View
234
Download
6
Category
Preview:
Citation preview
UNIVERZA V LJUBLJANI
PEDAGOŠKA FAKULTETA
Program: Matematika in tehnika
Uporaba sestavljank Fischertechnik in
vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku
Tehnike in tehnologije
DIPLOMSKO DELO
Mentor: Kandidatka: izr. prof. dr. Slavko Kocijančič Urška Trošt Somentor: David Riharšič
Ljubljana, januar 2009
Zahvala
Zahvaljujem se vsem, ki so mi pomagali in svetovali pri nastajanju diplomskega dela.
Posebej se zavaljejam mentorju izrednemu profesorju dr. Slavku Kocijančiču ter somentorju
Davidu Rihtaršiču.
Zahvaljujem se tudi svoji družini, ki mi je vseskozi stala ob strani. Še posebej sem hvaležna
možu Andreju za vso pomoč in podporo.
Povzetek
Diplomsko delo je namenjeno učiteljem tehnike v osnovni šoli kot pripomoček pri pouku
Tehnike in tehnologije in pouku izbirnega predmeta Robotika v tehniki. Diplomsko delo je
skupek uporabnih nalog, ki jih učenci izvajajo samostojno ali ob pomoči učitelja. Vsi izdelki
v diplomskem delu so sestavljeni izključno iz gradnikov sestavljanke Fischertechnik Profi
E-Tec in Profi Mehanika + Statika. V vsakem poglavju najdemo nalogo ali več nalog, ki
obravnavajo enega ali več učnih ciljev. Naloge so kratke in razumljive. Vedno je prikazana
izvedba naloge in na koncu njena rešitev.
V prvem delu diplomskega dela je opisana razpoložljiva oprema za poučevanje tehničnih
predmetov v osnovni šoli z vsebinami o elektriki, ter pripomočki in oprema, ki so potrebni
za izvedbo vseh nalog v diplomskem delu.
Srednji del diplomskega dela se navezuje na učno snov 7. razreda predmeta Tehnika in
tehnologija. Podrobneje so predstavljene naloge in vsebine o električnem krogu, električnih
motorjih, vezjih z več stikali, vezjih z več električnimi krogi in prenosih gibanja.
Tretji del diplomskega dela je obsežnejši in vsebuje naloge za izbirni predmet Robotika v
tehniki. Naloge so zamišljene kot del projekta in so urejene po korakih od lažjega k težjemu.
Pri nalogah uporabljajo učenci računaniški merilno-krmilni vmesnik eProDas-Rob1 in
program Visual Basic. Učenci se naučijo programirati robota.
Ključne besede:
sestavljanka Fischertechnik; Tehnika in tehnologija; Robotika v tehniki; Visual Basic;
programiranje vmesnika.
Using Fischertechnik building blocks interfaced to eProDas-Rob1 in teaching Engineering and Technology
Abstract
Diploma thesis is designed for teachers of technical science in primary schools as a tool in
lessons of Engineering and Technology and the optional subject Robotics with Technology.
Diploma thesis is a set of applicable tasks, which can be performed by pupils alone or with
the help of a teacher. All tasks described in the thesis are constructed exclusively from the
building blocks of the Fischertechnik Profi E Tec and Profi Mechanic + Static kits. In each
chapter we find one or more tasks, dealing with one or more didactic goals. The tasks are
short and clear. Each of them includes description of its realization and at the end its result.
The first part of the thesis describes the available equipment for teaching technical science
subjects containing electricity in primary school. There are also listed all devices and
equipment needed to carry out all tasks in the thesis.
The middle part of the thesis is linked to the contents of 7th grade subject Engineering and
Technology. Following tasks are thoroughly presented: electric circuit, electric motors,
circuits with more switches, multiple circuits and mechanical transmissions.
The third part of the thesis is more comprehensive and contains tasks for optional subject
Robotics with Technology. The tasks are planned as part of a bigger project and are sorted
step-by-step progressively from easier ones to more difficult. To complete the tasks pupils
use computer guided control interface eProDas-Rob1 and Visual Basic software. Within
these tasks pupils learn how to program a robot.
Keywords:
Fischertechnik building blocks; Engineering and Technology; Robotics with Technology,
Visual Basic, Programming Interface
Vsebina
1 UVOD................................................................................................................. 1
2 MOŽNOSTI ZA POUČEVANJE PREDMETOV Z VSEBINAMI IZ ELEKTRIKE 3
3 OPREMA IN PRIPOMOČKI............................................................................... 7
3.1 Zbirka Profi E-Tec................................................................................................................................7
3.2 Zbirka Profi Mechanic + Static ...........................................................................................................8
3.3 Vmesnik eProDas-Rob1........................................................................................................................9
3.4 Program Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition ...................................................................10
3.5 Program Target 3001!........................................................................................................................10
4 VSEBINE O ELEKTRIKI IZ TIT ZA 7. RAZRED.............................................. 11
4.1 Električni krog.....................................................................................................................................12 4.1.1 Preprost električni krog: ...................................................................................................................12 4.1.2 Električni krog s stikalom.................................................................................................................14
4.2 Prevodniki in izolatorji .......................................................................................................................17
4.3 Vezja z več stikali ................................................................................................................................19 4.3.1 Zaporedna vezava stikal ...................................................................................................................20 4.3.2 Vzporedna vezava stikal...................................................................................................................22 4.3.3 Menjalno stikalo ...............................................................................................................................24
4.4 Elektromotor .......................................................................................................................................26 4.4.1 Smer vrtenja elektromotorja .............................................................................................................26 4.4.2 Menjalno stikalo za spreminjanje smeri vrtenja elektromotorja (električnega toka) ........................28
5 ZOBNIŠKI PRENOSI GIBANJA IN UPORABA ELEKTROMOTORJA V TIT.32
5.1 Valjasti zobniški pari ..........................................................................................................................34
5.2 Polžasto gonilo .....................................................................................................................................39 5.2.1 Zapornica..........................................................................................................................................41
5.3 Zobata letev .........................................................................................................................................43 5.3.1 Dvigalo .............................................................................................................................................43
6 ROBOTIKA V TEHNIKI ................................................................................... 45
6.1 Prvi koraki programiranja.................................................................................................................47 6.1.1 Priključitev vmesnika na osebni računalnik .....................................................................................47 6.1.2 Nastavitev programske opreme za on-line način dela .....................................................................48 6.1.3 Priključitev vmesnika na elemente Fischertechnik in testni program eProDas-Rob1 ......................50 6.1.4 Programiranje v razvojnem okolju Visual Basic ..............................................................................53
7 PROJEKT: KRMILJENJE ZAPORNICE Z VMESNIKOM............................... 56
7.1 Prvo srečanje z robotom – zapornico ................................................................................................57 7.1.1 Opis zapornice..................................................................................................................................58 7.1.2 Vmesnik eProDas-Rob1 in testni program StartHere (Visual Basic) ...............................................59 7.1.3 Vhodi in izhodi.................................................................................................................................63
8 PROGRAMIRANJE ZAPORNICE ................................................................... 64
8.1 Krmiljenje semaforja – DoutNum .....................................................................................................67
8.2 Krmiljenje semaforja – DoutBit ........................................................................................................72
8.3 Krmiljenje semaforja – programska zanka For-Next......................................................................74
8.4 Spuščanje in dviganje zapornice – DoutDir......................................................................................76
8.5 Samodejno ustavljanje zapornice – programska zanka Do-Loop ..................................................79
8.6 Uporaba signalizacije zapornice – pogojni stavek If-Then in časovnik..........................................87
8.7 Zapornica s signalizacijo in magnetno kartico .................................................................................91
8.8 Zapornica s signalizacijo, magnetno kartico in varnostnim zapiranjem .......................................97
8.9 Popolnoma nov projekt.....................................................................................................................103
8.10 Nekaj nalog za ponavljanje in utrjevanje .......................................................................................105
9 ZAKLJUČEK ................................................................................................. 110
10 VIRI IN LITERATURA................................................................................ 112
11 PRILOGE ................................................................................................... 114
11.1 Priloga 1: Električna shema vezja zapornice..................................................................................114
11.2 Priloga 2: Prilagojena shema vezja zapornice ................................................................................115
11.3 Priloga 3: DVD Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 .....................116
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
1
1 Uvod
Mladi danes uporabljajo veliko elektronskih naprav in jih pravzaprav zelo dobro obvladajo.
Ko začnemo pri pouku tehnike in tehnologije obravnavati elektriko in sorodne teme, pa
izgubijo zanimanje. Namen te diplomske naloge je učencem približati vsebine o elektriki,
elektroniki in robotiki na njim zanimiv način. To najlažje dosežemo tako, da učenci sami
skonstruirajo, povežejo in programirajo naprave s pomočjo izbranih konstrukcijskih zbirk.
Večinoma so zbirke s področja elektrike, elektronike in robotike predrage, da bi jih lahko
vključili v redni osnovnošolski program. V šolskem letu 2007/08 je Ministrstvo za šolstvo
in šport financiralo nakup zbirke Fischertechnik Profi E-tech in Profi Mehanika +
Statika. Zbirki sta temelj te diplomske naloge. Pri načrtovanju vseh nalog smo izhajali
izključno iz teh dveh zbirk prav zato, da bi učiteljem olajšali iskanje primernih elementov za
izvedbo učnega programa. Vmesnik eProDas-Rob1, ki smo ga uporabili v poglavju o
robotiki in krmiljenju, so razvili na pedagoški fakulteti v okviru projekta ComLab-2 [1] in
projekta Narteh, kjer najdemo tudi e-učbenike za izbrane naravoslovno-tehniške predmete
[2]. Vmesnik je dostopen tudi osnovnim šolam.
Pri poučevanju vsebin iz elektrike smo izhajali iz obsoječega učnega načrta za predmet
Tehnika in tehnologija za 7. razred osnovne šole ter delno tudi 8. razreda. Pri tem smo se
osredotočili na teme o tehničnih sredstvih: sistemi za prenos različnih oblik energije, sistemi
za prenos in spremembo gibanja ter sistemi za sprejemanje, obdelavo in prenos informacij
[3].
Naj omenimo še, da v diplomskem delu niso zajeti vsi cilji predmeta TiT v 7. razredu,
ampak le tisti, ki se nanašajo na predstavljene vsebine.
V učnem načrtu za TiT so tudi vsebine iz računalniškega krmiljenja, ki so lahko že uvod v
izbirni predmet Robotika v tehniki. Pri teh urah lahko učence motiviramo za izbirni predmet
tako, da jim pokažemo sestavljen model robota in na kratko prikažemo njegovo delovanje.
V nadaljevanju bomo pokazali, kako lahko predmet Robotika v tehniki izvedemo s pomočjo
projekta. V ospredju tega predmeta je konstruiranje modelov računalniško krmiljenih strojev
in naprav s poudarkom na značilnostih robotike. Predmet je naravnan interdisciplinarno [4].
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
2
Poučevanje predmeta Robotika v tehniki je oteženo, ker primanjkuje učbenikov s tega
področja. V tem diplomskem delu bomo zato našli konkretna in preprosta navodila za
izpeljavo tega izbirnega predmeta. Namenjeno je tudi učiteljem z manj izkušnjami s tega
področja, da s pomočjo predstavljenih nalog kakovostno izpeljejo pouk iz izbirnega
predmeta Robotika v tehniki.
Namen diplome je, da v učencih spodbudimo zanimanje za tehniko, elektriko, elektroniko in
robotiko. Menimo, da so vsebine predstavljene na tak način, da učencem vzbudijo
zanimanje. Pri tem pa je nepogrešljivo vodenje učencev, saj so predvsem vsebine zadnjih
dveh poglavij prezahtevne, da bi se učenci lahko lotili nalog brez vodstva učiteljev. Zato je
diplomsko delo v prvi vrsti namenjeno učiteljem kot priročnik za poučevanje.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
3
2 Možnosti za poučevanje predmetov z vsebinami iz elektrike
Učitelji se pri poučevanju obveznega predmeta Tehnika in tehnologija in ostalih izbirnih
predmetov: Robotika v tehniki, Elektrotehnika in Elektronika z robotiko srečujejo z veliko
ovirami. Največja je gotovo slaba opremljenost šol in pomanjkanje materialnih sredstev za
izvedbo izbirnih predmetov in nekaterih tem iz tehnike in tehnologije.
Na trgu obstaja kar nekaj zbirk, s katerimi bi lahko izvajali učne načrte tehničnih predmetov.
Poznana je zbirka Lego oziroma bolj specifična Legomindstorms [5]. Zbirka vsebuje veliko
kosov legokock, s katerimi lahko sestavimo več različnih manjših robotov. Žal pa ima zbirka
veliko pomanjkljivost, ker je nezdružljiva s komponentami zunaj zbirke. Na vmesnik ne
moremo priključiti poljubnih elektronskih gradnikov, senzorjev, stikal idr. Ima tudi omejeno
število vhodov in izhodov (Slika 2.1).
Slika 2.1: Mini računalnik NXT zbirke Legomindstorms z vsemi vhodnimi in izhodnimi enotami [5]
Ugotovimo lahko, da je prenos znanja in učenje novih spretnosti v veliki meri oteženo. Ker
je tudi programsko okolje specifično, se otroci ne morejo veliko naučiti o elektroniki,
konstrukciji, mehanskih sistemih in podobno. Tudi ostali gradniki te sestavljanke so izdelani
tako, da učenci sestavijo model v nekaj minutah po navodilu in ne omogočajo ustvarjanja
novih modelov, ki bi izhajali iz otrokovih idej [6].
Druga konstrukcijska zbirka Fischertechnik ima tudi nekaj pomanjkljivosti, vendar je njena
prednost, da je združljiva tudi s poljubnimi komponentami. Na njihov vmesnik ROBO
interface lahko vežemo več vhodno-izhodnih enot. Ker je vmesnik velik, je tudi precej težak,
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
4
zato mobilni robot zelo hitro izrabi baterijo kot vir napajanja (Slika 2.2). V primerjavi s
prejšnjo zbirko lahko gradnike Fischertechnik uporabimo za več različnih namenov, saj jih
lahko poljubno sestavljamo in kombiniramo.
Slika 2.2: Vmesnik ROBO zbirke Fischertechnik [7]
Vtikače iz zbirke Fischertechnik preprosto prilagodimo tudi za druge vmesnike, kot je
eProDas-Rob1 [8]. Vsi senzorji, stikala, elektromotorji in drugi elementi so povezani z
vodniki, ki jih lahko priklopimo na vmesnik (Slika 2.3).
Slika 2.3: Vmesnik eProDas-Rob1, razvit na pedagoški fakulteti [8]
Že na prvi pogled lahko opazimo, da ima vmesnik eProDas-Rob1 veliko več priključkov
(vhodnih in izhodnih enot).
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
5
Vmesnik je primeren za uporabo v osnovni šoli za otroke nad 12 let. Uporablja pa ga lahko
kdorkoli, ki se zanima za elektroniko in robotiko, najsi bo začetnik ali ima že izkušnje. Če ga
združimo s konstrukcijsko zbirko, kot je Fischertechnik, pa lahko izvajamo veliko več
projektov in dejavnosti. Skonstruiramo lahko robote, ki so zelo podobni industrijskim
robotom, mobilne robote. Napravimo lahko modele različnih naprav iz vsakdanjega in
industrijskega okolja (recimo model garažnih vrat ali robotske roke) [6].
Otroci naj pri načrtovanju, konstruiranju, povezovanju, razreševanju problemov in uporabi
tehnologij ne bodo omejeni na skupek skromnih možnosti delovanja. Pomanjkljivost
zaključenih konstrukcijskih zbirk je ravno v tem, da lahko učenci rešijo in »sestavijo« zgolj
predlagane naloge in probleme po načelu »plug and play« (priklopi in igraj), pri katerih ne
sme biti velikih odstopanj. Ko se soočimo s popolnoma novim problemom, pa se pogosto
zgodi, da konstrukcijske zbirke sploh ne omogočajo novih rešitev.
Kadar so otroci ali odrasli sposobni rešiti nek povsem nov problem, to zelo dobro vpliva na
njihovo motivacijo in čutijo se sposobne izvesti dokaj zahtevne projekte. Otroci se pri takem
delu naučijo samostojno reševati probleme. Učitelj jih vodi skozi potrebne faze:
•••••••••••• zbiranje, analiza in organizacija informacij,
•••••••••••• posredovanje idej in informacij,
•••••••••••• načrtovanje in organizacija dejavnosti,
•••••••••••• uporaba različnih tehnik izdelave,
•••••••••••• razreševanje problemov,
•••••••••••• uporaba računalniških tehnologij [9].
Druga ovira, ki se pojavlja pri poučevanju tehničnih predmetov, pa je »strah« učiteljev pred
poučevanjem izbirnih predmetov Elektrotehnika, Robotika v tehniki in Elektronika z
robotiko. Pogost je očitek, da za te predmete ni učbenikov, delovnih zvezkov in drugih
gradiv. Zato so ti predmeti okrnjeni le na izvajanje interesnih dejavnosti, pri katerih se
učitelji in učenci pogosto poslužujejo že izdelanih zbirk.
Da bi zapolnili pomanjkanje literature na tem področju, so študenti pod mentorstvom dr.
Kocijančiča naredili diplomske naloge, ki služijo učiteljem kot učni pripomočki. Diplomske
naloge so dostopne na spletnem naslovu [10]. Samo Meden je izdelal diplomsko delo z
naslovom Elektrotehnika, izbirni predmet v osnovni šoli. Gorazd Šantej je izdelal diplomsko
delo z naslovom Elektronika z robotiko – izbirni predmet v osnovni šoli.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
6
Interesne dejavnosti in tehnični predmeti
Nekateri učitelji izvajajo interesne dejavnosti iz robotike in elektronike. Pri tem uporabljajo
sistem Lego Mindstorms. Najpomembnejši del je mini računalnik RCX s senzorji, s pomočjo
katerih robot zaznava okolje. Otroke in njihove starše so pritegnili k sodelovanju z
organizacijo tekmovanj Legobum na več ravneh [11]. V Šolskem centru Velenje so tudi
tekmovanja Robosled in Robobum [12].
Danes je omogočeno učenje na daljavo prek spletnih učilnic ali interaktivnih strani.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
7
3 Oprema in pripomočki
V tem poglavju so predstavljeni materialni pripomočki in programska oprema, ki je potrebna
za izvedbo nalog v drugem delu diplomskega dela. Predstavljene so zbirke Fischertechnik
Profi E-Tec, Profi Mehanic + Static, vmesnik eProDas-Rob1 ter programa Visual Basic 2008
Express Edition in Target 3001!.
To poglavje je namenjeno učiteljem, da spoznajo vso materialno in programsko opremo,
preden začnejo delati z učenci. Vse omenjene programe je potrebno predhodno namestiti na
vse računalnike, ki jih uporabljajo učenci.
3.1 Zbirka Profi E-Tec Zbirka vsebuje električna vezja, elektromehansko in elektronsko krmiljenje. S pomočjo
delujočih modelov je, po korakih, razložen način delovanja npr. vzporedne in zaporedne
vezave stikal ali krmiljenja semaforjev (Slika 3.1). V ta namen je priložen mikrokrmilnik E-
Tec, v katerem je že vpisanih osem različnih programov za krmiljenje npr. protivlomnega
alarma s piskačem, sušilca rok s svetlobno zaporo ali garažnih vrat z magnetnim senzorjem.
Vmesnik ima tri vhode za digitalne senzorje, npr. stikalo, fototranzistor ali magnetni senzor
in izhod za motor ali dve žarnici [7]. Vmesnika E-Tec v diplomskem delu ne uporabljamo,
ker ne ponuja možnosti programiranja.
Slika 3.1: Zbirka Profi E-Tec [7]
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
8
Zbirka vsebuje delovni priročnik [13] ter elektronske gradnike: mini motor, dve žarnici,
vmesnik E-TEC, tri stikala, vodnike, svetlobno zaporo (fototranzistor in žarnico z usmerjeno
svetlobo), magnetni senzor, trajni magnet in piskača (Preglednica 3.1).
Skupaj z drugimi gradniki vsebuje zbirka 260 sestavnih delov. V navodilih za sestavljanje je
predstavljenih dvanajst modelov [14].
Preglednica 3.1: Pregled elektronskih gradnikov zbirke Profi E-Tec [14]
vodnik
vtikača
žarnica
žarnica z lečo
fototranzistor
elektromotor
stikalo
piskač
magnet
magnetno stikalo
3.2 Zbirka Profi Mechanic + Static Zbirka je temeljni tehnološki konstrukcijski komplet za vse bodoče tehnike, strojne in druge
inženirje. Opisani modeli predstavljajo npr. menjalnik, planetarni prenos, avtomobilske
brisalce, trden most in druge modele (Slika 3.2).
Zbirka vsebuje delovni priročnik [15] ter elektronske gradnike: mini motor, stikalo, vodnike
in ohišje za 9-vatno baterijo – glejte zgornjo preglednico (Preglednica 3.1).
