Датчик цвета lego education mindstorms ev3 45506

Обновлено: 23.04.2024

Это цифровое средство измерения, необходимое для того, чтобы робот мог определить цвет и яркость света, выполняя запрограммированные действия. Частота выборки составляет 1 кГц.

По какому принципу он работает?

Датчик работает благодаря двум составляющим: трехцветный RGB светодиод и фоторезистор (светочувствительный датчик). Первый излучает красный, синий и зеленый свет, а второй определяет, насколько интенсивен падающий на него свет.
Как это выглядит: светодиод излучает свет, последовательно переключая цветовую комбинацию, а фоторезистор оценивает интенсивность отраженного света и по наиболее интенсивному определяет цвет. Можно калибровать для работы с наиболее подходящим цветом, написав для этого специальную программу.

Робот может сортировать по заданному алгоритму цветные предметы, например, кубики. Может перечислять названия цветов, которые встречает в окружающей среде. Может остановиться и прекратить любые действия, распознав красный. Диапазон у датчика следующий: различает черный, белый, синий, красный, зеленый, желтый и отсутствие цвета.

Очень важно, чтобы в этом режиме датчик был расположен по отношению к исследуемой поверхности следующий образом: под прямым углом на расстоянии 10-15 мм, но не касаясь предмета. Это позволит ему максимально точно исследовать предмет – на близком расстоянии блокируются другие источники света, создающие помехи для отраженного сигнала датчика.

Как работать в режиме «Цвет»:

С помощью мыши программного блока перемещаем датчик цвета из нижней части экрана, которая называется «панель программирования» в область программ среды программирования LME. При этом программа поочередно будет использовать блок «Ожидание», затем «Сравнение», затем режим «Цвет», тестирующий красный цвет.

Далее можно выбрать цвета, на которые будет реагировать датчик. Как видно на рисунке, он позволяет выбрать как один, так и несколько цветов.

На этом рисунке показано, каким образом программа использует блоки «Ожидание» и «Сравнение», а затем в режиме «Цвет» тестирует зеленый, синий и красный цвета.

Режим «Яркость отраженного света»

Этот режим необходим, чтобы определить яркость света. Как уже было сказано выше, светодиод излучает свет, – а именно, красный свет – а фоторезистор «изучает» отраженный свет на основе специальной шкалы. Она учитывает показатели от 0 до 100, где 0 – очень темный, а 100 – самый светлый. На практике эта функция позволяет давать роботу задания следующего плана: интерпретировать идентификационную карточку с нанесенным на неё цветовым кодом или двигаться по белом поверхности, останавливаясь на черной линии.

Как и в случае с режимом «Цвет», важно правильно расположить датчик по отношению к исследуемой поверхности – на расстоянии 10-15 мм, не допуская касания. Таким образом блокируются сторонние источники света и датчик анализирует отраженный сигнал без помех.

Как работать в режиме «Яркость отраженного света»

Выбираем в режиме «Сравнение» строку «Яркость отраженного света». Далее датчик включает красный индикатор, который мы знаем, как светодиод RGB. Замеряется отраженное от объекта количество света по шкале от 0 до 100, а робот на основе полученной информации выполняет действия, на которые запрограммирован.

На этом рисунке показано, как запрограммировать датчик таким образом, чтобы он дождался, пока яркость отраженного света станет менее 50%. Для этого поочередно выбираем блоки «Ожидание», «Сравнение» и «Яркость отраженного света». Обратите внимание, что можно выбирать одну из пяти возможных позиций: больше или меньше, равно или не равно, больше чем или равно, меньше чем или равно.

Что дает такое логическое сравнение? Позволяет сравнить поступающий с датчика цвет сигнала (т.е., цифровое значение отраженного светового потока) и пороговое значение (т.е., показатель, «дающий» роботу сигнал о том, что необходимо воспроизвести запрограммированное поведение – например, остановиться на черной линии).

Режим «Яркость внешнего освещения»

Этот режим позволяет работать со светом, поступающим из окружающей среды. Это может быть и естественное солнечное освещение, и искусственное – например, свет фонарика. Как и в режиме «Яркость отраженного света», датчик ранжирует информацию по шкале от 0 до 100, где 0 – очень темный, а 100 – самый светлый. Можно запрограммировать робота на определенный режим дня: например, сигнализировать утром при появлении солнца и прекращать работу, когда выключается свет и пропадает естественное освещение.

