第十三课 Sensing (Vex输入设备)

1、机器人的五官传感器 人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。定义 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器视觉声敏传感器听觉气敏传感器嗅觉化学传感器味觉压敏、温敏

2、、流体传感器触觉输入设备 模拟量和数字量模拟量：一定范围的电压信号的值数字量：只有两个值1和0（即高和低）模拟和数字 模拟传感器通过导线发送电压与VEX控制器实现通信。通过测量所发送的在零与最大电压之间的电压差，VEX控制器能够把电压当作进程中的一个数值。这样，模拟传感器可以检测和通信范围内的任何数值。 如一个光传感器，能够辨别光的强度，在完全黑暗的时候发送零电压，在光很强的时候发送最大电压，在其它情况下根据光的强度发送其他数值。如图所示： 如一个光传感器，通过测量光的强度，在完全黑暗的时候发送零电压，在光很强的时候发送最大电压，在其它情况下根据光的强度发送其他数值。如图所示： 模拟传感器的不

3、足之处在于：在电路中，很难发送和维持一个精确的电压数值。而数字传感器即使在电“混乱”状态也能够发送可靠性较高的信号。数字信号只有两个值：高或低。 数字传感器发送电压，与模拟传感器一样，只是不能发送从零到最大值之间的数值，而只能发送零或最大值了。如果VEX控制器检测到界于零与最大值之间的值，就会默认是电干扰所导致的，它将显示比较接近的最大值或者是零。 只能有这两个数值而不是整个范围内的数值似乎是个缺陷，许多情况下，这样也有很多优点。比如，启动工具中的碰撞开关就是一个数字传感器。由于它的目的在于测试是否有事物碰到碰撞开关，所以只要两个数值已经足够了。碰撞开关碰撞开关触碰传感器 开关的词语解释为开启

4、和关闭 ，碰撞开关定义为由外部刺激所反馈的信号，生活中我们经常见到的门铃、和遥控器等都可以视为碰撞开关的应用。碰撞开关是数字式的传感器。它有两种状态：即开和关。当碰撞开关断开的时候，定义为1。当碰撞开关闭合的时候，定义为0。限位开关限位开关 限位开关是数字式的传感器。和碰撞开关类似；它有两种状态：即开和关；当限位开关断开的时候，定义为1，当限位开关闭合的时候，定义为0。光敏传感器光敏传感器 光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。 光敏元件包括光敏电阻和光敏三极管等电子元件 光敏传感器是模拟式的传感器，它是用来检测周围环境光

5、线的亮暗的传感器；把光线由亮到暗的范围定义在0到1024。值越小表示光线越亮，值越大表示光线越暗。 光敏电阻 光敏三极管巡线传感器巡线传感器 寻线传感器包括一个红外线传感器和一个红外LED 灯。它向周围的环境中发射红外光，然后传感器感应周围反射回来的光线，根据反射光的强度来决定反射表面的反射率。淡色的表面比黑暗的表面要反射更多的紫外线，这样传感器看起来它就更明亮。 这样传感器看起来它就更明亮。这样传感器就可以探测到白色表面的一条黑线或黑色表面的一条白线。反射式红外线传感器巡线传感器是模拟式的传感器，它是用来检测颜色的传感器；把颜色的深浅由白到黑的范围定义在0到1024。值越小表示颜色越白，值越

6、大表示颜色越黑。安装实物图编码器编码器 编码器常用于动力系统中，包括计算前进路程和精确转弯，它包括一个LED灯和光敏传感器，它用光敏传感器探测一个随轴转动的带孔的圆盘来计算轴的转速以确定轮子走了多远。 编码器是用红外线传感器来探测LED灯发射的光透过圆盘的光。圆盘一圈有90个孔。 轴圈数=孔数/90路程= 2*R(轮子半径）*轴圈数内部结构图 编码器是一个数字式的传感器。它能够用来测量和定义马达转动的圈数或者路程，编码器一般插在中断端口（INTERRUPTS），取值范围：-3267832678。编码器的基本安装超声波传感器超声波传感器 超声波传感器是用超声波来探测周围事物的有无或者相对距离。超

7、声波传感器包含两个部分：一个发射器，产生40kHz 的声波；一个探测器，探测频率为40kHz的声波，并将其转化为电信号发回微处理器。原理超声波传感器利用高频率的声波来探测障碍物。它发射一个超声波信号，声波被外界物体反射回来。然后超声波传感器就可以根据接收到的信号的时间和强弱计算出离障碍物的距离。基本原理图 超声波传感器有两根连接线，确保标有Output标签的线连接到主控器的中断端口；确保标有Input标签的线连接到主控器的数字输出端口（默认的为1116）。 超声波的取值范围：2100cm，小于3cm是超声波的盲区，在2cm以内就检测不到任何物体。角度传感器角度传感器 角度传感器是可变电阻器的一

8、种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。角度传感器连接模拟输入端口，VEX机器人根据角度传感器原理通过输出电压不同可在220度的角度内测量轴转动的角度。超过这一范围会造成角度传感器的损坏。输出设备 VEX的基本输出元件有：马达、音响、灯光和屏幕等，程序运行时，这些元件提供的反馈信息可以让我们随时检验程序运行的情况，让我们了解程序是否如我们设计的那样，达到了设计的要求。马达 马达是给机器人提供动力的主要装置，通常也被称为电机。Vex常用的电机有普通三线电机、大功率输出电机和伺服电机。普通电机伺服电机用途 普通电机多用在驱动轮上，以及对控制精度要求不高的装置。 大扭矩电机多用于机械臂，起重装置等对力矩要求较高的运动装置上。 伺服电机可以在120度的角度范围内任意开启和关闭，它可以用在一些需要精确移动的地方。例如：用来开启或关闭一个夹子。注意： 马达转向的判别：马达的输出轴正对自己，顺时针表示正转，逆时针表示反转。一般情况下，装在机器人左侧的马达在ROBOTC程序设置中应设置为反转，这样才能保证左右轮前后移动方向一致。音响 VEX套装中并没有提供喇叭，但却提供了声音的输出端口SP，同时ROBOTC也提供了有关的声音输出功能，为此我们可以自己制作一个声音输出的装置，接入VEX中，并享受声音与音乐带来的快