Quel est la différence entre un capteur et un actionneur ?

1, 2, 3, code ! – Cycle 4 Activités – Projet » Domotique » – Session 4 : Etude de certains capteurs

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technologie

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Résumé

Les étudiants étudient différents capteurs à l’aide de très simple : méthodes de connexion, d’interrogatoire et de contrôle, Valeurs renvoyées par ces capteurs. Ils distinguent ensuite les signaux analogique et numérique. Enfin, ils apprennent à faire un assemblage plus complet au microcontrôleur pour commander un actionneur à partir de l’information est fourni par un capteur.

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Algorithmes :

  • Avec un Test vous permet de choisir l’action à prendre lorsqu’une condition est validée ou Non.

« Informations » :

  • Un signal est composé des différentes valeurs d’information au fil du temps.
  • Certains signaux, connus sous le nom d’analogique, peuvent être infinies valeurs différentes : elles varient constamment.
  • Les autres signaux, appelés numériques, prennent seulement quelques valeurs différentes (souvent 2) : ils diffèrent de chemin discontinu.

Matière

Pour chaque groupe :

  • Un ordinateur sur lequel le logiciel MBLOCK est installé
  • Une carte Arduino et son bloc d’alimentation et son connecteur Shield Grove
  • 2 Modules Grove (Capteurs)
  • 1 module Grove (actionneur : LED ou buzzer)
  • Feuille 4
  • Un appareil photo numérique

Rappel de la précédente

session

L’ enseignant demande aux élèves de répéter l’édition (et programme) réalisée dans la session précédente, consistant à clignoter une LED. Cette récupération leur permet de consolider les différents Idées dont la maîtrise est nécessaire à la poursuite.

Situation déclenchante

Le professeur rappelle l’objectif du projet (obtenir un maison) et demande aux étudiants pour les fonctions auxquelles Début de cette séquence. L’objectif est de trouver les différents Les capteurs et actionneurs dont la classe va en ont besoin. Chaque classe a son propre projet (voir les frais précédemment fixés) et donc une liste distincte de Capteurs/actionneurs Pour information, voici quelques suggestions pour Modules compatibles Arduino/Shield Grove :

    • capteurs mouvement
    • son
    • facile
    • vibrations
    • gaz/fumée
    • ouvert (interrupteur électromagnétique ILS)
    • Bouton-poussoir ou commutateur
  • Servomoteurs : LED verte, rouge, blanche
    • Été

Par exemple, vous pouvez également ajouter une horloge (autoriser programmation de l’alarme ou simulation de présence), un haut-parleur dans Remplacement du buzzer (qui permet d’émettre du bruit de fréquence divers) ou même une caméra pour la vidéosurveillance (Attention, La caméra Grove nécessite une carte SD Shield en plus du Shield Grove pour fonctionner), etc.

Le professeur dit que chaque groupe va enquêter sur la façon dont de certains capteurs et actionneurs. Il explique que certains capteurs ne peut renvoyer que 2 valeurs séparées (par exemple, 0 et 1) tandis que d’autres peuvent retourner une grande quantité entre 2 nombres (par exemple, entre 1 et 100). Il explique quels sont les premiers capteurs appelés « numérique » (ou « numérique » par un anglicisme généralisé) et les deuxièmes capteurs « Analogues » ; il fait l’approche avec Connexions disponibles sur Shield Grove :

  • A0… Les connecteurs A3 sont disponibles pour les capteurs analogiques (A et Analog)
  • D2… Les connecteurs D8 sont destinés aux capteurs numériques/numériques (ou actionneurs) (D comme numérique)

Note scientifique : un signal analogique varie en continu : il y a donc infini de valeurs possibles (par exemple, tous les nombres réels entre 1 et 100). Ce signal, qui doit être traité par un ordinateur, doit être scanné. Cette numérisation nécessite la discrétisation de valeurs possibles : elles ne sont plus en nombres infinis. Pour plus Pour plus d’informations sur la numérisation, voir l’éclairage scientifique et le projet EPI « Conception et programmation d’un synthétiseur ».

Recherche (par groupe) : Analogique ou Numérique ?

Chaque groupe reçoit 2 capteurs différents (en plus de la carte Arduino équipée de son bouclier, alimentation électrique et connexion requise) entre les capteurs utilisés dans le projet (mouvement, son, lumière, vibration, gaz/fumée, magnétique, bouton-poussoir/interrupteur…).

Les étudiants doivent remplir le formulaire 4 et testez différentes façons de connecter vos capteurs Shield (soit sur une connexion analogique, soit sur un numérique). Vous devez également expliquer ce que fait ce capteur et spécifiez les différentes valeurs qu’il renvoie. C’est ce que c’est requis pour écrire un programme MBLOCK pour visualiser ces valeurs.

En fonction de la facilité des élèves, l’enseignant peut les quitter en totale autonomie pour la phase de programmation ou il suffit de suivre les instructions nécessaires (mais les mettre dans le ) ou faire une démonstration collective pour un capteur (Les élèves doivent alors choisir cette méthode pour leur propres enquêtes).

