Senzory a přístrojová technika
v NXT robotech
– část 2: pohled zblízka
Prof. Pavel Ripka
Katedra měření
ČVUT v Praze, FEL
Evropský sociální fond
Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Jak to funguje
- senzory a zpracování signálů
v NXT robotech zblízka
Pavel Ripka
katedra měření ČVUT
http://measure.feld.cvut.cz
A kdy se to opravdu dozvíte…
Bakalářský program Kybernetika a robotika, obor Senzory a přístrojová technika
Semestr
1 (Z)
2 (L)
3 (Z)
4 (L)
5 (Z)
6 (L)
Předměty
programu (P)
A0B01LAG Z
4p+2s
Lineární Algebra
A3B01MA2 L
4p+2s
Matematika 2
A0B01PSI Z
4p+2s
Pravděpodobnos
t, statistika a
teorie informace
A3B33KUI L
2p+2c
Kybernetika a
umělá
inteligence
Předměty oboru
(PO)
A3B01MA1 Z
4p+2s
Matematika 1
A0B01LGR L
3p+2s
Logika a grafy
Volitelné
předměty (PV)
A0B36PR1 Z
2p+2c
Programování 1
A0B36PR2 L
2p+2c
Programování 2
A0B35SPS Z
3p+2l
A3B02FY2 Z
2p+2c
Struktury
Fyzika 2 pro KyR počítačových
systémů
A3B33OSD L
A3B35ARI L
3p+2c
4p+2l
Operační
Automatické
systémy a
řízení
databáze
A3B38DSY Z
A0B16PRS Z
4p+2l
0p+2s
Distribuované
Projekt
Prezentační
systémy a
dovednosti
počítačové sítě
A3B14EPR Z
2p+2l
Elektrické
Volitelný
Bakalářská práce pohony pro
předmět
automatizaci a
robotiku
A3B99RO Z
1p+3l
Roboti
A3B02FY1 L
2p+2c
Fyzika 1 pro KyR
Humanitní
předměty,
Anglické kurzy
A3B31TES L
2p+2c
Teorie signálů
A3B31EOP Z
4p+2c
Elektrické
obvody a prvky
A0B16EPD Z
2p+2s
Ekonomika
podnikání
A3B38SME L
3p+2l
Senzory a
měření
A3B38MMP L
2p+2l
Mikroprocesory
a mikrořadiče v
přístroj. technice
A3B38PRT Z
2p+2l
Přístrojová
technika
2 Volitelné
předměty
Bakalářský program Kybernetika a robotika, obor Senzory a přístrojová technika
Semestr
1 (Z)
2 (L)
3 (Z)
4 (L)
5 (Z)
6 (L)
Předměty
programu (P)
A0B01LAG Z
4p+2s
Lineární Algebra
A3B01MA2 L
4p+2s
Matematika 2
A0B01PSI Z
4p+2s
Pravděpodobnos
t, statistika a
teorie informace
A3B33KUI L
2p+2c
Kybernetika a
umělá
inteligence
Předměty oboru
(PO)
A3B01MA1 Z
4p+2s
Matematika 1
A0B01LGR L
3p+2s
Logika a grafy
Volitelné
předměty (PV)
A0B36PR1 Z
2p+2c
Programování 1
A0B36PR2 L
2p+2c
Programování 2
A0B35SPS Z
3p+2l
A3B02FY2 Z
2p+2c
Struktury
Fyzika 2 pro KyR počítačových
systémů
A3B33OSD L
A3B35ARI L
3p+2c
4p+2l
Operační
Automatické
systémy a
řízení
databáze
A3B38DSY Z
A0B16PRS Z
4p+2l
0p+2s
Distribuované
Projekt
Prezentační
systémy a
dovednosti
počítačové sítě
A3B14EPR Z
2p+2l
Elektrické
Volitelný
Bakalářská práce pohony pro
předmět
automatizaci a
robotiku
A3B99RO Z
1p+3l
Roboti
A3B02FY1 L
2p+2c
Fyzika 1 pro KyR
Humanitní
předměty,
Anglické kurzy
A3B31TES L
2p+2c
Teorie signálů
A3B31EOP Z
4p+2c
Elektrické
obvody a prvky
A0B16EPD Z
2p+2s
Ekonomika
podnikání
A3B38SME L
3p+2l
Senzory a
měření
A3B38MMP L
2p+2l
Mikroprocesory
a mikrořadiče v
přístroj. technice
A3B38PRT Z
2p+2l
Přístrojová
technika
2 Volitelné