Нас рекомендует производитель Вы можете убедиться в этом,
скачав официальное письмо

Оплата 30/70 или полная постоплата (по 44-ФЗ)

Подготовка коммерческих предложений

Разработка технического задания

Широкий выбор способов доставки

Характеристики

Артикул	45506
Страна	Дания
Возраст	10+
Количество элементов	1
Производитель	LEGO Education
Вес	0.5 кг

Описание

Датчик цвета различает 7 цветов и может определить отсутствие цвета. Как и в NXT, он может работать как датчик освещенности.

Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение - от полной темноты до яркого солнечного света
Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
Частота опроса датчика: 1 кГц
Автоматически идентифицируется программным обеспечением EV3

С помощью данного датчика можно построить роботов, сортирующих предметы по цвету и создать проекты в сфере переработки отходов, сельском хозяйстве, горнодобывающей промышленности.

Датчик цвета LEGO Education Mindstorms EV3 LEGO 45506

Измеряет отраженный красный свет и окружающее освещение - от полной темноты до яркого солнечного света
Способен определять различия между белым и черным или цветами: синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
Частота опроса датчика: 1 кГц
Автоматически идентифицируется программным обеспечением EV3

Подпишись

Контакты

123022 г. Москва , ул. 2-я Звенигородская, д. 13, стр. 15,

Юр. адресс: 111397, г. Москва, Федеративный пр-кт, д. 4, кв. 47 офис XI

Мы работаем: c 09:00 до 18:00

LEGO, логотип LEGO, Minifigure (Минифигурка), DUPLO и MINDSTORMS являются торговыми марками и/или охраняемой авторским правом собственностью LEGO Group.
©2022 The LEGO Group. Все права защищены. Использование этого вебсайта подтверждает ваше согласие с этим.

Датчик цвета Lego EV3 позволяет расширить возможности робота. Чтобы робот выполнял более сложные действия нужно научить робота видеть. Человек более восемьдесят процентов информации получает при помощи зрения.

При этом в обработке полученной информации принимает участие более тридцати процентов коры головного мозга. Это говорит о большой значимости визуальной информации. Поэтому научить робота использовать для обработки информации датчик цвета или освещенности является важной задачей. Датчик цвета Lego EV3 это отдаленный аналог глаза, пока еще очень несовершенный.

датчик цвета

Датчик цвета является цифровым датчиком.

На лицевой панели датчика расположено небольшое окошко, в которое поступает свет. Сенсор определяет яркость отраженного света или цвет. Оптимальное расстояние, на котором датчиком корректно могут быть определены цвет или яркость отраженного света около 1 сантиметра.

Имеется три разных режима в которых может работать датчик:

Цвет
Яркость отраженного света
Яркость внешнего освещения.

Режим «Цвет»

Режим «Цвет» позволяет датчику определить цвет находящегося перед ним предмета.

режим «Цвет»

Датчик цвета умеет определять семь различных цветов: черный, синий, зеленый, желтый, красный, белый и коричневый цвета. Также если цвет определяется некорректно если предмет назодится далеко от датчика. Датчик определяет отсутствие цвета и приходит в состояние «без цвета».

Режим «Яркость отраженного света»

В этом режиме датчик направляет световой луч от светодиода на расположенный перед ним предмет и определяет яркость предмета по пучку отраженного света.

яркость отраженного света

Светодиод расположен на лицевой (передней) панели сенсора. Если выбран режим яркость отраженного света, то светодиодом излучается красный свет. Датчик использует в работе шкалу от 0 до 100. Ноль значит очень темный, а 100 означает очень светлый.

Режим «Яркость внешнего освещения»

Такой режим позволяет датчику определить насколько ярко освещено оружающее пространство. Датчик цвета может определяеть силу света, который проникает в окошко из внешней среды. Это может быть солнечный свет, луч фонарика или освещение улиц. Сенсор также применяет шкалу от 0 до 100.