Skupaj z drugimi gradniki vsebuje zbirka 500 sestavnih delov. V navodilih za sestavljanje je
predstavljenih 30 modelov [16].
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
9
Slika 3.2: Zbirka Profi Mehanika + Statika [7]
3.3 Vmesnik eProDas-Rob1
Vmesnik eProDas-Rob1 je večnamenski in cenovno ugodni vmesnik. V nasprotju s prej
predstavljenimi malimi računalniki iz konstrukcijskih zbirk je posebnost tega vmesnika, da
ponuja odprte možnosti za izbiro vhodnih in izhodnih komponent in programske opreme.
Komponente so torej lahko DC motorji, servo motorji, koračni motorji, različni senzorji
(svetlobni, zvočni in drugi), luči, grelci, LCD enote in drugi moduli. Vmesnik lahko
programiramo v različnih okoljih: MS Visual Basic, Delphi, Bascom, LabView [6]. Več o
programskem jeziku Bascom si preberite na spletni strani [17].
Tehnični podatki •••••••••••• 16-bitni AVR mikroprocesor
•••••••••••• LPT komunikacijska vrata za povezavo z računalnikom ali USB povezava
•••••••••••• 8 močnostnih izhodov – Port C
•••••••••••• 4 digitalni vhodi – B0 do B3 (ali stikala od S1 do S4)
•••••••••••• 20 programabilnih vhodno-izhodnih enot
������������ A0 – A3 digitalno-analogni vhodi
������������ A4 – A7 digitalno-analogni vhodi in digitalni izhodi
������������ D0 – D7 digitalni vhodi in digitalni izhodi (3 pini)
•••••••••••• Port D (14 pinov) za povezavo z LCD prikazovalnikom in drugimi integriranimi vezji
•••••••••••• napajanje preko AC/DC adapterja nastavimo na baterijo s 7,5 V ali uporabimo 6 AA
baterijo
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
10
Če vas zanimajo natančnejši tehnični podatki, si oglejte spletno stran [18].
3.4 Program Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition Vmesnik programiramo v programskem okolju Visual Basic. Razlogov za izbiro
programskega okolja Visual Basic je več. Eden izmed njih je prav gotovo njegova cena.
Program Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition® je namreč brezplačna različica, ki
jo lahko presnamemo s spletne strani [19]. Ta različica povsem zadošča našim potrebam, ne
nazadnje nam omogoča tudi izdelavo XXX.exe datotek. Poleg tega je program zelo primeren
za začetnike na področju programiranja. Programsko okolje je uporabniško zelo preprosto.
Vse naloge iz programiranja v diplomskem delu so napisane v programu MS Visual Basic
2008 Express Edition. V Prilogi 11.3 se nahaja seznam vsebine priloženega DVD-ja, na
katerem so zapisani vsi projekti iz programiranja, ki so predstavljeni v diplomskem delu.
Vse projekte lahko uporabite kot osnovo za nove projekte, saj programske ukaze lahko
enostavno presnamete in prilepite na želeno mesto.
Več o programu si preberite v poglavju 6.1 Prvi koraki programiranja.
3.5 Program Target 3001! TARGET 3001! je program, ki združuje več različnih funkcij v procesu razvoja elektronskih
vezij, a ni sestavljen iz posebnih – samostojnih modulov. Ves proces načrtovanja teče v
istem programu. V ceno programa so vključena močna orodja, ki omogočajo risanje
električnih in elektronskih shem, električno simulacijo na narisanem vezju, načrtovanje
tiskanih vezij in pripravo datotek za njihovo izdelavo in drugo.
Osnovna različica programa je brezplačna in je omejena na uporabo 400 pinov, kar povsem
zadošča za rabo v šoli. Program lahko presnamemo s spletne strani [20]. Več o programu in
risanju shem si preberite v diplomskem delu J. Meleta [21] ali [10] .
Vse električne sheme v diplomskem delu so narisane v programu Target3001! V Prilogi 11.3
se nahaja seznam vsebine priloženega DVD-ja, na katerem so zapisane vse električne
sheme, ki so prikazane v diplomskem delu.
Že izdelane sheme vam bodo v pomoč pri načrtovanju novih, saj lahko celotno shemo ali le
posamezen element presnamete v novo datoteko.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
11
4 Vsebine o elektriki iz TiT za 7. razred
Električna energija nas obdaja tako rekoč povsod, ker so od nje odvisne vse električne
naprave. Učenci spoznavajo učinke električnega toka s pomočjo modelov in naprav pri
pouku tehnike in tehnologije v 7. razredu osnovne šole.
V uvodni uri o elektriki se z učenci pogovorimo o električnih napravah okoli nas. Nato že
lahko sledi poglavje o električnem krogu. Na tem mestu opozarjamo, da so naloge v tej
diplomi zamišljene kot dopolnilo ostalim učbenikom in delovnim zvezkom. V nalogah so
zajeti le operativni učni cilji, ki se nanašajo na uporabo sestavljanke Fischertechnik pri
pouku predmetov Tehnika in tehnologija in Robotika v tehniki. Vse naloge v poglavju o
elektriki so zasnovane tako, da jih učenci v čim večji meri naredijo samostojno.
Za izvedbo vseh nalog iz poglavja Elektrika potrebujemo samo Konstrukcijsko zbirko Profi
E-Tec Fischertechnik in je ni potrebno dopolnjevati z drugimi.
Splošni cilji predmeta Tehnika in tehnologija [3]:
•••••••••••• učenci raziskujejo, odkrivajo, spoznavajo, oblikujejo, konstruirajo in gradijo preproste
tehnične predmete;
•••••••••••• opazujejo, preizkušajo, razčlenjujejo, primerjajo in razumevajo sestavine tehničnih
predmetov, procesov v njih in njihovo delovanje;
•••••••••••• z eksperimentiranjem, poustvarjanjem, ustvarjanjem, konstruiranjem, načrtovanjem in
vrednotenjem dela rešujejo tehnične in tehnološke probleme ter pri tem razvijajo
ustvarjalne sposobnosti;
•••••••••••• upoštevajo pravila za varno delo;
•••••••••••• ob uporabi računalniške tehnologije razvijajo in urijo delovne spretnosti;
•••••••••••• pri načrtovanju in projektiranju, razčlenjevanju, gradnji in vrednotenju se učijo
samostojno izražati zamisli s skiciranjem, branjem in risanjem tehnološke dokumentacije
(električnih shem) ter ustnega in pisnega sporočanja;
•••••••••••• uporabljajo ročna in računalniška grafična orodja;
•••••••••••• ob delu gojijo kulturo odnosov in sodelovanja v skupini, učijo se odgovornosti,
gospodarno izrabljati čas, gradiva in energijo, natančnosti in reda;
•••••••••••• spoznavajo svoje sposobnosti in nagnjenja ter jih usmerjajo v ustvarjalno delo v poklicu
in prostem času.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
12
4.1 Električni krog
Operativni učni cilji [3] :
• opišejo električni krog z virom napetosti, stikalom in porabnikom;
• ugotovijo, kateri pogoji morejo biti izpolnjeni, da v električnem krogu teče elektrika;
• razložijo namen in delovanje stikala v električnem krogu.
4.1.1 Preprost električni krog:
Električni tok teče samo v sklenjenem električniem krogu. Pogledali si bomo nekatere
učinke električnega toka.
Naloga:
Sestavite preprost električni krog z virom napetosti in porabnikom – žarnico. Narišite tudi
shemo. Kako vemo, da po žicah teče električni tok?
Izvedba:
Potrebujemo vir napetosti – baterijo in porabnika (žarnica) ter vodnike.
V zbirki Profi E-Tec [13] imamo na voljo 9-vatno baterijo, ki jo vstavimo v priloženo ohišje
(Slika 4.1)
Slika 4.1: Baterija v ohišju
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
13
Narišemo shemo (Slika 4.2), nato sestavimo še vse komponente in dobimo sklenjen
električni krog. Napis v oklepaju pod sliko je ime datoteke Target 3001!, v kateri se nahaja
električna shema (glej Prilogo 11.3) .
9 V
- +
Slika 4.2: Shema preprostega električnega kroga (elekt-krog)
Rezultati in ugotovitve:
Električni krog deluje, kar pokažemo z žarnico, ki zasveti (Slika 4.3).
Slika 4.3: Baterija in žarnica v električnem krogu
Dodatna naloga:
Eden od elementov električnega kroga (žarnica, vodniki, baterija) ima napako, zato žarnica
ne sveti. Kako ugotovimo, kateri element je to?
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
14
Namig:
Dodatno moramo imeti sestavljen delujoči krog, v katerega nato enega za drugim vstavljamo
elemente nedelujočega kroga. Take napake se pogosto dogajajo, zato je smiselno, da se
učenci čim prej samostojno lotijo reševanja težav.
4.1.2 Električni krog s stikalom
Nekoliko nerodno je, če žarnico prižigamo in ugašamo tako, da vsakič izvlečemo vtikače. Za
lažje prižiganje in ugašanje žarnice bomo dodali stikalo.
Naloga:
Vezju iz prejšnje naloge dodajte še stikalo in narišite shemo.
Izvedba:
Vezavi iz prejšnje naloge dodamo stikalo (Slika 4.4). Preberite še pojasnilo o stikalih
Fischertechnik na koncu podpoglavja.
S
9 V
Slika 4.4: Električni krog z žarnico in stikalom (elekt-krog1)
Rezultati in ugotovitve:
Žarnico sedaj vključimo oz. izključimo veliko hitreje in bolj preprosto s pritiskom na stikalo.
Možna pa je tudi nekoliko drugačna vezava. Učence opozorimo tudi na drugo možnost in naj
jo poskusijo poiskati sami (Slika 4.5).
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
15
Pri spodnji shemi smo zamenjali lego stikala in žarnice. Pri tej nalogi naj učenci ugotovijo,
da ni pomembno, kje leži stikalo, pomembno je, da prekine oziroma sklene električni krog
(Slika 4.6).
S
9 V
Slika 4.5: Električni krog s stikalom in žarnico (elekt-krog2)
Slika 4.6: Razklenjeno in sklenjeno stikalo
Pojasnilo o stikalih v zbirki Fischertechnik:
Vsa stikala v zbirki so menjalna stikala s tremi priključki. En priključek ima stalen stik, med
drugima dvema pa se stik menja. V shemah rišemo navadna stikala, uporabljamo pa
menjalno stikalo Fischertechnik. Ta stikala so pravzaprav tipkala, saj se po pritisku vrnejo v
prvotno stanje. V nalogi uporabimo samo dva priključka, t. i. delovno stikalo, ki s pritiskom
na stikalo prižge žarnico; to sta priključka 1 in 3. Priključek 2 pustimo nepovezan. Za boljše
razumevanje je spodaj dodana shema, ki ponazarja, kako vežemo menjalno stikalo v
električni krog (Slika 4.7). V nadaljevanju tega ne bomo več omenjali in se razume, da če
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
16
imamo v vezju navadno stikalo, uporabljamo menjalno stikalo Fischertechnik kot delovno
stikalo.
9 V
Slika 4.7: Menjalno stikalo in shema električnaga kroga z menjalnim stikalom
Primer mirovnega stikala je opisan v delovnem priročniku [13], in sicer za hladilnik: lučka
se prižge, kadar stikalo ni prižgano; kadar vrata hladilnika ne pritiskajo na stikalo. V tem
primeru povežemo priključka 1 in 2.
Dodatne naloge
1. Stikalo Fischertechnik je tipka s tremi priključki. Kako lahko spremenimo stikalo, da nam
ni potrebno tipke ves čas držati? To je, da iz tipkala naredimo stikalo.
Rešitev: Pogledamo navodila za sestavljanje osvetlitve stopnišča [14] (Slika 4.8).
Slika 4.8: Stikalo, ki ga ni potrebno držati
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
17
2. Sestavite model žepne svetilke. Pri tem pazimo, da pravilno povežemo priključke stikala.
Narišite shemo.
Rešitve so v navodilih za sestavljanje. Shema je Slika 4.5.
3. Sestavite model hladilnika z notranjo osvetlitvijo, ki sveti, kadar so vrata odprta.
Rešitve so v navodilih za sestavljanje.
4.2 Prevodniki in izolatorji
Nekatere snovi prevajajo električni tok zelo dobro, druge slabše, nekatere pa sploh ne.
Učni cilj
• Učenci razlikujejo med električnimi prevodniki in izolatorji.
Naloga:
Sestavite vezje, s katerim boste lahko preizkusili prevodnost materialov. Takšno napravo
imenujemo 'preizkuševalec stika'. Izpolnite preglednico Preglednica 4.1: Prevodniki in
izolatorji.
Namig: V prejšnji nalogi je žarnica svetila, ko je bil električni krog sklenjen. Če bi izpulili
en vtikač, bi žarnica prenehala svetiti. Vodniki torej dobro prevajajo električni tok. Kaj se
zgodi, če damo vmes še kakšen drug material?
Izvedba:
Potrebujemo baterijo, žarnico, vodnike in predmete iz različnih materialov. Namesto žarnice
lahko uporabite tudi piskač. Kadar je sklenjen električni krog, bo piskač oddajal zvočni
signal.
V pomoč vam bo spodnja shema (Slika 4.9).
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
18
9 V
Slika 4.9: Shema preizkuševalca stika (piskac)
Na spodnji sliki je prikazan nekoliko drugačen preizkuševalec stika kot v konstrukcijski
sestavljanki. Prikazani preizkuševalec stika je bolj preprost. Na sliki (Slika 4.10)
preizkušamo prevodnost umetne snovi, iz katere je narejena ščipalka za perilo. Namesto
ščipalke položimo med priključka še druge materiale.
Slika 4.10: Preizkuševalec stika
Rezultati in ugotovitve:
Če piskač ne piska, pomeni, da material ne prevaja električnega toka.
Rešite preglednico Preglednica 4.1 (pravilen odgovor označite s križcem):
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
19
Preglednica 4.1: Prevodniki in izolatorji [22]
MATERIAL PREVODNIK IZOLATOR
guma
baker
umetna snov (akril)
steklo
grafit
jeklo
slana voda
stiropor
porcelan
papir
les
Rešitev: Prevodniki so baker, grafit, jeklo in slana voda.
4.3 Vezja z več stikali
Preberite si še pojasnila o stikalih Fischertechnik v poglavju 4.1.2
Učni cilji:
• učenci na izbranih primerih ugotovijo potrebo po zaporedno vezanih stikalih;
• razložijo delovanje vezja z dvema zaporedno vezanima stikaloma;
• na izbranih primerih ugotovijo potrebo po vzporedno vezanih stikalih;
• razložijo delovanje vezja z dvema vzporedno vezanima stikaloma;
• narišejo sheme različnih vezav;
• na izbranih primerih ugotovijo potrebo po menjalnemu vezju;
• razložijo delovanje menjalnega vezja.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
20
4.3.1 Zaporedna vezava stikal
Nekatere naprave pričnejo delovati šele, ko sta stisnjeni obe stikali, sicer pa ne. Tako je
zaradi varnosti.
Naloga:
Naredite model vezave s konstrukcijsko sestavljanko, ki deluje samo, kadar sta sklenjeni
obe stikali. Narišite shemo vezave. Nato rešite preglednico stanj.
Izvedba:
Potrebujemo baterijo, dve stikali, žarnico in vodnike. Vezavi stikal na shemi pravimo
zaporedna vezava. (Slika 4.11 in Slika 4.12).
9 V
S1S2
Slika 4.11: Shema dveh zaporedno vezanih stikal (stikala-zaporedno)
Slika 4.12: Zaporedno vezani stikali
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
21
Rezultati in ugotovitve:
Izpolnite preglednico (Preglednica 4.2) stanj stikal in žarnice, ki ponazarja delovanje
naprave.
Legenda:
vključeno stikalo 1
izključeno stikalo 0
žarnica sveti 1
žarnica ne sveti 0
Preglednica 4.2: Stanja zaporedno vezanih stikal in delovanje žarnice
stikalo 1 stikalo 2 žarnica
Rešitev:
Preglednica 4.3: Rešitve
stikalo 1 stikalo 2 žarnica
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Primeri naprav z zaporedno vezavo stikal: pralni stroj za začetek programa, stroji v
proizvodnji, ki jih je potrebno zaradi varnosti vključiti z obema rokama.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
22
4.3.2 Vzporedna vezava stikal
Žarnica v avtomobilu gori, kadar so vrata odprta, in ugasne, ko so zaprta vsa vrata. Imamo
dve stikali (za dvoje vrat), ki prižigata in ugašata luč v avtomobilu. Če so vrata zaprta, luč ne
gori, sicer pa [15].
Naloga:
Naredite model take vezave s konstrukcijsko sestavljanko in narišite shemo vezave. Nato
izpolnite še preglednico stanj.
Izvedba:
Potrebujemo baterijo, dve stikali, žarnico in vodnike. Vezavi stikal na shemi pravimo
vzporedna vezava (Slika 4.13 in Slika 4.14).
9 V
S2
S1
Slika 4.13: Shema vzporedno vezanih stikal (stikala-vzporedno)
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
23
Slika 4.14: Vzporedno vezani stikali
Rezultati in ugotovitve:
Izpolnite preglednico (Preglednica 4.4) stanj stikal in žarnice, ki ponazarja delovanje
naprave.
Legenda:
vključeno stikalo 1 izključeno stikalo 0 žarnica sveti 1 žarnica ne sveti 0
Preglednica 4.4: Stanja vzporedno vezanih stikal in delovanje žarnice
stikalo 1 stikalo 2 žarnica
Rešitev:
Preglednica 4.5: Rešitev
stikalo 1 stikalo 2 žarnica
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
24
Primeri naprav z vzporedno vezavo stikal: luči v avtomobilu, osvetlitev GSM telefonov,
prižiganje naprav (televizorja, radia) z daljinskim in navadnim upravljanjem.
4.3.3 Menjalno stikalo
Na stopnišču imamo luč, ki jo lahko prižgemo v pritličju in ugasnemo v 1. nadstropju in
obrnjeno. Lahko pa jo prižgemo in ugasnemo samo v pritličju ali samo v nadstropju.
Naloga:
Naredite model stopniščne razsvetljave. Narišite shemo vezja in na shemi določite smer toka.
Izvedba:
Imamo torej žarnico in menjalni stikali ter seveda vir napetosti. Model svetilke sestavimo po
konstrukcijskih navodilih [14]. Z vodniki povežemo elemente, kot je prikazano na shemi
(Slika 4.15).
Pri tej nalogi uporabimo vse tri priključke menjalnega stikala.
S1 S2
9 V
Slika 4.15: Shema menjalnega stikala na stopnišču (stikalo-stopnisce)
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
25
Slika 4.16: Stopniščna razsvetljava z menjalnim stikalom
Primeri uporabe: vse vrste razsvetljave, kjer prižigamo ali ugašamo na dveh mestih.
Vprašanje:
Ali se smer toka skozi žarnico menja glede na stanje stikal?
Odgovor: Tok skozi žarnico teče vseskozi v isto smer ne glede na stanje stikal. Teče od
pozitivnega pola napetosti k negativnemu.
Pojasnilo: V delovnem priročniku [13] in v navodilih za sestavljanje [14] je drugačna shema
električnega vezja, kot ga prikazuje Slika 4.15. Shemi v priročniku predstavljata menjalno
stikalo, ki spreminja smer toka skozi porabnika. Pri razsvetljavi smer toka ni pomembna,
tako kot je pri elektromotorju, zato lahko uporabimo preprostejše menjalno stikalo.
Omenjeno shemo pa bomo obravnavali v naslednjem poglavju.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
26
4.4 Elektromotor
Učni cilji:
• učenci preverijo odvisnost vrtenja enosmernega motorčka od napetosti in polaritete
priključkov vira;
• uporabijo menjalno vezje za spreminjanje smeri vrtenja elektromotorja in razložijo
delovanje vezja.
4.4.1 Smer vrtenja elektromotorja
Pomemben električni porabnik je elektromotor. Ko motor povežemo z virom napetosti, se
prične vrteti. Elektromotor lahko zavrtimo v eno ali drugo smer.
Naloga:
Sestavite električno vezje z elektromotorjem, narišite shemo in ugotovite, v katero smer se
vrti elektromotor. Na shemah še dorišite smer električnega toka. Nato zamenjajte priključka
na bateriji. Kaj opazite?
Izvedba:
Potrebujemo elektromotor, baterijo, gradnik – kvader in vodnike. Da bomo laže opazovali
vrtenje motorja, dodamo propeler, ki ga namestimo na polža, ki ga žene motor (Slika 4.17).
Motor povežemo z virom napetosti in sklenemo električni krog.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
27
Slika 4.17: Opazovanje smeri vrtenja elektromotorja
9 V
- +
IIII
Slika 4.18: Shema motorja (motor-1)
Rezultati in ugotovitve:
Pred sklenitvijo električnega kroga ne vemo, v katero smer se bo motor zavrtel.
