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[项目] 用ArduBlock编程做一个自动变速风扇

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本帖最后由 丄帝De咗臂 于 2015-6-26 14:00 编辑

(一)方案
方案一:利用超声波传感器测距,在某个范围内,距离越大,风扇转动速度越大;距离越小,风扇转动速度越小。
方案二:利用热释电红外传感器检测人,当有人时利用超声波传感器测距,在某个范围内,距离越大,风扇转动速度越大;距离越小,风扇转动速度越小
方案三:利用红外距离传感器测距,在某个范围内,距离越大,风扇转动速度越大;距离越小,风扇转动速度越小
方案四:利用温度传感器控制风扇,温度高于一定值时,风扇开启,温度越高,风扇转动越快
这里以方案一为例(最简单的一个,不过适合一节课的教学)
(二)器材
Romeo、HC-SR04超声波传感器、风扇、直流电机
(三)接线

用ArduBlock编程做一个自动变速风扇图1

(四)编程
若超声波传感器测得距离小于40cm,则自动变速,否则风扇停止转动。ArduBlock程序如下
用ArduBlock编程做一个自动变速风扇图2

说明:超声波探测范围是2-450cm,所以程序中映射下界为2。
(五)教学实践
在实际教学中,本课题主要通过以下四个环节完成的:复习旧知,引入新课;问题分析,激发兴趣;自主学习,解决问题;拓展提升,课堂总结。
1、复习旧知,引入新课
本环节主要是通过带领学生回顾以前做过的Arduino控制LED和风扇的各种作品,引导学生从自动控制和人工控制的角度去分析与总结,为学生打开畅想之窗,以便于本课教学的展开。
2、问题分析,激发兴趣
本环节首先向学生介绍本课题的自动变速风扇的工作原理,然后引导学生讨论:使用哪种传感器可以检测距离。从而引出当前进行高精度测距时主要使用三种方法:激光测距,红外测距和超声波测距。然后讲解它们测距的原理是相同的,即对准需要测距的障碍物发射一束激光(红外线或超声波),检测接收到其反射回来所用的时间,再用光速(或声速)乘以时间,再除以2,则可以得出距离值。接下来介绍一下本课题用到的HC-SR04超声波传感器的使用,此时要特别强调它有四根线,其中两根是连接数字针脚的。同时向学生说明在ArduBlock中超声波传感器有相关的模块。
学生在认识了超声波传感器之后,请学生将设备线路连接好。然后继续提出问题:如何制作自动变速风扇。引导学生讨论得出结果,首先需要利用串口监视器读取超声波传感器检测到的距离值,然后利用距离值制作自动变速风扇。指导学生编写读取超声波传感器值的程序,也是本课题的基础任务一:利用串口读取超声波传感器测到的距离值。由于学生已经比较熟悉ArduBlock中串口监视器的使用,这里笔者只是为学生简单介绍了超声波测距模块的使用。经实践,只要学生在连接超声波传感器时接线没有错误,程序一般都不会出错的。
3、自主学习,解决问题
本环节主要是在前一环节的基础上,以学生小组合作为主,进行自主探究学习。首先笔者向学生介绍本课题中自动变速风扇的具体含义,即通过感知人与风扇的距离,改变风扇的速度,比如人离风扇比较近的时候,风扇转动很慢,甚至静止,距离越远,转动越快。当然,如果我们离风扇很远时(测距值大于某个值,比如40cm时),风扇也会停止转动。在这里笔者提示学生,需要解决的核心问题是实现距离值和风扇转动速度值的一一对应,这样学生便自然地想到了映射。然后布置本课题的基础任务二:制作自动变速风扇。同时请学生以小组合作的形式完成任务。
4、拓展提升,课堂总结
学完本课题,为鼓励学生产生一些创意想法,笔者为学生提供了一份表格供学生参考,如下表所示。同时提示学生,这份表格只供参考,任何有创意的想法都可以,也可以通过网络手段查询,但是必须要做的是把创意作品的设计思路写下来。

  
创意维度
  
描述
举例
距离控制风扇
通过距离对风扇的控制还可以有哪些
利用红外距离传感器测距,实现对风扇转动方向和转动速度方面的控制
……
……
测量距离
测距机器人可以应用在哪些方面
将超声波传感器安装在小车上,制作成测距小车,帮助人们在恶劣的环境中测量距离
……
……
自动控制
生活中还可以制作哪些自动控制的机器人呢
利用土壤湿度传感器检测盆栽的土壤湿度,实现自动浇水的花盆
……
……
最后对本课题进行总结:Arduino机器人中的控制可分为自动控制和人工控制,其实生活中也有很多类似的控制,尤其对一些恶劣环境中的操作,自动控制显得尤为重要。我们学习本课题最主要的是希望大家可以从这两个方面出发去思考,如何设计我们的机器人会更有创意、更有生活意义,或者我们还可以设计出哪些更有生活意义的机器人。


注:本课题为  《自动变速风扇》教学实践与反思   的文章,发表在《教育科学与研究》2014年第6期,感兴趣的老师可以去看下,主要是课程教学,并非技术应用。

大连林海  初级技神

发表于 2015-6-27 13:17:46

这个我做过 不过用的是mblock来写的
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丄帝De咗臂  高级技匠
 楼主|

发表于 2015-6-27 14:20:22

大连林海 发表于 2015-6-27 13:17
这个我做过 不过用的是mblock来写的

加个红外热释电的,检测人
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luna  初级技神

发表于 2015-6-30 15:45:24

夏天到了
技术宅都不需要担心没风扇吹~
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lhfzl  学徒

发表于 2015-7-2 08:51:17

上面的编程软件是什么?
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丄帝De咗臂  高级技匠
 楼主|

发表于 2015-7-2 08:56:45

lhfzl 发表于 2015-7-2 08:51
上面的编程软件是什么?

ArduBlock
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踢踢踢啊  学徒

发表于 2017-11-2 10:01:43

在用串口监视器监控超声波距离的时候,数值是准确的,但是一旦开始写具体的变速风扇编程,效果就会变得很奇怪。风扇并非随着距离的增大而速度变快,反而是当超声波传感器处于某个角度时,风扇会转,然后不是那个角度的话,风扇基本就会停了。想请问有没有人知道这是为什么??谢谢!
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lfclixing  见习技师

发表于 2018-1-2 11:29:19

Ardublock用哪个版本?
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丄帝De咗臂  高级技匠
 楼主|

发表于 2018-1-28 20:45:05

lfclixing 发表于 2018-1-2 11:29
Ardublock用哪个版本?

教育版
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20060606  高级技匠

发表于 2020-8-11 05:53:21

好创意,赞一个
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