яркость внешнего освещения

Для того, чтобы датчик работал наиболее точно в режимах «Цвет» или «Яркость отраженного света», нужно располагать датчик цвета под правильным углом приблизительно в 90 градусов. Исследуемой поверхность должна быть близко, но датчик не должен ее касаться. Расстояние должно приблизительно 1 сантиметр от поверхности. На расстоянии менее 1 сантиметра и более 3 сантиметров датчик уже дает не совсем точные показания.

Работает датчик с частотой дискретизации 1 килогерц. Как и все датчики EV3, датчик цвета подключается к портам ввода программируемого модуля EV3 1, 2, 3 и 4 при помощи плоского соединительного кабеля. По умолчанию датчик цвета подключается к порту ввода номер 3. Если модуль EV3 подключен к компьютеру, то программное обеспечение автоматически определит в какой порт включен датчик.

Использование датчиков цвета

Датчик цвета Lego EV3 часто используется на занятиях, а также на различных соревнованиях, таких как «Сумо роботов», «Кегельринг», «Движение по линии» и многих других.

В быту и промышленности датчики освещенности применяется для автоматизации освещения улиц, управления различными источниками света. То есть датчик освещенности представляет из себя выключатель, который работает в режиме автоматики.

схема подключения датчика освещения

Датчик автоматически включает и отключает свет, когда достигается определенная степень освещенности в месте его установки. Датчики устанавливаются в тех местах, где в дневное время суток пространство освещено естественным светом, а когда наступает темное время суток – электрическим. Это могут быть подъезды жилых домов, заезды в гаражи, тротуары, дороги, магазинные витрины и т.д.

Датчики цвета, например, могут определять загрязнение пряжи в текстильной и легкой промышленности. Они устанавливаются в поточной линии передвижения пряжи.

производство пряжи

Изменение цвета пряжи указывает на ее загрязнение. Когда загрязнение определено, то автоматическая система управления процессом останавливает линию. Это позволяет сократить или полностью исключить вероятность человеческого фактора у уменьшить ошибки при работе. За счет этого повышается точность, и промывка пряжи становиться более эффективной.

Также датчики цвета могут помогать проводить химический анализ. Несколько датчиков цвета помещаются вдоль зоны где происходит химическая реакция.

химическая реакция

По цвету отслеживается стадия на которой находится реакция. Датчики цвета применяются во многих областях и диапазон их применения постоянно расширяется.

