דוגמא 1 לתרגיל בקרה מבחינת בגרות
Transcription
דוגמא 1 לתרגיל בקרה מבחינת בגרות
שימוש בתוכנת LAB VIEW ל NXT-לתכנות מערכות משולבות ההתנסות בתוכנה מתבצעת במסגרת המעבדה למערכות משולבות מפגש ראשון ד"ר דני קלוס ד"ר דני קלוס מטרות ההשתלמות • הכרה והתנסות בהפעלת תוכנת .LabVIEW • לימוד דרכים לשילוב התוכנה בתהליך הלמידה במעבדה למערכות משולבות. הכרת יתרונות השימוש בתוכנה ,על פני שיטות הוראה אחרות. • ד"ר דני קלוס יעדי ההשתלמות: .1 .2 .3 .4 ללמד את המורים לתכנת בשפת .LabVIEW להכיר למורים את אופן השימוש בתוכנה ,במהלך שיעורי המעבדה ,תוך שימוש בשאלות מתוך מאגר השאלות של המגמה. להציג את היכולות הטמונות בתוכנה ואת התוכנה ככלי המאפשר יישום של רעיונות יצירתיים. להכיר סביבות למידה והוראה ,המשמשות בלמידה מרחוק. ד"ר דני קלוס ד"ר דני קלוס מערכת משולבת ד"ר דני קלוס מהי מערכת משולבת? מערכת שמחוברים בה רכיב קלט ,רכיב פלט ובקר/מחשב. • רכיב הקלט -תפקידו של רכיב הקלט ,לספק למערכת הטכנולוגית מידע מהסביבה ,כך שהמערכת תוכל לפעול על הסביבה באופן יעיל. • רכיב קלט -הוא חיישן הממיר משתנה פיזיקאלי, הנקלט מהסביבה ,לאות חשמלי המועבר לבקר. ד"ר דני קלוס • • • • רכיב פלט -תפקידו לאפשר למערכת הטכנולוגית לפעול על הסביבה .רכיבים אלה הנקראים בשפה הטכנולוגית "מפעילים" (.)Actuators דוגמאות לרכיבי פלט אשר המשפיעים על הסביבה בה הם פועלים :מנוע ,גוף חימום ופעמון חשמלי. בקר /מחשב – הבקר /מחשב מאפשר ביצוע של תהליך בקרה עם משוב במערכת המשולבת. הבקר מופעל באמצעות תכנית (השמורה בו) ,שלפיה הוא מפעיל את רכיבי הפלט בהתאמה מהמידע המתקבל מרכיבי הקלט. ד"ר דני קלוס מערך רכיבי הקלט /פלט אשר בו נשתמש ,כאשר נרצה לממש ולבנות מערכת משולבת ,באמצעות ערכת ,NXTנראה כך: רכיבי הפלט יחוברו לכתובות המסומנות C ,B ,A רכיבי הקלט יחוברו לכתובות המסומנות 4 ,3 ,2 ,1 ד"ר דני קלוס דוגמה למערכת משולבת • באיור לשאלה זו ,הלקוחה מתוך בחינות בגרות בבקרה במכונות ,מתוארת מערכת לבקרת גובה (מפלס) המים במיכל. ד"ר דני קלוס רכיבי המערכת: • • • • • • מצוף. שני חיישני גבול. בקר מתוכנת. ברז מילוי חשמלי. ברז הורקה חשמלי. מפסק ראשי המשמש לניתוק והפעלה של המערכת. ד"ר דני קלוס תאור פעולת המערכת • כאשר הברז החשמלי מופעל ,זורמים מים למיכל והמצוף עולה. • כאשר זרוע המצוף מגיעה למפסק הגבול העליון ,נסגר ברז כניסת המים ונפתח ברז היציאה. • יציאת המים מהמכל גורמת לירידת המצוף .כאשר זרוע המצוף מגיעה למפסק הגבול התחתון ,ברז המילוי מופעל שוב ,ומים מתחילים להיכנס למיכל, והתהליך חוזר על עצמו. ד"ר דני קלוס • • • • מערכת זו היא מערכת משולבת ומכילה את רכיבי הקלט ,אשר מספקים לבקר נתונים על המפלס הנתון לשינויים. המערכת מכילה את רכיבי הפלט ,הברזים ,אשר באמצעותם משנים את המפלס והבקר. כל הרכיבים המוזכרים הם רכיבי חומרה .