uporaba sestavljank fischertechnik in vmesnika eprodas ... · pdf file3.1 zbirka profi e-tec...

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.


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,


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).


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.


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.


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]


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].


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


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.


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.


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


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?


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)


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).


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


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


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).


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


Če piskač ne piska, pomeni, da material ne prevaja električnega toka.

Rešite preglednico Preglednica 4.1 (pravilen odgovor označite s križcem):


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.


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


21


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


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.


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)


23

Slika 4.14: Vzporedno vezani stikali


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


Rešitev:

Preglednica 4.5: Rešitev


0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1


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)


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.


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.


27

Slika 4.17: Opazovanje smeri vrtenja elektromotorja

9 V

- +

IIII

Slika 4.18: Shema motorja (motor-1)


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).


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).


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


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«.


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.


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 ...


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.


33

Slika 5.1: Motor dviguje breme brez reduktorja


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


34


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].


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


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.


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 ...


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).


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.


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].


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


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


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).


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)


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).


44

Slika 5.12: Dvigalo [14]


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


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].


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.


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.


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 ''-''.


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].


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)


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.


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.


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.


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


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]


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


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]


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?


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.


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)


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.


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.


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).


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,


• 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.


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.


66

Slika 8.1: Prilagojena shema vezave zapornice


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


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.


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


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.


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:



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.


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:



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)


Wait(0.3)


Wait(0.3)


Wait(0.3)

DOutBit(Port.C, 1, 1) 'vklopimo zeleno lučko

Wait(3) 'počakamo 3s

DOutBit(Port.C, 1, 0) 'izkopimo zeleno lučko


End Sub


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.


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:



Dim i As Integer

For i = 0 To 9

DOutBit(Port.C, 0, 1) 'prižgemo rdečo lučko



Wait(0.4)

Next i


End Sub


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)

• 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.


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.


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



eProDasInit(0)

End Sub



DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Plus) 'dvignemo zapornico

End Sub



DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo

End Sub



DoutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'ustavimo

End Sub

End Class


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.


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,


• 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.


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


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



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



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



DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Minus) 'spustimo

Me.Focus()

Do 'začetek zanke

Wait(0.1)


DOutDir(Port.C, 4, 5, DirectX.Off) 'in potem ugasni motor

End Sub

'ustavimo


82



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«?


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


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


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


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


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


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.


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. 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.


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



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:


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.




Else



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


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



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.


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)


92

Imamo že tri digitalne vhode:



• 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






93


Else



End If

'proženje zapornice z magnetom



Do 'začetek zanke

Wait(0.1)


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.


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:




Do 'začetek zanke

Wait(0.1)



'samodejno zapiranje zapornice

Wait(6)


Do

Wait(0.1)

Loop Until DInBit(Port.A, 1) = 1


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.


95

Slika 8.20: Okno programa zapornica-luci-magnet3.sln

Program:

Public Class Form1



eProDasInit(0)

End Sub

Private Sub Form1_FormClosing(ByVal sender As System.Object, ByVal e As

System.Windows.Forms.FormClosingEventArgs) Handles MyBase.FormClosing


End Sub

'signalizacija






Else



End If




Do 'začetek zanke

Wait(0.1)



'samodejno zapiranje zapornice

Wait(6)


Do

Wait(0.1)



End If

End Sub

End Class


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.


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.


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. 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.


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


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)



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?


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.


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.


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.


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.



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.


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.


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


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


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.


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!


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.


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.


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)


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

uporaba sestavljank fischertechnik in vmesnika eprodas ... · pdf file3.1 zbirka profi e-tec...

Documents