvá autíčku omezenou rychlostí 6 sec. Signalizace je nastavená tak, aby projelo vţdy 5 autíček s rozestupem 2 sec. Oranţová bude svítit 2 sec coţ je jako v předešlém případě doba na reakci a rozhodnutí řidiče. Pokud řidič vjede na vozovku v nejzazším okamţiku oranţové, po které se jiţ rozsvítí červená, na
45
druhém semaforu musí svítit červená barva také. Minimálně po dobu 6 sec, coţ je doba za, kterou autíčko projede zúţením. Oranţová, která se přisvítí k červené, trvá 2 sec., coţ je doba pro přípravu řidiče k jízdě. Červená barva musí svítit po celou dobu barvy zelené a oranţové na druhém semaforu a po jeho přechodu z oranţové na červenou dobu na průjezd vozidla zúţením. Cyklus semaforu vţdy začíná, v bodě protnutí s kolmou čárou vlevo a končí protnutím kolmé čáry na pravé straně signálního plánu.
Obrázek 30: Signalizační plán mobilních semaforů
46
Schéma zapojení A) Pro pevné semafory (decentralizovaný systém řízení)
Obrázek 31: Signálové schéma pro pevné semafory
47
B) Pro mobilní semafory (Centralizovaný systém řízení)
Obrázek 32: Signálové schéma pro mobilní semafory
Popis jednotlivých typů řízení a jejich funkce A) Decentralizovaný systém řízení Principem tohoto řízení je absence nadřazeného procesoru, který by řídil ostatní, jako u centralizovaného systému. Samotné instrukce k řízení semaforů obsahují
48
jednotlivé procesory. Procesory mezi sebou pouze společně komunikují a informují se o svém stavu, ve kterém se nacházejí. Na pořadí kdo s kým bude komunikovat jako první nezáleţí. Nezáleţí ani na posloupnosti komunikace tzn., zda bude komunikovat procesor 1 s procesorem 2 a procesorem 3, nebo s procesorem 3 a procesorem 2. Pokud by však spolu procesory nekomunikovaly, došlo by postupně k rozbití časových plánů a moţné kolizi vozů na silnici.
Po svém spuštění začnou vykonávat procesory instrukce k rozsvícení jednotlivých LED semaforů. Pakliţe se dostanou na konec svého cyklu, informují o tom ostatní procesory. Ty čekají na tuto informaci, a procesoru, od kterého ji převezmou odpoví ( potvrdí přijetí). Procesor čeká, dokud odpověď neobdrţí, pakliţe ji obdrţí cyklus začne znovu.
B) Centralizovaný systém řízení Principem centralizovaného řízení je rozdělení procesorů na tzv. Mastery a Slavy. V procesoru, který je masterem je uloţen celý řídící program pro jednotlivé semafory jednotlivých procesorů (slavů). Ve slavech je pouze komunikační program, který na základě příkazů od mastera vykonává jednotlivé operace. Komunikace mezi Masterem a Slavy probíhá na 6 bitové sběrnici. ( Jeden vodič říkejme mu Data valid a 5.datových vodičích) Master Po svém spuštění pošle na vodiči Data valid náběţnou hranu, dává tím najevo, ţe data na datové sběrnici je adresa Slave. Poté začne po datové sběrnici posílat adresu slavu. Na sestupnou hranu Data valid po datové sběrnici pošle instrukce, kód, příkaz.
Slave Čeká na náběţnou hranu Data valid, přijde-li náběţná hrana data valid, přečte data z datové sběrnice (5 bitů). Data v této chvíli jsou adresou zařízení, se kterým chce komunikovat Master. Pokud to není adresa poţadovaného procesoru, čeká, neţ skončí
49
náběţná hrana Data valid. Sestupnou hranu Data valid ignoruje a přechází na začátek programu, čeká na příchod platné adresy při náběţné hraně Data valid. Je-li to adresa poţadovaného slavu, čeká, neţ skončí náběţná hrana Data valid. Čeká na sestupnou hranu Data valid. Pakliţe přijde sestupná hrana Data valid, přečte data z datové sběrnice (5 bitů), data jsou v této chvíli instrukce, příkaz, kód. Procesor instrukce dekóduje a podle kódu provede instrukci, procesor opět čeká na náběţnou hranu Data valid
Naprogramování světelné signalizace Nyní jsou známy veškeré potřebné informace pro samotné naprogramování světelné signalizace. Pro získání dalších informací pro úspěšné naprogramování tj. popis vývojového prostředí PICAXE
editoru, samotného procesoru je vhodné
nastudovat jiţ zmiňovanou práci Lubora Maňka, popřípadě publikace volně přístupné na internetu či web www.hses.cz , kde jsou dostupné přehledné tutoriály.
