Systém zvukové signalizace a spouštění motoru na základě stavu světla vzorová úloha (SŠ) Jméno ………………………………… Třída …………………………………..
1.
Datum ………………………………..
Teoretický úvod
Cílem této úlohy je sestavit systém sledující stav světla, které bude vyhodnocováno spuštěným motorem nebo akustickou signalizací. V okamžiku rozsvíceného světla bude spuštěný motor a při zhasnutí světla se motor zastaví a spustí se zvuková signalizace. Systém může sloužit jako hlídač stavu určitého zařízení (zapnuto/vypnuto). V okamžiku, kdy je zařízení zapnuté a má rozsvícenou kontrolku (světelnou signalizaci), je spuštěn motor s ventilátorem. Jakmile se zařízení vypne (zhasne kontrolka), ventilátor přestane běžet a systém vydává akustické upozornění. 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). Vstupní informace ze světelného senzoru zpracovává modul NXT, který bude při splnění zadaných podmínek na základě programu vyhodnocovat výstupní stav akustickou signalizací, nebo spouštěním motoru.
Obrázek 1: Celkový pohled+ zdroj autor
2. Obr.1: Celkový pohled snímek: zdroj Motivace autor žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
2.
Zadání Navrhněte algoritmus pro uvedený systém. Vytvořte program dle daného algoritmu, nastavte hodnoty. Sestavte a zapojte systém. Naprogramujte modul NXT. Otestujte systém, zapište hodnoty do připravené tabulky. Proveďte změny nastavení (např. změna stavu světla, změna akustického upozornění a vyhodnoťte výstup systému po provedených změnách
3.
Seznam použitých dílů
Obrázek 2: Komponenty; zdroj autor
Seznam dílů:
̶
̶
̶
̶
̶
̶
modul NXT světelný senzor motor propojovací kabely díly pro uchycení spojovací díly
Obrázek 3: Použité díly, zdroj autor
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
Algoritmy zapojení
Start Kontrolka (světlo)
Start
ANO svítí
Ventilátor (motor)
Motor
Zvuk
Ne
Kontrolka (tma)
Světlo
Ano
NE nesvítí
Zvukové upozornění
Obrázek 4: Algoritmus I; zdroj autor
Obrázek 5: Algoritmus II; zdroj autor
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
4.
Postup práce
1. úkol: Systém umístěte na vhodné místo tak, aby světelný senzor snímal zdroj světla. Zapněte modul NXT a sledujte stav systému. Nyní rozsviťte zdroj světla a sledujte, zda se spustí motor. Následně zhasněte zdroj světla a sledujte, zda se začne ozývat zvukový signál. Výsledné stavy zaznamenejte do připravené tabulky. 2. úkol: Proveďte změnu nastavení tak aby systém v případě svícení světla spustil zvukovou signalizaci a v okamžiku zhasnutí světla spustil motor. Opět zaznamenejte výsledné stavy do připravené tabulky. 3. úkol: Navrhněte a vytvořte systém, který bude v okamžiku svícení světla mít spuštěný motor i zvukovou signalizaci a při zhasnutí světla se spustí pouze zvuková signalizace, ovšem jiná. Navrhněte nový algoritmus a vytvořte program pro tento systém.
5.
Záznam výsledků
1. úkol: Při rozsvíceném světle má systém spuštěný motor. V okamžiku zhasnutí světla se motor zastaví a systém spustí zvukovou signalizaci. Při opětovném rozsvícení se zastaví zvuková signalizace a opět se spustí motor. Tabulka 1: Záznam měření I
Motor
Zvuk
Světlo svítí
Ano
Ne
Světlo nesvítí
Ne
Ano
2. úkol: Po změně v algoritmu a následně v programu bude systém při rozsvíceném světle zvukově upozorňovat bez spuštěného motoru. V okamžiku zhasnutí světla se spustí motor a bez zvukové signalizace. Tabulka 2: Záznam měření II
Motor
Zvuk
Světlo svítí
Ne
Ano
Světlo nesvítí
Ano
Ne
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
6.
Závěr
Vyhodnocování spouštěním motoru a zvukovým signálem je dáno nastavením programu na základě vytvořeného algoritmu. Změnou algoritmu a následně programu, můžeme vytvořit konkrétní systém plnící naprogramovanou funkci na základě potřebných předpokladů vstupních hodnot světla. Vlastnosti světla, především jas a barva, ovlivňují funkci světelného senzoru, který vyhodnocuje stav zvukovým upozorňováním a spouštěním motoru. Sestavení systému je vhodné pro seznámení se s problematikami tvorby algoritmu, programování, detekce světla, vyhodnocování vstupních parametrů. Funkce systému úzce souvisí s problematikou výpočetní techniky a elektroniky.
7.
Kontrolní otázky 1. 2. 3. 4. 5.
8.
Při průchodu světelného paprsku na rozhraní dvou optických prostředí dochází: Barevné spektru vzniká: Světlo procházející optickou čočkou – spojkou se: Světlo procházející optickou čočkou - rozptylkou se: Zdrojový kód programu je:
Použité prameny, zdroje
Zdroje jsou od autora
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
