Робототехника: практическое введение для детей и взрослых

В простейшем случае можно подключить терморезистор к батарейке через миллиамперметр, и проследить за изменением проходящего тока при нагреве или охлаждении терморезистора (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Включение терморезистора

Конечно, настоящие схемы измерения температуры совсем не такие, но для понимания принципа и этого будет достаточно.

Вы также можете контролировать изменение сопротивления терморезистора с помощью омметра или тестера, переключенного в режим измерения сопротивления.

Существуют два типа терморезисторов. Это термисторы и позисторы. Сопротивление термистора уменьшается при увеличении температуры, а позистора наоборот, увеличивается. Говорят, что термисторы обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС), а позисторы – положительным.

В интернете есть множество статей, посвященных терморезисторам, например, эта –На данном этапе мы не будем углубляться в детали, т.к. для измерения температуры будем использовать готовые устройства, учитывающие все особенности, в частности, нелинейную зависимость сопротивления терморезистора от температуры.

Термометр из micro:bit

Вы можете очень просто превратить свой микроконтроллер micro:bit в термометр. Достаточно использовать программу, показанную на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Программа для измерения температуры процессора micro:bit

Эта программа находится в файле BoxRover/ch04/microbit-измеритель-температуры.hex.

Здесь мы добавили в блок постоянно блок показать число, предназначенный для вывода числа на экран микрокомпьютера, а также блок задержки на одну секунду. В качестве значения мы вставили из панели Ввод блок температура (°C). Этот блок возвращает значение температуры процессора micro:bit в градусах Цельсия.

Таким образом, на экран раз в секунду выводится текущее значение температуры в виде бегущей строки (рис. 4.3).

Рис. 4.3. На монитор micro:bit выводится текущая температура процессора

Как можно использовать встроенный измеритель температуры?

Например, с его помощью можно контролировать перегрев процессора микрокомпьютера. Если температура превысила максимально допустимое значение, можно предпринимать какие-либо действия.

Подготовим программу, которая при превышении температуры сверх заданного значение (30 °C) включает сразу все светодиоды экрана micro:bit. Если же температура нормальная, на экране будет нарисовано сердце (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Программа контроля температуры

Программа сохранена в файле microbit-проверка-температуры.hex.

Здесь в палитре Переменные мы определили переменную с именем температура. При помощи блока задать мы задаем значение этой переменной, равной блоку температура (°С), добавленному из панели Ввод.

Когда срабатывает условие, что значение, записанное в переменную температура, превышает 30 °С, блок показать светодиоды включает на экране все светодиоды сразу.

Если же перегрева нет, то блок показать значок выводит на экран изображение сердца.

Домашнее задание

Попробуйте поместить плату micro:bit на пару минут в холодильник (только не в морозильную камеру), а также оставить на солнце. Посмотрите, как это скажется на результатах измерения температуры процессора.

Проследите, чтобы в ходе экспериментов с холодильником на плату micro:bit не попала влага.

Учтите, что значительны перегрев платы micro:bit, а также переохлаждение могут привести к выходу платы из строя. Согласно описаниюдатчик температуры в micro:bit работает в диапазоне от -25C до 75C, а его точность составляет ±4C.

Итоги

В этой главе вы узнали, что в микроконтроллере micro:bit имеется встроенный измеритель температуры. И хотя он установлен непосредственно внутри микропроцессора и показывает его температуру, а не температуру окружающей среды, все равно он может принести определенную пользу. Например, вы можете обнаружить перегрев процессора, опасный для работы вашей модели марсохода BoxRover или модуля автоматизации умного дома.

Вы составили программу, которая показывает текущее значение температуры, а также программу контроля превышения заданного значения температуры.

В следующих главах книги вы научитесь подключать к micro:bit миниатюрную погодную станцию, способную показывать не только температуру окружающей среды, но и давление, влажность, а также температуру точки росы.

5. Измеряем ускорение и контролируем перегрузки

Микроконтроллер micro:bit оборудован очень интересным устройством – акселерометром, или измерителем ускорения.

Вспомним знания, полученные еще в школе. Ускорением называется быстрота изменения скорости тела. Например, когда вы сбрасываете кирпич с крыши дома (никогда так не делайте), то его скорость будет увеличиваться с ускорением свободного падения, равном примерно 9,8 м/c^2. Это означает, что каждую секунду скорость падающего кирпича будет увеличиваться на 9,8 м/с.

Обычно при вычислениях ускорение свободного падения обозначается как g.

Обратите внимание, что ускорение свободного падения не зависит от массы тела. Иначе говоря, не важно, сбрасываете ли вы тяжелый кирпич, или легкий металлический шарик, ускорение будет одинаковым. Другое дело, что на изменение скорости может повлиять сопротивление воздуха (надувной шарик может вообще полететь не вниз, а вверх), но все это вам известно из школьного курса физики.

Когда вы летите в самолете, то можете испытывать ускорение (или иными словами, перегрузки) до 1,5g. Парашютисты и космонавты подвержены более серьезным перегрузкам, порядка 4g и более. Очень большие перегрузки возникают, когда вы едете в автомобиле и он на ходу врезается в стену или в автомобиль, который едет вам навстречу. Значительные перегрузки, как ударные, так и постоянно действующие, могут привести к серьезным проблемам в здоровье.

Принцип измерения ускорения

Наверное вы уже поняли, как важно контролировать ускорение, например, при испытании различной техники. Но как измеряется ускорение?

В микрокомпьютере micro:bit используются так называемый емкостной акселерометр. Его принцип действия иллюстрируется на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Иллюстрация принципа действия емкостного акселерометра

Представьте себе, что в пластмассовой коробке на двух пружинах закреплен небольшой металлический груз. Снизу и справа от груза имеются две металлические пластины.