Ko zamenjamo pola električne napetosti (pola baterije), se začne motor vrteti v drugo smer.
Smer vrtenja motorja določa smer električnega toka skozi njega.
Narišite shemo (Slika 4.19).
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
28
9 V polariteto!Zamenjamo
-+
IIII
Slika 4.19 : Shema motorja (motor-2)
Dodatna naloga:
Ker se motor vrti z visokim številom vrtljajev na minuto, težko opazujemo smer vrtenja.
Motor pri taki hitrosti tudi ne zmore dvigovati težjih bremen. To nalogo lahko znova rešimo,
ko bomo obravnavali zobniške prenose. Na motor bomo dali reduktor in znova opazovali
vrtenje.
4.4.2 Menjalno stikalo za spreminjanje smeri vrtenja elektromotorja
(električnega toka)
Motorju iz prejšnje naloge smo spreminjali smer vrtenja s prestavljanjem vtikačev, kar je
zelo zamudno. Potrebovali bi vezje, da bi bolj preprosto krmilili motor.
Naloga:
Naredite vezje, s katerim lahko krmilite smer vrtenja elektromotorja. Nato izpolnite
preglednico stanj stikal.
Izvedba:
Uporabite dve menjalni stikali, elektromotor, baterijo in vodnike. V pomoč vam bo shema
(Slika 4.20).
Smer vrtenja elektromotorja najlaže opazujemo, če namestimo nanj propeler, kot je
prikazano na sliki (Slika 4.21).
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
29
Stikala so obrnjena navzgor, da lahko laže preverimo vsa stanja stikal.
Upoštevajte, da smeri vrtenja motorja ne moremo določiti vnaprej! Smer vrtenja motorja
vedno določamo na podlagi opazovanja.
S2S1
9 V
Slika 4.20: Shema motorja z menjalnim stikalom – motor miruje (motor-menjalno)
Slika 4.21: Motor z menjalnim stikalom
Rezultati in ugotovitve:
Izpolnite tabelo stanj (Preglednica 4.6). Pri tem upoštevajte legendo. Smer vrtenja motorja
opazujemo pred propelerjem. Če se bo vrtel v smeri urinega kazalca, zapišemo »urno«, v
nasprotnem primeru pa »protiurno«.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
30
Legenda:
stikalo priključeno na pozitivni pol vira 1
stikalo priključeno na negativni pol vira 0
motor se vrti urno A / protiurno B 1A; 1B
motor miruje 0
Preglednica 4.6: Stanja stikal in motorja z menjalnim stikalom
stikalo 1 stikalo 2 motor
Preglednica 4.7: Rešitev
stikalo 1 stikalo 2 motor
0 0 0
0 1 1A ali 1B
1 0 1B ali 1A
1 1 0
Ugotovimo, da motor miruje, če sta obe stikali bodisi nesklenjeni ali sklenjeni. Kadar sta
stikali v različnih stanjih, pa se motor vrti (Slika 4.22 in Slika 4.23). Na ta način preprosto
krmilimo motor.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
31
S2S1
9 V
IIII
Slika 4.22: Shema motorja z menjalnim stikalom – motor se vrti (motor-menjalno01)
S2S1
9 V
IIII
Slika 4.23: Shema motorja z menjalnim stikalom – motor se vrti (motor-menjalno10)
Vprašanje:
Ali lahko namesto motorja uporabimo tudi žarnico? Ali je smer toka pri žarnici
pomembna?
Odgovor: Namesto motorja lahko uporabimo tudi žarnico. Smer toka pri žarnici ni
pomembna.
Naštejte nekaj primerov uporabe menjalnega stikala.
Odgovor: Žarnica, dvigalo, zapornica, avtomobilček ...
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
32
5 Zobniški prenosi gibanja in uporaba elektromotorja v TiT
V prejšnjem poglavju smo videli, da se motor vrti zelo hitro in da komaj lahko vidimo, v
katero smer se vrti. Število vrtljajev elektromotorja bi morali zmanjšati. Tudi za delovanje
nekaterih naprav moramo število vrtljajev motorja zreducirati. Pri tem uporabimo dva ali več
zobnikov. Takemu sestavu zobnikov pravimo reduktor [23].
Včasih želimo število vrtljajev tudi povečati. Računanju prestavnih razmerij se bomo
posvetili v nadaljevanju.
Za izvedbo nalog v tem poglavju potrebujemo konstrukcijsko zbirko Profi Mechanic +
Static, razen pri konstrukciji zadnjih dveh modelov zapornice in dvigala, ko potrebujemo
zbirko Profi E-Tec.
Učni cilji:
• učenci ugotovijo, da morajo za delovanje nekaterih naprav zmanjšati število vrtljajev
motorja;
• opišejo zobniški par v ubiranju in ločijo pogonski in gnani zobnik;
• opišejo polžasto gonilo;
• izrazijo prestavno razmerje z razmerjem obsegov oziroma polmerov.
Naloga 1:
Na izhodnem polžu motorja naj visijo na vrvici različno težke uteži. Poženite motor in
opazujte, kaj se dogaja.
Izvedba:
Na izhodni polž motorja namestite vrvico in jo pritrdite, da se ne zvrti. Na koncu vrvice
namestite pladenjček (lonček), v katerega dodajate uteži. Uteži so lahko vijaki in matice.
Primer izvedbe predstavlja Slika 5.1. Sprva poženite motor brez uteži, nato jih začnite
dodajajti.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
33
Slika 5.1: Motor dviguje breme brez reduktorja
Rezultati in ugotovitve:
Motor brez uteži hitro dvigne pladenj. Vidimo tudi, da ga dvigne prehitro, saj pladenj
dobesedno izstreli. Ko dodamo manjšo utež, jo sicer dvigne, a pade nazaj dol, ko motor
izklopimo. Ko dodamo več uteži, motor ne zmore več dvigovati bremena.
Naloga 2:
Namestite na motor še reduktor, vklopite motor in opazujte, kako dviguje bremena.
Izvedba:
Na izhod polža motorja namestimo reduktor iz sestavljanke (Slika 5.2). Vrvico zataknemo
med navoj, da se ne zvrti okoli osi. Zdaj poskusimo dvigniti breme, ki ga v nalogi 1 motor ni
več zmogel dvigniti.
Slika 5.2: Motor dviguje breme z reduktorjem
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
34
Rezultati in ugotovitve:
Vrvica, na kateri visi pladenj, se zdaj vrti počasneje, vendar breme dvigne. Ugotovimo, da
reduktor zmanjša število vrtljajev motorja v minuti in omogoči, da ta dviguje precej težja
bremena.
Ugotovimo tudi, da dvignjeno breme ne pade več navzdol, ko izklopimo vtikač. Razlaga
sledi v naslednjem poglavju.
(Lahko se zgodi, da vrvico sicer potegnemo navzdol, če kolesce ni dovolj močno pritrjeno na
os, vendar vidimo, da se zobniki ne premikajo). Poglejte si video motor-reduktor.avi.
Vprašanje:
Kaj naredimo, da se pladenj spet spusti?
Odgovor: Zamenjamo vtiča na motorju (zamenjamo pola napetosti), motor se prične vrteti v
drugi smeri in pladenj se spusti navzdol, nato pa ga vnovič dvigne.
Kako deluje reduktor in zobniški prenosi, bomo ugotovili v naslednjem poglavju. Ugotovili
smo, da nekatere naprave delujejo le, če zmanjšamo število vrtljajev motorja. Za lažje
razumevanje si bomo zobniške prenose ogledali najprej na enostavnih modelih, ki se jih
poganja z roko in šele nato z motorjem.
5.1 Valjasti zobniški pari
Sestavili bomo zobniška gonila. Kot že ime pove, bomo delali z zobatimi kolesi. Z njimi
bomo prenesli krožno gibanje in spremenili smer vrtenja.
Naloga 1:
Želimo zmanjšati število vrtljajev v danem času in obenem doseči, da zobniški par lažje
premaguje obremenitev. Sestavite zobniški par. Določite prestavno razmerje iz števila
vrtljajev, števila zob, obsegov zobnikov in premerov zobnikov ter rezultate vpišite v
preglednico (Preglednica 5.1) [24].
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
35
Izvedba:
Sestavite zobniški par, kjer bo pogonski zobnik z1 manjši kot gnani zobnik z2 (Slika 5.3). Na
manjši zobnik dajte ročico, preko katere ga boste poganjali z roko. To je pogonski zobnik, ki
ga označimo z z1. Na večji zobnik dajte paličico, da boste laže opazovali njegovo vrtenje. To
je gnani zobnik in ga označimo z z2.
Z roko vrtimo pogonski zobnik in izpolnimo preglednico.
Pojasnilo za reševanje preglednice:
Premer zobnika merimo do delilnega kroga. (Pomagajte si z učbenikom [25] ali [26].)
Obseg zobnika merimo do temenskega ali zunanjega kroga, ki ga predstavljajo vrhovi zob.
Najlaže izmerimo premer zunanjega kroga in iz tega izračunamo obseg.
Naj bo premer D = 2R. Iz tega sledi, da je 2
DR = . Obseg je Ro π2= ali Do π= .
Število vrtljajev določimo tako, da s pisalom označimo oba zobnika na mestu stikanja in
potem pogonskega zavrtimo enkrat, gnanega pa ocenimo.
Slika 5.3: Pogonski zobnik je manjši od gnanega
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
36
Rezultati:
Preglednica 5.1: Računanje prestavnega razmerja
pogonski
zobnik z1
gnani
zobnik z2
prestavno razmerje (i)
(zapiši formulo) i = (zapiši rezultat)
število zob (z) z2 : z1
premer zobnika (d)
obseg zobnika (o)
število vrtljajev (n) n1 : n2
Vprašanja:
Ali se gnani zobnik vrti v isto smer kot pogonski zobnik?
Odgovor: Gnani zobnik se vrti v obratni smeri kot pogonski.
Ali se gnana gred vrti hitreje ali počasneje kot pogonska?
Odgovor: Gnana gred (ki ima večji zobnik) se vrti počasneje.
Število vrtljajev gnane gredi se zmanjša, poveča pa se navor, ki ga občutimo tako, da gnani
zobnik zmore večji napor (npr. dvigne večje breme). Takemu mehanizmu pravimo reduktor
[27]. Primer: V primerjavi z avtomobilom je traktor počasnejši, vendar ima veliko večji
navor (zmore premakniti večje breme ali zvozi bolj strm klanec).
Naštejte nekaj primerov, kjer uporabljamo reduktor.
Odgovor: Dvigovanje in spuščanje zapornice ali dvigala, vrtenje koles avtomobilčka, vrtalni
stroj, rezalnik za salame, delovna vozila ...
Naloga 2:
Število vrtljajev želimo povečati. Sestavite zobniški par. Določite prestavno razmerje iz
števila vrtljajev, števila zob, obsegov zobnikov in premerov zobnikov ter rezultate vpišite v
preglednico (Preglednica 5.2).
Izvedba:
Sestavite zobniški par, kjer bo pogonski zobnik večji kot gnani zobnik (Slika 5.4). Določite
prestavno razmerje iz števila vrtljajev, števila zob, obsegov zobnikov in premerov zobnikov.
Zobnik z1 je pogonski zobnik, z2 pa gnani.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
37
Pojasnila za reševanje preglednice so pri prvi nalogi.
Slika 5.4: Pogonski zobnik je večji od gnanega
Rezultati:
Preglednica 5.2: Računanje prestavnega razmerja
pogonski
zobnik z1
gnani
zobnik z2
prestavno razmerje (i)
(zapiši formulo) i = (zapiši
rezultat)
število zob (z)
premer zobnika (d) d2 : d1
obseg zobnika (o) o2 : o1
število vrtljajev (n)
Vprašanje:
Ali se gnana gred vrti hitreje ali počasneje kot pogonska?
Odgovor: Gnana gred ( ki ima manjši zobnik) se vrti hitreje.
Število vrtljajev gnane gredi se poveča.
Naštejte nekaj primerov, kjer povečamo število vrtljajev.
Odgovor: Ročni brusilni stroj, palični mešalnik ...
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
38
Dodatna naloga 1:
Kaj bi naredili, da pogonskega zobnika ne bi vrteli ročno?
Odgovor je Slika 5.5.
Slika 5.5: Zobnika žene elektromotor
Kako bi ohranili smer vrtenja in obenem premaknili os vrtenja?
Odgovor je Slika 5.6.
Slika 5.6: Trije zobniki
Kako bi ohranili smer vrtenja in zmanjšali vrtljaje?
Odgovor: Napravimo reduktor s štirimi zobniki. Podoben reduktor ima tudi element
Fischertechnik na sliki (Slika 5.7).
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
39
Slika 5.7: Reduktor iz zbirke Fischertechnik
Dodatna naloga 2:
Sestavite vozilo 1, 2 in 3 iz konstrukcijske sestavljanke na straneh od 13 do 18 [16]. Primeri
vozil nazorno pokažejo, kako se z reduktorjem poveča navor vozila, saj zmore peljati po
klancu navzgor. Po drugi strani pa ugotovimo, da ima hitrejše vozilo manjši navor [15].
5.2 Polžasto gonilo
Polžasti prenos je zelo primeren, kadar želimo zmanjšati število vrtljajev motorja. Polžasti
zobnik pa nato poganja zobnik.
Naloga:
Sestavite polžasto gonilo iz polžastega in valjastega zobnika.
Izvedba:
Potrebujemo polžasti vijak, valjasti zobnik, ročico, nekaj kock iz sestavljanke in podstavek.
Slika 5.8 predstavlja preprosto polžasto gonilo.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
40
Slika 5.8: Polžasto gonilo
Ugotovitve in vprašanja:
Za koliko zob se premakne valjasti zobnik, ko zavrtite polža?
Odgovor: Valjasti zobnik se premakne za en zob.
Kolikokrat morate zavrteti polža, da pride valjasti zobnik nazaj v prvotno stanje?
Odgovor: Polža moramo zavrteti tolikokrat, kolikor ima valjasti zobnik zob. V našem
primeru 20-krat.
Izračunajte prestavno razmerje i.
Odgovor: i = 20 : 1 = 20
Ali lahko uporabite valjasti zobnik kot pogonskega?
Odgovor: Ne, v tem zobniškem paru je polž vedno pogonski, valjasti zobnik pa gnani.
Naštejte primere uporabe polžastega gonila.
Odgovor: Zapornice, vrtalni stroj, mešalec, dvigalo ...
Naštejte nekaj prednosti polžastega gonila.
Polžast prenos ima več prednosti: zmanjša število vrtljajev, potrebuje malo prostora, deluje
samozaporno, dviguje lahko težja bremena in spremeni os vrtenja za 90° [15].
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
41
5.2.1 Zapornica
Polžast prenos uporabljamo tudi pri zapornici. Ker deluje polžasto gonilo samozaporno,
dvignjena zapornica ne more pasti nazaj.
Naloga 1:
Sestavite zapornico, ki jo krmilite preprosto tako, da jo z enim stikalom dvigate, z drugim
spuščate, lahko pa jo tudi ustavite.
Narišite shemo.
Izvedba:
To je zapornica, ki jo poganja motor in jo krmilimo z menjalnim stikalom. Različna smer
vrtenja motorja bo v tem primeru premikala zapornico v dveh smereh: gor ali dol. Model
zapornice je iz konstrukcijske zbirke Profi E-Tec Fischertechnik.
Pri sestavljanju si lahko pomagate s parkiriščno zapornico iz navodil za sestavljanje na str.
44 [14]. Pri tem izpustite vse elemente, ki se nanašajo na magnetni senzor, svetlobno zaporo,
rdečo in zeleno luč ter mikroprocesor E-Tec. Sestavljeno zapornico predstavlja Slika 5.9.
Slika 5.9: Zapornica
Rezultati in ugotovitve:
Shema je enaka kot v prejšnjem poglavju (Slika 4.20.).
Pri zapornici je pomembno, da eno stikalo zapornico dviguje, drugo jo spušča, razklenjeni
stikali pa pomenita mirovanje. Stikali sta v tem primeru konstrukcijsko izvedeni tako, da ne
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
42
moremo preveriti stanja, ko sta obe stikali sklenjeni, kar tudi ni naš namen. Če želite
preverjati stanja stikal v menjalnem vezju, si preberite poglavje 4.4.2.
Ko poskusimo dvignjeno zapornico z roko potisniti navzdol, se noče premakniti, saj deluje
samozaporno, ker je samo polžasto gonilo pogonsko. Vidimo, da se zapornica premika
počasi, medtem ko se motorček vrti z velikim številom vrtljajev. To pomeni, da polžasto
gonilo zmanjša število vrtljajev.
Naloga 2:
Kako bi spremenili zapornico, da bi se pri spuščanju v končno lego na koncu sama ustavila
(motor se na koncu ustavi).
Izvedba:
Na pravo mesto postavite še eno stikalo, ki mu pravimo končno stikalo. Preučite najprej
shemo (Slika 5.10, Slika 5.11).
Rezultati in ugotovitve:
Ugotovimo, da zapornico lahko delno krmilimo s stikali. Slabost takega krmiljenja je, da
potrebujemo več stikal, kot jih vsebuje sama zbirka. Potrebovali bi dve končni stikali, da bi
ustavili zapornico tudi v navpični legi.
S
S2S1
9 V
Slika 5.10: Shema motorja z menjalnim stikalom in enim končnim stikalom (motor-zapornica)
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
43
Slika 5.11: Zapornica s končnim stikalom
5.3 Zobata letev
Zobata letev omogoča spremembo gibanja iz vrtenja v premo gibanje in obratno.
5.3.1 Dvigalo
Dvigalo se premika premo v navpični smeri. Pri tem mora nositi tudi lažje breme.
Naloga:
Skonstruirajte dvigalo, ki se bo lahko dvigalo oziroma spuščalo ter pri tem nosilo lažje
breme. Narišite shemo.
Izvedba:
Model dvigala najdemo v navodilih za sestavljanje na str. 14 [14].
Shema je enaka pri zapornici (Slika 4.20). Menjalno stikalo je enako kot pri zapornici (Slika
5.13).
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
44
Slika 5.12: Dvigalo [14]
Rezultati in ugotovitve:
Dvigalu zmanjša število vrtljajev polžasto gonilo, ki deluje tudi samozaporno, zato dvigalo
ne pade pod lastno težo. Zaradi reduktorja lahko nosi tudi nekoliko večje breme (ne
pretežko).
Za krmiljenje uporabimo enako menjalno stikalo kot pri zapornici.
Slika 5.13: Menjalno stikalo za zapornico ali dvigalo
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
45
6 Robotika v tehniki
Robotika je veda, katere predmet zanimanja so roboti. Robot je izraz, ki se uporablja za
vsak stroj, ki ga nadzoruje računalnik in ki ga lahko programiramo, da se premika ali da
opravlja določeno opravilo. Robote pogosto uporabljamo v industriji za prenašanje materiala
ali za opravljanje ponavljajočih se opravil. Tako lahko na primer robotsko roko, pritrjeno na
delovno mizo, uporabljamo za barvanje delov stroja ali sestavljanje elektronskih vezij. Drugi
roboti so zasnovani za delo v človeku nevarnih okoljih: na primer pri deaktiviranju bomb ali
pri raziskovanju vesolja ali morskih globin. Nekateri roboti so opremljeni s senzorji, na
primer s senzorji za dotik ali kamero, in jih lahko programiramo tako, da znajo na osnovi
podatkov iz senzorjev sprejemati preproste odločitve [28].
Roboti so računalniško krmiljene naprave. Računalnik sprejema, obdeluje in posreduje
informacije. Večinoma robote ne krmilijo osebni računalniki (PC), ampak so to posebni in
prilagojeni računalniki in mikrokrmilniki, ki jih najdemo v avtomobilih, pralnih strojih,
igračah, mobilnih telefonih ipd.
Robotika v tehniki je enoletni tehniški izbirni predmet, pri katerem je v ospredju
konstruiranje modelov računalniško krmiljenih strojev in naprav s poudarkom na specifičnih
značilnostih robotike. Učenci spoznavajo in povezujejo vsebine različnih področij,
prevladujejo pa geometrija, strojni elementi, elektronika, računalništvo in tehnologija.
Učenci pridobijo osnovna spoznanja o geometriji in konstrukciji tipičnih robotskih rok, o
elektronskih krmiljih, ki so potrebna za računalniško vodenje, o čutilnikih (senzorjih), ki –
vgrajeni v konstrukcijo – omogočajo povratno delovanje na krmilje. Seznanijo se s
temeljnimi načeli računalniško vodene proizvodnje in z mestom robotike v njej. Ugotavljajo
prednosti takega načina proizvodnje in smeri v razvoju sodobne tehnologije. Spoznajo
različna področja, v katerih ima robotika pomembno vlogo. Pri pridobivanju praktičnih
izkušenj si pomagajo z uporabo ustreznih didaktičnih sestavljank, s katerimi gradijo
delujoče, računalniško krmiljene modele strojev, naprav in robotskih rok.