předměty
NXT cihla
http://mindstorms.lego.com/Overview/NXTreme.aspx
4 vstupy
• 1: analogový vstup 10-bit ADC 0..5 V
+ proudový generátor (zpětná kompatibilita s RCX)
• 2, 3: GND
• 4: + 4,3 V
• 5,6: číslicový I-O
I2C sběrnice
(ze zákl. sady jen ultrazvukový senzor)
Před digitalizací: Vzorkování
Časová oblast
Kmitočtová oblast
© J. Vedral
Vzorkovací (Shanonův-Kotělnikovův) teorém:
Platí-li fS ≥ 2 fa, lze původní signál rekonstruovat bez ztráty informace
Aliasing
© J. Vedral
Náprava: použitím antialiasing filtru odstranit vyšší
frekvence ve vzorkovaném signálu
A-D převodník s postupnou aproximací
© Webster: Instrumentation and sensors handbook, CRC press
Použit v Lego NXT brick (zabudován do V/V mikroprocesoru Atmel AVR) 10 bit
A-D převodník s dvojitou integrací
Výhody: potlačení 50 Hz,
nezávislost na RC
© Webster: Instrumentation and sensors handbook, CRC press
A-D převodník s dvojitou integrací
© V Haasz et al.
Výhody: potlačení 50 Hz,
nezávislost na RC
Flash převodník (paralelní)
© V Haasz et al.
Sigma-delta převodník
Gyro
http://web.mac.com/ryo_watanabe
video http://www.youtube.com/watch?v=V40ScvJeFxg
Prezentace NTXway-G
Senzor úhlové rychlosti na principu Coriolisovy síly
wi
®
®
F = 2m w´ v r
vr
Vn
R
KD
Vd
Z
Uv
Gyroscope
(iMEMS by Analog Devices)
Real operation
Tlak
mindsensors
http://www.extremenxt.com/pressure.htm
Senzory tlaku
Piezorezistivní senzor tlaku
SPECIFICATIONS (at 4 mA excitation)
Pressure Ranges (FS
Linearity
Stability
Operating Temperature Range
Storage Temperature
Temperature-Coefficients of…
- Zero (without Comp.)
- Sensitivity
1-20 bar
0,25% FS typ.
1% FS max.
0,5 mV typ.
2 mV max.
-10…80°C (optionally)
-20…100°C
0,05 mV/K typ.
0,01%/K typ.
0,2 mV/K max.
0,02%/K max.
KELLER
Rezonanční senzory tlaku
Yokogawa DPharp
EPROM
s
parametry
senzoru
obvod pulsní šířkové
modulace
teplotní
senzor
budič
snímač
rezonance
Yokogawa DPharp
Integrovaný tlakový senzor
– Pure CMOS based sensor
– calibrated to automotive
specifications
senzory Vernier
rozpuštěný O2
mag. pole
O2
vlhkost půdy
UV záření
pH
CO2
průtok
Další aplikace
• RFID čtečka
http://www.norgesgade14.dk/rfid.php
Mikroprocesor komunikuje s NXT po I2C
HiTechnic Products http://www.hitechnic.com
Codatex RFID sensor http://www.codatex.com
Virtuální měřicí přístroje a grafické programování
Virtuální měřicí přístroje a grafické programování
Magisterský program Kybernetika a robotika
obor Senzory a přístrojová technika
1 (Z)
A3M01MKI Z
4p+2s
Matematika
pro
kybernetiku
A3M35TDS Z
4p+2c
Teorie
dynamických
systémů
A3M38ZDS Z
2p+2l
Zpracování a digitalizace
analogových vstupů
Volitelný předmět
Volitelný
předmět
2 (L)
A3M33IRO L
3p+2c
Inteligentní
robotika
A3M99PTO L
1p+3c
Práce v týmu a její
organizace
A3M38DIT L
3p+2l
Diagnostika a testování
A3M38VBM L
2p+2l
Videometrie a
bezkontaktní měření