Exemple 1 : Le capteur de lumière (analogique)

Ce capteur est branché dans une entrée analogique. Par exemple, A03 :

Connexion du capteur de lumière

L’ instruction pour afficher la valeur renvoyée par le capteur de lumière est simple :

Cliquez sur cette instruction pour afficher la valeur spécifiée par le capteur.

Il existe deux façons d’afficher cette valeur en continu :

  • faire cette valeur « dire » par le leprechaun (commande « dire » dans l’onglet « Apparence ») : est affichée dans une bulle.
  • créer une variable, l’affecter à la valeur qui nous intéresse et afficher cette variable à l’écran.

La première méthode, beaucoup plus simple, est suffisante pour cette tâche. Si vous voulez que le programme ait cette valeur dans continuellement, le programme mblock devient :

Programme simple pour afficher le capteur de lumière valeur retournée.

Si le capteur est placé dans la paume de sa main ou en pleine lumière, on Notez qu’il renvoie des valeurs de 0 à environ 800 (variable en fonction de l’intensité de la lumière).

Notes scientifiques :

  • Tous les capteurs analogiques pour Arduino renvoient des valeurs comprises entre 0 et 1023 (il y a 210 valeurs différentes car il s’agit d’un encodage 10 bits).
  • Certains capteurs (qu’ils soient analogique ou numérique) ont une numérotation de commande leur sensibilité via un potentiomètre. Ce vélo est en général Réglable avec un petit tournevis Phillips

Exemple 2 : Le commutateur solénoïde ILS (numérique)

Ce capteur est un capteur numérique qui renvoie seulement 2 valeurs différent : 1 s’il détecte un aimant voisin, ou 0 s’il ne reconnaît rien.

Connexion et programme pour tester le commutateur à solénoïde ILS. Lorsque le petit aimant est rapproché du capteur, la valeur renvoyée par le capteur passe de 0 à 1.

D’ autres capteurs mènent à un travail similaire.

Mise en commun (Collective)

Le professeur anime la mise en commun, au cours de laquelle chaque Le porte-parole a présenté les résultats de son groupe. Les différents Les capteurs sont comparés et il est vérifié pour voir si certains ont un gamme continue de valeurs (capteurs analogiques) pendant d’autres ne renvoient que 2 valeurs possibles (capteurs numériques).

Le professeur introduit le concept de signal, variation en temps opportun certaines informations (par exemple, la température, Luminosité ambiante…). Selon la façon dont un signal varie, signal analogique ou numérique.

Recherche (en groupes) : Commandez un actionneur avec un capteur

Les groupes reçoivent maintenant des à leur Capteur (s), uniquement avec instructions pour actionner l’actionneur dans le cas où la valeur renvoyée par le capteur dépasse un certain seuil. Par exemple :

  • Le sonneur ne doit émettre un signal sonore que lorsque la luminosité ambiante dépasse le seuil de 500 (sur une échelle de 0 à 1023).
  • La LED ne doit s’allumer que lorsque le bouton-poussoir est (ce bouton-poussoir peut renvoyer 2 valeurs différentes : True si pressé, sinon faux)
  • etc..

L’ ensemble comprend désormais 2 modules Grove connectés simultanément : le capteur et l’actionneur.

Chaque fois que nous répétons la boucle, nous testons la valeur de la luminosité, et allumez le voyant lorsque cette valeur dépasse le seuil (désactivez la LED, si ce n’est pas le cas). L’initialisation au début du programme n’est pas strictement nécessaire, mais c’est une bonne habitude.

Le de la même manière qu’avant, l’enseignant peut utiliser le Les élèves définissent l’algorithme, puis le programment complètement de manière autonome (s’ils ont déjà une certaine expérience avec Scratch, ne présentent pas de difficultés) ou les diriger, par exemple en spécifiant les instructions nécessaires (mais sans les assembler, et surtout, sans les mettre dans l’ordre).

Évaluation et conclusion

La classe fait le point sur les concepts abordés au cours de cette session :

  • Il existe plusieurs types d’éléments qui peuvent être branchés sur la carte Arduino : Capteurs (qui retournent les signaux) et actionneurs (qui sont agir sur l’environnement extérieur, par exemple en émettant un son, une lumière…)
  • Un signal est constitué des différentes valeurs d’un informations au fil du temps. Certains signaux, appelés analogiques peut prendre une infinité de valeurs différentes : ils varier en continu. Les autres signaux, appelés numériques, prennent seulement certaines valeurs différentes (souvent 2) : elles diffèrent de chemin discontinu.

Les élèves remarquent également les nouvelles commandes mblock qu’ils ont appris à utiliser :

  • Dis…
  • Lire l’état logique… sur l’épingle…
  • Lire la valeur du capteur… sur la broche…
  • Si… alors… sinon…

Comme dans les sessions précédentes, les élèves archivent les notes et Photos qu’ils ont prises pour préparer le rachat final.

Extrait de « 1, 2, 3… code !  », numéro Le Pommier, 2016-2017. Publié sous licence CC By-NC-ND 3.0.