Predmeti dela oziroma izdelki učencev so uporabni. Učenci pri delu uporabljajo priročnike
in druge vire. Pri konstruiranju iščejo lastne rešitve in samostojno organizirajo delovno
mesto ter potek dela. Učitelj vrednoti delovanje konstrukcije in učenčev prispevek pri
reševanju problema [4].
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
46
Splošni učni cilji [4]
• Učenci spoznajo različne oblike uporabe računalniške tehnologije;
• spoznavajo osnovne pojme robotike in računalniško vodene proizvodnje;
• berejo, rišejo in sestavljajo sheme električnih krmilij in razumejo njihovo delovanje;
• načrtujejo in s sestavljankami izdelajo različne računalniško krmiljene modele;
• uporabljajo računalnik in spoznavajo njegovo vlogo pri krmiljenju zgrajenih
modelov;
• razvijajo sposobnost prostorske predstavljivosti;
• poznajo vlogo računalniškega vmesnika pri krmiljenju naprav;
• naštejejo in opišejo področja z računalniško vodeno tehnologijo in kritično presojajo
vpliv tega področja na tehnologijo in okolje;
• pridobivajo in uporabljajo informacije in znanja s področja robotike iz monografij
periodičnega tiska in spleta;
• z uporabo projektnega in eksperimentalnega dela in konstruiranja usvojijo temeljne
metode in oblike dela, značilne za tehnično-tehnološko področje;
• razvijajo sposobnost za delo v skupini;
• razvijajo psihomotorične sposobnosti;
• pridobivajo sposobnost samostojnega reševanja problemov;
• spoznavajo poklice s področja elektronike, elektrotehnike, računalništva ipd. in
katere sposobnosti so zanje potrebne.
V projektu bomo dosegli vse splošne učne cilje predmeta Robotika v tehniki.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
47
6.1 Prvi koraki programiranja
To poglavje je namenjeno učiteljem, da pripravijo vmesnik in programsko opremo za prvo
programiranje.
6.1.1 Priključitev vmesnika na osebni računalnik
Vmesnik eProDas-Rob1 povežimo z osebnim računalnikom s pomočjo LPT priključka
(tiskalniški priključek), kot prikazuje Slika 6.1. Možna je tudi povezava na USB preko
modula eProDas-SC1/SC2/SPI.
Slika 6.1: Priključitev preko LPT priključka [8]
Pravilno moramo nastaviti tudi priloženi napajalni adapter. Predvsem je pomembna
nastavitev polaritete. Ta je nastavljena tako, da je sredinski del priključka na adapterju GND
oz. ''–'', zunanji del pa je +5 V (Slika 6.2). Nastavljiva je tudi napajalna napetost, ki nikakor
ne sme biti manjša od +5 V, torej v našem primeru najmanj +6 V (Slika 6.3). Zaradi
povečanih zagonskih tokov elektromotorčkov na mobilnem robotku priporočamo, da
Štirje digitalni vhodi- od B0 do B3 (Stikala od S1 – S4).
Digitalni vhodi ali izhodi- Port D.
Močnostni izhodi- Port C.
Port D. (Za povezavo z LCD prikazovalnikom in drugimi integriranimi vezji)
Analogni vhodi ali digitalni vhodi oziroma izhodi- Port A.
LPT priključek za povezavo z računalnikom.
Priključek za napajanje.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
48
nastavite napetost na 7,5 V. Če so nastavitve pravilne, bo po vklopu na vmesniku zasvetila
zelena LED dioda. (Vmesnik je zaščiten pred napačno nastavitvijo polaritete!) V nasprotnem
primeru je nekaj narobe. Še enkrat preverimo nastavitev polaritete oziroma preverimo, ali je
adapter sploh priključen na omrežno napetost.
Na vmesnik lahko priključimo tudi baterijsko napajanje, in sicer na priključka Pow in GND
[29].
Slika 6.2: Nastavitev polaritete na adapterju [29]
Slika 6.3: Nastavitev napajalne napetosti na 7,5 V
[29]
6.1.2 Nastavitev programske opreme za on-line način dela
Kot smo omenili že na začetku, v programskem okolju Visual Basic programiramo robotka v
stalni povezavi z računalnikom, to je tako imenovani on-line programming. Obstaja tudi off-
line programiranje; se pravi brez stalne povezave z računalnikom, kar je posebej uporabno za
mobilne robote (avtomobile). Če želimo programirati brez stalne povezave, si izberemo
programsko okolje Bascom.
Mikrokrmilnik ATmega16, ki je 'srce' vmesnika, prvotno ne vsebuje nobene programske
podpore, ki bi omogočala komunikacijo med vmesnikom eProDas-Rob1 in programskim
okoljem Visual Basic. V ta namen smo razvili posebno programsko podporo, ki jo morate
naknadno prenesti v omenjen mikrokrmilnik. To je pravzaprav datoteka HEX, kjer so
zapisane vse funkcije in postopki, ki omogočajo krmiljenje vmesnika.
Ker so pri popolnoma novem mikrokrmilniku za pravilno delovanje potrebne še dodatne
sistemske nastavitve, smo kompletu dodali testni program, s katerim se vse omenjene
nastavitve izvedejo skoraj samodejno. A preden zaženemo omenjeni testni program, moramo
na računalnik presneti štiri datoteke, ki prav tako vsebujejo funkcije in postopke, ki
omogočajo komunikacijo.
Na računalnik si namestimo program eProLab, ki ga presnamemo s spletne strani [30].
Datoteke se same namestijo na C:\Windows\System32. To so datoteke z imeni eProDas.dll,
EPRODAS_ROB1_FWV14.HEX, eProDasHL.dll, inpout32.dll. Poleg je tudi testni
program za vmesnik eProDas_Rob1.
Notranji del priključka je GND oziroma ''-''.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
49
Če imate nov vmesnik oziroma mikrokrmilnik, se vam na zaslonu pokaže sporočilno okno
(Slika 6.4), v katerem kliknete na gumb OK. Če ste zgoraj omenjene datoteke pravilno
namestili, se bo programska podpora za komunikacijo z računalnikom samodejno namestila,
na kar vas bo opozorilo sporočilno okno (Slika 6.5). Če na mikrokrmilniku ni programa za
on line programiranje, se vedno pojavita ti dve okni (če prvič programiramo v Bascomu).
Slika 6.4: Sporočilno okno ob prvi nastavitvi [29]
Slika 6.5: Prenos programa je bil uspešen [29]
V tem sporočilnem oknu morate biti pozorni samo na podatka eProDas_Rob1_LPT is open
in DLL Version: 17 (ali več, to je odvisno od zadnje ustvarjene različice). S klikom na gumb
OK se vam končno odpre testni program, s katerim lahko preizkusite praktično vse vhodno-
izhodne enote vmesnika eProDas-Rob1 (Slika 6.9). Glejte naslednje poglavje.
Če na zaslonu opazite zeleno svetlečo diodo, je komunikacija z vmesnikom vzpostavljena.
Brez težav lahko testni program zaprete in začnete s programiranjem, ali pa vmesnik prej še
preizkusite [29].
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
50
6.1.3 Priključitev vmesnika na elemente Fischertechnik in testni
program eProDas-Rob1
Na vodnike na eni strani namestite vtikače, drug konec vodnika pa olupite in pocinite žice
(Slika 6.6). Ker želimo preizkusiti testni program, je najbolje, da vzamemo iz zbirke Profi
E-Tec motor in žarnico.
Slika 6.6: Pocinjena žica
Vzememo žarnico in jo povežemo z vmesnikom. Prvi vodnik peljemo na digitalni izhod Port
C0, drugi pa na GND. Z izvijačem sprostimo izbrani izhod in vanj namestimo pocinjeni del
vodnika (Slika 6.7).
Nato vzamemo še motor in ga povežemo z izhodoma: prvi vodnik na Port C4, drugega pa na
Port C5.
Poženemo testni program in ga preverimo.
M
POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
Ž0
eProDas-Rob1
Slika 6.7: Shema vezave žarnice in motorja na vmesnik (test-zarnica-motor)
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
51
Poiščite program eProLab na spletni strani [30]. Namestitev je sedaj narejena tako, da v
opravilni vrstici za Windows kliknete Start�Programi�eProLab�eProLab. Če je
eProDas-Rob1 povezan z računalikom in ima vključeno napajanje, dobite izbirni seznam,
kot je razvidno na sliki (Slika 6.8). Izberite testiranje vmesnika.
Slika 6.8: Program eProLab
Če je to prva uporaba eProDas-Rob1 po zagonu operacijskega sistema in je z računalnikom
povezan preko paralelnega porta (LPT), traja okoli minuto, da se povezava vzpostavi ( 12
poskusov). Primer testnega programa po vzpostavljeni komunikacije prikazuje Slika 6.9.
Med vzpostavjanjem povezave se vseh osem lučk Port C večkrat vključi in vmes tudi
izključi.
Če je eProDas-Rob1 povezan z računalnikom preko USB vhoda, se povezava vzpostavi že
pri prvem poskusu povezave. Prav tako, se povezava vzpostavi takoj, če preko LPT
povezave vzpostavljamo povezavo z računalnikom drugič, tretjič,... po zagonu operacijskega
sistema Windows.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
52
Slika 6.9: Testni program eProDas-Rob1
Če ste povezali žarnico in motor, kakor je predlagano zgoraj, lahko preizkusite testni
program.
Na testnem programu pritisnite izbirni gumb C0 in preverite spodnjo preglednico
(Preglednica 6.1). Če ste vse prav povezali, se prižge žarnica. Podobno preverite še motor in
stikalo.
Preglednica 6.1: Preverjanje vhodov in izhodov v testnem programu eProDas-Rob1
Odkljukamo Port. Dogodek
C0 žarnica zasveti
C4 motor se zavrti
C5 motor se zavrti v drugo smer
B0 samo na vmesniku zasveti zelena dioda
po izbiri
Učenci se bodo najprej srečali s preprostejšim tesnim programom StartHere. Predstavili ga
bomo v poglavju 7.1.2.
Kako preverimo vhode in izhode v testnem programu, si lahko ogledate v videu testni
program_eProDas-Rob1.avi. Video prikazuje testiranje končnega programa zapornica-luci-
magnet-fototranz.sln.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
53
6.1.4 Programiranje v razvojnem okolju Visual Basic
Namestitev programa Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition (krajše VB)
Namestitev programa je preprosta, sledimo navodilom na Microsoftovi spletni strani [19].
Več si lahko preberete tudi na spletni strani [29].
Začetek popolnoma novega projekta [29]
Končno lahko zaženemo program. V sistemu Windows kliknemo na ikono start Programi�
Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition. Prvič se bo program zaganjal nekoliko dlje
časa, na zaslonu pa se nam bo prikazalo sporočilno okno (Slika 6.10). V vseh nadaljnjih
zagonih tega okna ne bo več.
Slika 6.10: Sporočilno okno ob prvem zagonu [29]
Ko se program uspešno zažene, se nam prikaže začetna stran (Start Page), brez urejevalnega
okna. To okno lahko mirno zapremo s klikom na križec desno zgoraj. Novo urejevalno okno
odpremo v menijski vrstici s klikom na File � New Project ... Na zaslonu se pojavi novo
pogovorno okno, kjer izberemo vrsto našega projekta, in sicer kliknemo predlagano ikono
Windows Form Application (Slika 6.11).
Slika 6.11: Ustvarjanje novega projekta [29]
Vpišemo ime projekta.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
54
V polju spodaj vpišemo ime projekta, na primer prvi_projekt. S klikom na gumb OK
nastavitve potrdimo in odpre se nam novo urejevalno okno, hkrati pa so nam dostopne vse
druge ikone in funkcije programa (Slika 6.12).
Slika 6.12: Novo urejevalno okno [29]
Preden začnemo programirati, projekt shranimo v novo mapo na trdem disku. V menijski
vrstici izberemo možnost File � Save All. Prikaže se pogovorno okno (Slika 6.13). Zelo
pomembno je, da projekta ne shranjujemo na predlagano mesto! Na tem mestu kliknemo
gumb Browse … in si izberemo novo mapo nekje na trdem disku, kjer imamo druge
dokumente. Zaželeno je, da si ustvarimo neko novo mapo, kamor bomo pozneje shranjevali
druge projekte (Slika 6.14).
Slika 6.13: Shranjevanje projekta [29]
Menijska vrstica. Ukazni gumb start, s katerim poženemo program.
Obrazec ali Forma, kamor postavljamo objekte.
Orodjarna.
Nekakšen raziskovalec našega projekta.
Lastnostno okno - tu določimo lastnosti in dogodke označenega objekta
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
55
Slika 6.14: Določitev nove lokacije [29]
Vstavljanje programske knjižnjice eProDasVBLib.vb
Za komunikacijo z vmesnikom pa potrebujemo še programsko knjižnjico, ki jo moramo
vstaviti v vsak nov projekt. Knjižnjica nam omogoča klicanje funkcij in postopkov, s
katerimi upravljamo vmesnik eProDas-Rob1, in sicer je to knjižnjica z naslovom
eProDasVBLib.vb. Namestimo jo na mesto, kamor smo shranili svoj projekt, kot kaže Slika
6.15. Najnovejšo različico je mogoče dobiti na spletni strani [30]. Seveda pa jo moramo
nato še posebej vstaviti v projekt.
Slika 6.15: Programska knjižnjica eProDasVBLib.vb [29]
Postopek je sledeč; v menijski vrstici izberemo možnost Project/Add Existing Item …, nato
poiščemo datoteko eProDasVBLib.vb, kliknemo na gumb Add in v raziskovalnem oknu
našega projekta (Solution Explorer) se nam prikaže ime vstavljene mape (Slika 6.16).
Z dvojnim klikom nanjo lahko pogledamo njeno vsebino oziroma pogledamo, katere
funkcije lahko uporabljamo.
Slika 6.16: Vstavljanje knjižnjice eProDasVBLib.vb [29]
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
56
7 Projekt: krmiljenje zapornice z vmesnikom
V tem projektu bomo sestavili računalniško krmiljeno zapornico. V nadaljevanju torej sledi
projekt, ki predstavlja model zapornice. Ta model je sestavljen izključno iz konstrukcijske
zbirke Profi E-Tec in vmesnika eProDas-Rob1.
Zapornico znamo sestaviti na ročno krmiljenje. Že v prejšnjih poglavjih smo se naučili o
prestavnih razmerjih ter polžu, ki deluje samozaporno. Sestavili smo tudi zapornico, ki jo
dviguje elektromotor, ne roka. Vendar je za krmiljenje zapornice še vedno potrebno naše
posredovanje. Tokrat želimo, da bi zapornica delovala avtomatsko po naprej danem
programu. Prednost takega krmilja je ravno v tem, da lahko program kadarkoli spremenimo,
in zapornica bo delovala drugače. Za spremembo delovanja je dovolj sprememba programa,
zato ostane vezje nespremenjeno.
Zapornico lahko imenujemo tudi robot, ker jo upravlja in nadzoruje računalnik. Pri tem se
bomo naučili programirati v okolju Visual Basic, uporabljati računalniški vmesnik eProDas-
Rob1 in konstruirati zapornico v povezavi z vmesnikom (Slika 7.1).
Slika 7.1: Zapornica z vmesnikom
Projekt je zamišljen tako, da na začetku učitelj učence motivira s prikazom delovanja
sestavljene zapornice, ki je podobno delovanju ročno krmiljenje zapornice. Zapornico dviga
in spušča s pomočjo gumbov v programskem oknu. Težjih primerov na začetku otrokom ne
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
57
pokažemo, da ostane nekaj novih izzivov za nadaljnje delo. Lahko pa uvodno motivacijo
tudi izpustimo.
7.1 Prvo srečanje z robotom – zapornico
V tem poglavju so predstavljene vsebine v takem vrstnem redu, kot jih predstavimo učencem
na začetku projekta. Prva naloga 7.1.1 je demonstracijska in je namenjena motivaciji
učencev za delo. Učitelj lahko prvo nalogo tudi izpusti in začne z drugo.
Operativni učni cilji:
1. Učenci si ogledajo in razlikujejo zapornico, vmesnik in računalnik.
2. Učenci poznajo vmesnik in ga pravilno povežejo z računalnikom ter napajanjem. V
računalniškem programu Visual Basic (VB) znajo odpreti program, ga zagnati in
zaključiti. Preverijo nekatere vhode in izhode s testnim programom.
3. Razlikujejo med nekaterimi vhodnimi in izhodnimi funkcijami vmesnika.
Izvedba:
Učitelj sestavi model zapornice (Slika 7.2), ki je enak kot v navodilih za sestavljanje na str.
44 [14].
Slika 7.2: Model zapornice Fischertechnik [14]
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
58
Pri konstrukciji izpustimo samo dva elementa, ki jih ne bomo potrebovali: baterijsko
napajanje in vmesnik E-Tec (mikrokrmilnik). Za demonstracijo je dovolj, če povežemo z
vmesnikom le motor, kot prikazuje Slika 6.7. Podrobnejša navodila za sestavo vezja in
programiranja pa najdemo v naslednjih poglavjih diplomskega dela.
Pred prvo demonstracijo moramo vmesnik povezati z računalnikom, ker programiramo
robota v stalni povezavi z računalnikom. Delovanje vmesnika preverimo s testnim
programom (glejte poglavje 6.1).
7.1.1 Opis zapornice
Cilj: Učenci si ogledajo in razlikujejo zapornico, vmesnik in računalnik.
Naloga:
Oglejte si robota v povezavi z računalnikom in opišite, kaj vidite.
Pripomočki in izvedba:
Imamo sestavljeno zapornico (Slika 7.2), povezano z vmesnikom in računalnikom. Na
začetku je zapornica spuščena. Zaženemo program zapornica-dvigni-spusti.sln, ki ga bomo
napisali v poglavju 8.4. Učence povabimo, naj pridejo bližje, in jim pokažemo robota.
Učitelj demonstrira dviganje in spuščanje zapornice s pritiski na gumbe programskega okna.
Vprašanja (in odgovori):
Pokažite in poimenujte glavne tri sestavne dele robota: model, vmesnik in računalnik.
Kako sta povezana zapornica in vmesnik?
Odgovor: Povezana sta z vodniki.
Zakaj imajo vodniki na eni strani vtikače, na drugi pa ne?
Odgovor: Vtikači so elementi sestavljanke Fischertechnik, vmesnik pa ne. Zato v vmesnik
privijamo olupljene in pocinjene žice.
Kaj dela računalnik in kaj vidimo na monitorju?
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
59
Odgovor: Računalnik krmili zapornico s pomočjo vmesnika. Na monitorju vidimo odprt
projekt programa Visual Basic. Vidimo programsko okno, na katerem so gumbi. Ko
kliknemo na gumb »dvigni«, se zapornica dvigne.
7.1.2 Vmesnik eProDas-Rob1 in testni program StartHere (Visual
Basic)
Cilj: Učenci poznajo vmesnik in ga pravilno povežejo z računalnikom ter napajanjem. V
računalniškem programu Visual Basic znajo odpreti program, ga zagnati in zaključiti.
Preverijo nekatere vhode in izhode s testnim programom.
Naloga:
Pravilno povežite vmesnik z računalnikom in napajanjem. Preverite delovanje testnega
programa StartHere in pri tem opazujte diode na vmesniku.
Pripomočki in izvedba
Pri tej nalogi začnejo učenci s samostojnim delom. Ne gledajo več demonstracijskega
modela, temveč imajo na voljo le vmesnik in računalnik. Podrobnejša navodila so v poglavju
6.1.1.
1) Pravilno povežemo vmesnik z računalnikom s priključkom LPT.
2) Pravilno priklopimo vmesnik na napajanje.
3) Preverimo, ali je napetost nastavljena na 7,5 V.
4) Priklopimo glavno stikalo (zelena dioda LED zasveti).
5) Odpremo projekt testni program StartHere StartHere.sln. Testni program je program,
napisan v Visual Basicu in z njim ravnamo kot z vsakim drugim projektom VB.
Programu, ki je napisan v VB, pravimo projekt. Ko namreč ustvarimo nov program, ne
naredimo le ene izvršljive datoteke, ampak ustvarimo projekt, v katerem se nahaja več
podmap in datotek.
Dvakrat kliknemo na ikono in prikaže se nam sivo polje (Slika 7.3).
Na desni strani je okno Solution Explorer, kjer poiščemo ikono Form1.vb in dvakrat
kliknemo nanjo. Programiramo v pogledu Form1.vb[Design], ki je bolj pregleden za
uporabnika kot sama koda oziroma programski urejevalnik.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
60
Slika 7.3: Okno programa Visual Basic
Poskusite odpreti polje obrazca Form1.vb[Design], nato pa še programski urejevalnik.
V programskem urejevalniku (programski kodi) so napisane vse lastnosti posameznega
elementa. Lastnosti lahko torej spreminjamo v obeh pogledih. V programskem
urejevalniku moramo poznati določene ukaze, v obrazcu [Design] pa jih določamo v
oknu Properties desno spodaj.
