Спидометр для наблюдения за информатика
2 Рис. 1. Микроконтроллер Arduino UNO Вывод: Изучив возможные устройства, которые могут выполнять программы, я пришел к выводу, что для создания небольшого прибора, управляемого программой необходимо использовать микроконтроллер. Чтобы создать спидометр для моего велосипеда, я решил воспользоваться микроконтроллером Arduino UNO. Что такое программа, как написать программу для небольшого устройства? Углубляясь в изучение вопроса о том, как написать программу для выбранного мной контроллера Arduino UNO, оказалось, что для этого необходимо установить на обычный стационарный компьютер специальную среду для разработки, которую можно скачать с сайта (рис.2) ИНФОРМАТИКА 43 Контроллер будет в точности следовать написанному скетчу, если загрузить его при помощи USB-кабеля. Для того чтобы начать писать cскетчи для микроконтроллера Arduino я разобрался со следующими основными элементами программ: функции; переменные; математические операторы; операторы ветвления; циклы. Вывод: Программа - это последовательность действий, описанных на специальном языке программирования, которые в точности будет выполнять компьютер или контроллер. Для создания простой программы для контроллера Arduino необходимо знать, что такое функции, переменные, операторы, команды ветвления и циклы. Как программа может управлять устройствами и механизмами? На рисунке 3 изображен контроллер Arduino, на котором можно увидеть 13 цифровых входов-выходов. Рис. 2 Среда программирования для Arduino В этой среде, используя специальный язык программирования, можно писать последовательность действий который должен совершать контроллер. Эта последовательность действий и называется программой. Программу для контроллера Arduino еще называют скетчем (sketch). Рис. 3. Цифровые входы и выходы и аналоговые входы Arduino Цифровые входы-выходы - это контакты которые можно использовать и как входы, и как выходы. Как будет работать каждый контакт можно задать в скетче, разместив специальную команду в функции setup(). Когда, цифровые контакты используются в качестве выходов, они действуют подобно маломощным источникам электропитания, которые при помощи специальных команд можно включать или выключать. Таким образом, подавая и отключая электропитания на контакты мы можем управлять разными устройствами. Я, изучая Arduino подключал к нему и мог управлять следующими устройствами: светодиоды; Электромотор; сервопривод; Автомат для запуска мыльных пузырей: Воспользовавшись полученными знаниями по управлению электродвигателем и сервоприводом, я создал автомат для запуска мыльных пузырей и написал программу, которая заставляет его работать (Рис.4, приложение 1). Сделанный мной автомат
4 единенный с выходом A1 еще из контактом GND (земля) на контроллере при помощи резистора. Таким образом, при размыкании геркона выход A1 будет соединен через резистор с землей и analogread должно на выдать значение равное 0. Но, проверяя работу Геркона с магнитом я выяснил, что с имеющимся у меня резистором при замкнутом герконе при помощи функции analogread мы получаем значение около 1000 (однозначно больше, чем 100). А при разомкнутом герконе, полученное значение лежит в промежутке от 0 до 6 (однозначно меньше чем 100). Поэтому, при написании программы мы будем считать геркон разомкнутым, если полученное при помощи analogread значение меньше чем 100, и замкнутым если это значение больше, чем 100. На рисунках 6-8 видно, как я закрепил на колесе велосипеда магнит и геркон, чтобы обеспечить замыкание геркона при каждом повороте колеса. ИНФОРМАТИКА Подключение сервопривода 45 Сервопривод я подключил к контактам питания и GND, а также к цифровому выходу 9, при помощи которого мы будем задавать положение сервопривода. На рисунке 9 видно какое табло спидометра мы сделали, чтобы показывать скорость передвижения велосипеда. На вал сервопривода я прикрепил красную стрелку, которая будет указывать на скорость передвижения велосипеда. Рис. 6 Рис. 9. Спидометр Проверив работу сервопривода оказалось, что при скорости равной 0, угол отклонения вала сервопривода должен быть равен Таким образом при изменении скорости от 0 до 20 км/час мне будет необходимо изменять положение угла стрелки от 180 до 0 градусов. Вычисления скорости. Для того чтобы вычислить скорость передвижения велосипеда, мне нужно разделить пройденное велосипедом расстояние в километрах на время, за которое это расстояние было пройдено. Рис. 7 Рис. 8 Рис Подключение геркона Т.е. чтобы узнать какая скорость была у велосипеда во время одного поворота колеса нам нужно узнать расстояние, которое прошел велосипед за один оборот колеса и узнать время за которое этот оборот был совершен. Расстояние величина, постоянная и просто равна длине колеса, которое я измерил, как показано на рисунках Расстояние оказалось равным 1,43 метрам. Но так как мы считаем скорость в километрах в час, то переведем это расстояние в километры:
