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TUTORIAL - SENSORE DI COLORE LEGO MINDSTORMS EV3

In che modo un robot può dividere sfere o blocchi colorati, interrompere un’azione quando rileva il rosso, seguire una linea nera su una superficie bianca, impostare una sveglia quando rileva la luce del sole?

Il kit “Lego® Mindstorms® EV3 Education” contiene...

  by Luca Balestra

Lego® Mindstorms® EV3

Introduzione

In questo tutorial vedremo l’utilizzo del sensore di colore, contenuto nel kit Lego® Mindstorms® EV3 Education.

Nello specifico, tratteremo:

  • Caratteristiche del sensore di colore
  • Installazione del sensore di colore
  • Programmazione del sensore di colore

Tecnologia:

Caratteristiche del sensore di colore

Il sensore di colore è un sensore in grado di rilevare il colore o l'intensità della luce che entra nella piccola finestra situata nella parte anteriore.

Il sensore di colore può essere impostato in tre modalità:

  • Colore
  • Intensità luce riflessa
  • Intensità luce ambientale

L’accensione di un led rosso, verde e blu indica che il sensore è in modalità Colore.

L’accensione del solo led rosso segnala la modalità Intensità luce riflessa o la modalità Intensità luce ambientale.

In tutti i casi, la velocità di campionamento del sensore di colore è di 1 kHz.

In modalità Colore (fig. 1), il sensore può rilevare il colore di un oggetto o di una superficie vicini al sensore.

In particolare, il sensore è in grado di fornire un valore numerico, che va da 0 a 7, a seconda del colore rilevato:

  • 0 = Nessun colore
  • 1 = Nero
  • 2 = Blu
  • 3 = Verde
  • 4 = Giallo
  • 5 = Rosso
  • 6 = Bianco
  • 7 = Marrone

Un oggetto con un colore diverso da quelli sopra elencati può essere rilevato come oggetto con "nessun colore" oppure con un colore simile.

In modalità Intensità luce riflessa (fig. 2), il sensore misura l'intensità della luce che penetra nel sensore: questa luce viene emessa da un led rosso, posizionato nella parte anteriore del sensore, e viene riflessa se viene posto qualcosa davanti al sensore.

Il sensore fornisce un valore numerico inteso come valore percentuale su una scala da 0 (scuro) a 100 (luminoso).

In modalità Intensità luce ambientale (fig. 3), il sensore misura l'intensità della luce ambientale che penetra nel sensore.

L’attivazione di questa modalità è segnalata dall’accensione di un fioco led blu nella parte anteriore del sensore, che non influisce nella misurazione della luce a meno che non sia posto un oggetto molto vicino al sensore.

Il sensore fornisce un valore numerico inteso come valore percentuale su una scala da 0 (scuro) a 100 (luminoso).

Installazione del sensore di colore

L’installazione è immediata e semplice: per poter funzionare basta connetterlo, attraverso i cavi neri di connessione, al mattoncino EV3 utilizzando le porte di ingresso 1, 2, 3 e 4 (fig. 4).

Se crei un programma mentre il mattoncino EV3 è disconnesso dal pc, il software assegna il sensore di colore alla porta predefinita 3.

Se connetti il mattoncino EV3 al pc durante la programmazione, il software identifica automaticamente in quale porta è collegato il sensore di colore.

Per verificare che l’installazione sia andata a buon fine è possibile visualizzare in diretta il valore che sta leggendo il sensore.

Esistono due modi per svolgere questa operazione:

  • Visualizzazione nel mattoncino EV3
  • Visualizzazione nel software Lego® Mindstorms® EV3 Education

Nel primo caso, utilizza l'interfaccia del mattoncino EV3 e le sue quattro schermate di base (fig. 5), che consentono di accedere a diverse funzioni esclusive.

Utilizzando la funzione Port View (fig. 6), che trovi nella schermata Applicazioni, è possibile visualizzare un riepilogo delle porte a cui sono collegati i sensori.

Con i pulsanti direzionali del mattoncino puoi accedere alla porta occupata dal sensore di colore e consultare le letture correnti restituite dal sensore.

Con il pulsante centrale puoi controllare e modificare le impostazioni correnti relativo al sensore collegato.

Nel secondo caso, utilizza la pagina hardware del software Lego® Mindstorms® EV3 Education, situata nell’angolo inferiore destro dell’ambiente di programmazione.

All’interno della pagina hardware, utilizza la scheda Visualizzazione Porte (fig. 7) per visualizzare le informazioni sui sensori connessi al mattoncino EV3.

