Introduction au capteur photosensible

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1 Le capteur photosensible permet de mesurer la quantité de lumière émise ou réfléchie par un objet. Il peut capter la luminosité ambiante émise par une source lumineuse comme une ampoule ou le soleil. Il peut également émettre sa propre lumière et mesurer la quantité de cette lumière qui a été réfléchie par une surface. Le capteur mesure la luminosité en pourcentage (%). Certaines couleurs (rouge et bleu par exemple) sont réfléchies de manière différentes (nuit = 0 % et jour intense = 100 %). Ceci permet entre autres à la brique NXT de reconnaître les couleurs. Partie A Voyons comment le capteur photosensible fonctionne en effectuant une petite expérience. 1) Branche d abord le capteur photosensible dans le port 3 de la brique NXT. 2) Utiliser le logiciel de journalisation des données. Pour y accéder, clique sur l icône approprié. 3) Donne un titre à ton programme. Par exemple test1-luminosité. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 1

2 Une nouvelle fenêtre s ouvre. Voici ses principales caractéristiques : Durée de la prise de données Titre de l expérience Choix du capteur à utiliser Port sur lequel est branché le capteur Nombre de prises de données 4) Tu dois créer un premier programme qui prendra 10 données par secondes pendant 30 secondes. N oublie pas d identifier correctement le numéro du port sur lequel est branché le capteur photosensible. L image ci-dessous montre la configuration finale du programme. Lorsque le choix des paramètres est terminé, clique sur OK. Assure-toi que cette boîte est cochée. Cela indique au capteur d émettre sa propre lumière. 5) Une nouvelle fenêtre apparaît. Tu dois maintenant transférer le programme à la brique NXT à l aide du fil USB. Clique sur l icône approprié. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 2

3 6) Lorsque le programme est téléchargé dans la brique NXT, il s exécute automatiquement. Tu devrais voir une lumière rouge s illuminer à l extrémité du capteur. Fais maintenant glisser, très lentement, le capteur sur l image suivante, de la gauche vers la droite. Le graphique de la luminosité en fonction du temps s affiche automatiquement à l écran. Pourcentage de luminosité Temps Tableau des données enregistrées Comment varie la luminosité lorsque le capteur passe du noir au blanc? Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 3

4 7) Maintenant, créé une autre expérience pour collecter la luminosité de la figure ci-dessous. Modifie la durée de l expérience et le nombre de données prises par seconde. Pour ce faire, répète les étapes 3 à 6. Tu as réussi? 8) Défi! Créer une nouvelle expérience cette fois avec des couleurs. Trouve une image simple contenant au moins 3 couleurs différentes. Comparer la quantité de lumière réfléchie par chacune des couleurs de l image. Quelle couleur a la plus forte luminosité? Laquelle a la plus faible luminosité? PARTIE B Voyons maintenant comment tu pourrais créer un programme qui permettrait de contrôler l intensité d une ampoule selon l intensité lumineuse captée par le capteur photosensible. 1) Tu auras besoin de la brique NXT, du capteur photosensible, de la lampe ainsi que des fils de connexion appropriés. 2) Effectue d abord le branchement suivant Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 4

5 3) Pour la programmation, tu auras besoin des blocs de programmation suivants: Bloc boucle Bloc capteur photosensible Bloc lampe 4) Place les blocs de programmation de la manière suivante. Les blocs lampe et capteur photosensible doivent se retrouver à l intérieur du bloc boucle. 5) En cliquant sur le bloc capteur photosensible, la boîte de configuration des paramètres apparaît en bas de la page. Pour l instant, il suffit de s assurer que le port 1 est sélectionner dans le bloc capteur photosensible et que le port A est sélectionner dans le bloc lampe. 6) La prochaine étape permet de relier le capteur photosensible à la lampe. Tu dois d abord dérouler le plot de données. Pour ouvrir le plot de données d'un bloc, tu dois appuyer sur l'onglet dans le coin inférieur gauche du bloc lorsqu'il se trouve sur l'espace de travail. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 5