התוכנה מאפשרת כתיבת תכנית ,כך שהמערכת תבצע את הקשר שאנו נקבע ,בין רכיבי הקלט לרכיבי הפלט. תכנית המחשב אנלוגית ליכולת הקוגניטיבית בנפש האדם המאפשרת התאמה בין הנתונים המגיעים למוח מהחושים ד"ר דני וביןקלוספעולת השרירים. תוכנית המחשב כתת-מערכת ד"ר דני קלוס ניתן לראות בתוכנית המחשב תת -מערכת ,במערכת המשולבת. ד"ר דני קלוס • הקורס יעסוק בתכנות המערכות המשולבות בשפת ה.LabVIEW - • שפת ה LabVIEW -היא סביבת תכנות המאפשרת תכנות חזותי. • התכנה פותחה על-ידי חברת: NATIONAL INSTRUMENTS ומיועדת להפעלת מערכות בקרה ,רובוטים ,ויישומי אוטומציה. ד"ר דני קלוס • התוכנה מתפקדת באופן דומה לתכנות מונחה עצמים .פקודה היא למעשה "עצם" אשר כולל מאפיינים הניתנים לתכנות. • דוגמה :הפקודה "הפעל מנוע" מיוצגת ב"עצם" או צלמית אותה ניתן לגרור מלוח קלט/פלט ( )i/oשל התוכנה .הצלמית כוללת את המאפיינים המאפשרים לקבוע לאיזו כתובת מוצא יחובר המנוע ,את עוצמת הפעלתו וכיוון הפעלת המנוע. ד"ר דני קלוס LabVIEW הכרות עם תוכנת NXT Tools Palette -ו ד"ר דני קלוס עם בחירת חבילת התכנות ל: NXT - ד"ר דני קלוס נפתחים שני החלונות הבאים: ד"ר דני קלוס הצגת לוח הכלים – Tools Palette • לוח הכלים מאפשר פעולות עריכה וכתיבה בתוכנית. ד"ר דני קלוס הצגת לוח הפונקציות • הקש Viewלהצגת לוח הפונקציות ד"ר דני קלוס לוח פונקציות התכנות ד"ר דני קלוס פונקציות הStructures - ד"ר דני קלוס גרירת פונקציית ה Whileלמסך התכנות ד"ר דני קלוס גרירת הפקודה "המתן" ועיצובה ל"המתן לחיישן מגע" ד"ר דני קלוס קביעת המשתנה המורה על כתובת מבוא החיישן ד"ר דני קלוס גרירת הפקודה "קרא חיישן" ד"ר דני קלוס גרירת מבנה ה Case ד"ר דני קלוס לוח הפונקציות הלוגיות Boolean בלוח זה נמצא את השערים הלוגיים וקבועים לוגיים כ " "Trueו"False" - ד"ר דני קלוס לוח הפונקציות המתמטיות Numeric ד"ר דני קלוס לוח פונקציות ההשוואה Comparison ד"ר דני קלוס עתה נערוך הכרות עם לוח הקלט /פלט של התוכנה NXT I/O ד"ר דני קלוס נכיר את קבצי הפקודות שבעזרתם נתכנת את המערכות המשולבות בקורס. ד"ר דני קלוס נתמקד באופן השימוש בקבוצת הפקודות ההכרחיות לתכנות התרגילים הנלמדים בקורס והם: הפעל והפסק מנוע המתן ל.. קרא חיישן ד"ר דני קלוס פקודת הפעל /הפסק מנוע – לחיצה בעזרת העכבר על צלמית ה ""Motor תאפשר את גרירת הצלמית למסך התכנות. – ניתן לערוך את הצלמית כך שנשלוט על קביעת כתובת המוצא אליה אנו מתייחסים, עוצמת ההפעלה וכיוונה ,אופן העצירה וכמובן חיבור הצלמית לזו שתבוא לפניה או אחריה ,לצורך יצירת משפט בתכנית. ד"ר דני קלוס ד"ר דני קלוס הגדרת כתובת מוצא • על