Описание ТЗ В робототехнический конструктор должны входить следующие элементы:
1) программируемый блок управления,
2) не менее двух сервомоторов типа 1 и одного сервомотора типа 2,
3) не менее 5 датчиков
4) аккумулятор,
5) соединительные кабели,
6) не менее 500 конструктивных элементов, включая: балки, оси, зубчатые колеса, штифты, кирпичи, пластины.
7) Инструкция по установке Базового ПО
1.1. Программируемый блок управления (микрокомпьютер) должен делать собранную модель программируемой;
• блок должен включать не менее двух микроконтроллеров: основной и дополнительный;
• порт для подключения беспроводного устройства передачи данных скоростью не менее 480 Мегабит в секунду;
• не менее четырех цифровых входных портов для подключения датчиков;
• не менее четырех выходных портов для подключения сервомоторов и лампочек;
• графический дисплей с разрешением не менее 178*128 Пикселей;
• громкоговоритель с частотой не менее 8 Килогерц.
• процессор ARM 9 с частотой не менее 300 МГц
2.0. Интерактивные сервомоторы должны быть оснащены встроенными датчиками оборотов, которые должны управлять мощностью моторов, измерять и задавать различную скорость вращения, обеспечивая высокую точность движений собранной модели;
2.1. сервомотор типа 1, не менее двух штук
 встроенный датчик вращения с точностью измерений не менее чем до 1 град
 максимальные обороты не более 160-170 об/мин
 крутящий момент при нормальном режиме работы не менее 20 Н/см
 максимальный крутящий момент не менее 40 Н/см
 должна быть автоматическая идентификация программным обеспечением
2.2. сервомотор типа 2, не менее одного
 встроенный датчик вращения с точностью измерений не менее чем до 1 град
 максимальные обороты не более 240-250 об/мин
 крутящий момент при нормальном режиме работы 8 Н/см
 максимальный крутящий момент не менее 12 Н/см
 должна быть автоматическая идентификация программным обеспечением
3.1. Датчик расстояния (не менее 1шт) должен обеспечивать создаваемую модель возможностью измерять расстояния до окружающих предметов, избегать препятствия и реагировать на движение других объектов;
• Измерение расстояния в диапазоне не менее чем от 1 не более чем до 250 см
• Точность измерения не более до +/- 1 см
• Передняя подсветка должна гореть постоянно при передаче сигнала и должна мигать при прослушивании эфира
• должна быть автоматическая идентификация программным обеспечением
3.2. С помощью датчика цвета (не менее 1шт) создаваемая модель (робот) должна определять не менее 7 цветов и отсутствие цвета;
• датчик должен определять до восьми цветов. Он должен устанавливать разницу между цветом или черным и белым, или между синим, зеленым, желтым, красным, белым и коричневым
• частота опроса не более чем до 1 кГц
• должна быть автоматическая идентификация программным обеспечением
3.3. Гироскоп (не менее 1шт) должен позволять измерять вращательное движение робота и изменение его положения с точностью не более 3 градусов в режиме измерения наклона.
• режим измерения углов должен измерять углы с точностью не более чем +/- 3 градуса
• режим гироскопа должен иметь максимальную производительность не менее 440 градусов/секунду
• частота опроса не более чем до 1 кГц
• должна быть автоматическая идентификация программным обеспечением
3.4. Датчик касания, (не менее 2 шт.). С помощью датчика касания робот должен ""ощущать"" окружающие препятствия (должна быть возможность запрограммировать датчик касания так, чтобы действия робота зависели от того, нажата кнопка датчика или отпущена);
• должна быть встроенная фронтовая кнопка
• должна быть автоматическая идентификация программным обеспечением
4.1. Перезаряжаемая батарея (аккумулятор) с емкостью не менее 2200 mAh должна иметь специальный разъем для подключения блока питания 220V/10V; аккумулятор должен заряжается от 0 до максимума в течение не более четырех часов.
Комплект должен включать в себя базовое программное обеспечение, используемое для блока-микрокомпьютера к конструктору для создания программируемых роботов. Данное программное обеспечение должно быть доступно для скачивания по ссылке, указанной в Инструкции по установке Базового ПО, из сети Интернет. Программное обеспечение может быть использовано на одном совместимом компьютере, а также на планшетах и ноутбуках с операционными системами Windows, MACOS, Android. Программное обеспечение должно быть доступно для скачивания из сети Интернет.

Введение:

На этом уроке мы продолжаем знакомство с датчиками набора Lego mindstorms EV3. На очереди - датчик цвета, очень важный и полезный датчик! В большинстве конструкций он является, тем, чем у человека являются глаза. Поэтому изучению датчика цвета мы посвятим два последовательных урока, но в дальнейшем курсе еще вернемся к его изучению и использованию.

5.1. Изучаем второй датчик - датчик цвета

Датчик цвета может работать в трех различных режимах:

в режиме "Цвет" датчик может определить цвет поднесенного к нему предмета;
в режиме "Яркость отраженного света" датчик направляет световой луч на близкорасположенный предмет и по отраженному пучку определяет яркость предмета;
в режиме "Яркость внешнего освещения" датчик может определить - насколько ярко освещено пространство вокруг.

Рис. 1

5.2. Датчик цвета. Режим "Цвет"

В режиме "Цвет" датчик цвета достаточно точно умеет определять семь базовых цветов предметов, находящихся от него на расстоянии примерно в 1 см. Это следующие цвета: "черный"=1, "синий"=2, "зеленый"=3, "желтый"=4, "красный"=5, "белый"=6 и "коричневый"=7. Если предмет удален от датчика или некорректно определяется цвет предмета - датчик информирует об этом состоянием "Без цвета"=0.

Давайте, не затягивая, перейдем к практическому занятию!

Задача №9: необходимо написать программу, называющую цвета предметов, подносимых к датчику цвета.

