ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΝΟΣ ΡΟΜΠΟΤ ΑΠΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΚΟΥΠΙΔΙΑ

Transcript

1 ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΕΝΟΣ ΡΟΜΠΟΤ ΑΠΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΣΚΟΥΠΙΔΙΑ ΕΣΠΕΡΙΝΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΜΕ ΛΥΚΕΙΑΚΕΣ ΤΑΞΕΙΣ ΛΙΒΑΔΕΙΑΣ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ Το πρόγραμμα εντάσσεται στη θεματολογία «Ανακύκλωση σκουπιδιών στα πλαίσια της περιβαλλοντικής αγωγής» ΜΑΘΗΤΕΣ ΤΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΛΜΠΑΝΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΜΠΡΑΧΙΜΙ ΟΡΧΑΝ ΝΙΚΟΛΟΥΛΙΑ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΣΑΒΟΥΛΙΔΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΤΑΓΓΑΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΤΑΣΣΙΟΣ ΒΛΑΣΗΣ ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ ΛΩΛΗΣ (ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ-ΠΕ19)

2 ΤΕΧΝΙΚΟ ΚΟΜΜΑΤΙ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Με τους μαθητές χωρίσαμε την εργασία σε τρία βασικά μέρη : 1. Κατασκευή του Μηχανικού μέρους του Ρομπότ 2. Κατασκευή του Ηλεκτρονικού Κυκλώματος του Ρομπότ 3. Προγραμματισμός του Ρομπότ

3 1. Μηχανικό Μέρος του Ρομπότ Από ένα πλήθος Ηλεκτρονικών σκουπιδιών επιλέξαμε τα κομμάτια που θα χρειαστούν για το μηχανικό μέρος του Ρομπότ.

4 Τα κομμάτια που επιλέξαμε είναι : - Το κάλυμμα μίας συσκευής floppy για το βασικό κορμό του ρομπότ. Πάνω εκεί θα στηριχτούν όλα τα υπόλοιπα εξαρτήματα. Έγιναν κάποιες τομές στα πλάγια για να χωρέσουν οι σερβοκινητήρες

5 Μετά την τομή προστέθηκαν οι σερβοκινητήρες. Σ' αυτό το σημείο θα μπορούσαμε να επιλέξουμε κάποιο μοτεράκι από παλιό παιχνίδι αρκεί να έχει τη δυνατότητα ρύθμισης στροφών. Αξίζει να σημειώσουμε ότι ο μαθητής Σαβουλίδης Νικόλαος της Γ' Λυκείου Εσπερινού (Τεχνολογικής Κατεύθυνσης) μας παραχώρησε δύο σερβοκινητήρες, την κάρτα Basic Stamp 2 και έναν μετασχηματιστή, τα οποία βρίσκονταν στην αποθήκη του σπιτιού του. Τα παραπάνω αποτελούσαν κομμάτια που πουλούσε μια εταιρεία στα περίπτερα πριν από χρόνια και που αγόρασε ο μαθητής αλλά δεν αξιοποίησε μέχρι εκείνη τη στιγμή. Η κάρτα παρουσιάζει κάποια προβλήματα και ορισμένες φορές υπολειτουργεί λόγω υπερφόρτισης κάποιων πυκνωτών. Αυτό το πρόβλημα το αντιμετωπίσαμε βγάζοντας για κάποια λεπτά τον μετασχηματιστή από την πρίζα.

6 Για καλύτερα αποτελέσματα δέσαμε τους σερβοκινητήρες πάνω στο σασί.

7 Για τις μπροστινές ρόδες, οι οποίες τοποθετήθηκαν στους σερβοκινητήρες, επιλέξαμε κάποια πλαστικά γρανάζια από έναν παλιό εκτυπωτή και έναν παλιό σαρωτή.

8

9

10

11

12 Για τη δημιουργία της πίσω ρόδας είχαμε δύο επιλογές: η μία ήταν να χρησιμοποιήσουμε ένα σφαιρίδιο από ένα παλιό ποντίκι και η άλλη να χρησιμοποιήσουμε ένα παλιό πλαστικό γρανάζι σε συνδυασμό με το μεταλλικό κομμάτι του σκελετού ενός παλιού εκτυπωτή, το οποίο είχαμε επεξεργαστεί κατάλληλα. 1η επιλογή

13

14

15 2η Επιλογή

16

17

18

19 Σχεδιάσαμε και τις δύο επιλογές αλλά αρχικά υλοποιήσαμε μόνο τη 2η, διότι δεν είχαμε τη δυνατότητα και το εργαλείο για να τρυπήσουμε με ακρίβεια το σφαιρίδιο του ποντικιού. Τελικά, τη λύση την έδωσε ο Τάγγας Ιωάννης, μαθητής της Γ' τάξης του Εσπερινού Λυκείου

20 (Τεχνολογική Κατεύθυνση), ο οποίος κατάφερε με τα μηχανήματα που διαθέτει να τρυπήσει και να κατασκευάσει την πίσω ρόδα. Επομένως δεν χρειάστηκε να χρησιμοποιήσουμε την εναλλακτική 2η επιλογή. Η κάρτα BASIC STAMP 2 τοποθετήθηκε επάνω στο σασί όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

21 Οι αισθητήρες που χρησιμοποιήσαμε στη συγκεκριμένη εφαρμογή είναι αισθητήρες υπέρυθρων, δηλαδή χρησιμοποιήσαμε δύο IR LEDs και δύο IR RCVRs. Τα IR LEDs τα πήραμε από δύο παλιά τηλεκοντρόλ τηλεόρασης.