5 46 ИНФОРМАТИКА Рис. 10 Рис. 11 Рис Измерение длины окружности колеса Время, за которое, выполняется один оборот колеса я вычислил внутри моей программы по формуле: t_ms = millis() ms, где millis() функция, которое выдает нам текущее время (т.е. когда было замыкание контакта геркона), а ms это время когда было предыдущее срабатывание геркона. Значение ms мы каждый раз запоминаем при срабатывании геркона и используем его, при следующем замыкании. Но, t_ms это время поворота колеса в миллисекундах, а нам нужно в часах, поэтому переведем это время сначала в секунды t сек, затем в минуты t мин и потом в часы t час, итак: t _ ms t cek =,, 1000 а значит: speedometr = wheel_m 3600/t_ms. Вычисление угла поворота вала сервопривода. Так как я решил измерять скорость от 0 до 40 километров в час (быстрее велосипед не разгонится), то если бы 0км час соответствовал угол отклонения стрелки 0 градусов, а скорости 40 км/час угол 180 градусов, то скорости 1 км/час соответствовал бы угол равный градусов. Поэтому, произвольной скорости V км/ 180 час, соответствовал бы угол, равный V 40 градусов. Значит в программе угол отклонения стрелки мы вычисляем как: angle = speedometer * 180 /40. Но, так как у нашего сервопривода крайнее левое положение вала соответствует 180 градусам, а крайнее правое 0 градусам, то мне пришлось вычислить правильное значение для вала по следующей формуле: 180 angle. Программа спидометр В результате моих размышлений я написал программу (приложение 2), которая показывает правильную скорость движения велосипеда на основании измеренных данных (длины колеса и времени одного его поворота). Проверка точности показаний изготовленного спидометра. Для проверки точности показаний созданного мной спидометра был приобретен велокомпьютер Cyclotech i6 промышленного производства и также установлен на велосипед. Ну и скорость в километрах в час будет равна: Поэтому в программе, для вычисления скорости, я буду использовать следующее выражение: Рис. 12 Сравнение работы спидометра с эталоном Во время движения колеса показания двух спидометров, работающих одновременно совпадали, что подтверждает правильность работы программы и моего устройства (рис. 12).
Линейка- для измерения расстояний, транспортир-углов.термометр- для измерения температуры.барометр- для измерения атмосферного давления.компас- для ориентировки по сторонам света.телескоп- для наблюдения за небесными телами.микроскоп-для наблюдения за микромиром
Линейка - для измерения линейных размеров (длин, расстояний)
транспортир - для измерения плоских углов
термометр - для измерения температуры
барометр - для измерения давления
компас - для ориентирования по сторонам света (по азимуту) и для измерения азимутальных углов
телескоп - для наблюдения за макромиром, то есть за большими телами - небесной сферой (за звёздами, планетами и др., то есть за космосом)
микроскоп - для наблюдения за микромиром (то есть за маленькими телами)
курвиметр - для измерения длин криволинейных линий
динамомерт - для измерения сил
весы - для измерения массы
часы - для измерения времени
Новые вопросы в Информатика
10***. Составь условие задачи с переменными v, v, t, 8 по рисунку 5. Составь программу и блок-схему по составленному условию задачи. V=a V = b t (врем … я) S (расстояние ) Рис. 5
8**. Разработай программу на языке Python по блок-схемам, пред ставленным на рисунках 2 и 3. Вычисли результат, подставив заданные значения переменных … a, b, cв блок-схему. а) а = 1, b = 2, с = 5. б) а = 2, b = 4, с = 3 = а) а = 5, b = 2, с = 6, d = 3 б) а = 1, b = 1, с = 2, d = 2 По блок-схеме (рис. 2). По блок-схеме (рис. 3).
7***. Как оплатить сумму в S тенге с помощью наименьшего количества монет номиналом К, Ри N тенге? Составь блок-схему выполнения задания, составь прог … рамму. S, К, Ри N – целые числа. Результат Пример 217 10 51 345 100 105 24 Примечание 21 + 1 + 2 = 24 3 +4 +1=8
3. Рассмотри картинки датчиков. Напиши название каждого из них. Укажи соответствие между устройством и его функцией 1) 2) 3). (.) CHO Определяет яркос … ть внешнего освещения Определяет наличие предмета и расстояние до него Определяет цвет предмета Определяет яркость предмета Измеряет угол вращения Измеряет скорость вращения в градусах и секундах
Задание 2. Дан номер места в плацкартном вагоне. Опре- делите, какое это место: верхнее или нижнее, спальное или боковое.