50
4 Závěr Bakalářská práce je zaměřena na výrobu modelu inteligentní křiţovatky. Byly vyrobeny tři modely křiţovatek. Kaţdá z navrhnutých křiţovatek je odlišně finančně a časově náročná. Konstrukce je koncipována tak aby byla co nejefektivnější pro daný účel a zároveň vyrobitelná v prostředí školní dílny. Tuto učební pomůcku lze vyuţívat při výuce informatických, praktických předmětů a dopravní výchovy na základní škole. Díky široké škále modifikací plánů křiţovatek, rozmístění semaforů je moţné pomůcku pouţívat opakovaně s různými dopravními situacemi. Do plánku libovolné křiţovatky lze umístit např. mobilní semafory. Tyto semafory simulují rozbitou vozovku apod. Bylo zjištěno, ţe při pouţití dálkově ovládaných aut nelze pouţít více autíček zároveň a řízení aut je velice obtíţné. Je vhodné tedy pouţít klasické angličáky, nebo autíčka řízená na dálku pomocí vodiče.
51
5 Použitá literatura FRIEDMANN, Zdeněk. Didaktika technické výchovy. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1993. ISBN 80-210-0764-8. FRIEDMANN, Zdeněk. Didaktika technické výchovy. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2001. ISBN 80-210-2641-3. FRIEDMANN, Zdeněk a Pavel PECINA. Didaktika odborných předmětů technického charakteru. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2013. ISBN 978-80-210-6300-6. HRBÁČEK, Jiří. Moderní učebnice programování jednočipových mikrokontrolérů PIC. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-136-5. HRBÁČEK, Jiří. Moderní učebnice programování jednočipových mikrokontrolérů PIC. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2007. ISBN 978-80-7300-137-7. HRBÁČEK, Jiří. Komunikace mikrokontroléru s okolím. 1. vyd. Praha: BEN technická literatura, 2000. ISBN 80-86056-42-2. KESL, Jan. Elektronika: učebnice : základní studijní materiál pro střední školy. 2., aktualiz. a rozš. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-143-8. KLETEČKA, Jaroslav a Petr FOŘT. Technické kreslení. Vyd. 1. Brno: CP Books, 2005, 252 s. ISBN 80-251-0498-2. MOJŢÍŠEK, Lubomír. Vyučovací metody. 2. vyd. Praha: SPN, 1977. Pedagogická teorie a praxe. MOŠNA, František. Didaktika základů techniky. 1. vyd. Praha: Univerzita Karlova, 1991. ISBN 80-7066-410-X. MOŠNA, František. Praktické činnosti pro 6.–9. ročník základních škol: provoz a údržba domácnosti: učebnice zpracovaná podle osnov vzdělávacího programu Základní škola. 2., upr. vyd. Praha: Fortuna, 2004. ISBN 80-7168-895-9.
PINKER, Jiří. Mikroprocesory a mikropočítače. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-110-1.
52
PLÍVA, Zdeněk. EAGLE prakticky: řešení problémů při běžné práci. 2. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2010. ISBN 978-80-7300-252-7. Navrhování světelných signalizačních zařízení pro řízení provozu na pozemních komunikacích: technické podmínky: TP 81. 2. vyd. Praha: Ministerstvo dopravy, 2006. ISBN 80-86502-30-9. ŠKÁRA, Ivan. Úvod do teorie technického vzdělávání a technické výchovy žáků základní školy. [určeno pro posl. pedag. fak.]. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 1993. ISBN 80-210-0743-5. ŠMEJKAL, Ladislav a Marie MARTINÁSKOVÁ. PLC a automatizace. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 1999. ISBN 80-86056-58-9. ZÁHLAVA, Vít. Návrh a konstrukce desek plošných spojů: principy a pravidla praktického návrhu. 1. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2010. ISBN 978-807300-266-4.