6 7) Tu dois maintenant relier la sortie des données de puissance du capteur photosensible à l entrée des données de puissance de la lampe. Pour ce faire, tu utiliseras un fil. Utilise la souris pour dessiner un fil entre les deux bornes comme illustré cidessous : 8) Tu peux maintenant transférer le programme à la brique NXT à l aide du fil USB. Lorsque le programme démarre, déplace alternativement le capteur photosensible sur des surfaces claires, foncées, rouges, bleues, jaunes, noires, etc. Comment varie l intensité de la lampe? 9) Défi 1 : Réalise un montage et un programme qui permettrait à un capteur photosensible de faire varier la puissance d un servomoteur en fonction de l intensité lumineuse. Défi 2: Réalise un montage et programme qui permettrait à un robot de s arrêter au passage sur une bande de couleur rouge. Tu veux connaître toutes les fonctions du capteur photosensible? Consulte la section Bloc Capteur photosensible dans le menu Aide. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 6

7 Introduction au capteur tactile Ce capteur permet à déterminer si un objet quelconque est en contact avec le NXT. Il sert principalement d interrupteur. Partie A Commençons par visualiser ce qui se passe dans la brique NXT lorsqu on change l état du capteur de contact. 1. Branche le capteur tactile dans le port 1 comme illustré ci-dessous: 2. Allume la brique NXT et suis les opérations suivantes : Qu affiche l écran lorsque le bouton du capteur est poussé? Lorsque que le bouton est relâché? Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 7

8 Partie B : Voyons maintenant comment tu peux utiliser le capteur tactile pour contrôler le fonctionnement d une lampe. 1) Tu auras besoin de la brique NXT, d un capteur tactile, de la lampe ainsi que des fils de connexion appropriés. 3) Pour la programmation, tu auras besoin des blocs de programmation suivants: 4) Place les blocs de programmation de la manière suivante. Les blocs lampe et capteur tactile doivent se retrouver à l intérieur du bloc boucle. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 8

9 5) En cliquant sur le bloc capteur tactile ou sur le bloc lampe, la boîte de configuration des paramètres ci-bas apparaît en bas de la page. Assure-toi que le port 1 est sélectionné dans le bloc capteur tactile et que le port A est sélectionner dans le bloc lampe. 6) La prochaine étape permet de relier le capteur tactile à la lampe. Tu dois d abord dérouler le plot de données. Pour ouvrir le plot de données d'un bloc, tu dois appuyer sur l'onglet dans le coin inférieur gauche du bloc lorsqu'il se trouve sur l'espace de travail. 7) Tu dois maintenant relier la sortie ON/OFF du capteur de contact à l entrée ACTION de la lampe. Utilise la souris pour dessiner un fil entre les deux bornes comme illustré ci-dessous : Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 9

10 8) Tu peux maintenant transférer le programme dans la brique NXT Que se passe-t-il lorsque tu maintiens le bouton du capteur tactile enfoncé? Lorsque tu le relâches? Défi 1: Réalise une programmation qui permettrait à la lampe de s allumer lorsque le bouton est relâché et de s éteindre lorsque le bouton est enfoncé. Défi 2 : Réalise un montage et une programmation qui permettrait à un servomoteur en mouvement de changer le sens de rotation de la roue à chaque fois que le bouton du capteur tactile est heurté c est-à-dire à chaque clic. Tu veux connaître toutes les fonctions du capteur tactile? Consulte la section Bloc Capteur tactile photosensible dans le menu Aide. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 10

11 Introduction au capteur d ultrasons Le capteur d ultrasons permet au robot de voir et de reconnaître des objets, d éviter des obstacles, de mesurer des distances et de détecter des mouvements. Le capteur d ultrasons utilise le même principe scientifique que les chauves-souris : il mesure la distance en calculant le temps requis pour qu une onde sonore atteigne un objet et revienne à sa source, comme un écho. Le capteur d ultrasons peut mesurer des distances allant de 0 à 2,5 mètres, avec une précision de +/- 3 cm. Mise en garde : Le capteur peut éprouver des difficultés à détecter des objets en tissu, incurvés (comme une balle), très minces ou très petits. Les objets de grande taille et possédant une surface dure produisent les meilleurs relevés. Aussi, deux capteurs d ultrasons dans une même pièce peuvent perturber leurs relevés respectifs. Activités d exploration 1- Utiliser le capteur d ultrasons, deux fiches à connexion à friction noires, un fil de connexion et la brique NXT et effectuer le montage comme ci-dessous. Rassembler les pièces demandées. Assembler les fiches de connexions au capteur d ultrasons. Brancher le fil de connexion au port d entrée 1 et dans le capteur d ultrasons. Fixer le capteur ultrasons sur le côté avant de la brique NXT. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 11

