光電傳感器實(shí)驗報告

了解光電傳感器測距的特性曲線；掌握LEGO基本模型的搭建；熟練掌握ROBOLAB軟件；器緊貼紅板.以垂直紅板的方向作勻速直線倒車運(yùn)動過程中進(jìn)行光強(qiáng)值采集.繪制出時間－光強(qiáng)曲線.推導(dǎo)出位移－光強(qiáng)曲線及方程。編寫程序流程圖并寫出程序下所示： 2)用ROBOLAB編寫上述程序。3)將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接.并打開NXT的電源。點(diǎn)擊ROBOLAB的RUN按鈕傳送程序。4)取一紅顏色的紙板（或其他紅板）豎直擺放.并在桌面平面與紙板垂直方向放置直尺.記錄小車行走的位移。5)將小車的光電傳感器緊貼紅板放置.用電腦或NXT的紅色按鈕啟動小車.光強(qiáng)信號的采樣。從直尺上讀取小車的位移。6)待小車發(fā)出音樂后.點(diǎn)擊ROBOLAB的數(shù)據(jù)采集按鈕.進(jìn)行數(shù)據(jù)采集.將數(shù)入紅色容器。共進(jìn)行四次數(shù)據(jù)采集。7)點(diǎn)擊ROBOLAB的計算按鈕.分別對四次采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行同時顯示、平均和線處理。8)利用數(shù)據(jù)處理結(jié)果及圖表.得出時間同光強(qiáng)的對應(yīng)關(guān)系。再利用小車位移同時間的關(guān)系（近似為勻速直線運(yùn)動）推導(dǎo)出小車位移同光強(qiáng)的關(guān)達(dá)式。a)采樣次數(shù)設(shè)為24.采樣間隔為0.05s.共運(yùn)行1.2s。采得數(shù)據(jù)如下所示。 c)對上述平均值曲線進(jìn)行線性擬合.得到的光強(qiáng)與時間的線性擬合函數(shù)： d)取四次實(shí)驗小車位移的平均值.根據(jù)時間與光強(qiáng)的擬合函數(shù)求取距離與的擬合函數(shù)：量取位移為4.5cm.用時1.2s.得：x=3.75×t;光強(qiáng)與位移的關(guān)系為：y=-6.73649547×x+56.524457

e)通過觀測上圖及導(dǎo)出的光強(qiáng)位移函數(shù)可知.光電傳感器在短距離里內(nèi)對。故只能用于短距離測控。光電傳感器對環(huán)境光較為敏感.故應(yīng)采用一定的遮光措施.使環(huán)境盡量的.源.限度的減少環(huán)境光對實(shí)驗的不利影響。小車在行進(jìn)之中.并不能保證軌跡完全與紅板垂直.可以采取固定后輪的方式.小車直線運(yùn)動。.在同等條件下.反射光強(qiáng)曲線較陡。由于線性區(qū)域很窄.故只用低速檔并可以考慮采用齒輪減速機(jī)構(gòu).使速度盡量的慢到較為理想的曲線。....差。另.最后實(shí)驗也為下次實(shí)驗提供了理論支撐和相關(guān)數(shù)據(jù)的確定。 傳感應(yīng)用利用光感的局部線性特征進(jìn)行測距的方法小車由出發(fā)點(diǎn)向障礙物方向勻速行進(jìn).距離3CM、2CM、1CM時各停止5達(dá)各目標(biāo)位置的實(shí)際位置。重復(fù)實(shí)驗三次并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。編寫程序流程圖并寫出程序下所示：

1)搭建小車模型.參考附錄步驟或自行設(shè)計(創(chuàng)新可加分。2)用ROBOLAB編寫上述程序(控制閾值需要修改)。3)將小車與電腦用USB數(shù)據(jù)線連接.并打開NXT的電源。點(diǎn)擊ROBOLAB的RUN按鈕下載程序。4)取一紅顏色的紙板（或其他紅板）豎直擺放.并在桌面平面與紙板垂直方向放置直尺.記錄小車與紅板之間的距離。.啟動小車。每逢小車停頓.尺上讀取小車的位移。重復(fù)三次。a)利用上次實(shí)驗推導(dǎo)出光強(qiáng)與位移的方程：y=-6.73649547×x+56.524457得出：x=1cm時, y=49.8611≈50 y=43.16889≈43; y=36.46665≈36;b)利用上述數(shù)據(jù)進(jìn)行程序設(shè)置.雖然小車能夠按要求在不同的距離停頓.但本身就存在誤差.再加上環(huán)境的影響.實(shí)現(xiàn)起來有較大的誤差。 c)記錄的實(shí)驗數(shù)據(jù)：

d)為更好的進(jìn)行程序調(diào)試.故改進(jìn)程序如下.加入光電感應(yīng)器的數(shù)據(jù)采集：e)運(yùn)行程序得到下圖： 中.停頓位置的實(shí)際光強(qiáng)值比預(yù)設(shè)的大。而在回程中.停頓位置的光強(qiáng)值比我們預(yù)設(shè)的小.故可以推測由于小車的慣性及電機(jī)自身的因素.產(chǎn)生了控制誤差。另外.我們可以從圖表中讀出停頓位置的實(shí)際光強(qiáng)值.故可以根據(jù)現(xiàn)場情況.調(diào)整控制閾值到較好的控制效果。g)根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整控制閾值后的記錄表格：h)調(diào)整控制閾值后采集的數(shù)據(jù)：i)根據(jù)上圖可以發(fā)現(xiàn).小車實(shí)際停頓位置的光強(qiáng)值為34.39.47。將這些數(shù)據(jù)代入上次實(shí)驗得出的方程.發(fā)現(xiàn)處在這些光強(qiáng)之下的位移都比預(yù)計值大.說明上一個實(shí)驗得出的方程存在誤差.把一開始的加速運(yùn)動簡化為勻線運(yùn)動處理所產(chǎn)生的。 光電傳感器對環(huán)境光較為敏感.故應(yīng)采用一定的遮光措施.使環(huán)境盡量的.自身光源.限度的減少環(huán)境光對實(shí)驗的不利影響。小車在行進(jìn)之中.并不能保證軌跡完全與紅板垂直.可以采取固定后輪的方式.車直線運(yùn)動。.條件下.的反射光強(qiáng)曲線較陡。由于控制的位移很小.故盡量采用低速檔及齒輪減速機(jī)構(gòu).使速度盡量的慢。另外一開始擺放的距離也不宜太大.盡量減小慣性.才能得到較為精控制。讀取直尺數(shù)值時盡量保持以垂直桌面的角度.減小誤差。..擬和的位移－光強(qiáng)曲線函數(shù)雖然實(shí)現(xiàn)不同距離停頓的功能.但與預(yù)定值有著較大的誤