Poženite program z zeleno ikono run , kot je prikazano na zgornji sliki.
Odpre se novo okno, ki je enako pogledu Form1.vb[Design] (Slika 7.4). Prvič po zagonu
operacijskega sistema Windows moramo počakati, da opravi program 12 poskusov
povezave z računalnikom, če imamo povezavo LPT (pri povezavi preko USB to ni
potrebno).
Program poženemo s
klikom na gumb run .
Z dvojnim klikom
na ikono Form1.vb odpremo obrazec
Form1.vb[Design].
Z dvojnim klikom na
sivo polje obrazca, nas urejevalnik postavi v
programski urejevalnik
(kodo) Form1.vb.
Solution Explorer
Properties (lastnosti)
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
61
Pomembno: po vsakem zagonu računalnika moramo, preden zaženemo katerikoli
program Visual Basic, zagnati najprej testni program StartHere, da računalnik in
vmesnik vzpostavita povezavo! Lahko zaženemo tudi obsežnejši testni program
eProDas-Rob1 (glejte poglavje 6.1.3).
Zdaj lahko preverimo delovanje vmesnika.
Slika 7.4: Testni program StartHere
6) Preverimo izhodne in vhodne enote.
a) Močnostne izhode Port.C preverimo tako, da odkljukamo izbirni gumb pri C0.
Kaj se zgodi? Na vmesniku zagori rdeča dioda LED pri tem izhodu. To pomeni,
da je na tem izhodu napetost 5 V. Če še enkrat pritisnemo na isti izbirni gumb,
izklopimo izhod Port.C0, napetost bo 0 V in dioda ne bo svetila. Enako
preverimo še ostale izhode.
b) Preverimo digitalne vhode B0 do B3 (stikala od S1 do S4). Poiščite na vmesniku
štiri stikala in pritisnite na enega. V programu StartHere se bo gumb pri izbranem
vhodu obarval modro.
c) Vhodov/izhodov Port.A zdaj ne moremo preverjati.
7) Končamo izvajanje programa s klikom na križec aktivnega okna.
Oglejte si video vb_spoznavanje.avi. V videu je prikazan drug program, ki je
predstavljen v nadaljevanju.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
62
Vprašanja in odgovori
Kaj je vmesnik?
Vmesnik je elektronsko vezje, ki omogoča neposredno povezavo med računalnikom in
drugimi elektro deli: motorji, stikali, čutilniki. Vmesnik je, kot pove že koren te besede –
»vmes«, med računalnikom in okolico, s katero računalnik povezujemo [23].
Kaj pomeni on-line programiranje?
Pomeni, da programiramo robota v stalni povezavi z računalnikom.
Pojasnilo: Program Visual Basic ne omogoča delovanje robota brez stalne povezave. Če bi
želeli programirati mobilnega robota (avtomobil), bi morali programirati v drugem
programskem jeziku, npr. v programu Bascom.
Dodatna naloga:
Preverite vse vhode in izhode še s testnim programom eProDas-Rob1.
Učitelj naj presodi, ali je smiselno, da učencem predstavi še drug testni program.
Izvedba:
1) Poiščite Port.C in pritisnite na gumb za izhod C0. Na vmesniku zasveti dioda, kar
pomeni, da je na izhodu 5 V.
2) Poiščite Port.B in odkljukajte izbirni gumb pri vhodu B0. Ali kaj opazite? Na mestu, kjer
je bil prej zapisan vprašaj, je zdaj število 0. To pomeni, da je stikalo nesklenjeno (ni
pritisnjeno). Poskusite na vmesniku pritisniti stikalo S1 (B0). V testnem programu se bo
poleg vhoda B0 pojavilo število 1, kar pomeni, da je stikalo sklenjeno.
3) Drugih vhodnih ali izhodnih enot zdaj ne moremo preverjati.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
63
7.1.3 Vhodi in izhodi
Cilji: Učenci razlikujejo med nekaterimi vhodnimi in izhodnimi funkcijami vmesnika.
Naloga:
Ugotovite, kje na vmesniku se nahajajo vhodne in kje izhodne enote. Opišite tudi, katere
funkcije opravljajo.
Izvedba:
1) Že pri prejšnji nalogi smo govorili o vhodih in izhodih vmesnika. Izhod pomeni izhodno
informacijo, torej se bo na izhodu nekaj »zgodilo«. Opazili smo rdečo diodo LED pri
izhodu Port.C in povedali, da je v tem primeru na izhodu napetost. Če bi v tem trenutku
vezali na ta izhod npr. žarnico in seveda sklenili električni krog (jo povezali še na GND),
bi žarnica zagorela.
2) Vhod pa je vhodna informacija za vmesnik. Vhodna enota je stikalo. Ker vmesnik ne ve,
kdaj naj dvigne napetost na izbranem izhodu, mu bomo to povedali s stikalom.
Poenostavljeno si lahko predstavljamo ukaze za vmesnik tako: ko bomo pritisnili na
vhod B0, se na izhodu C0 prižge žarnica. Ali: ko bo stikalo B0 sklenjeno, se bo na
izhodu C0 povišala napetost. Če razumete zadnja dva stavka, potem tudi že razumete
programiranje.
Katere so vhodne in katere izhodne enote računalnika?
Vemo že, da so vhodne enote računalnika tipkovnica, miška, mikrofon, modem ipd.
Izhodne pa zaslon monitorja, zvočniki, tiskalnik idr.
Katere so vhodne in izhodne enote vmesnika?
Tudi vmesnik ima vhodne in izhodne enote.
• Izhodne enote so tiste, katerih delovanje spreminja vmesnik: prižge se lučka, motor
se zavrti.
• Vhodne enote pa so tiste, ki jih spreminjajo mi, in sicer s stikali ali različni čutilniki
(senzorji).
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
64
8 Programiranje zapornice
Učenci že poznajo model zapornice, vmesnik, tesni program in program Visual Basic. V tem
poglavju se bomo naučili programirati. Naučili se bomo računalniško krmiliti zapornico.
Operativni učni cilji (kot si sledijo v naslednjih poglavjih):
• učenci pravilno povežejo rdečo in zeleno žarnico z vmesnikom,
• uporabijo računalnik za krmiljenje luči na semaforju,
• odprejo narejen projekt za Visual Basic, ga poženejo, preizkusijo njegovo delovanje
in ga zaprejo,
• spoznajo in uporabijo nov ukaz DoutNum,
• v program dodajo nov element: gumb,
• razumejo stanja posameznih bitov na izhodu C,
• z računalniškim programom krmilijo luči na semaforju,
• znajo uporabiti programsko zanko For-Next.
• pravilno povežejo elektromotor z vmesnikom,
• uporabijo računalnik za krmiljenje smeri gibanja oz. mirovanja mehanskega sistema
in ga programirajo,
• ugotovijo, da z računalnikom določimo tri stanja motorja (dve smeri vrtenja in
mirovanje),
• ugotovijo potrebe po krmiljenju s povratnim delovanjem ob podpori vhodnih funkcij
vmesnika,
• uporabijo mehansko stikalo kot način za vzpostavitev povratnega delovanja,
• spoznajo značilnosti uporabe digitalnega vhoda,
• znajo uporabiti programsko zanko Do–Loop,
• uporabijo mehansko stikalo kot način za vzpostavitev povratnega delovanja,
• znajo uporabiti pogojni stavek If-then in razumejo njegovo delovanje,
• ugotovijo potrebo po časovniku in ga znajo uporabiti,
• ugotovijo lastnosti magnetnega stikala,
• razložijo lastnosti svetlobnih čutilnikov v vlogi stikal in pojem svetlobne zapore,
• spoznajo lastnosti in uporabo analognega vhoda.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
65
Načrt dela
Do tega koraka so učenci opazovali model zapornice in spoznavali programsko opremo.
Nato je čas, da pričnejo samostojno konstruirati in, če je mogoče, samostojno programirati.
Upoštevajmo postopnost.
Ne pozabimo na primerno programsko opremo na vseh računalnikih, s katerimi učenci
delajo.
1) Učenci sestavijo celoten model zapornice iz zbirke Profi E-Tec po navodilih za
sestavljanje [14] brez Fischerjevega vmesnika E-Tec in ohišja za baterijo (Slika 8.2).
2) Učenci skupaj z učiteljem povežejo vmesnik z računalnikom in ga pravilno priklopijo na
napajanje.
3) Učenci preizkusijo delovanje vmesnika s testnim programom.
4) Učenci pričnejo s programiranjem.
5) Preizkusijo delovanje programa in ga nato zaključijo.
Nekatere od zgoraj naštetih postavk smo že izvedli v prejšnjem poglavju, zato so tukaj
napisane zgolj kot informacija.
Na naslednji strani je predstavljena prilagojena shema vezave zapornice (Slika 8.1).
Električna shema zapornice se nahaja v Prilogi 11.1.
Zapornico sestavimo v celoti že na začetku, elektronske elemente pa vežemo z vodniki na
vmesnik postopno, tako da sledimo navodilom pri nalogah. Oznake elektronskih gradnikov
si pogledamo na sliki (Slika 8.2).
Ker projekt izvajamo v več zaporednih urah, modela zapornice ne razdiramo, moramo pa
vsakič znova vmesnik povezati z računalnikom in ga priklopiti na napajanje. Vsakič moramo
po zagonu operacijskega sistema zagnati tudi testni program.
Učitelj presodi, v kateri fazi projekta bodo učenci zmogli samostojno napisati popolnoma
nov projekt. Navodilo, kako napišemo povsem nov projekt je v poglavju 8.9 Popolnoma nov
projekt. V začetnem delu so naloge zamišljne tako, da učenci programe zgolj preučujejo in
dopolnjujejo.
Izvajanje programa in delovanje zapornice je posneto na videoposnetku za vsako nalogo
posebej (zapornica.wmv). Posnetke si lahko ogledamo tudi na koncu projekta.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
66
Slika 8.1: Prilagojena shema vezave zapornice
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
67
Slika 8.2: Zapornica in njeni elektronski gradniki
8.1 Krmiljenje semaforja – DoutNum
Naš vmesnik eProDas-Rob1 ima 20 digitalnih izhodov, od katerih je 8 močnostnih (Port C).
Torej jih uporabljamo za krmiljenje lučk in elektromotorjev. Najbolj preprosti so ukazi za
krmiljenje luči na semaforju.
Cilji:
• učenci pravilno povežejo rdečo in zeleno žarnico z vmesnikom,
• uporabijo računalnik za krmiljenje luči na semaforju,
• odprejo narejen projekt za Visual Basic, ga poženejo, preizkusijo njegovo delovanje
in ga zaprejo,
• poznajo in uporabijo nov ukaz DoutNum,
• v program dodajo nov element: gumb.
LEGENDA
Ž0 rdeča žarnica Ž1 zelena žarnica S0 zgornje stikalo S1 spodnje stikalo M elektromotor MS magnetno stikalo Mag magnet Ž2 žarnica z lečo FT fototranzistor
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
68
Naloga 1:
S klikom na gumb vklopimo obe luči (zeleno in rdečo) na semaforju.
Izvedba:
Povežemo najprej vodnike za rdečo žarnico (Ž0): rdeč vodnik povežemo z izhodnim
priključkom C0, zelen vodnik pa s priključkom GND. Na enak način povežemo še zeleno
žarnico (Ž1) z izhodom C1 in GND. Glejte shemo vezave (Slika 8.3).
Opozorilo!
Pazite, da istočasno ne delujeta dva programa, ki komunicirata z vmesnikom. Torej imamo
zagnan bodisi projekt Visual Basic bodisi testni program. Sicer lahko pride do nasprotujočih
si podatkov in računalnik ne ve, katerim dati prednost. Preden zaženete narejen program,
preverite, ali ste testni program zaprli.
POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
Ž1
Ž0
eProDas-Rob1
Slika 8.3: Shema vezave semaforja (zapornica-luci)
Odpremo vajo digitalni izhod-luci.sln.
Odpre se nam zaprto programsko okno. Na desni strani v raziskovalnem oknu poiščemo
ikono Form1.vb in dvakrat kliknemo nanjo. Prikaže se obrazec programa. Program
poženemo s klikom na gumb . Ko se prične program izvajati, pritisnemo na gumb
»vklopi«. Opazujte delovanje programa in ga na koncu izklopite s klikom na križec
aktivnega okna.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
69
Opozorilo!
Vsakič ko program poženete, se projekt samodejno shrani in prejšnje različice programa ne
boste imeli več. Če želite vrniti prejšnjo različico programa, pritisnete »Undo« ali »Ctrl+Z«.
Program:
Public Class Form1
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
eProDasInit(0)
End Sub
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button1.Click
DOutNum(Port.C, 3) 'gorita obe lučki
End Sub
End Class
Razlaga ukazov:
DOutNum(Port.C, 3)
Ime ukaza je sestavljeno iz okrajšav besed Digital, Output, Number (= Digitalni, Izhod,
Število). Z ukazom zapišemo stanje na posamezna izhodna vrata. Parameter Port(=
vrata) določa, katera vrata bomo uporabljali kot izhodna, in ima vrednosti PortA,
PortB, PortC, PortD ali PortE. V parameter Num vpišemo vrednost, ki jo želimo imeti
na izhodu vrat (desetiška vrednost). Spremenljivka je tipa Byte, kar pomeni, da lahko
vpišemo vsa števila od 0 do 255. Primer: število 255 pomeni, da bo vseh osem bitov v
logični ''1'' [29].
Vprašanja:
Kako bi prevedli v slovenščino izraz
DOutNum(Port.C, 3) 'gorita obe lučki
Rešitev:
Digitalni izhodi C imajo vrednost 3 'gorita prvi dve lučki.
Razmislimo, katero število moramo vpisati v ukaz DOutNum, da se nam prižge samo
rdeča ali samo zelena luč.
Rešitev:
• DOutNum(Port.C, 1) 'gori samo rdeča
• DOutNum(Port.C, 2) 'gori samo zelena
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
70
Kako določimo pravo število za ukaz DOutNum(Port.C, ?)
Rešitev: V spodnji preglednici pomenijo enice 5 V napetosti na izhodu oz. prižgano lučko.
Parameter Num je desetiška vrednost, ki jo želimo imeti na izhodu vrat. Vpišemo lahko
števila od 0 do 255. V spodnji preglednici (Preglednica 8.1) so prikazane različne vrednosti
za prve tri bite (izhode C0–C2).
Preglednica 8.1: Preračun dvojiških vrednosti v desetiške
Num C2 C1 C0
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
Naloga 2:
Na obrazec dodajmo nov gumb, s katerim bomo lučki ugasnili. Na novem gumbu dodajmo
tudi napis »izklopi«.
Izvedba vaje:
Prepričamo se, ali smo ugasnili izvajanje prejšnjega programa, sicer ne moremo spreminjati
okna Form1.
Če ste pozabili, kako menjamo poglede med Form1 in Form1.vb[Design], si poglejte
poglavje 7.1.2 Vmesnik eProDas-Rob1 in testni program StartHere (Visual Basic).
S klikom na zavihek Form1.vb[Design] se postavimo na obrazec programa (Slika 8.4).
V orodjarni (Toolbox) na desni strani poiščemo element Button in ga vstavimo v obrazec
na želeno mesto s potegom z miško.
Napis na gumbu spremenimo bodisi z ukazno vrstico (v programski kodi) bodisi ga
določimo v lastnostnem oknu (Properties Window). Če želimo spremeniti napis na Buton1,
ga označimo (enkrat kliknemo) in na desni spremenimo lastnost Text. Vstavimo želeni napis.
Če želimo, da se ob kliku na nov gumb izvrši ukaz ali več ukazov, jih moramo zapisati v
programsko kodo. Na naš novi gumb dvakrat kliknemo in prestavi nas v programsko kodo
na pravo mesto, kjer vpišemo ukaz, s katerim ugasnemo vse lučke.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
71
Program najdete pod naslovom digitalni izhod-luci1.sln.
Slika 8.4: Obrazec programa digitalni izhod-luci.sln
Preberite tudi razlago ukazov in spletno stran [29] in si oglejte video vb_novprojekt.avi in
video vb_dodaj gumb.avi.
Program:
V prejšnji program dodamo:
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button2.Click
DOutNum(Port.C, 0) 'ugasnemo obe lučki
End Sub
Vprašanje:
Kako bi prevedli izraz
DOutNum(Port.C, 0) 'ugasnemo obe lučki
Rešitev:
Digitalni izhodi C imajo vrednost 0 'ugasnemo obe lučki (še točneje:
izklopimo vse izhode C).
Dodatne naloge
Vpišite v ukaz DOutNum(Port.C, ?) števila: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 in 128. Opazujte diode
LED na vmesniku. Kaj opazite?
Vpišite še kombinacije zgornjih števil, npr. 2 + 8 + 32 ... in opazujte LED diode na
vmesniku.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
72
8.2 Krmiljenje semaforja – DoutBit
Kadar želimo krmiliti vsako lučko posebej, bomo uporabiti ukaz, s katerim bomo za vsak bit
posebej določili stanje. Na primer: želimo, da je bit 2 (C1) v stanju logične '1'.
Cilji:
• učenci razumejo stanja posameznih bitov na izhodu C,
• z računalniškim programom krmilijo luči na semaforju.
Naloga:
Želimo, da rdeča lučka trikrat utripne, nato ugasne in se za tri sekunde prižge zelena.
Izvedba vaje:
Lučke so povezane tako kot pri prejšnji vaji.
Spomnimo se:
• C0 rdeča žarnica (Ž0)
• C1 zelena žarnica (Ž1)
Odpremo program digitalni izhod-utripanje.sln. Poženimo program, pritisnimo na gumb
»začni« in opazujemo izvajanje.
Program:
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button1.Click
DOutNum(Port.C, 0) 'izklopimo vse lucke
DOutBit(Port.C, 0, 1) 'vklopimo rdečo lučko
Wait(0.3) 'počakamo 0,3s
DOutBit(Port.C, 0, 0) 'izklopimo rdečo lučko
Wait(0.3)
DOutBit(Port.C, 0, 1)
Wait(0.3)
DOutBit(Port.C, 0, 0)
Wait(0.3)
DOutBit(Port.C, 0, 1)
Wait(0.3)
DOutBit(Port.C, 0, 0)
Wait(0.3)
DOutBit(Port.C, 1, 1) 'vklopimo zeleno lučko
Wait(3) 'počakamo 3s
DOutBit(Port.C, 1, 0) 'izkopimo zeleno lučko
DOutNum(Port.C, 0) 'izklopimo vse lucke
End Sub
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
73
Razlaga ukazov:
DOutBit(Port.C, nBit, BitState)
Ime ukaza je sestavljeno iz okrajšav besed Digital, Output, Bit (Digitalni, Izhod, Bit). Z
ukazom določimo logično stanje posameznega bita. S parametrom Port določimo, katera
vrata bomo uporabljali kot izhod. V parameter nBit vpišemo, kateri bit bomo naslavljali.
Izbiramo lahko med vrednostmi od 0 do 7. S parametrom BitState določimo stanje
izbranega bita. Tu imamo le dve možnosti, in sicer BitState=1 (bit je v logični enici, na
njem je napetost +5 V) in BitState=0 (bit je v logični ničli, na njem ni napetosti –
potencial 0V) [29].
Wait(1.5)
Kot pove že ime, je to ukaz, ki ustavi izvajanje programa za določen čas. Številka v oklepaju
predstavlja čas v sekundah.
Slika 8.5: Obrazec programa digitalni izhod-utripanje.sln
Vprašanja:
Kako bi prevedli izraz:
DOutBit(Port.C, 0, 1) 'vklopimo rdečo lučko
Rešitev:
Digitalni izhod C0 je v logični '1'(na njem je napetost +5 V)'vklopimo
rdečo lučko.
Kaj pomeni, da je bit (izhod/vhod) v logični enici, in kaj, če je v logični ničli?
Rešitev:
Če je bit v logični '1', pomeni, da je na njem napetost +5 V. Če je bit v logični '0', pomeni, da
na njem ni napetosti; potencial je 0 V.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
74
Dodatna naloga:
Spremenite obstoječi program, kjer bo najprej 3 sekunde gorela zelena žarnica, nato trikrat
utripnila in se ugasnila. Nato bo trikrat utripnila rdeča žarnica, se prižgala za 3 sekunde in
ugasnila.
8.3 Krmiljenje semaforja – programska zanka For-Next
V prejšnji nalogi smo želeli, da luči na semaforju utripajo. Čim večkrat utripne luč, več
vrstic moramo dodati v programsko kodo. Želimo skrajšati program in ga napisati bolj
pregledno.
Cilji:
• Učenci znajo uporabiti programsko zanko For-Next.
Naloga:
Rdeča luč na semaforju naj utripne desetkrat in se nato ugasne.
Izvedba:
Lučke ostanejo povezane tako kot pri prejšnji nalogi.