Volitelný
předmět
3 (Z)
Projekt
A3M38SPD Z
2p+2l
Sběr a přenos dat
A3M38VIP Z
2p+2l
Virtuální přístroje
Volitelný předmět
Humanitní
předmět
4 (L)
Diplomová
práce
A3M38MSZ L
2p+2l
Moderní senzory
Připravovaný bakalářský předmět Grafické programování
Sběrnice: USB, I2C, CAN, Flexray
Bakalářský program Kybernetika a robotika, obor Senzory a přístrojová technika
Semestr
1 (Z)
2 (L)
3 (Z)
4 (L)
5 (Z)
6 (L)
Předměty
programu (P)
A0B01LAG Z
4p+2s
Lineární Algebra
A3B01MA2 L
4p+2s
Matematika 2
A0B01PSI Z
4p+2s
Pravděpodobnos
t, statistika a
teorie informace
A3B33KUI L
2p+2c
Kybernetika a
umělá
inteligence
Předměty oboru
(PO)
A3B01MA1 Z
4p+2s
Matematika 1
A0B01LGR L
3p+2s
Logika a grafy
Volitelné
předměty (PV)
A0B36PR1 Z
2p+2c
Programování 1
A0B36PR2 L
2p+2c
Programování 2
A0B35SPS Z
3p+2l
A3B02FY2 Z
2p+2c
Struktury
Fyzika 2 pro KyR počítačových
systémů
A3B33OSD L
A3B35ARI L
3p+2c
4p+2l
Operační
Automatické
systémy a
řízení
databáze
A3B38DSY Z
A0B16PRS Z
4p+2l
0p+2s
Distribuované
Projekt
Prezentační
systémy a
dovednosti
počítačové sítě
A3B14EPR Z
2p+2l
Elektrické
Volitelný
Bakalářská práce pohony pro
předmět
automatizaci a
robotiku
A3B99RO Z
1p+3l
Roboti
A3B02FY1 L
2p+2c
Fyzika 1 pro KyR
Humanitní
předměty,
Anglické kurzy
A3B31TES L
2p+2c
Teorie signálů
A3B31EOP Z
4p+2c
Elektrické
obvody a prvky
A0B16EPD Z
2p+2s
Ekonomika
podnikání
A3B38SME L
3p+2l
Senzory a
měření
A3B38MMP L
2p+2l
Mikroprocesory
a mikrořadiče v
přístroj. technice
A3B38PRT Z
2p+2l
Přístrojová
technika
2 Volitelné
předměty
Bakalářský program Kybernetika a robotika, obor Senzory a přístrojová technika
Semestr
1 (Z)
2 (L)
3 (Z)
4 (L)
5 (Z)
6 (L)
Předměty
programu (P)
A0B01LAG Z
4p+2s
Lineární Algebra
A3B01MA2 L
4p+2s
Matematika 2
A0B01PSI Z
4p+2s
Pravděpodobnos
t, statistika a
teorie informace
A3B33KUI L
2p+2c
Kybernetika a
umělá
inteligence
Předměty oboru
(PO)
A3B01MA1 Z
4p+2s
Matematika 1
A0B01LGR L
3p+2s
Logika a grafy
Volitelné
předměty (PV)
A0B36PR1 Z
2p+2c
Programování 1
A0B36PR2 L
2p+2c
Programování 2
A0B35SPS Z
3p+2l
A3B02FY2 Z
2p+2c
Struktury
Fyzika 2 pro KyR počítačových
systémů
A3B33OSD L
A3B35ARI L
3p+2c
4p+2l
Operační
Automatické
systémy a
řízení
databáze
A3B38DSY Z
A0B16PRS Z
4p+2l
0p+2s
Distribuované
Projekt
Prezentační
systémy a
dovednosti
počítačové sítě
A3B14EPR Z
2p+2l
Elektrické
Volitelný
Bakalářská práce pohony pro
předmět
automatizaci a
robotiku
A3B99RO Z
1p+3l
Roboti
A3B02FY1 L
2p+2c
Fyzika 1 pro KyR
Humanitní
předměty,
Anglické kurzy
A3B31TES L
2p+2c
Teorie signálů
A3B31EOP Z
4p+2c
Elektrické
obvody a prvky
A0B16EPD Z
2p+2s
Ekonomika
podnikání
A3B38SME L
3p+2l
Senzory a
měření
A3B38MMP L
2p+2l
Mikroprocesory
a mikrořadiče v
přístroj. technice
A3B38PRT Z
2p+2l
Přístrojová
technika
2 Volitelné
předměty
Download

Senzory, jejich funkce, základní principy, motory