Einteilung der Sensoren
Häufig werden Sensoren in analoge und digitale Sensoren eingeteilt. Diese Klassifizierung erfolgt nach der Art des Ausgangssignals. Digitale Sensoren messen bestimmte physikalische Größen als analoge Werte und wandeln diese Ergebnisse dann in digitale Signale um in binärer Form um. Analoge hingegen geben das gemessene Signal ohne Verarbeitung weiter.
Physikalische Größen können nur analog gemessen werden. Halbleiter ändern je nach Lichteinfall, Temperatur, etc. ihren Widerstand. Dieser wirkt sich auf die Spannung, welche eine analoge Größe darstellt und gemessen werden kann, in einem Stromkreis aus. Prozessoren ist die Verarbeitung von analogen Signalen nicht möglich, der Messwert muss "digitalisiert" werden.
Eigentlich gibt es gar keine digitalen Sensoren, da "unsere" Welt eine analoge ist. Spricht man von einem digitalen Sensor, so besitzt dieser einen eigenen kleinen Mikrokontroller, der die Messwerte in digitale Form konvertiert und eventuell bereits verarbeitet.
aus der Fachbereichsarbeit von Christopher Walles: "Entwicklung und Programmierung eines Robo Rescue Roboters" Kapitel 3.4.1
Sensoren für den NXT
Wie sind nun nach der oben genannten Definition die Sensoren, die für den Lego Mindstorms NXT erhältlich sind, einzuteilen?
Analoge Sensoren
- Berührungssensor
- Sound (Umgebungslärm)-Sensor
- Lichtsensor
Digitale Sensoren
- NXT Ultraschallsensor
- Mindsensors: Line Sensor Array for NXT
- Mindsensors: NXTCam
- Mindsensors: Infrarot Distanz- Sensoren
- HiTechnic: NXT Gyro Sensor
- ...
Funktionsweise der Analogen Sensoren
Digitale Mikroprozessoren, wie beispielsweise der Atmega32 von Amtel, verfügen über digitale Pins. Diese Pins können als Eingänge oder Ausgänge verwendet werden. Ein Ausgang kann entweder ein Signal (ab 0.7V) oder kein Signal (in der Regel 0V) an den Pin anlegen. Ein Eingangspin kann überprüfen ob Spannung anliegt oder nicht.
Der Atmega32 verfügt neben den digitalen Pins auch über Analog Digital Converter Pins. Diese sind in der Lage eine Eingangsspannung zu Messen und für den Mikroprozessor zu digitalisieren. Der gemessene Spannungswert kann ausgewertet werden.
Der Lichtsensor zum Beispiel besteht aus einer Leuchtdiode (LED) und einer Fotodiode. Die LED beleuchtet den Untergrund und die Fotodiode, ein Halbleiter, "misst" die Intensität des Lichts. Ist der Untergrund "weiß" ist die Intensität des Lichts wesentlich höher als bei grünem oder gar schwarzem Untergrund. Lichtempfindliche Halbleiter, das sind Fotowiderstände, Fotodioden oder Fototransistoren, verändern je nach Lichteinfall ihren Widerstandswert oder die durchgelassene Spannung.
Funktionsweise der Digitalen Sensoren
Digitale Sensoren arbeiten nicht anders. Der Unterschied ist nur, dass diese über einen eigenen Prozessor verfügen, der die Messwerte in digitale Form wandelt. Zumeist werden bereits erste Verarbeitungen der Messwerte übernommen. Die Ergebnisse werden dann über einen Datenbus, im Falle vom Lego Mindstroms NXT ist dies der I²C- Bus, an den Hauptprozessor übertragen.
| 22.06.2010 von Christopher Walles | Optionen: |