Odpremo program digitalni izhod-utripanje1.sln. Poženimo program, pritisnimo na gumb
»UTRIPAJ« in opazujemo izvajanje.
Vidimo, da je program kratek. Namesto, da desetkrat vpišemo ukaze za vklop/izklop luči,
napišemo, da se zanka For-Next izvede desetkrat.
Program:
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button1.Click
Dim i As Integer
For i = 0 To 9
DOutBit(Port.C, 0, 1) 'prižgemo rdečo lučko
Wait(0.4) 'počakamo 0,4s
DOutBit(Port.C, 0, 0) 'izklopimo rdečo lučko
Wait(0.4)
Next i
DOutNum(Port.C, 0) 'izklopimo vse lucke
End Sub
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
75
Razlaga ukazov:
Dim i As Integer
Prevedemo:
Deklariramo (določimo, definiramo) spremenljivko i kot Integer
Novo spremenljivko i smo določili kot spremenljivko tipa integer, za kar smo uporabili
ukaz Dim ime_spremenljivk e As Integer. Tako lahko določimo še druge
spremenljivke, ki pa so lahko tipa byte, integer, word, long, single, double,
string itd. V programu ločimo globalne in lokalne spremenljivke. Če definiramo
spremenljivko povsem na začetku programa, to predstavlja globalno spremenljivko, ki jo
pozneje lahko uporabljamo kjerkoli v programu. Če jo določimo nekje v programu, na
primer ob dogodku klik na gumb, bomo to spremenljivko uporabljali le za tisti gumb, torej
jo določimo samo lokalno (tako smo naredili v našem primeru).
For i = zacetna_vrednost To koncna_vrednost
Ukaz 1
Ukaz 2
…
Next i
Prevedemo:
Za i = zacetna_vrednost Do koncna_vrednost
Ukaz 1
Ukaz 2
…
Naslednji i Lastnost zanke For-Next je, da lahko določimo tudi začetno vrednost števca, ki jo vpišemo
v parameter zacetna_vrednost. Zanka se bo ponavljala, dokler števec ne doseže končne
vrednosti, ki jo določimo s parametrom koncna_vrednost. Razložimo delovanje zanke po
korakih [29].
• Ko računalnik prvič prebere stavek For i = 0 To 9, priredi spremenljivki i
vrednost = 0.
• Nato prebere in izvrši naslednje ukazne vrstice, ki so napisane v zanki.
DOutBit(Port.C, 0, 1) 'prižgemo rdečo lučko
Wait(0.4) 'počakamo 0,4s
DOutBit(Port.C, 0, 0) 'izklopimo rdečo lučko
Wait(0.4)
• Ko prebere besedico Next, poveča spremenljivko za ena.
• Nato se vrne v vrstico z besedico For.
• Takoj preveri, ali je spremenljivka i že dosegla končno vrednost 9.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
76
• Če je to res, nadaljuje z branjem programa v vrstici, ki sledi vrstici z besedico Next.
• Spremenljivka i še ni dosegla končne vrednosti 9, zato nadaljuje z ukazi v zanki.
Vprašanje:
Katero končno vrednost zapišemo v ukaz, če želimo, da lučka utripne 5-krat?
Rešitev: Napišemo ukaz For i = 0 To 4.
Dodatna naloga:
Spremenite program tako, da bo namesto rdeče lučke 10-krat utripnila zelena.
8.4 Spuščanje in dviganje zapornice – DoutDir
Elektromotor, ki dviga zapornico, lahko krmilimo z vmesnikom eProDas-Rob1. Pri tem
uporabljamo močnostne izhode.
Cilji:
• učenci pravilno povežejo elektromotor z vmesnikom,
• uporabijo računalnik za krmiljenje smeri gibanja oz. mirovanja mehanskega sistema in
ga programirajo,
• ugotovijo, da z računalnikom določimo tri stanja motorja (dve smeri vrtenja in
mirovanje).
Naloga:
Zapornica naj se ob pritisku na gumb »dvigni« dvigne, ob pritisku na gumb »spusti« spusti.
S klikom na gumb »ustavi« pa se ustavi (Slika 8.7).
Izvedba:
Elektromotor povežemo z vmesnikom eProDas-Rob1, kar prikazuje Slika 8.6. Rdečo žico
povežemo na izhod C4, zeleno pa na izhod C5.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
77
M
POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
Ž1
Ž0
eProDas-Rob1
Slika 8.6: Shema vezave semaforja in motorja (zapornica-dvigni-spusti)
Pomembno: smer vrtenja motorja bo lahko drugačna, kot je predstavljeno na shemi. Za
pravo smer spremenimo priključka na motorju, ne pa programa!
Odpremo program zapornica-dvigni-spusti.sln. Poženemo program in preizkusimo
delovanje. Pritisnemo gumb »dvigni«, nato gumb »ustavi«, gumb »spusti« in spet »ustavi«.
Program:
Public Class Form1
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
eProDasInit(0)
End Sub
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button1.Click
DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo zapornico
End Sub
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button2.Click
DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo
End Sub
Private Sub Button3_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button3.Click
DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ustavimo
End Sub
End Class
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
78
Razlaga ukazov:
DoutDir(Port.C, nBitA, nBitB, DirectX.Plus)
Ime ukaza je sestavljeno iz besed D – digital, Out – izhod in Dir – smer (angl.: direction).
Ukaz je uporaben, ko želimo istočasno zamenjati logični stanji na dveh izbranih bitih. S
parametrom Port določimo, katera vrata bomo uporabljali kot izhodna. S parametroma
nBitA in nBitB določimo, katera dva bita na teh vratih bomo uporabljali. Na izbiro imamo
vrednosti od 0 do 7. Velja opozoriti, da morata biti vrednosti parametrov nBitA in nBitB
različni, sicer ta funkcija nima pomena. Parameter DirectX je namenjen določanju logičnih
stanj bitov A in B. Tu lahko izbiramo med tremi možnostmi: Plus, Minus in Off .
Če nastavimo parameter DirectX na Plus, potem bo nBitB v logični ˝1˝, nBitA pa v
logični ˝0˝. Situacija pa bo obrnjena, če nastavimo parameter na vrednost Minus. Če
izberemo vrednost Off, bosta oba bita v logični ˝0˝.
Ta ukaz je zelo priročen, ko želimo krmiliti vrtenje elektromotorja, kar smo videli v tej vaji.
Slika 8.7: Okno programa zapornica-dvigni-spusti.sln
Vprašanja:
S katerim ukazom dvignemo zapornico?
Rešitev: DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo zapornico.
Prevedite izraz:
DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo zapornico Rešitev:
Digitalni izhod C4 je v logični '1', C5 pa v logični '0' 'spustimo
zapornico.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
79
Dodatna naloga:
Spremenite program tako, da se bo zapornica dvigala 1 sekundo, se ustavila za 0,3 sekunde,
se spuščala 1 sekundo in se ustavila za 0,3 sekunde.
Naredite še tako, da se bo bodo prejšnji ukazi ponovili 4-krat, 5-krat ... Torej, da se
zapornica večkrat dvigne in spusti.
8.5 Samodejno ustavljanje zapornice – programska zanka Do-Loop
Zapornico znamo dvigati, spuščati in ustaviti. Pri spuščanju ali dviganju moramo biti
pozorni, da zapornico ustavimo takoj, ko pride v končno lego (navpično ali prečno). Zelo bi
si olajšali delo, če bi se zapornica znala sama ustaviti. Takemu načinu krmiljenja pravimo
krmiljenje s povratnim delovanjem.
Cilji:
• učenci ugotovijo potrebe po krmiljenju s povratnim delovanjem ob podpori vhodnih
funkcij vmesnika,
• uporabijo mehansko stikalo kot način za vzpostavitev povratnega delovanja,
• poznajo značilnosti digitalnega vhoda,
• znajo uporabiti programsko zanko Do-Loop.
Naloga:
Zapornica naj se dviguje samo do vertikale, nato pa naj se ustavi. Enako naj se spušča do
horizontale, nato pa naj se sama ustavi.
Izvedba:
Zgornje stikalo (S0): tik za zapornico smo že dodali stikalo, ki bo motor izklopilo. Menjalno
stikalo vežemo takole (Slika 8.8):
• priključek 1 na digitalni vhod A0,
• priključek 2 na GND,
• priključek 3 na napetost +5 V.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
80
Opozorilo:
Nikoli ne vežemo GND na priključek 1, ker lahko pride do kratkega stika (Slika 8.9).
GND
+5Vdigitalni vhod
Slika 8.8: Pravilno povezano menjalno stikalo
Slika 8.9: Napačno povezano menjalno stikalo
Slika 8.10: Menjalno stikalo Fischertechnik
Spodnje stikalo (S1): enako storimo za drugo stikalo pod zapornico, ki ga vežemo na
digitalni vhod A1, GND in +5 V (Slika 8.11).
V programu zapornica-stikalo.sln pritisnemo gumb »dvigni«, potem še gumb »spusti«.
Opazujemo delovanje zapornice.
digitalni vhod
+5 V GND
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
81
M
S1
POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
S0
Ž1
Ž0
eProDas-Rob1
Slika 8.11: Shema vezave semaforja, motorja in stikal (zapornica-stikalo)
Program:
Public Class Form1
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
eProDasInit(0)
End Sub
Private Sub Form1_FormClosing(ByVal sender As System.Object, ByVal e
As System.Windows.Forms.FormClosingEventArgs) Handles MyBase.FormClosing
Process.GetCurrentProcess.Kill()
End Sub
'dviganje zapornice
Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button1.Click
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo
Me.Focus()
Do 'začetek zanke
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 0) = 1 'konec zanke
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'in potem ugasni motor
End Sub
'spuščanje zapornice
Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button2.Click
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo
Me.Focus()
Do 'začetek zanke
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 1) = 1 'konec zanke
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'in potem ugasni motor
End Sub
'ustavimo
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
82
Private Sub Button3_Click(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Button3.Click
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'se ustavimo
End Sub
End Class
Razlaga ukazov:
Do 'zacetek zanke
Zaporedje ukazov....
Loop Until pogoj 'konec zanke ob izpolnjenem pogoju
Pri programiranju pogosto začutimo potrebo po ponavljanju določenega ukaza. V takih
primerih uporabimo zanke. Z njimi ponavljamo določene ukaze, npr. beremo podatke iz
datoteke, obdelujemo večje skupine podatkov ipd. V našem primeru smo dosegli utripanje
lučk. Vse, kar vpišemo med besedi Do in Loop, se bo torej ponavljalo v neskončnost, vse
dokler iz zanke ne izstopimo! Ker računalnik nenehno ponavlja določene ukaze, ne sprejema
nobenih drugih ukazov. Zato takih zank navadno pri programiranju ne uporabljamo.
Dodamo jim nek pogoj, da se ustavi (Until).
Preberite še opozorila na koncu tega poglavja.
Vprašanja:
Kaj pomeni izraz krmiljenje s povratnim delovanjem?
Rešitev: Pomeni vodenje robota po vnaprej določenem programu, ki pri izvajanju upošteva
stanje (stanja) na vhodu (vhodih). Glede na različno vhodno informacijo, se program odziva
z različno izhodno informacijo (povratnim delovanjem).
Kateri pogoj v našem programu ustavi zanko pri dviganju zapornice in kaj pomeni?
Rešitev:
DInBit(Port.A, 0) = 1
Pomeni, da se zanka ustavi, ko je digitalni izhod A0 v logični '1' ( zgornje stikalo je
sklenjeno).
Kateri ukaz se izvaja v sami zanki?
Rešitev:
Wait(0.1)
Kaj se dogaja, ko pritisnemo gumb »dvigni«?
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
83
Rešitev:
Zapornica se prične dvigati. Nato pride računalnik v zanko Do-Loop , kjer vsakih 100
milisekund preveri, ali je pogoj izpolnjen. To pomeni: če je zgornje stikalo sklenjeno,
preneha preverjati pogoj in skoči na naslednji stavek, ki mu ukaže, da ugasne motor.
Zakaj ni ukaz za dviganje zapornice zapisan v zanki?
Rešitev:
Ukaz za dviganje ali spuščanje zapornice je zunaj zanke Do-Loop zato, da razbremenimo
računalnik in ni polno zaposlen samo s tem opravilom. Zato tudi vstavimo ukaz
Wait(0.1).
Kateri gumb bi zdaj lahko izbrisali iz programa?
Rešitev:
Ugotovimo, da lahko gumb za ustavljanje zapornice »ustavi« izbrišemo iz programa, ker se
zdaj sama ustavi v skrajnih legah.
Pojasnilo:
Ukaza Wait(0.1) ne smemo izpustiti iz zanke Do-Loop, sicer zapornica ne bo delovala.
Na splošno za zanko Do-Loop velja, da deluje tudi, če nima znotraj zanke nobenega ukaza.
Ukaz Wait pa lahko nadomestimo tudi z ukazom Application.DoEvents().
Opozorilo:
Prvotno je bil program napisan brez zeleno osenčenih polj. Te ukaze smo dodali, da smo
rešili dve težavi.
Program lahko poskusite zagnati tudi brez zeleno označenih polj. To storite tako, da jih
označite in daste med navednice. Navednice ali komentar poiščemo v orodni vrstici (Slika
8.12). Nato program zaženemo. Program vrnemo v prvotno stanje tako, da označimo del
besedila med narekovajema (zeleno obarvano besedilo) in kliknemo sosednji gumb (nahaja
se desno od prejšnjega).
Slika 8.12: Gumb: Izbrano besedilo zapišemo kot komentar
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
84
Prva težava: Dvojni klik
Če pritisnemo na gumb stop med izvajanjem zanke Do-Loop, se zapornica ne ustavi, ampak
je potrebno gumb klikniti še enkrat; torej skupaj dvakrat. Zato smo dodali ukaz Me.Focus().
Zdaj bo zapornica ubogala katerikoli ukaz na prvi klik.
Druga težava: Program se ne preneha izvajati
Kadar zapornico dvignemo ali spustimo do konca (da sklene končno stikalo) in prekinemo
izvajanje programa, vse deluje dobro. Težava nastane, kadar zapornico ustavimo s klikom na
gumb »ustavi« in takoj nato prekinemo izvajanje programa (pritisnemo križec na Form1 in
okvir izgine). V tem primeru se program v resnici ni prenehal izvajati. To opazimo, če
pogledamo na orodno vrstico, kjer je gumb (Stop Debugging) vklopljen (Slika 8.13).
Program se bo torej zaključil šele, ko pritisnemo na ta gumb. Da se program ni prenehal
izvajati, nas opozorita tudi ključavnici na zavihku in napis
Running.
Slika 8.13: Okno programa, kadar se izvaja
Ko kliknemo križec, se Form1 zapre.
ključavnici
gumb Stop Debugging
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
85
Zakaj se je to zgodilo? Pogledamo program. Možna sta dva dogodka; zapornico ustavimo s
klikom na gumb »stop« med dvigovanjem ali med spuščanjem. V obeh primerih se zanka
Do-Loop sploh ne konča. Program bo izvajal zanko tudi potem, ko prekinemo izvajanje
programa.
Kako rešiti težavo?
Pravila lepega programiranja velevajo, naj ne uporabljamo takih zank, ki imajo možnost, da
se ob določenih dogodkih ne končajo. Če pa že uporabljamo take zanke, moramo imeti še
dodaten pogoj ali ukaz, ki bo tako zanko res končal, ko bomo zaprli program.
Kot vedno, je pri programiranju na voljo več rešitev.
Prva rešitev:
Težavo rešimo tako, da vstavimo v program podprogram, ki ob zapiranju okvira prekine vse
zanke.
Private Sub Form1_FormClosing(ByVal sender As System.Object, ByVal e
As System.Windows.Forms.FormClosingEventArgs) Handles MyBase.FormClosing
Process.GetCurrentProcess.Kill()
End Sub
Kliknemo na ovir Form1.vb[Design] , na desni strani pogledamo okno Properties,
pritisnemo gumb Events (Slika 8.14). Izberemo ukaz FormClosing in ga dvakrat
kliknemo. V programski kodi zapišemo ukaz Process.GetCurrentProcess.Kill() ali
System.Diagnostics.Process.GetCurrentProcess.Kill().
Slika 8.14:Okno Properties
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
86
Druga rešitev:
Dodamo izbirni gumb (Checkbox), s katerim zaključimo vse zanke. Odpremo program
zapornica-stikalo2.sln.
Slika 8.15:Okno programa zapornica-stikalo2.sln
Na obrazec dodamo izbirni gumb in vpišemo besedilo »končaj zanko« (Slika 8.15). V
programski kodi nato v samo zanko Do–Loop napišemo ukaz If CheckBox1.Checked
Then Exit Do.
Ukaz moramo vstaviti na obeh mestih, kjer se zanka pojavlja: pri dviganju in spuščanju
zapornice.
Do 'začetek zanke
Wait(0.1)
If CheckBox1.Checked Then Exit Do
Loop Until DInBit(Port.A, 0) = 1 'konec zanke
Na izbirni gumb »končaj zanko« kliknemo samo takrat, ko zapornico ustavimo, preden
doseže končno stikalo S0 ali S1. Ko prenehamo izvajati program, se tudi zares zaključi.
Če se zapornica ustavi samodejno s končnima stikaloma, izbirnega gumba ni potrebno
odkljukati.
Tretja rešitev:
Zelo preprosta rešitev bi bila tudi, da gumb »ustavi« enostavno brišemo iz okna programa. V
tem primeru bo program sam zaključil zanko, ko bo sklenjeno končno stikalo.
Verjetno obstaja še katera druga rešitev.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
87
8.6 Uporaba signalizacije zapornice – pogojni stavek If-Then in
časovnik
Zdaj znamo krmiliti signalne luči in zapornico. To znanje bomo združili v skupen program,
da bodo zapornice in luči delovale usklajeno. Naš robot bo torej uporabljal svoje senzorje, da
bo vedel, kdaj prižgati zeleno in kdaj rdečo luč.
Cilji:
•••••••••••• učenci uporabijo mehansko stikalo kot način za vzpostavitev povratnega delovanja,
•••••••••••• znajo uporabiti pogojni stavek If then in razumejo njegovo delovanje,
•••••••••••• ugotovijo potrebo po časovniku in ga znajo uporabiti.
Naloga:
Napišite program, da bo na semaforju gorela rdeča luč, ko bo zapornica spuščena in dokler
ne bo povsem dvignjena. Ali drugače: zelena gori samo, kadar je zapornica povsem
dvignjena.
Izvedba:
Luči, stikala in motor pustimo vezana tako kot pri prejšnjih nalogah. Robotova čutila so v
naši nalogi kar končna stikala na zapornici.
Spomnimo se:
• dig. izhod C0 rdeča lučka (Ž0)
• dig. izhod C1 zelena lučka (Ž1)
• dig. izhod C4 motor (M)
• dig. izhod C5 motor (M)
• dig. vhod A0 zgornje stikalo (S0)
• dig. vhod A1 spodnje stikalo (S1)
Pogledamo si program zapornica-stikalo-luci1.sln.
Poženemo program in vklopimo luči. Če je zapornica zaprta, sveti rdeča luč. Zapornico nato
dvignimo. Ko bo dosegla skrajno lego, se mora prižgati zelena luč.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
88
Opazimo, da je program sestavljen iz dveh delov. Prvi del je enak kot v prejšnji nalogi, ko
smo zapornico spuščali in dvigali. Drugi del se nanaša na signalizacijo ali luči in vsebuje
pogojni stavek If-Then.
Slika 8.16 Okno programa zapornica-stikalo-luci1.sln
Program:
'signalizacija
Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Timer1.Tick
If DInBit(Port.A, 0) = 1 Then
DOutBit(Port.C, 0, 0) ' ugasnemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 1) 'in prizgemo zeleno
Else
DOutBit(Port.C, 0, 1) ' prizgemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 0) 'in ugasnemo zeleno
End If
End Sub
'vklop časovnika
Private Sub CheckBox1_CheckedChanged(ByVal sender As System.Object,
ByVal e As System.EventArgs) Handles CheckBox1.CheckedChanged
Timer1.Enabled = CheckBox1.Checked
If Not CheckBox1.Checked Then
DOutBit(Port.C, 0, 0)
DOutBit(Port.C, 1, 0)
End If
End Sub
Razlaga ukazov:
Stavek if then uporabljamo v kombinaciji z digitalnim vhodom. Če je nek pogoj
izpolnjen (npr. stanje na stikalu), se izvrši določen ukaz. Če zapišemo pogoje v več
vrsticah, moramo na koncu dodati ukaz end if. V našem programu smo dodali še ukaz
else, ki ga prevedemo z besedo »sicer«. V grobem je program takšen:
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
89
Če (je) pogoj_1 (izpolnjen) potem ukaz_1 (se izvrši) sicer ukaz_2 (se izvrši) konec.
If pogoj_1 then ukaz_1 else ukaz_2 end if.