Упражнение 7 из 9 Определи синтаксическую роль указательных местоимений в предложениях. Выбери верный вариант ответа из списка. Что С возу упало, то и … пропало. То и добро, что до нас дошло. Чего себе не хочешь, того и другому не желай. Не велика птичка-синичка, и та свой праздник помнит
Прилетят к тебе зимой разные синички, поползни,дятлы. Какое предложение повествовательное или побудительное?
1) Выпиши номер предложения, в котором встречается обособленное определение (число без точки в конце). 1. Из-за входной двери доносились голоса: там п … ереговаривались растревоженные соседи. 2. Заглянул на верхнюю полку, где стояла завязанная банка с мёдом, и потыкал её пальцем. 3. Пущенные в него стрелы упали, жалкие, обратно на землю. 4. Ровно дыша, Павел погрузился в крепкий сон выздоравливающего. Ответ: 2) Объясни условие обособления: О определение, выраженное причастным оборотом, относится к личному местоимению О определение, которое выражено причастным оборотом, стоит после главного слова О определение с дополнительным обстоятельственным значением Омежду определением и определяемым словом есть другие члены предложения
Помогите плиз написать сочинение-рассказ на тему: "Стёпа дрова колет" 1 задание. Используя из текстов в качестве вступления: первый текст: Вы не знает … е нашего Стёпу? Хвастун он страшный. -Я вчера все дрова переколол,-сказал Стёпа однажды. -Когда тынаучился?-спрашиваем мы. -А я давно умею,-отвечает он. -Тогда покажи, а мы посмотрим,как это у тебя получается. Второй текст: Смотрел я, как отец дрова колет, и подумал: "И я смогу. Что тут уметь? Взмахнёшь посильней топором-раз!-и готово!" И вот однажды. 2 задание. В заключении одну из пословиц: 1. С тем неужиться, кто любит браниться. 2. И мудрому человеку совет требуется. 3. Будете друг за дружку держаться-можете ничего не боятся. 4. Вместе и беда легче переносится. 5. Кто хвалится, тот с горы свалится. 6. Кто работы не боится, у того она и спорится. 7. Дело мастера боится.
Наблюдать — это смотреть и слушать. Так мы получаем информацию. Зарисовывать, запоминать, записывать — это уже относится к хранению информации, так мы сохраняем полученную информацию.
2. Соедини стрелками по смыслу.
Примечание: Подумать, обдумывание — это обработка информации
3. Рассмотри рисунок. Собранную информацию представь текстом по образцу.
| Это пчела. У неё два крыла, два глаза, шесть ног и полосатое брюшко. |
Это одуванчик. У одуванчика фигурные листья. Во время дождя его бутон закрыт.
Это щенок. Щенок маленький. У него четыре короткие лапы, короткий хвост и два висячих уха. Щенок что-то вынюхивает.
Выбери два любых способа получения информации и устно сравни их между собой: чем похожи и чем различаются.
Чем похожи и чем различаются наблюдение и беседа.
Для беседы нужен еще один человек (который будет источником информации), для наблюдения нет (источником информации может быть любой предмет). При беседе мы получаем информацию с помощью органов слуха, при наблюдении — при помощи всех органов чувств. И наблюдение и беседа — это способы получения информации.
5. Соедини стрелками по смыслу.
Действия с информацией — делать записи, изображать схему, рисовать, наблюдать, думать, запоминать, мыслить.
Действия с предметами — готовить суп, рубить дрова, резать картошку
6. Дополни список.