מנת לבחור בכתובת המוצא ,יש להקיש על הלחצן הימני של העכבר ,על מקום הגדרת כתובת המוצא ולבחור ב Create -ואחר כך בConstant - ד"ר דני קלוס • בחירה ב Createמאפשרת למתכנת לבחור באחת מתוך שלוש אפשרויות שהן :בחירה בערך קבוע ( ,)Constantבחירה במשתנה הניתן לשליטת המשתמש ( )Controlאו בחירה במשתנה המאפשר חיווי מידע (.)Indicator • מאחר וכתובת המוצא היא קבועה ,נבחר באפשרות ה- .Constantבחירה זו תאפשר בחירת כתובת המוצא ,מבין שלוש אפשרויות וכן אפשרות לבחור בהפעלה בו זמנית של כל כתובות המוצא. ד"ר דני קלוס בחירה בעוצמה והכיוון • בהתאמה ,ניתן לבחור בעוצמת הפעולה של המנוע ואת כיוונו ,ע"י קביעת מספר שלילי או חיובי. • ניתן להגדיר את עוצמת הפעולה של המנוע כמשתנה או לקשר אותה עם מוצא של חיישן או של פעולה מתמטית. • העוצמה ניתנת באחוזים ולכן טווח העוצמות נע בין 0ל 100 כאשר ברירת המחדל היא 75אחוז עוצמה. ד"ר דני קלוס בחירה בעצירה או הפעלה • ניתן לבחור האם המנוע יפעל קדימה או לאחור וכן האם יעצור את פעולתו .ברירת המחדל היא פעולה קדימה ( ,)FWDאך בחירה בעצירה תאפשר עצירה מידית או עצירה הדרגתית. ד"ר דני קלוס פקודת "המתן" Wait פקודת "המתן" ,גורמת לעצירת התוכנית עד להתרחשות לה ממתינים. oההתרחשות יכולה להיות המתנה שיחלוף זמן מסוים או שיתקבל מידע מסוים מחיישן. כאשר נבחר בהמתנת זמן ,יהיה צורך להגדיר את הזמן לו יש להמתין. oהגדרת הזמן תעשה ע"י סימון בנקודת ההגדרה של הצלמית ובחירה ב Createואז במשתנה או בקבוע דרכו נוכל להגדיר את זמן ההמתנה הרצוי. ד"ר דני קלוס שינוי מהמתנה לזמן להמתנה למידע מחיישן • ניתן לשנות את סוג החיישן והמידע לו ממתינים ע"י בחירה בתפריט של הצלמית .במקרה כזה ,יפתח תפריט המאפשר את האפשרויות הבאות: ד"ר דני קלוס • בחירה בהמתנה למידע מחיישן תחייב הגדרת כתובת המבוא אליו מחובר החיישן. oהפעולה נעשית בדומה לבחירת הגדרת כתובת מוצא המנוע. ד"ר דני קלוס פקודת "קרא חיישן" Sensor • בחירה בתפריט ה Sensorמאפשרת קריאה וקבלת מידע מחיישן. – ניתן לבחור את סוג החיישן מתפריט הצלמית. – כמו כן ניתן להגדיר את כתובת המבוא ולחבר את הצלמית כחלק ממשפט בתוכנה. ד"ר דני קלוס הערה חשובה :אין אפשרות לקרוא באופן רציף מידע מחיישן, אלא אם הפקודה "קרא חיישן" ) )Sensorנתונה בתוך לולאת .Whileללא לולאת ה ,Whileהתכנית תחלוף על הפקודה וקריאה רצופה לא תתאפשר. ד"ר דני קלוס מטלה לביצוע עיין בסרטונים הבאים ובנה תכנית שבה באופן מחזורי אין סופי מתקיימות הפקודות הבאות: אם לחצן מגע לחוץ הדלק מנורה אם לא -כבה את המנורה. http://www.youtube.com/watch?v=fnqloVsSPG4 http://www.youtube.com/watch?v=33GU3cWhFqA http://www.youtube.com/watch?v=8SZHnX7FExg ד"ר דני קלוס ד"ר דני קלוס