If DInBit(Port.A, 0) = 1 Then
DOutBit(Port.C, 0, 0) ' ugasnemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 1) 'in prizgemo zeleno
Else
DOutBit(Port.C, 0, 1) ' prizgemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 0) 'in ugasnemo zeleno
End If
V slovenščino bi te ukaze lahko prevedli:
Če je digitalni vhod A0 v logični '1'(stikalo je sklenjeno) potem
naj bo digitalni izhod C0 v logični '0' ' ugasnemo rdečo
in digitalni izhod C1 v logični '1' 'in prizgemo zeleno
sicer
naj bo digitalni izhod C0 v logični '1' ' prizgemo rdečo
in digitalni izhod C1 v logični '0' 'in ugasnemo zeleno
konec stavka če
Če dodamo programu samo if stavek, nam sporoči napako. Manjka metoda oziroma
dogodek, ob katerem naj se if stavek izvede. Lahko bi dodali še en gumb, ki bi ga med
dvigovanjem/spuščanjem zapornice večkrat pritisnili, da bi preverili stanje na digitalnih
vhodih (stikalih). Veliko bolj elegantna rešitev pa je, da dela to namesto nas računalnik. Zato
dodamo programu časovnik (timer), ki večkrat v sekundi preveri stanje stikal.
Časovnik vstavimo s dvojnim klikom na objekt Timer. Če želimo pisati ukaze v
programskem urejevalniku, ga v sivem obrazcu dvakrat kliknemo. Prvotno je časovnik
izključen. Vključimo ga z ukazom Timer1.Enabled = True v polju Properties.
Lahko ga določimo tudi v lastnostnem oknu, tako da enkrat kliknemo na objekt Timer.
Tu navadno določamo samo dve lastnosti: Enabled in Interval. Lastnosti, ki jih določimo
tu, se bodo izvajale že ob zagonu programa. Enabled nastavimo na True ali False,
Interval pa pustimo na predlaganih 100 milisekundah.
V nalogi smo časovnik vklopili in izklopili z izbirnim gumbom CheckBox. Kadar je gumb
odkljukan, je časovnik vklopljen. V prvotnem stanju je časovnik vklopljen. To pomeni, da na
semaforju svetijo luči, ko poženemo program.
Timer1.Enabled = CheckBox1.Checked
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
90
Ukaz je tipa Boolean in zahteva za enačajem spremenljivko z vrednostjo True ali False.
Namesto, da pišemo ukaze, bo časovnik zavzel vrednost, ki je v izbirnem okencu. Če bo na
njem kljukica, je vrednosti True, sicer pa vrednosti False.
If Not CheckBox1.Checked Then
DOutBit(Port.C, 0, 0)
DOutBit(Port.C, 1, 0)
Zgornji ukazi zagotovijo, da se luči zagotovo ugasnejo, če izbirni gumb ni odkljukan. Če je
časovnik izklopljen, tudi luči ne gorijo.
Kaj se zgodi, če tega ukaza ne dodamo programu? Poskusite in postavite ta del v navednice,
zaženite program. Dvignite zapornico, nato izključite časovnik. Ko boste zapornico spustili,
se zelena luč ne bo ugasnila, ker je časovnik ugasnjen. Časovnik ne preverja več stanja na
stikalu A0.
Vprašanje:
Zakaj potrebujemo časovnik?
Odgovor: Časovnik neprenehoma izvaja ukaze, ki so zapisani v podprogramu. V našem
primeru vsako 100 milisekundo preveri, ali je zgornje stikalo sklenjeno; na podlagi te
ugotovitve prižge bodisi zeleno bodisi rdečo luč.
Dodatna naloga:
Napišite podoben program brez uporabe časovnika. Poglejte program brez-casovnika.sln.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
91
8.7 Zapornica s signalizacijo in magnetno kartico
Kadar pripeljemo z avtomobilom pred zapornico, jo želimo odpreti z magnetno kartico.
Cilj:
•••••••••••• Učenci ugotovijo lastnosti magnetnega stikala.
Naloga 1:
Zapornica naj se sama dvigne, takoj ko magnetnemu stikalu pred zapornico približamo
magnet.
Izvedba:
Pred zapornico namestimo magnetno stikalo (hermetični kontaktnik ali reed contact), ki
sklene kontakte takoj, ko mu približamo trajni magnet.
Magnetno stikalo povežemo na digitalni vhod A2, drug vodnik pa na ozemljitev GND.
Vezavo prikazuje Slika 8.17.
M
S1
POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
MS
S0
Mag
SN
Ž1
Ž0
eProDas-Rob1
Slika 8.17: Shema vezave semaforja, motorja, stikal in magnetnega stikala (zapornica-magnet)
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
92
Imamo že tri digitalne vhode:
• dig. vhod A0 zgornje stikalo (S0)
• dig. vhod A1 spodnje stikalo (S1)
• dig. vhod A2 magnetno stikalo (Mag)
Magnetno stikalo, je stikalo, ki se sklene takoj, ko mu približamo trajni magnet (Slika
8.18).
Slika 8.18: Magnetno stikalo, ko mu približamo trajni magnet [31]
Slika 8.19: Fotografija magnetnega stikala [32]
Magnetno stikalo deluje tako, da se priključka, kadar je med njima dovolj velika napetost,
skleneta. Če pa med njima ni dovolj velike napetosti, ostaneta razklenjena (Slika 8.19).
Odpremo program zapornica-luci-magnet.sln in zaženemo program. Vklopimo časovnik, če
je prvotno izklopljen.
Magnetnemu stikalu približamo magnet in opazujemo, kaj se zgodi z zapornico.
Program:
'signalizacija
Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Timer1.Tick
If DInBit(Port.A, 0) = 1 Then
DOutBit(Port.C, 0, 0) ' ugasnemo rdečo
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
93
DOutBit(Port.C, 1, 1) 'in prizgemo zeleno
Else
DOutBit(Port.C, 0, 1) ' prizgemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 0) 'in ugasnemo zeleno
End If
'proženje zapornice z magnetom
If DInBit(Port.A, 2) = 0 Then
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo
Do 'začetek zanke
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 0) = 1 'konec zanke
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ugasnemo motor
End If
End Sub
Vprašanja:
Kako se zapornica prične dvigati?
Odgovor: Zapornica se prične dvigati, ko magnetnemu stikalu približamo magnet.
Kako jo spustimo?
Odgovor: Spustimo jo s klikom na gumb »spusti«.
Kateri ukaz smo uporabili za dviganje zapornice in kaj pomeni?
Odgovor: Uporabili smo if stavek in ukaz DInBit(Port.A, 2) = 0.
Ukaz pomeni: digitalni vhod A2 je v logični ničli.
Elektromagnetni senzor je vezan na A2 in GND. Namesto na GND bi bila razumljivejša
vezava na +5 V, a je zaradi vezja v vmesniku pravilna vezava na GND. Če bi hoteli vezati na
+5 V, bi morali imeti pred tem delilnik napetosti.
Preizkusite, kako daleč in pod kakšnim kotom magnet sklene magnetno stikalo.
Naloga 2:
Dviganje zapornice sprožimo z magnetom, ki predstavlja magnetno kartico. Ko z
avtomobilom zapeljemo mimo zapornice, želimo, da se ta po določenem času sama zapre.
Popravite program tako, da se bo zapornica po 6 sekundah samodejno spustila.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
94
Izvedba:
Odprite program zapornica-luci-magnet2.sln.
V podprogram 'proženje zapornice z magnetom damo ukaz Wait(6). Nato dodamo še
zanko Do–Loop za spuščanje zapornice, ki jo poznamo že od prej.
Program:
'proženje zapornice z magnetom
If DInBit(Port.A, 2) = 0 Then
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo
Do 'začetek zanke
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 0) = 1 'konec zanke
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ugasnemo motor
'samodejno zapiranje zapornice
Wait(6)
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo
Do
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 1) = 1
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ugasnemo motor
End If
Vprašanje:
Kako bi čas dvignjene zapornice podaljšali na 10 sekund?
Odgovor: V ukazu Wait(6) spremenimo parameter v oklepaju tako, da napišemo število 10:
Wait(10).
Naloga 3:
Razmislite, katere gumbe v programu (Form2.vb[Design]) bi lahko v tej fazi projekta
preprosto zbrisali? In katere ukaze v programskem urejevalniku?
Izvedba:
Ugotovimo, da lahko zbrišemo prav vse gumbe v oblikovnem načinu [Design](Slika 8.20).
V programskem urejevalniku pa pustimo samo podprogram 'signalizacija in
podprogram 'proženje zapornice z magnetom. Poglejmo si program zapornica-luci-
magnet3.sln. Zapornico odpiramo in zapiramo brez klikov na gumbe v programu, ampak jo
prožimo z magnetom, spusti pa se samodejno po 6 sekundah.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
95
Slika 8.20: Okno programa zapornica-luci-magnet3.sln
Program:
Public Class Form1
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
eProDasInit(0)
End Sub
Private Sub Form1_FormClosing(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.Windows.Forms.FormClosingEventArgs) Handles MyBase.FormClosing
Process.GetCurrentProcess.Kill()
End Sub
'signalizacija
Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles Timer1.Tick
If DInBit(Port.A, 0) = 1 Then
DOutBit(Port.C, 0, 0) ' ugasnemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 1) 'in prizgemo zeleno
Else
DOutBit(Port.C, 0, 1) ' prizgemo rdečo
DOutBit(Port.C, 1, 0) 'in ugasnemo zeleno
End If
'proženje zapornice z magnetom
If DInBit(Port.A, 2) = 0 Then
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo
Do 'začetek zanke
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 0) = 1 'konec zanke
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ugasnemo motor
'samodejno zapiranje zapornice
Wait(6)
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo
Do
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 1) = 1
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ugasnemo motor
End If
End Sub
End Class
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
96
Naloga 4 (dodatna naloga)
V prejšnji nalogi smo ugotovili, da lahko izbrišemo vse gumbe in oznake v oblikovnem
pogledu. Tokrat bi radi dodali oznake na obrazec, da bi tudi na monitorju lahko sledili
dogajanju na zapornici.
Obrazcu dodajte dve oznaki (Label). Na prvi naj se med izvajanjem izpisuje, kaj se dogaja z
zapornico, npr.: »zapornica se dviguje«. Druga oznaka naj predstavlja luč na semaforju.
Kadar na semaforju gori rdeča, naj bo tudi oznaka rdeče obarvana (Slika 8.21).
Slika 8.21: Okno programa zapornica-luci-magnet4.sln
Namig:
V orodjarni poiščemo oznako Label1 in jo prenesemo na obrazec. V oknu z lastnostmi
napišemo začetno besedilo. Nato razmislimo, kje v programski kodi se mora nahajati
besedilo »zapornica se dviguje«. Besedilo vstavimo z ukazom: Label1.Text =
"zapornica se dviguje". Na podoben način vstavimo še napise »zapornica je dvignjena«,
»zapornica se spušča«, »zapornica je spuščena«.
Drugi oznaki Label2 na pravem mestu v programski kodi določimo barvo ozadja. Poskusite
najprej napisati samo Label2. in počakajte, da vam program sam ponudi možnosti.
V pomoč vam je lahko program zapornica-luci-magnet4.sln.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
97
8.8 Zapornica s signalizacijo, magnetno kartico in varnostnim
zapiranjem
Zapornico lahko zdaj odpremo z magnetno kartico, sama se zapre po šestih sekundah. Kaj
pa, če se avtomobil v trenutku zapiranja zapornice nahaja pod njo?
Cilji:
•••••••••••• učenci razložijo lastnosti svetlobnih čutnikov v vlogi stikal in pojem svetlobne zapore,
•••••••••••• poznajo lastnosti analognega vhoda.
Naloga:
Preden se zapornica samodejno spusti, naj čutilniki preverijo, da se pod njo ne nahaja noben
objekt.
Izvedba:
Žarnico z usmerjeno svetlobo vežemo na izhod C2. Fototranzistor vežemo na napetost +5 V
in na digitalno-analogni vhod A3. Shemo vezave prikazuje Slika 8.22.
Koristno je, da v tem trenutku preverimo delovanje fototranzistorja v testnem programu.
Zaženemo testni program. Poiščemo okvir za Port C in kliknemo na gumb C2. S tem
prižgemo žarnico z usmerjeno svetlobo. Sedaj pogledamo še v okvir za Port A in
odkljukamo analogni vhod AInA3. Če je vse pravilno povezano, se bo izpisala napetost
+5 V, ko pa prekinemo snop z oviro, se bo napetost znižala. Zapomnimo si, kje je mejna
vrednost. Če želimo izpis vrednosti v številkah, označimo zgoraj izbirni gumb Numbers.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
98
FT
M
S1POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
MS
S0
Mag
SN
Ž2
Ž1
Ž0
eProDas-Rob1
Slika 8.22: Končna shema vezave semaforja, motorja, vseh stikal in svetlobne zapore (zapornica)
Spomnimo se:
• dig. izhod C0 rdeča žarnica (Ž0)
• dig. izhod C1 zelena žarnica (Ž1)
• dig. izhod C2 žarnica z lečo (Ž2)
• dig. izhod C4 motor (M)
• dig. izhod C5 motor (M)
• dig. vhod A0 zgornje stikalo (S0)
• dig. vhod A1 spodnje stikalo (S1)
• dig. vhod A2 magnetno stikalo (Mag)
• analog. vhod A3 fototranzistor (FT)
Fototranzistor (Slika 8.23 b) je elektronski element, ki se odziva na spremembe v osvetlitvi.
Skupaj z žarnico z lečo tvori svetlobno zaporo.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
99
Prvi prikazan znak je simbol tranzistorja, ki ga uporabljamo v shemah (Slika 8.23 a).
Običajen tranzistor ima tri priključke: emitor, bazo in kolektor. Največkrat ga uporabljamo
za ojačitev šibkih signalov. Šibek tok, ki teče od vira signala v bazo tranzistorja, ojačamo v
veliko večji tok med kolektorjem in emitorjem. Tokovno ojačanje lahko presega celo faktor
1000.
tranzistor
emitor
kolektor
baza
Slika 8.23 Shema (a) tranzistorja(tranzistor) in (b) fototranzistorja (fototranzistor)
svetlobna zapora
Slika 8.24: Shema svetlobne zapore (fototranzistor)
Fototranzistor (Slika 8.24) iz zbirke pa ima samo dva priključka (baza nima zunanjega
priključka). Fototranzistor deluje podobno kot sončna celica: svetloba, ki pada na bazo
fototranzistorja, ustvari zelo majhen tok, ki ga tranzistor ojača. Ta ojačan tok steče med
kolektorjem in emitorjem. Čim več svetlobe pade na fototranzistor, tem večji je tok. V
testnem programu si lahko ogledamo, kako se na osvetljenem fototranzistorju napetost
poveča.
fototrantistor
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
100
Odpremo program zapornica-luci-magnet-fototranz.sln in ga zaženemo. Zapornico
sprožimo z magnetom in opazujemo.
Program:
V prejšnji program dodamo v podprogram 'proženje zapornice z magnetom nov ukaz
AIn10bNum(ADC.No3).
Wait(6)
'preverimo, ce je svetlobni snop prekinjen
DOutBit(Port.C, 2, 1) 'svetlobni snop
preverjanje_snopa: 'mesto skoka
If AIn10bNum(ADC.No3) > 950 Then
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'spustimo
Do
Wait(0.1)
Loop Until DInBit(Port.A, 1) = 1
DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ugasnemo motor
DOutBit(Port.C, 2, 0) 'ugasnemo svetlobni snop
Else
Wait(0.1)
GoTo preverjanje_snopa
Razlaga ukazov:
AIn10bNum(ADC.No3)
Poleg digitalnih vhodov lahko z vmesnikom eProDas-Rob1 spremljamo osem 10-bitnih
analognih vhodov. Ukaz za branje teh vhodov je sestavljen iz besedic Analog Input 10b- 10-
bitni in Number. Funkcija nam vrne vrednost tipa Integer in lahko zavzame vrednosti od 0
do 1023. S parametrom ADC določimo, kateri vhod bomo spremljali. Na voljo imamo vhode
z oznako od No0 do No7.
preverjanje_snopa: 'mesto skoka
Dodamo novo tekstovno spremenljivko, na katero se bomo sklicevali v zadnji vrstici z
ukazom GoTo preverjanje_snopa.
Vprašanja:
Poskušajte ugotoviti, kaj se zgodi, če pod zapornico ni ovire. Kaj pa se zgodi, če se pod
zapornico nahaja ovira?
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
101
Odgovor: Kadar pod zapornico ni ovire, se po šestih sekundah prižge žarnica z lečo in
zapornica se spusti. Če se pod zapornico oz. med žarnico z lečo in fototranzistorjem nahaja
vozilo, se zapornica ne spusti, ampak čaka, da se avto odstrani.
Kako nastavimo pravo število v pogoju: If AIn10bNum(ADC.No3) > ? Then?
Odgovor: V testnem programu eProDas-Rob1 odkljukamo AInA3 (Slika 8.25). Vidimo, da
se nam poleg oznake AInA3 izpiše vrednost vhoda v voltih. Verjetno okrog 4 V. Za izpis
napetosti v številu pritisnemo izbirni gumb Numbers (vrednost okrog 900). Nato prižgemo
žarnico z usmerjeno svetlobo na C2. Vidimo, da se vrednost na analognem vhodu dvigne na
1023 ali 5 V.
Ker hočemo, da se zapornica začne spuščati takrat, ko zagotovo ni nikogar pod njo,
nastavimo vrednost v ukazu nad 900. Takrat namreč pod zapornico ni nobenega objekta in je
na analognem vhodu AInA3 najvišja napetost.
Slika 8.25: Testni program eProDas-Rob1
Zakaj vežemo fototranzistor na analogni vhod?
Odgovor: Digitalni vhod ima to lastnost, da lahko zazna samo dve vrednosti, ki sta bodisi 0
bodisi 1. Drugače povedano ločijo dve vrsti napetosti: 0 V ali +5 V. Analogni vhod pa
razlikuje vse napetosti med 0 in +5 V. V naši nalogi pa moramo z vhodno napetostjo krmiliti
zapornico in le analogni vhod razlikuje padec napetosti za 1 V.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
102
Kaj bi se zgodilo, če bi fototranzistor vezali na digitalni vhod?
Odgovor: Nič se ne bi zgodilo. V stanju, ko je fototranzistor zatemnjen, napetost na njem
premalo pade, da bi prešel v stanje logične '0'. Digitalni vhod bi bil vseskozi v stanju logične
'1', zato ne bi mogli vnesti pogojnega stavka: če pade napetost na 4V, naj se zapornica ustavi.
Kaj je svetlobna zapora?
Odgovor: Svetlobno zaporo sestavljata dva elementa: žarnica z usmerjeno svetlobo in
fototranzistor, ki to svetlobo »zaznava«. Ko pade na fototranzistor svetloba, se skozenj
poveča tok. Napetost na analognem vhodu zavzame svojo maksimalno vrednost: +5 V. Ko
se svetlobni snop prekine zaradi ovire, pa napetost pade na okoli +4 V.
Dodatna naloga
Kaj storimo, če pride ovira pod zapornico med samim spuščanjem?
Dodajte v program ukaz, ki bo zapornico ustavil, če se bo svetlobni snop prekinil med
samim spuščanjem.
Izvedba:
Dodajte ukaz pogoju za ustavitev zanke Do-Loop.
Rešitev:
Poiščite ukaz v programu zapornica-luci-magnet-fototranz.sln, ki je zapisan v komentarju.
S to nalogo smo prispeli do konca projekta krmiljenja zapornice. Osvojili smo vsa
interdisciplinarna znanja za krmiljenje in programiranje naprav. Na podoben način bi lahko
naredili še druge projekte z napravami, ki opravljajo drugačne funkcije.
Predstavljeni programi za krmiljenje zapornice niso edine možne rešitve, saj nam
programiranje ponuja vedno več možnih rešitev.
Naš model zapornice je v končni fazi precej podoben pravi zapornici na parkirišču. Projekti,
ki so podobni realnim napravam, dajo učencem še večjo motivacijo za delo. Veliko
pomenijo tudi uspehi v vseh posameznih korakih, od začetnih dalje. Zato je pomembno, da
načrtujemo prve korake tako, da ne bodo pretežki za razumevanje.
Ta pristop je zanimiv, ker učencem najprej ponudimo v opazovanje in razmislek delujoč
model. Če bi začeli najprej s programiranjem, bi morda hitreje obupali, ker ne bi poznali
končnega cilja.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
103
8.9 Popolnoma nov projekt
Cilji:
• učenci odprejo nov projekt in ga shranijo,
• poznajo in uporabijo ukaz eProDasInit(0),
• poznajo in uporabijo ukaz eProDasClose(),
• program poženejo, preverijo njegovo delovanje in ga zaključijo.
Naloga:
Naredite popolnoma nov projekt, ga poimenujte in shranite.