Quando connetti il mattoncino EV3 al computer, queste informazioni vengono identificate automaticamente per permetterti di visualizzare i valori letti dal sensore in tempo reale.

Cliccando sopra l’icona del sensore collegato puoi controllare e modificare le relative impostazioni correnti.

Programmazione del sensore di colore

Il sensore di colore può essere impiegato in diverse modalità e con diversi blocchi di programmazione.

Di seguito sono riportati solo alcuni esempi di come utilizzarlo nel software Lego® Mindstorms® EV3 Education.

  • Esempio 1: Pronunciare il nome del colore rilevato

Questo programma (fig. 8) fa emettere al robot le parole "Red" (Rosso) e "Blue" (Blu) quando il sensore di colore rileva questi colori.

Il programma utilizza un blocco Selettore in modalità Sensore di colore - Misura - Colore per scegliere tra diversi blocchi Suono in base al colore rilevato.

Viene aggiunto e impostato come predefinito un caso "Nessun colore" in modo che il robot non pronunci alcuna parola se non viene rilevato alcuno di questi due colori.

Il selettore viene ripetuto in un ciclo in modo che il test venga ripetuto continuamente.

  • Esempio 2: Arrestarsi sopra una riga nera

Questo programma (fig. 9), se il sensore di colore è rivolto verso il basso, fa spostare il robot in avanti finché il sensore di colore non rileva un oggetto nero (o molto scuro) quindi fa arrestare il robot.

Il programma utilizza il blocco Attesa in modalità Sensore di colore - Confronto – Intensità luce riflessa per attendere finché l’intensità della luce non scende al di sotto del 15%.

Utilizzando questo metodo, che consente di specificare quanto deve essere scura la linea modificando il valore di soglia (in questo caso il 15%), il robot si arresterà su qualsiasi colore scuro, non solo il nero.

  • Esempio 3: Accendere o spegnere le luci a seconda dell’intensità di luce ambientale

Questo programma (fig. 10) fa accendere le luci al robot quando l’ambiente è buio e le fa spegnere quando l’ambiente è luminoso.

Il programma utilizza un blocco Selettore in modalità Sensore di colore - Confronto – Intensità luce ambientale per testare se l’intensità della luce è inferiore del 20%.

In caso affermativo, il selettore fa impostare le luci di stato del mattoncino su On; in caso contrario, su Off.

Il selettore viene ripetuto in un ciclo in modo che il test venga ripetuto continuamente.

  • Esempio 4: Salvare i valori rilevati dal sensore di colore in un file di testo

Questo programma (fig. 11), finché resta in esecuzione, permette di salvare i valori rilevati dal sensore di colore in un file di testo, con un tempo di scrittura su file impostabile grazie al blocco Attesa (in fig. 11 è impostato a 0,5 secondi).

Il programma utilizza il blocco Sensore di colore in modalità Misura – Intensità luce riflessa per ottenere una misurazione dell’intensità della luce e avere il numero risultante su un filo dati.

Il valore dell’intensità rilevata viene quindi inviata tramite filo all’input Testo di un blocco Accesso ai file, impostandolo in modalità Scrittura ed inserendo un nome al file (in fig. 11 il nome scelto è “MISURA”).

Il processo viene ripetuto in un ciclo all’infinito, in modo che il tempo di misurazione sia a completa discrezione dell’utente.

Per analizzare i dati, arresta il programma, e utilizza la pagina hardware del software Lego® Mindstorms® EV3 Education, situata nell’angolo inferiore destro dell’ambiente di programmazione, per avere accesso al file con le misurazioni.

All’interno della pagina hardware, scegli la scheda Informazioni sul mattoncino (fig. 12) per visualizzare informazioni importanti relative al mattoncino attualmente connesso.

Cliccando sopra l’icona della chiave inglese puoi accedere al Browser memoria (fig.13), che fornisce una panoramica sull’utilizzo della memoria nel mattoncino EV3.

Con questo strumento puoi trasferire il file con le misurazioni (*.rtf) dal mattoncino EV3 al computer, e analizzare i dati raccolti con un software a tua scelta (ad esempio Microsoft Excel).

Possibili difficoltà

Il sensore di colore, quando è impostato in modalità Colore o Intensità luce riflessa, per garantire la massima precisione e per ridurre al minimo l’effetto di fonti luminose esterne, deve essere posizionato in maniera ortogonale e tenuto vicino, ma non a contatto, con la superficie che sta esaminando.

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