12 2- Allumer la brique NXT (bouton orange) et choisir ensuite (avec les flèches gauche et droite) la fonction VIEW puis ULTRASONIC CM et valide avec le bouton orange. Choisir VIEW et valider Choisir ULTRASONIC CM puis valider et choisi le bon port avec ton NXT 3- Placer votre montage sur une table, déplacer un livre perpendiculairement au capteur d ultrasons et observer l affichage de la mesure. VARIANTE : Pour vérifier la précision de la mesure, vous pouvez utiliser une règle de 30 cm que vous placez vis-à-vis le capteur d ultrasons. Déplacer votre livre le long de la règle et comparer la mesure de la règle avec la mesure sur l afficheur du NXT. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 12

13 La programmation dans NXT Ajouter une lampe au port A du montage existant. 5- Installer le montage comme la photo ci-dessous. Une règle peut être utilisée comme repère de distance. Lampe Objet Capteur d ultrasons Règle Nous allons réaliser un programme qui fait allumer la lampe lorsqu un objet se rapproche à moins de 15 cm. Si l objet est à plus de 15 cm la lampe s éteint. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 13

14 6- Dans le logiciel de programmation, aller dans la palette complète et sélectionner le bloc Boucle Bloc Boucle Palette complète 7- À l intérieur de la boucle, insérer le bloc Commutateur 8- Ajuster les propriétés du bloc selon les indications ci-dessous. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 14

15 Capteur : Ultrason s Port : 1 Distance : < 15 cm 9- Dans la catégorie Actions, sélectionner le bloc Lampes et insérer le deux fois selon la figure ci-dessous. 10- Changer les propriétés selon la figure ci-dessous. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 15

16 11- Transférer et exécuter votre programme à la brique à l aide du fil USB (ou de la connexion Bluetooth). 12- Tester votre programme en approchant un livre du capteur d ultrasons, à moins de 15 cm la lampe devrait allumer. Éloigner le livre du capteur, la lampe devrait éteindre. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 16

17 Introduction au capteur sonore Ce capteur sert à mesurer l'intensité sonore qui environne le capteur. On s en sert principalement pour commander une action à l aide d une commande vocale. Ce capteur fournie une valeur de l intensité sonore entre 0 et 100%. Le tableau ci-dessous donne un aperçu des valeurs données par la sonde. Voyons comment le capteur sonore peut commander le mouvement du servomoteur. 1) Branche le capteur sonore au port 1 et un servomoteur au port A tel qu illustré ci-dessous. 2) Pour la programmation, tu auras besoin des blocs Programmation suivants: Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 17

18 4) Place un premier bloc Déplacer. Règle les paramètres afin de sélectionner le bon port et la durée illimitée. 5) Ensuite, place un bloc ATTENDRE SON. Règle les paramètres afin de sélectionner le bon port et la valeur de déclanchement. Par défaut, cette valeur est 50%. Cela veut dire que lorsqu un son supérieur à 50% est capté par la sonde, celle-ci exécutera une action. 6) Place ensuite un deuxième bloc Déplacer. Règle les paramètres afin de sélectionner le bon port et cette fois, il faudra régler la direction sur arrêt. 7) Tu peux maintenant télécharger ton programme dans la brique NXT et l exécuter. Frappe des mains pour faire arrêter le servomoteur. Cela fonctionnet-il? La sonde sonore peut capter des sons que ton oreille ne peut détecter. Elle pourrait effectuer une action sans que tu entendes le moindre bruit. Il est important d avoir un environnement peu bruyant lorsque tu utilises cette sonde. Si la sonde te paraît trop sensible, augmente la valeur de déclanchement ou trouve un endroit plus tranquille. Tu veux connaître toutes les fonctions du capteur sonore? Consulte la section Bloc Capteur sonore dans le menu Aide. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 18