22

23 Κολλήσαμε με ένα κολλητήρι δύο καλώδια, ένα κόκκινο και ένα μαύρο (εδώ έχει σημασία το χρώμα των καλωδίων για μας γιατί θα μας διευκολύνει αργότερα στη συνδεσμολογία του ηλεκτρονικού κυκλώματος). Γενικά, είναι καλό να υπάρχει μια συνέπεια στα χρώματα των καλωδίων που χρησιμοποιούμε γιατί έτσι διευκολύνεται το έργο της συνδεσμολογίας του ηλεκτρονικού κυκλώματος.

24

25

26 Τα IR LEDs τα καλύψαμε με μονωτική ταινία αφήνοντας μόνο από μπροστά μια μικρή διέξοδο για τις υπέρυθρες.

27 Τα IR RCVRs θα μπορούσαμε να τα πάρουμε από παλιές τηλεοράσεις, αλλά στην προκειμένη περίπτωση μας τα έδωσε ο ίδιος μαθητής που είχε και την κάρτα Basic Stamp2 στην αποθήκη του σπιτιού του.

28 2. Κατασκευή του Ηλεκτρονικού Κυκλώματος του Ρομπότ Λίγα λόγια για τους αισθητήρες Οι αισθητήρες υπερύθρων λειτουργούν στη συγκεκριμένη εφαρμογή ως εξής: To IR LED εκπέμπει το σήμα προς τα έξω μετατρέποντας το ηλεκτρικό σήμα που του δίνει η κάρτα (Basic Stamp 2) σε ασύρματο σήμα, ενώ ο IR RCVR (receiver) προσλαμβάνει το σήμα και το ξαναμετατρέπει σε ηλεκτρικό δίνοντάς το στην κάρτα BS2, η οποία ενεργεί καταλλήλως. Η φιλοσοφία πίσω από τη λειτουργία των αισθητήρων είναι περίπου ίδια με αυτή που ακολουθούν τα σόναρ των υποβρυχίων ή οι φάλαινες προκειμένου να μη χάνουν τον προσανατολισμό τους μέσα στη θάλασσα. Ειδικότερα, όταν το IR LED εκπέμπει το σήμα και κοντά του υπάρχει κάποιο αντικείμενο, τότε το σήμα ανακλάται και επιστρέφει πίσω. Αν έχουμε, τώρα, έναν receiver, τότε αυτός θα λάβει το σήμα και θα δώσει στο ρομπότ κάποιο ηλεκτρικό σήμα, το οποίο θα αξιοποιηθεί ανάλογα με τον προγραμματισμό που έχουμε κάνει. Αν δεν υπάρχει αντικείμενο κοντά, τότε το σήμα θα χαθεί στο χώρο. Για την καλύτερη εστίαση της εκπομπής του σήματος μονώνουμε με κάποια ταινία τα IR LEDs, όπως είπαμε και παραπάνω. Όπως φαίνεται στο σχήμα, ο receiver έχει 3 ακροδέκτες (τροφοδοσία 5V, γείωση, σήμα). Ο ακροδέκτης για το σήμα βραχυκυκλώνεται με μια αντίσταση 220 Ω. Το IR LED έχει μία είσοδο η οποία είναι συνδεδεμένη σε σειρά με μία αντίσταση 2ΚΩ και μία έξοδο που γειώνεται.

29 Όταν το ρομπότ λοιπόν ενώ κινείται στο χώρο συναντήσει κάποιο εμπόδιο, θα έχουμε ένα ισχυρό σήμα, λόγω ανάκλασης, είτε στον αριστερό receiver είτε στο δεξιό receiver. Στη συνέχεια, η κάρτα BS2 θα δώσει την κατάλληλη ισχύ στους σερβοκινητήρες, ανάλογα με το πρόγραμμα που έχουμε ενσωματώσει στην κάρτα. Προαιρετικά, έχουμε τοποθετήσει στην κάρτα και ένα πολύ μικρό ηχείο, το οποίο με βάση τον προγραμματισμό που θα δούμε παρακάτω εκπέμπει μια νότα διαφορετική κάθε φορά. Δηλαδή, αν υπάρχει αντικείμενο αριστερά του ρομπότ, εκπέμπει τη νότα "σολ", αν υπάρχει αντικείμενο δεξιά εκπέμπει τη νότα "ρε", ενώ αν υπάρχει αντικείμενο και αριστερά και δεξιά τη νότα "ντο". Αυτό το κάναμε για να δούμε, στην αρχή του πειράματος, αν λειτουργούν οι αισθητήρες και αν δουλεύει το πρόγραμμα. Θα μπορούσαμε αντί για ηχείο να είχαμε τοποθετήσει λαμπάκια από έναν παλιό εκτυπωτή, όπως φαίνεται στην εικόνα. Αν είχαμε δηλαδή αντικείμενο από τα αριστερά να άναβε το αριστερό λαμπάκι κ.ο.κ Τέλος, αν θα θέλαμε να έχουμε δυνατότερο ή ασθενέστερο ηλεκτρικό σήμα στους αισθητήρες, θα μπορούσαμε να αυξομειώσουμε το μέγεθος των αντιστάσεων. Το αποτέλεσμα της συνδεσμολογίας φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

30

31 3. Προγραμματισμός του Ρομπότ

32