53
6 Internetové zdroje Rámcový vzdělávací program [online]. [cit. 2016-03-20]. Dostupné z: http://www.nuv.cz/uploads/RVP_ZV_2016.pdf Zákon o pozemních komunikacích [online]. [cit. 2016-03-20]. Dostupné z: http://www.vsechnyautoskoly.cz/zakon_o_provozu_na_pozemnich_komunikacich/rizeni_provozu_svetelny mi_signaly/ Jízda křižovatkou [online]. [cit. 2016-03-20]. Dostupné z: http://www.ibesip.cz/cz/ridic/zasady-bezpecne-jizdy/jizda-krizovatkou Světelná signalizace [online]. [cit. 2016-03-20]. Dostupné z: http://www.zakruta.cz/silnicni-zakon/30/jizda-krizovatkou/ Světelná signalizace [online]. [cit. 2016-03-20]. Dostupné z: www.zakruta.cz/silnicnizakon/79/svetelne-doprovodne-akusticke-signaly-a-vystrazna-svetla/ Světelná signalizace [online]. [cit. 2016-03-20]. Dostupné z: http://www.zakruta.cz/silnicni-zakon/88/rizeni-provozu-svetelnymi-signaly/ MANĚK, Lubor. Využití H&S robotického systému ve výuce technických předmětů na ZŠ. 2011. Masarykova univerzita. Vedoucí práce Doc, Ing Jiří Hrbáček, Ph,D. Bussines center [online]. [cit. 2016-05-22]. Dostupné z: http://business.center.cz/business/pravo/zakony/silnicni-provoz/cast1h2d4.aspx
54
7 Seznam obrázků
Obrázek 1: Zahloubení otvoru ........................................................................................ 22 Obrázek 2: Umístění vrutu .............................................................................................. 23 Obrázek 3: Hotový rám................................................................................................... 23 Obrázek 4: Příprava „papundeklu“ ................................................................................. 24 Obrázek 5: Zařezávání .................................................................................................... 25 Obrázek 6: Lepení smirkové vozovky ............................................................................ 25 Obrázek 7: Zatmelení nerovností .................................................................................... 26 Obrázek 8: Tvorba krajnic .............................................................................................. 26 Obrázek 9: Hotová část modelu ...................................................................................... 27 Obrázek 10: Tvorba obrubníků ....................................................................................... 27 Obrázek 11: Tvorba středicích čas.................................................................................. 28 Obrázek 12: Hotová křiţovatka ...................................................................................... 29 Obrázek 13: Barvení ploch ............................................................................................. 30 Obrázek 14: Hotová křiţovatka ...................................................................................... 30 Obrázek 15: Lepení trávníku .......................................................................................... 31 Obrázek 16: Hotová křiţovatka ...................................................................................... 31 Obrázek 17: Univerzální deska ....................................................................................... 33 Obrázek 18: Hotové tranzistorové pole a deska ............................................................. 33 Obrázek 19: Trubičky ..................................................................................................... 34 Obrázek 20: Výroba krytek............................................................................................. 35 Obrázek 21: Hotová krytka a krabička ........................................................................... 36 Obrázek 22 : Značka ....................................................................................................... 36 Obrázek 23: Hotový semafor .......................................................................................... 37 Obrázek 24: Navrtání otvorů .......................................................................................... 37 Obrázek 25: Podstavec.................................................................................................... 38 Obrázek 26: Rozmístění podstavců ................................................................................ 39 Obrázek 27: Robotická stavebnice (ZDROJ: HSES.cz) ................................................. 40 Obrázek 28: Pozice ......................................................................................................... 44 Obrázek 29: Signalizační plán pevných semaforů .......................................................... 45 Obrázek 30: Signalizační plán mobilních semaforů ....................................................... 46
55
Obrázek 31: Signálové schéma pro pevné semafory ...................................................... 47 Obrázek 32: Signálové schéma pro mobilní semafory ................................................... 48
56
8 Seznam tabulek Tabulka 1: Brzdná dráha vozidla .................................................................................... 16 Tabulka 2: Vztah rychlosti vozidla a volného pádu ....................................................... 17
57
9 Seznam příloh Příloha č. 1: Technická dokumentace – Rám (PDF) Příloha č. 2: Technická dokumentace – Podloţka plánu (PDF) Příloha č. 3: Technická dokumentace – Přední strana semaforu 3 LED (PDF) Příloha č. 4: Technická dokumentace – Přední strana semaforu 2 LED (PDF) Příloha č. 5: Technická dokumentace – Zadní celek semaforu 3 LED (PDF) Příloha č. 6: Technická dokumentace – Zadní celek semaforu 2 LED (PDF) Příloha č. 7: Technická dokumentace – Podstavec semaforu (PDF) Příloha č. 8: Technická dokumentace - Návrh plošného spoje 3 LED ( PDF) Příloha č. 9: Technická dokumentace- Návrh plošného spoje 2 LED (PDF) Příloha č. 10: Technická dokumentace – Signální schéma pevné semafory (PNG) Příloha č. 11: Technická dokumentace – Signální schéma mobilní semafory (PNG) Příloha č. 12: Technická dokumentace – Schéma zapojení decentr. řízení (PDF) Příloha č. 13: Technická dokumentace – Schéma zapojení central. řízení (PDF) Příloha č. 14: Finanční rozvaha modelu
58