Izvedba:
Zaženemo program vbexpress.exe in odpre se nam okno za nov projekt, kjer izberemo
ikono Windows Form Application. Natančna navodila so v poglavju 6.1.4.
Skrajšana navodila za pisanja novega projekta so povzeta spodaj.
Postopek pisanja novega programa:
1) Začnemo nov projekt in ga shranimo (glejte poglavje 6.1.4).
2) V projekt vstavimo knjižnjico eProDasVBLib.vb (glejte poglavje 6.1.4).
3) Programskemu urejevalniku dodamo ukaz eProDasInit(0)(glejte spodaj).
4) Če sta vmesnik in računalnik povezana preko USB priključka, moramo dodati še ukaz
eProDasClose()(glejte spodaj).
5) Če tega že nismo storili prej, je zdaj zadnji čas, da zaženemo testni program, počakamo,
da se vmesnik poveže z računalnikom ter nato testni program izklopimo.
6) Program poženemo s klikom na gumb .
7) Preizkusimo delovanje programa.
8) Končamo izvajanje programa.
Učenci naj na novo napišejo nek projekt, ki so ga že preizkusili, vendar ne smejo uporabiti
ukazov kopiraj/prilepi.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
104
Razlaga ukazov:
eProDasInit(0)
Ukaz eProDasInit je najpomembnejši ukaz in je neposredno povezan z vmesnikom
eProDas. Zapisati ga moramo v vsakem novem programu, in sicer ob dogodku, ko se zažene
program. Ta dogodek se imenuje Form_Load. Z omenjenim ukazom namreč vzpostavimo
komunikacijo med vmesnikom in računalnikom. To storimo tako, da dvakrat kliknemo na
sivo polje obrazca, ki nas postavi v programsko kodo, kjer vpišemo samo še omenjeni ukaz.
Lahko pa te vrstice preprosto z ukazoma copy/paste postavimo v nov projekt.
Private Sub Form1_Load(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.EventArgs) Handles MyBase.Load
eProDasInit(0)
End Sub
eProDasClose()
Ukaz eProDasClose() zapišemo, če imamo vmesnik in računalnik povezana preko USB
priključka. Zapisati ga moramo v vsakem programu ob zapiranju programa. Ta dogodek se
imenuje FormClosing. To storimo tako, da kliknemo na ovir Form1.vb[Design] , na desni
strani pogledamo okno Properties, pritisnemo gumb Events (Slika 8.14). Izberemo ukaz
FormClosing in ga dvokliknemo. V programski kodi zapišemo ukaz eProDasClose().
Private Sub Form1_FormClosing(ByVal sender As System.Object, ByVal e As
System.Windows.Forms.FormClosingEventArgs) Handles MyBase.FormClosing
eProDasClose()
End Sub
Oglejte si video vb_novprojekt.avi.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
105
8.10 Nekaj nalog za ponavljanje in utrjevanje
1) Delovanje zapornice
Naloga:
Odgovorite na vprašanja:
1. Katera luč na semaforju gori, ko je zapornica spuščena?
2. Kako zapornico sprožimo, da se dvigne?
3. Kaj se zgodi z zapornico, ko pride v navpično lego, in kaj z lučjo na semaforju?
4. Kako zapornico spustimo?
5. Kaj se zgodi, tik preden se zapornica prične spuščati?
6. Kaj se zgodi, če je pod zapornico (pred svetlobnim snopom) še ovira (avto), in kaj se
zgodi, ko oviro odstranimo?
7. Katera luč gori na semaforju, ko se zapornica spušča?
8. Kdaj se zapornica pri spuščanju ustavi?
Rešitve:
1. Ko je zapornica spuščena, sveti na semaforju rdeča luč.
2. Zapornica se prične dvigati, ko magnet približamo magnetnemu stikalu.
3. Ko pride zapornica v navpično lego, se samodejno ustavi, na semaforju pa zasveti
zelena luč.
4. Zapornica se samodejno spusti po šestih sekundah.
5. Tik preden se prične zapornica spuščati, se prižge lučka ob zapornici (svetlobni
snop).
6. Če je pod zapornico ovira, ki zastira svetlobni snop, se zapornica ne bo spustila,
dokler ovire ne bomo odstranili..
7. Med spuščanjem zapornice sveti na semaforju rdeča luč.
8. Zapornica se samodejno ustavi, ko pride v končno lego in pritisne na spodnje stikalo.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
106
Elektrogradniki sestavljanke
Naloga:
Določite elektrogradnike na sliki (Slika 8.26) in vpišite v kroge kratice elementov:
• Ž0 rdeča žarnica
• Ž1 zelena žarnica
• S0 zgornje stikalo
• S1 spodnje stikalo
• M elektromotor
• MS magnetno stikalo (hermetični kontaktnik)
• Mag magnet
• Ž2 žarnica z lečo, ki usmerja svetlobo (močnejši svetlobni snop)
• FT fototranzistor
Slika 8.26: Zapornica in njeni elektronski gradniki
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
107
2) StartHere
Naloga:
Preverite izhode s testnim programom StartHere in izpolnite preglednico (stolpec Dogodek
pustimo prazen) (Preglednica 8.2):
Preglednica 8.2: Preverjanje izhodov v testnem programu StartHere
Odkljukamo Port Dogodek
C0 zasveti rdeča žarnica
C1 zasveti zelena žarnica
C2 zasveti žarnica z lečo
C4 motor se zavrti (zapornico dvigne)
C5 motor se zavrti v drugo smer (zapornico spusti)
3) Testni program eProDas-Rob1
Naloga:
Preverite izhode s testnim programom eProDas-Rob1 in izpolnite preglednico (stolpec
Dogodek pustimo prazen) (Preglednica 8.3)
Preglednica 8.3: Preverjanje vhodov in izhodov v testnem programu eProDas-Rob1
Odkljukamo Port. Dogodek
C0 zasveti rdeča žarnica
C1 zasveti zelena žarnica
C2 zasveti žarnica z lečo
C4 motor se zavrti (zapornico dvigne)
C5 motor se zavrti v drugo smer (zapornico spusti)
A0 izpiše stanje zgornjega stikala (0 - razklenjeno, 1 - sklenjeno)
A1 izpiše stanje spodnjega stikala (0 - razklenjeno, 1 - sklenjeno)
A2 izpiše stanje magnetnega stikala
AInA3 izpiše napetost na fototranzistorju
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
108
4) Vhodne in izhodne enote vmesnika
Naloga:
Katere so vhodne in izhodne enote vmesnika pri našem robotu? Izpolnite preglednico
(Preglednica 8.4)
Preglednica 8.4: Vhodi in izhodi
Port. Vhod / izhod
C0 digitalni izhod
C1 digitalni izhod
C2 digitalni izhod
C4 digitalni izhod
C5 digitalni izhod
A0 digitalni vhod
A1 digitalni vhod
A2 digitalni vhod
AInA3 analogni vhod
5) Digitalni vhod Port.B
Naloga:
Spremenite program zapornica-dvigni-spusti.sln tako, da boste krmilili zapornico z
digitalnimi vhodi Port.B.
Izvedba:
Namesto gumbov v programu boste pritiskali stikala na vmesniku. Stikalo B1 naj zapornico
dvigne, stikalo B2 spusti, stikalo B0 pa ustavi. Uporabite časovnik iz orodjarne. Primite ga
in nesite na obrazec. Prikazal se bo v spodnjem sivem polju. Dvakrat kliknite nanj in zapišite
v programskem urejevalniku prave ukaze. Uporabite If stavek.
Ne pozabite vklopiti časovnika. Kako časovnik vstavimo in vklopimo, si preberite v
poglavju 8.6 Uporaba signalizacije zapornice – pogojni stavek If-Then in časovnik.
Nalogo rešujte samostojno, rešitev pa preverite s programom zapornica-dvigni-spusti1.sln.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
109
Slika 8.27: Zapornica
Dodali bi lahko še veliko novih nalog ali predelali obstoječe programe. Učitelj si lahko
zamisli drugačne naloge, kot so predstavljene tukaj. Upoštevamo tudi zamisli učencev pri
snovanju nalog, saj so velikokrat problemi, ki jih odprejo učenci, zelo zanimivi in običajno
tudi zahtevni za reševanje. Izzivov nam torej ne bo zmanjkalo!
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
110
9 Zaključek
Sestavljanki Fischertechnik Profi E-Tec in Mehanika + statika z vmesnikom eProDas-Rob1
popolnoma zadoščajo za doseganje ciljev pri poučevanju predmeta Tehnika in tehnologija v
7. razredu osnovne šole in izbirnem predmetu Robotika v tehniki. Podobno velja tudi za
tehniko in tehnologijo v 8. razredu osnovne šole.
Vsebine, ki jih lahko uspešno predstavimo s konstrukcijskimi sestavljankami Fischertechnik
iz učnega načrta za 7. razred so: električni krog, električni motorji in prenosi, vezja z več
stikali, vezja z več električnimi krogi, računalniško krmiljenje. Tudi v okviru tehnike in
tehnologije lahko predstavimo učencem robota zapornico in jih s tem motiviramo za izbirni
predmet Robotika v tehniki.
Sestavljanke Fischertechnik zadoščajo tudi za izvajanje izbirnega predmeta Robotika v
tehniki. Z njimi lahko dosežemo vse cilje iz učnega načrta. Projekti so zelo primeren način
posredovanja znanja in veščin. Projekt krmiljenja zapornice v diplomski nalogi izpolni
večino učnih ciljev predmeta Robotika v tehniki. Za pouk tega predmeta bi potrebovali samo
nekaj kvalitetno izdelanih projektov.
Ugotovili smo, da je vmesnik eProDas-Rob1 skladen s sestavljankami Fischertechnik in
preprost in primeren za povezavo tako z računalnikom kot s sestavljanko.
Ugotovili smo tudi, da je prosti program Visual Basic primeren za programiranje vmesnika.
Program ima programski uporabniški vmesnik ali okna, ki so uporabniku bolj prijazna in
preprosta za programiranje. Tudi učenci bi lahko po začetnih vodenih urah postopno prešli
na bolj samostojno programiranje in iskanje rešitev.
Programiranje ima veliko didaktično vrednost, saj omogoča divergentnost mišljenja pri
reševanju problemov. Skoraj nikoli ni možna zgolj ena rešitev, ampak jih je več, zato je tudi
vrednotenje rešitev težje. Naj bo naše vodilo pri vrednotenju delujoča naprava in pravilna
uporaba ukazov ter ne pozabimo na ustvarjalnost in samostojnost učencev.
Pri poučevnju se nam ni potrebno omejiti zgolj na konstrukcijske zbirke, predstavljene v tem
diplomskem delu. Razmišljajmo tudi širše. Učenci imajo radi izzive, ki se zdijo na prvi
pogled težji. Model robota lahko izdelajo tudi sami! Načrtujejo, konstruirajo in obdelujejo ga
iz drugih gradiv, npr. lesa. Pri tem uporabijo znanje o obdelavi gradiv.
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
111
Na razpolago imamo tudi neštete možnosti predstavitve projektov, še posebej v povezavi z
računalniškimi znanji. Naj učenci sami fotografirajo robota in fotografije obdelajo v
risarskem programu. Še večji izziv je snemanje s kamero in obdelava videa. Svoj projekt
lahko pokažejo v programu za predstavitve. Poskušajo lahko oblikovati tudi spletno stran. In
ne nezadnje ne pozabimo na veliko didaktično vrednost dobro oblikovanega plakata.
Za poučevanje tehničnih predmetov na osnovni šoli bi bilo zelo dobrodošlo, če bi učitelji
izdelali podobne projekte in jih posredovali na medmrežje. Tako bi obogatili poučevanje z
različnimi pristopi in bi lahko izmenjali različiče možnih rešitev istega problema.
Diplomsko delo, Pedagoška fakulteta, matematika in tehnika, Ljubljana 2009
112
10 Viri in literatura
[1] Projekt ComLab2 http://e-prolab.com/si/index.html# (obiskano 08.12.2008)
[2] Projekt Narteh http://www.pef.uni-lj.si/narteh/ (obiskano 08.12.2008)
[3] Papotnik, A. in drugi. Učni načrt za predmet Tehnika in tehnologija. (Ministrstvo za
šolstvo, znanost in šport, Ljubljana, 2002)
[4] Kocijančič, S. in drugi. Učni načrt za izbirni predmet Robotika v tehniki. (Ministrstvo
za šolstvo, znanost in šport, Ljubljana, 2002)
[5] Lego Mindstorms. http://mindstorms.lego.com/eng/Stockholm_dest/Default.aspx
(obiskano 24.11.2008)
[6] Kocijančič, S in Rihtaršič, D. Using programming enviroments for basic robotic
examples. Proceedings / 31st International Convention. (Rijeka, MIPRO, 2008)
[7] Fischertechnik Building blocks for life. http://www.fischertechnik.de/en/ (obiskano
25.11.2008)
[8] Splošno o vmesniku eProDas-Rob1
http://www.pef.uni-lj.si/narteh/robteh/splosno_o_opremi.html (obiskano 08.12.2008)
[9] Šorgo, A. in Kocijančič, S. Vpliv računalniško podprtih laboratorijskih vaj na razvoj
kompetenc pri dijakih. Zbornik Mednarodna konferenca Splet izobraževanja in
raziskovanja z IKT - SIRIKT 2007. (Ljubljana, Arnes, 2007)
[10] Kocijančič, S. http://www.pef.uni-lj.si/slavkok/diplome.html (obiskano 10.12.2008)
[11] Uran, S. Robotika za vsakogar. Zbornik Mednarodna konferenca Splet izobraževanja
in raziskovanja z IKT - SIRIKT 2007. (Ljubljana, Arnes, 2007)
[12] Robotika OŠ. http://robotika-os.scv.si/ (obiskano 26.11.2008)
[13] Delovni priročnik Konstrukcijska zbirka Profi E-Tec Fischertechnik. (Antus)
[14] Navodila za sestavljanje. Fischertechnik Profi E-Tec. 12 models.
[15] Delovni priročnik. Profi Mehanika + statika. 30 modelov. (Antus)
[16] Navodila za sestavljanje. Profi Mechanic + Static Fischertechnik. 30 models.
[17] Programiranje hrošča v programskem okolju Bascom http://www.pef.uni-
lj.si/narteh/robteh/Hrosc-BASCOM/hrosc-Bascom.html (obiskano 08.12.2008)
[18] Technical datasheet eProDas-Rob1,
http://e-prolab.com/en/eqdaq/rob1/t_datasheet_Rob1_1.pdf (obiskano 27.11.2008)
[19] Downloads. http://www.microsoft.com/express/download/ (obiskano 09.12.2008)
Urška Trošt: Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1 pri pouku Tehnike in tehnologije
113
[20] Target 3001! http://ibfriedrich.dyndns.org/wiki/ibfwikien/index.php?title=Main_Page
(obiskano 09.12.2008)
[21] Mele, J. Elektronsko načrtovanje in izdelava tiskanih vezij. (Ljubljana, 2007)
[22] L. Hajdinjak. Tehnika in tehnologija: delovni zvezek za 7. razred devetletne osnovne
šole (Ljubljana, Tehniška založba Slovenije, 2000)
[23] L. Hajdinjak. Tehnika in tehnologija: učbenik za 7. razred devetletne osnovne šole
(Ljubljana, Tehniška založba Slovenije, 2000)
[24] B. Aberšek. Tehnika 7. Delovni zvezek za pouk tehnike in tehnologije v 7. razredu
devetletne osnovne šole (Ljubljana, DZS, 2000).
[25] B. Aberšek. Tehnika 7. Učbenik za pouk tehnike in tehnologije v 7. razredu devetletne
osnovne šole (Ljubljana, DZS, 2000)
[26] Fošnarič, S. Tehnika in tehnologija 7. Učbenik za 7. razred devetletne osnovne šole
(Limbuš, Izoteh, 2003)
[27] Fošnarič, S. Tehnika in tehnologija 7. Delovni zvezek z delovnim gradivom za 7. razred
devetletne osnovne šole (Limbuš, Izoteh, 2003)
[28] Robot-Wikipedia, prosta enciklopedija, http://sl.wikipedia.org/wiki/Robotika
(obiskano 28.20.2008)
[29] Programiranje hrošča v programskem okolju Visual Basic. http://www.pef.uni-
lj.si/narteh/robteh/Hrosc-VBA/VBA_course.html (obiskano 21.7.2008)
[30] Download ComLab software. http://e-prolab.com/si/downloads.html (obiskano
09.12.2008)
[31] Reed Contact Magnetic Senzor, http://pdf.directindustry.com/pdf/infra/hall-effect-and-
reed-contact-magnetics-sensors/Show/17067-34932.html (obiskano 12.10.2008)
[32] Reed switch , Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Reed_switch (obiskano
12.10.2008)
114
11 Priloge
11.1 Priloga 1: Električna shema vezja zapornice
FT
M
S1
POW
GND
A3
A2
A1
A0
+5V
GND
C5
C4
C3
C2
C1
C0
MS
S0
Mag
SN
Ž2
Ž1
Ž0
eProDas-Rob1
115
11.2 Priloga 2: Prilagojena shema vezja zapornice
116
11.3 Priloga 3: DVD Uporaba sestavljank Fischertechnik in vmesnika eProDas-Rob1
DATOTEKE:
DiplomaUrskaTrost.pdf, DiplomaTrost. ppt,
MAPE:
Elek_sheme-Target3001
Slika električne sheme Datoteka Target 3001! na
DVD-ju Slika 4.2: Shema preprostega električnega kroga elekt-krog Slika 4.4: Električni krog z žarnico in stikalom elekt-krog1 Slika 4.5: Električni krog s stikalom in žarnico elekt-krog2 Slika 4.7: Shema električnega kroga z menjalnim stikalom elekt-krog3 Slika 4.9: Shema preizkuševalca stika piskac Slika 4.11: Shema dveh zaporedno vezanih stikal stikala-zaporedno Slika 4.13: Shema vzporedno vezanih stikal stikala-vzporedno Slika 4.15: Shema menjalnega stikala na stopnišču stikalo-stopnisce Slika 4.18: Shema motorja motor-1 Slika 4.19: Shema motorja motor-2 Slika 4.21: Shema motorja z menjalnim stikalom -motor miruje motor-menjalno Slika 4.22: Shema motorja z menjalnim stikalom -motor se vrti motor-menjalno01 Slika 4.23: Shema motorja z menjalnim stikalom -motor se vrti motor-menjalno10 Slika 5.10: Shema motorja z menjalnim stikalom in enim končnim stikalom
motor-zapornica
Slika 6.7: Shema vezave žarnice in motorja na vmesnik test-zarnica-motor Slika 8.3: Shema vezave semaforja zapornica-luci Slika 8.6: Shema vezave semaforja in motorja zapornica-dvigni-spusti Slika 8.11: Shema vezave semaforja, motroja in stikal zapornica-stikalo Slika 8.17: Shema vezave semaforja, motorja, stikal in mag. stik. zapornica-magnet Slika 8.22: Končna shema vezave zapornica Slika 8.23 Shema (a) tranzistorja (b)fototranzistorja
tranzistor fototranzistor
Slika 8.24: Shema svetlobne zapore fototranzistor Projekti-VisualBasic
Poglavje Datoteka Visual Basic na
DVD-ju 7.1 Prvo srečanje z robotom – zapornico StartHere.sln 8.1 Krmiljenje semaforja – DoutNum digitalni izhod-luci.sln
digitalni izhod-luci1.sln 8.2 Krmiljenje semaforja – DoutBit digitalni izhod-utripanje.sln 8.3 Krmiljenje semaforja – programska zanka For-Next digitalni izhod-utripanje1.sln 8.4 Spuščanje in dviganje zapornice – DoutDir zapornica-dvigni-spusti.sln 8.5 Samodejno ustavljanje zapornice – prog. zanka Do-Loop zapornica-stikalo.sln
zapornica-stikalo2.sln
117
8.6 Uporaba signalizacije zapornice - pogojni stavek If-Then in časovnik
zapornica-stikalo-luci1.sln
brez-casovnika.sln 8.7 Zapornica s signalizacijo in magnetno kartico zapornica-luci-magnet.sln
zapornica-luci-magnet2.sln
zapornica-luci-magnet3.sln
zapornica-luci-magnet4.sln 8.8 Zapornica s signalizacijo, magnetno kartico in varnostnim zapiranjem
zapornica-luci-magnet-
fototranz.sln 8.10 Nekaj nalog za ponavljanje in utrjevanje zapornica-dvigni-spusti1.sln
Video
Poglavje Video na DVD-ju 5 Zobniški prenosi gibanja motor-reduktor.wmv 6.1 Prvi koraki programiranja testni program_eProDas-Rob1.avi 7.1 Prvo srečanje z robotom – zapornico vb_spoznavanje.avi 8 Programiranje zapornice zapornica.wmv 8.1 Krmiljenje semaforja – DoutNum vb_novprojekt.avi 8.1 Krmiljenje semaforja – DoutNum vb_dodaj gumb.avi
Recommended