Если вы собирали своего тренировочного робота по инструкции этого курса, то у вас датчик цвета уже размещен внутри робота и направлен вниз. Потребуется приложить некоторые усилия, может быть даже слегка разобрать-собрать нашу конструкцию, чтобы подключить кабелем датчик цвета, например к порту "2" модуля EV3. Для отладки программы нам также понадобится несколько цветных предметов: это могут быть кирпичики конструктора Lego, полоски цветной бумаги или цветные кубики. Для лучшего результата следует взять цвета, максимально приближенные к основным, но датчик довольно неплохо справляется с распознаванием подходящих оттенков. Чтобы не снимать датчик цвета и не крепить его в другом месте, во время выполнения программы можно держать робота перевернутым вверх колесами.

Рис. 2

5.3. Оранжевая палитра, программный блок "Переключатель"

В решении Задачи №9 нам поможет программный блок "Переключатель" Оранжевой палитры. Этот блок в зависимости от настроек выбирает для выполнения программные блоки, расположенные в одном из своих контейнеров. Рассмотрим настройку этого блока в режиме работы с датчиком цвета.

Создадим новую программу "lesson-5-9", установим в программе блок "Переключатель", выберем режим "Датчик цвета" - "Измерение" - "Цвет" (Рис. 3). В отличие от программного блока "Ожидание", программный блок "Переключатель" не ждет, пока наступит определенное событие, а проверяет текущее состояние и выполняет программные блоки, находящиеся в контейнере, сопоставленном текущему состоянию.

Рис. 3

Рассмотрим подробнее настройки программного блока "Переключатель":

выбранный режим устанавливает изображение датчика цвета в блоке (Рис. 4 поз. 1),
порт, к которому подключен датчик, отображается в соответствующем поле блока (Рис. 4 поз. 2),
в настройках каждого программного контейнера выбирается значение, в соответствии с которым будут выполняться программные блоки, вложенные в этот контейнер (Рис. 4 поз. 3),
один из контейнеров должен быть объявленным "Вариантом по умолчанию" - в случае, если значению, полученному от датчика, не соответствует ни один контейнер, то выполняется контейнер, объявленный "Вариантом по умолчанию" (Рис.4 поз. 4),
Кнопка "+" добавляет программный контейнер в блоке "Переключатель" (Рис. 4 поз. 5),
Программный блок "Переключатель" может автоматически растягиваться, чтобы вместить все блоки, помещаемые внутрь. С помощью меток, помеченных красными стрелками, можно самому изменять размеры блока (Рис.4).

Рис. 4

Продолжим формирование программного блока "Переключатель":

создадим необходимое количество контейнеров, соответствующее количеству цветов для распознавания + вариант "Без цвета",
в настройках контейнеров установим распознаваемые цвета,
вариантом по умолчанию выберем вариант "Без цвета",
в каждый контейнер кроме варианта "Без цвета" (этот контейнер останется пустым) поместим программный блок "Звук" зеленой палитры.
каждому цвету сопоставим соответствующий звуковой файл.

Рис. 5

Наш программный блок "Переключатель" значительно увеличился в размерах. Специальная кнопка (Рис. 6 поз. 1) позволяет переключить режим отображения блока на экране на "Вид с вкладками". Изменим размеры блока для комфортного визуального отображения.

Рис. 6

Осталось вставить наш настроенный программный блок "Переключатель" внутрь программного блока "Цикл" Оранжевой палитры. Программа готова! Загрузим её в робота и протестируем работу! (Рис. 7)

Рис. 7

5.4. Оранжевая палитра, программный блок "Прерывание цикла"

Добавим в нашу программу движение. Сделаем следующее поле для выполнения задания:

Возьмем белый лист бумаги формата A4 или A3;
Нанесем на него последовательно, на равном расстоянии несколько цветных полос. Полосы можно наклеить из цветной бумаги, цветной изоленты или нарисовать и закрасить;
можете также загрузить подготовленное изображение и распечатать его на цветном принтере;
Последнюю полосу сделаем черного цвета (Рис. 8).

Рис. 8

Задача №10: необходимо написать программу прямолинейного движения робота, называющего цвета полос, над которыми он проезжает. При достижении черной полосы робот проговаривает "Stop" и останавливается.

За основу решения данной задачи возьмем программу, решающую Задачу №9 . При решении Задачи №10 нам потребуется прервать выполнение цикла. Этой цели служит программный блок "Прерывание цикла" Оранжевой палитры. С помощью данного блока можно организовать выход из цикла, заданного параметром "Имя прерывания" (Рис. 9 поз. 1).

Читайте также: