第十三課Sensing(Vex輸入設(shè)備)

1、機(jī)器人的五官傳感器 人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息，必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官，在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。為適應(yīng)這種情況，就需要傳感器。因此可以說，傳感器是人類五官的延長，又稱之為電五官。定義 傳感器（英文名稱：transducer/sensor）是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 常將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬：光敏傳感器視覺聲敏傳感器聽覺氣敏傳感器嗅覺化學(xué)傳感器味覺壓敏、溫敏

2、、流體傳感器觸覺輸入設(shè)備 模擬量和數(shù)字量模擬量：一定范圍的電壓信號的值數(shù)字量：只有兩個值1和0（即高和低）模擬和數(shù)字 模擬傳感器通過導(dǎo)線發(fā)送電壓與VEX控制器實現(xiàn)通信。通過測量所發(fā)送的在零與最大電壓之間的電壓差，VEX控制器能夠把電壓當(dāng)作進(jìn)程中的一個數(shù)值。這樣，模擬傳感器可以檢測和通信范圍內(nèi)的任何數(shù)值。 如一個光傳感器，能夠辨別光的強(qiáng)度，在完全黑暗的時候發(fā)送零電壓，在光很強(qiáng)的時候發(fā)送最大電壓，在其它情況下根據(jù)光的強(qiáng)度發(fā)送其他數(shù)值。如圖所示： 如一個光傳感器，通過測量光的強(qiáng)度，在完全黑暗的時候發(fā)送零電壓，在光很強(qiáng)的時候發(fā)送最大電壓，在其它情況下根據(jù)光的強(qiáng)度發(fā)送其他數(shù)值。如圖所示： 模擬傳感器的不

3、足之處在于：在電路中，很難發(fā)送和維持一個精確的電壓數(shù)值。而數(shù)字傳感器即使在電“混亂”狀態(tài)也能夠發(fā)送可靠性較高的信號。數(shù)字信號只有兩個值：高或低。 數(shù)字傳感器發(fā)送電壓，與模擬傳感器一樣，只是不能發(fā)送從零到最大值之間的數(shù)值，而只能發(fā)送零或最大值了。如果VEX控制器檢測到界于零與最大值之間的值，就會默認(rèn)是電干擾所導(dǎo)致的，它將顯示比較接近的最大值或者是零。 只能有這兩個數(shù)值而不是整個范圍內(nèi)的數(shù)值似乎是個缺陷，許多情況下，這樣也有很多優(yōu)點。比如，啟動工具中的碰撞開關(guān)就是一個數(shù)字傳感器。由于它的目的在于測試是否有事物碰到碰撞開關(guān)，所以只要兩個數(shù)值已經(jīng)足夠了。碰撞開關(guān)碰撞開關(guān)觸碰傳感器 開關(guān)的詞語解釋為開啟

4、和關(guān)閉 ，碰撞開關(guān)定義為由外部刺激所反饋的信號，生活中我們經(jīng)常見到的門鈴、和遙控器等都可以視為碰撞開關(guān)的應(yīng)用。碰撞開關(guān)是數(shù)字式的傳感器。它有兩種狀態(tài)：即開和關(guān)。當(dāng)碰撞開關(guān)斷開的時候，定義為1。當(dāng)碰撞開關(guān)閉合的時候，定義為0。限位開關(guān)限位開關(guān) 限位開關(guān)是數(shù)字式的傳感器。和碰撞開關(guān)類似；它有兩種狀態(tài)：即開和關(guān)；當(dāng)限位開關(guān)斷開的時候，定義為1，當(dāng)限位開關(guān)閉合的時候，定義為0。光敏傳感器光敏傳感器 光傳感器是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。 光敏元件包括光敏電阻和光敏三極管等電子元件 光敏傳感器是模擬式的傳感器，它是用來檢測周圍環(huán)境光

5、線的亮暗的傳感器；把光線由亮到暗的范圍定義在0到1024。值越小表示光線越亮，值越大表示光線越暗。 光敏電阻 光敏三極管巡線傳感器巡線傳感器 尋線傳感器包括一個紅外線傳感器和一個紅外LED 燈。它向周圍的環(huán)境中發(fā)射紅外光，然后傳感器感應(yīng)周圍反射回來的光線，根據(jù)反射光的強(qiáng)度來決定反射表面的反射率。淡色的表面比黑暗的表面要反射更多的紫外線，這樣傳感器看起來它就更明亮。 這樣傳感器看起來它就更明亮。這樣傳感器就可以探測到白色表面的一條黑線或黑色表面的一條白線。反射式紅外線傳感器巡線傳感器是模擬式的傳感器，它是用來檢測顏色的傳感器；把顏色的深淺由白到黑的范圍定義在0到1024。值越小表示顏色越白，值越