19 Introduction au servomoteur Le servomoteur Chaque moteur a un capteur de rotation intégré d où le terme servomoteur. Ceci permet de contrôler les mouvements de votre robot avec précision. Le capteur mesure les rotations avec une exactitude de +/- un degré. Une rotation équivaut à 360 degrés donc si vous faites tourner le moteur sur 180 degrés, l'axe tournera un demi-tour. Il est également possible de contrôler la puissance des moteurs dans votre programme. Activités d exploration 1- Pour constater les capacités de ce servomoteur, effectuer utiliser les pièces de la figure 1 pour faire le montage de la figure 2. Pièces nécessaires au montage : Axe (longueur 5) Roue dentée (40 dents) Fiche de connexion avec axe Servomoteur Fil de connexion Brique NXT Figure 1 Figure 2 2- À l aide d un fil de connexion, brancher le servomoteur à la brique au port d entrée A. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 19

20 3- Allumer la brique NXT (bouton orange) et choisir ensuite (avec les flèches gauche et droite) la fonction VIEW puis MOTOR ROTATION et valide avec le bouton orange. Choisir VIEW et valider Choisir MOTOR ROTATION puis valider et choisi le bon port avec ton NXT 4- Faire tourner le moteur à la main et observer l'affichage sur la brique. Quelles sont vos observations? 5- Faire tourner le moteur l'autre sens. Quelles sont vos observations? 6- Ensuite faire de même mais avec la fonction MOTOR DEGREES. Faire tourner le moteur à la main (plus qu un tour) et observer l'affichage sur la brique. Quelles sont vos observations? Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 20

21 7- Faire tourner le moteur l'autre sens. Quelles sont vos observations? Maintenant allons voir comment contrôler le moteur avec la programmation. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 21

22 La programmation dans NXT 2.0 Pour contrôler le servomoteur par la programmation, le bloc moteur doit être utilisé. Voici les propriétés que vous pouvez modifier : Le branchement dans la brique NXT La puissance du moteur en pourcentage (%) Affichage de la rotation du moteur en degré Contrôle de la durée en degrés, en nombre de rotations ou en secondes. 1- Dans le logiciel de programmation, déterminer une rotation de 180 dans le sens horaire avec une alimentation à 20%. 2- Transférer et exécuter votre programme à la brique à l aide du fil USB (ou de la connexion Bluetooth). 3- Est-ce que votre moteur fonctionne comme prévu? Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 22

23 4- Voici quelques activités d exploration à réaliser afin de bien comprendre la programmation du servomoteur. Pour chacun des défis, tu auras à revoir ta programmation, la transférer à la brique et l exécuter. Tous les défis doivent être réalisés à puissance 20 (à moins d avis contraire) afin de bien voir le fonctionnement du moteur. Cocher dans le lorsque le défi est complété. A) Faire tourner de 180 dans le sens anti-horaire Réussi B) Faire tourner le moteur de 4 rotations dans le sens horaire C) Faire tourner le moteur durant 5 secondes Combien de rotation la roue a-t-elle complété? D) Faire tourner deux moteurs (A et B) à 630. Combien de tours chacune des roues ont-elles complétés? Extra (question de faire un peu de maths) : E) Déterminer la relation entre le temps et le nombre de rotations. Temps Nb de rotations F) Déterminer la relation entre le temps et le nombre de degrés. Nb de rotations : Nb de rotations A: Nb de rotations B: Relation : Relation : Temps Nb de degrés F) Déterminer la relation entre la puissance et le nombre de rotations pour une durée de 5 secondes. Relation : Puissance Nb de rotations Tu veux connaître toutes les fonctions du servomoteur? Consulte la section Servomoteur dans le menu Aide. Fiche d apprentissage Robotique NXT Page 23