а) Для наблюдения используются устройства: телескоп, бинокль, лупа, микроскоп
б) Для измерения используются устройства: барометр, термометр, линейка, транспортир, весы
Работа со словарем
Наблюдать — получать информацию
Объект наблюдения — предмет или явления, за которым мы наблюдаем
Наблюдение — это способ получения информации с помощью органов чувств непосредственно или с использованием различных устройств
Измерение — это способ получения информации с помощью различных устройств
Получение информации — это действие с информацией
2 Оглавление 1. Введение Где может работать программа? Что такое программа, как написать программу для небольшого устройства? Как программа может управлять устройствами и механизмами. 6 Автомат для запуска мыльных пузырей: Как программа может получать информацию из внешнего мира? Создание стрелочного спидометра для велосипеда Подключение светодиода Подключение геркона Подключение сервопривода Вычисления скорости Вычисление угла поворота вала сервопривода Программа спидометр Проверка точности показаний изготовленного спидометра Выводы Литература Приложение 1. Автомат для мыльных пузырей Приложение 2. Программа управления спидометром
4 Для получения программой информации из внешнего мира необходимо использовать специальные устройства для ввода данных или сенсоры, подключенные к компьютеру. Для отображения информации или воздействия на внешнюю среду необходимы устройства вывода или исполнительные механизмы. Для самостоятельного создания полезного прибора, управляемого программой необходим компьютер, устройства ввода и устройства вывода. 2. Где может работать программа? Всем известно, что программы выполняются в компьютерах. Но компьютеры и даже ноутбуки вещи достаточно большие, а наша конечная цель сделать спидометр для велосипеда. Поэтому использование обычных компьютеров создаст для нас следующие проблемы: Закрепить компьютер на велосипеде задача трудоемкая и выглядеть такой спидометр будет очень смешно и возить его с собой будет тяжело и неудобно. Как подключить электропитание? Ведь обычный компьютер потребляет очень много электроэнергии, не вести же за собой многокилометровый электроудлинитель? Поэтому для создания небольших приборов существуют специальные маленькие компьютеры, которые могут быть даже без экрана, клавиатуры и мыши и которые сделаны специально для того чтобы выполнять строго определенные и относительно простые задачи. Такие компьютеры называются микроконтроллерами или просто контроллерами. На сегодняшний день самый популярный и недорогой микроконтроллер для самостоятельного создания полезных вещей является контроллер под названием Arduino UNO (рис. 1.) 4
5 Рисунок 1. Микроконтроллер Arduino UNO. Микроконтроллер Arduino UNO может хранить программу внутри главной микросхемы, и выполнять ее автономно. Записать программу в микроконтроллер можно при помощи специальной программы для обычного компьютера, подключив микроконтроллер к компьютеру при помощи интерфейса USB. Вывод: Изучив возможные устройства, которые могут выполнять программы, я пришел к выводу, что для создания небольшого прибора, управляемого программой необходимо использовать микроконтроллер. Чтобы создать спидометр для моего велосипеда, я решил воспользоваться микроконтроллером Arduino UNO. 3. Что такое программа, как написать программу для небольшого устройства? Углубляясь в изучение вопроса о том, как написать программу для выбранного мной контроллера Arduino UNO, оказалось, что для этого необходимо установить на обычный стационарный компьютер специальную среду для разработки, которую можно скачать с сайта (рис.2) 5
6 Рисунок 2 Среда программирования для Arduino В этой среде, используя специальный язык программирования, можно писать последовательность действий который должен совершать контроллер. Эта последовательность действий и называется программой. Программу для контроллера Arduino еще называют скетчем (sketch). Контроллер будет в точности следовать написанному скетчу, если загрузить его при помощи USB-кабеля. Для того чтобы начать писать cскетчи для микроконтроллера Arduino я разобрался со следующими основными элементами программ: функции; переменные; математические операторы; операторы ветвления; циклы. Вывод: Программа - это последовательность действий, описанных на специальном языке программирования, которые в точности будет выполнять компьютер или контроллер. Для создания простой программы для контроллера Arduino необходимо знать, что такое функции, переменные, операторы, команды ветвления и циклы. 4. Как программа может управлять устройствами и механизмами? На рисунке 3 изображен контроллер Arduino, на котором можно увидеть 13 цифровых входов-выходов. 6