6、大表示顏色越黑。安裝實物圖編碼器編碼器 編碼器常用于動力系統(tǒng)中，包括計算前進(jìn)路程和精確轉(zhuǎn)彎，它包括一個LED燈和光敏傳感器，它用光敏傳感器探測一個隨軸轉(zhuǎn)動的帶孔的圓盤來計算軸的轉(zhuǎn)速以確定輪子走了多遠(yuǎn)。 編碼器是用紅外線傳感器來探測LED燈發(fā)射的光透過圓盤的光。圓盤一圈有90個孔。 軸圈數(shù)=孔數(shù)/90路程= 2*R(輪子半徑）*軸圈數(shù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 編碼器是一個數(shù)字式的傳感器。它能夠用來測量和定義馬達(dá)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)或者路程，編碼器一般插在中斷端口（INTERRUPTS），取值范圍：-3267832678。編碼器的基本安裝超聲波傳感器超聲波傳感器 超聲波傳感器是用超聲波來探測周圍事物的有無或者相對距離。超

7、聲波傳感器包含兩個部分：一個發(fā)射器，產(chǎn)生40kHz 的聲波；一個探測器，探測頻率為40kHz的聲波，并將其轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)回微處理器。原理超聲波傳感器利用高頻率的聲波來探測障礙物。它發(fā)射一個超聲波信號，聲波被外界物體反射回來。然后超聲波傳感器就可以根據(jù)接收到的信號的時間和強(qiáng)弱計算出離障礙物的距離?；驹韴D 超聲波傳感器有兩根連接線，確保標(biāo)有Output標(biāo)簽的線連接到主控器的中斷端口；確保標(biāo)有Input標(biāo)簽的線連接到主控器的數(shù)字輸出端口（默認(rèn)的為1116）。 超聲波的取值范圍：2100cm，小于3cm是超聲波的盲區(qū)，在2cm以內(nèi)就檢測不到任何物體。角度傳感器角度傳感器 角度傳感器是可變電阻器的一

8、種。通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動或滑動系統(tǒng)組成，即靠一個動觸點在電阻體上移動，獲得部分電壓輸出。角度傳感器連接模擬輸入端口，VEX機(jī)器人根據(jù)角度傳感器原理通過輸出電壓不同可在220度的角度內(nèi)測量軸轉(zhuǎn)動的角度。超過這一范圍會造成角度傳感器的損壞。輸出設(shè)備 VEX的基本輸出元件有：馬達(dá)、音響、燈光和屏幕等，程序運行時，這些元件提供的反饋信息可以讓我們隨時檢驗程序運行的情況，讓我們了解程序是否如我們設(shè)計的那樣，達(dá)到了設(shè)計的要求。馬達(dá) 馬達(dá)是給機(jī)器人提供動力的主要裝置，通常也被稱為電機(jī)。Vex常用的電機(jī)有普通三線電機(jī)、大功率輸出電機(jī)和伺服電機(jī)。普通電機(jī)伺服電機(jī)用途 普通電機(jī)多用在驅(qū)動輪上，以及對控制精度要求不高的裝置。 大扭矩電機(jī)多用于機(jī)械臂，起重裝置等對力矩要求較高的運動裝置上。 伺服電機(jī)可以在120度的角度范圍內(nèi)任意開啟和關(guān)閉，它可以用在一些需要精確移動的地方。例如：用來開啟或關(guān)閉一個夾子。注意： 馬達(dá)轉(zhuǎn)向的判別：馬達(dá)的輸出軸正對自己，順時針表示正轉(zhuǎn)，逆時針表示反轉(zhuǎn)。一般情況下，裝在機(jī)器人左側(cè)的馬達(dá)在ROBOTC程序設(shè)置中應(yīng)設(shè)置為反轉(zhuǎn)，這樣才能保證左右輪前后移動方向一致。音響 VEX套裝中并沒有提供喇叭，但卻提供了聲音的輸出端口SP，同時ROBOTC也提供了有關(guān)的聲音輸出功能，為此我們可以自己制作一個聲音輸出的裝置，接入VEX中，并享受聲音與音樂帶來的快