Systém, který na základě stavu světla detekuje snímání pohybu vzorová úloha (SŠ) Jméno ……………………
Třída ………………………
Datum ……………………
1 Teoretický úvod Cílem této úlohy je sestavit systém, který bude zvukově upozorňovat v případě detekování pohybu na základě stavu světla. Stav světla bude systém vyhodnocovat pomocí světelného senzoru, který umí na základě podílu hustoty světelného toku ve vlnové délce viditelného světla, vyhodnotit velikost intenzity svícení světla (svítivosti). Pohyb bude systém vyhodnocovat pomocí pohybového – ultrazvukového senzoru, který vysílá vysokofrekvenční ultrazvukové vlny a na základě odrazu a zpětného zachycení těchto vln od povrchu detekovaného tělesa, vyhodnocuje stav pohybu. Detekuje-li pohybový senzor pohyb v okamžiku setmění, začne systém vydávat zvukové upozornění. Bude-li ovšem v prostoru světlo, nebude pohybový senzor detekovat pohyb. Modul NXT na základě určitého programu zpracovává vstupní informace z připojených senzorů a při splnění zadaných podmínek vyhodnocuje výstupní stav zvukovou signalizací.
Obr.1: Celkový pohled; snímek: zdroj autor
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
2 Zadání 1
Navrhněte algoritmus pro uvedený systém
2
Vytvořte program dle daného algoritmu, nastavte hodnoty
3
Sestavte a zapojte systém
4
Naprogramujte modul NXT
5
Otestujte systém, zapište hodnoty do připravené tabulky
6
Proveďte změny nastavení (např. změna stavu světla, změna akustického upozornění) a vyhodnoťte funkčnost systému po provedených změnách
Obr.2: Řídící prvek; snímek: zdroj autor
Obr.3: Snímač světla; snímek:zdroj autor
Obr.4: Snímač pohybu; snímek: zdroj autor
Seznam dílů : - modul NXT - světelný senzor - pohybový senzor - propojovací kabely - díly pro uchycení, spojovací díly
Obr.5: Díly potřebné k sestavení systému; snímek: zdroj autor
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
Obr.6: Návrh možného algoritmu; snímek: zdroj autor
Obr.7: Schéma možného programu; snímek: zdroj autor
3 Postup práce 1. úkol: Systém umístěte na vhodné místo tak, aby světelný senzor snímal stav světla ve zvoleném prostoru. Pohybový senzor nasměrujte do míst, kde bude detekovat pohyb. Zapněte modul NXT a sledujte stav systému. 2. úkol: Nyní rozsviťte v prostoru světlo a proveďte pohyb, před pohybovým senzorem. Poznamenejte, zda se při tomto pohybu ozývá zvukový signál, či nikoliv. Následně zhasněte v prostoru světlo a opět proveďte pohyb před pohybovým senzorem. Opět poznamenejte, ozývá-li se zvukový signál. Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
3. úkol: Proveďte změnu nastavení systému tak, aby v případě světla systém detekoval pohyb a vydával zvukový signál a v případě setmění pohyb nedetekoval – nevydával zvukový signál. Navrhněte nový algoritmus pro toto nastavení, vytvořte podle něho nový program. 4. úkol: Navrhněte systém, který bude reagovat akustickým signálem v okamžiku, kdy nebude pohyb před pohybovým čidlem, při různém stavu svícení světla. Jakmile dojde k pohybu, systém ztichne.
4 Záznam výsledků 1. úkol: Při rozsvíceném světle systém nereagoval zvukovou signalizací na pohyb před pohybovým senzorem. V okamžiku setmění systém vydával zvukový signál při pohybu před pohybovým senzorem. Tabulka 1: Tabulka – úkol 1; zdroj autor
Situace Zvukový signál (ano, ne)
Světlo klid ne
Světlo pohyb ne
Tma klid ne
Tma pohyb ano
2. úkol: Po změně nastavení stavu vyhodnocování, systém při rozsvíceném světle reagoval na pohyb před pohybovým senzorem a vydával zvukový signál. Tabulka 2: Tabulka – úkol 2; zdroj autor
Situace Zvukový signál (ano, ne)
Světlo klid ne
Světlo pohyb ano
Tma klid ne
Tma pohyb ne
3. úkol: Změnou podmínky v algoritmu a následně v programu modulu NXT, bude systém v nadefinované světelné intenzitě vydávat zvukovou signalizaci v okamžiku klidu před pohybovým senzorem. Jakmile bude zaznamenán pohyb, systém ztichne.
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
5 Závěr Vlastnosti světla, především jas a barva, ovlivňují funkci světelného senzoru, který vyhodnocuje stav detekovaného světla. Velikost pohybujícího se předmětu ovlivňuje funkci pohybového senzoru. Sestavení systému je vhodné pro seznámení se s problematikou detekce světla, detekce pohybu a jejich vyhodnocování při splnění zadaných podmínek. Funkce systému úzce souvisí s problematikou elektroniky a výpočetní techniky.
6 Kontrolní otázky 1) Záření o vlnové délce nižší než viditelné světlo se nazývá: 2) Rychlost světla se blíží hodnotě: 3) Hustota světelného toku záření světla nám určuje: 4) Jaká číselná soustava se převážně používá ve výpočetní technice? 5) Která el. součástka umí uchovat el. náboj:
7 Použité prameny, zdroje http://www.lego.com/cs-cz/mindstorms Ostatní zdroje jsou od autora
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