7 Рисунок 3 Цифровые входы и выходы и аналоговые входы Arduino Цифровые входы-выходы - это контакты которые можно использовать и как входы, и как выходы. Как будет работать каждый контакт можно задать в скетче, разместив специальную команду в функции setup(). Когда, цифровые контакты используются в качестве выходов, они действуют подобно маломощным источникам электропитания, которые при помощи специальных команд можно включать или выключать. Таким образом, подавая и отключая электропитания на контакты мы можем управлять разными устройствами. Я, изучая Arduino подключал к нему и мог управлять следующими устройствами: светодиоды; Электромотор; сервопривод; Автомат для запуска мыльных пузырей: Воспользовавшись полученными знаниями по управлению электродвигателем и сервоприводом, я создал автомат для запуска мыльных пузырей и написал программу, которая заставляет его работать (Рис.4, приложение 1). Сделанный мной автомат очень весело работал, самостоятельно пуская мыльные пузыри, что очень нравилось моему маленькому двоюродному братику Платону. Рисунок 4 Автомат для мыльных пузырей. 7
10 значение около 1000 (однозначно больше, чем 100). А при разомкнутом герконе, полученное значение лежит в промежутке от 0 до 6 (однозначно меньше чем 100). Поэтому, при написании программы мы будем считать геркон разомкнутым, если полученное при помощи analogread значение меньше чем 100, и замкнутым если это значение больше, чем 100. На рисунках 6-8 видно, как я закрепил на колесе велосипеда магнит и геркон, чтобы обеспечить замыкание геркона при каждом повороте колеса. Рисунки 6-8. Подключение геркона. Подключение сервопривода. Сервопривод я подключил к контактам питания и GND, а также к цифровому выходу 9, при помощи которого мы будем задавать положение сервопривода. На рисунке 9 видно какое табло спидометра мы сделали, чтобы показывать скорость передвижения велосипеда. На вал сервопривода я прикрепил красную стрелку, которая будет указывать на скорость передвижения велосипеда. 10
11 Рисунок 9. Спидометр. Проверив работу сервопривода оказалось, что при скорости равной 0, угол отклонения вала сервопривода должен быть равен Таким образом при изменении скорости от 0 до 20 км/час мне будет необходимо изменять положение угла стрелки от 180 до 0 градусов. Вычисления скорости. Для того чтобы вычислить скорость передвижения велосипеда, мне нужно разделить пройденное велосипедом расстояние в километрах на время, за которое это расстояние было пройдено. скорость расстояние время Т.е. чтобы узнать какая скорость была у велосипеда во время одного поворота колеса нам нужно узнать расстояние, которое прошел велосипед за один оборот колеса и узнать время за которое этот оборот был совершен. Расстояние величина, постоянная и просто равна длине колеса, которое я измерил, как показано на рисунках Расстояние оказалось равным 1,43 метрам. Но так как мы считаем скорость в километрах в час, то переведем это расстояние в километры: 1,43 расстояние
12 Рисунки Измерение длины окружности колеса. Время, за которое, выполняется один оборот колеса я вычислил внутри моей программы по формуле: t_ms = millis() -ms где millis() функция, которое выдает нам текущее время (т.е. когда было замыкание контакта геркона), а ms это время когда было предыдущее срабатывание геркона. Значение ms мы каждый раз запоминаем при срабатывании геркона и используем его, при следующем замыкании. Но, t_ms это время поворота колеса в миллисекундах, а нам нужно в часах, поэтому переведем это время сначала в секунды tсек, затем в минуты tмин и потом в часы tчас, итак: t _ ms t сек 1000 tсек tмин 60 tмин tчас а значит: 60 t час Ну и скорость в километрах в час будет равна: скорость расстояние время t _ ms t _ ms ,43 t _ ms 1, , t _ ms t _ ms Поэтому в программе, для вычисления скорости, я буду использовать следующее выражение: speedometr = wheel_m*3600/t_ms; 12
13 Вычисление угла поворота вала сервопривода. Так как я решил измерять скорость от 0 до 40 километров в час (быстрее велосипед не разгонится), то если бы 0км час соответствовал угол отклонения стрелки 0 градусов, а скорости 40 км/час угол 180 градусов, то скорости 1 км/час 180 соответствовал бы угол равный градусов Поэтому, произвольной скорости V км/час, соответствовал бы угол, равный V градусов. Значит в программе угол отклонения стрелки мы вычисляем как: angle = speedometer * 180 /40; Но, так как у нашего сервопривода крайнее левое положение вала соответствует 180 градусам, а крайнее правое 0 градусам, то мне пришлось вычислить правильное значение для вала по следующей формуле: angle Программа спидометр. В результате моих размышлений я написал программу (приложение 2), которая показывает правильную скорость движения велосипеда на основании измеренных данных (длины колеса и времени одного его поворота). Проверка точности показаний изготовленного спидометра. Для проверки точности показаний созданного мной спидометра был приобретен велокомпьютер Cyclotech i6 промышленного производства и также установлен на велосипед. Рисунок 12 Сравнение работы спидометра с эталоном. 13
15 8. Литература. 1. Саймон Монк. Программируем Arduino. Основы работы со скетчами Массимо Банци. Arduino для начинающих волшебников Бахметьев А.А. Играем и учимся. Электронный конструктор Знаток. 4. Формула расчёта скорости. Видеоуроки физики. ( 15
Читайте также: