邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:12.00

[教师也创客]开展开源硬件课程,这5个硬件模块不可或缺

文_曹月阳/科技学堂

2020-08/总第293期

阅读数4

开源硬件的项目设计与开发有益于激发学生创新的兴趣,培养学生动手实践的能力,同时也是有助于实现STEAM(科学、技术、工程、人文艺术与数学)教育的理想方法。在开展开源硬件课程时,我们常常会指导学生利用Arduino开源硬件与各类电子传感器元件制作一些富有创意的电子产品。

Arduino的相关硬件非常多,其中有5个硬件模块不可或缺,分别是超声波传感器、舵机、轻触开关模块、LED灯和光学传感器。尤其对于初学者来说,这5个硬件模块是必须要掌握的。


超声波传感器

超声波传感器是Arduino案例中常用的硬件之一。汽车上的倒车雷达就是用超声波传感器检测到的距离判断车辆位置的;在很多机器人测距避障的案例中,也会选择用超声波传感器检测距离信息。常用的超声波传感器有好几种,例如HC-SR04、HC-SR05、US-100、US-015等,这些传感器都是做好了电路集成的模块。

超声波传感器的工作原理是模仿蝙蝠的超声定位,其发射器会向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时,超声波在传播途中碰到障碍物会立即返回,接收器收到反射波就立即停止计时。根据计时器记录的时间t,声波在空气中的传播速度为340 m/s,就可以计算出发射点距障碍物的距离s,即:s=340×t/2。简单来说就是传感器会先发出一个声音,然后再接收返回的声音,通过发出和返回的时间差计算出距离,这就是所谓的“时间差测距法”。

超声波传感器是一个模拟输入模块,共有4个针脚,分别是VCC、Trig、Echo和GND,VCC和GND为电源的正负极,Trig和Echo分别为控制端和接收端。当Arduino主板接收到信号后,通过程序换算成距离的单位,然后就可以得到传感器所测到的距离值。

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