Smartcar – Robotkamp – Brainbox Robot
Doel SmartCar project
Smartcar is een low-cost totaalproject rond een robotwagentje met allerlei sensoren en actuatoren, waarbij wetenschappelijke onderzoeksmethoden moeten worden toegepast, technische handelingen worden uitgevoerd en gereedschappen gehanteerd moeten worden. Creatieve, probleemoplossende en algoritmische vaardigheden komen sterk aan bod.
Kortom een STEM Totaalproject: Solderen, Tekenen, Ontwerpen, Monteren, Programmeren, Uittesten, Bijsturen, 3D printen, Lasercutten, Figuurzagen, …. Alles komt aan bod.
Scholen gebruiken dit materiaal als groot STEM of Techniek project of tijdens Robotkampen of Techniekvakanties. Aankopen kan enkel via deze jaarlijkse groepsaankoop.
Een samenwerking tussen St.Rembert & VTI in Torhout, Provincie WVL en E2CRE8 heeft als resultaat gehad dat onderstaand lesmateriaal kon worden uitgewerkt. Veel plezier ermee!
Groepsaankoop 2023-2024 START op 6/11/2023
De DEADLINE voor het insturen van het bestelformulier ligt op 24 november 2023
De levering is voorzien voor EIND JANUARI 2024.
Wereldwijd blijven de prijzen van elektronica stijgen, maar wij zijn er in geslaagd om de prijs stabiel te houden dit jaar.
wijzigingen :
- Verpakkingshoeveelheden van de metalen boutjes – was ook al zo in 2022.
- Soldeerdraad niet meer uit China en enkel op rol van 100 gram – goed voor 12 wagentjes (kwaliteitsredenen)
- Geen soldeerbouten meer (kwaliteitsredenen)
SMARTCAR – BRAINBOX ROBOT – ROBOTKAMP
De Brainbox Robot (BBR) is een elektronicamodule die kan worden ingezet om zelf een intelligent robotwagentje te ontwerpen. Dit wagentje kan worden ingezet tijdens robotkampen of als TOTAAL-STEM project. Creativiteit en STEM doelstellingen staan centraal. Het robotje bevat vele sensoren en actuatoren en is naast tal van andere opties ook bestuurbaar via Bluetooth en zelfgemaakte apps. Deze module is gebaseerd op een Arduino Leonardo en is programmeerbaar met Ardublock, Flowcode en Arduino IDE (C) zodat deze bruikbaar is van de eerste tot de derde graad. Al het lesmateriaal en de demoprogramma’s zijn 100% gratis.
Het unieke aan dit project is de groepsaankoop. Doordat we al 4 jaar met een 100-tal scholen samen een 4000-tal elektronicamodules hebben aangekocht kan de prijs laag gehouden worden.
Aarzel zeker niet om ons te contacteren als er vragen zijn: 033137959 – barthuyskens(at)telenet.be
Leerlijn eerste graad
Leerlijn tweede graad
Leerlijn leeg
BBR01 HOE WORDT ELEKTRONICA GEMAAKT?
Deze inleidende videolessen geven een mooi beeld van hoe elektronica gemaakt wordt.
BBR01-A Hoe worden printplaten gemaakt? Korte versie
BBR01-B Hoe worden printplaten gemaakt? Volledige versie
BBR01-C Plaatsing componenten op printplaat
BBR02 SOLDEREN
M.b.v. de powerpoint volg je met foto’s een stappenplan waarmee al meer dan 4000 printplaatjes succesvol gesoldeerd werden. ALs je nog leuke tips nodig hebt over hoe je goed leert solderen dan zijn de strips ook zeker een aanrader.
BBR02-A Stap voor stap soldeerhandleiding BBR
BBR02-B Stripverhaal “iedereen kan solderen”
BBR02-C Stripverhaal “solderen” korte versie
BBR03 MONTAGE & MECHANISCH ONTWERP
Elke deelnemer heeft – afhankelijk van de beschikbare tijd en de keuze van de school – de keuze om zelf een chassis te ontwerpen. Daarvoor kan hout of kunststof met de figuurzaag of lasercutter bewerkt worden. Ook 3D printers kunnen worden ingezet. Onderstaande tekeningen (met dank aan Jan Oostvogels- St.-Jozef Schoten) kunnen hier een hulp bij zijn.
BBR03-A Download dxf en visio tekening basic chassis
BBR03-B Download 3D STEP file Printplaat
BBR03-C Download 3D STEP file Motoren
BBR03-D MONTAGE & MECHANISCH ONTWERP UITDAGINGEN
- Gebruik de tekening van BBR03-A om alle juiste maten over te zetten op een triplex plaatje van 3mm. Maak correct en zorgvuldig gebruik van figuurzaag, boormachine, vijl en schuurpapier om uw eigen chassis te verwezenlijken. Creatieve zielen mogen de buitenvorm zelf aanpassen maar blijf er wel op letten dat de robot moet kunnen rijden.
- Maak gebruik van een 2D of 3D tekenpakket om uw eigen chassis te ontwerpen met de computer. Tekendata BBR03-A, B en C kunnen u hierbij helpen. Maak correct gebruik van een lasercutter om uw chassis te verwezenlijken. Het is de bedoeling dat elke student een ander chassis heeft.
- Maak gebruik CAD software, van 3D printer en/of lasercutter om één of meer onderdelen of mannetjes op of onder de smartcar te bevestigen. Dit kan zowel functioneel als esthetisch zijn.
BBR04 SOFTWARE (installatie en instellingen)
De elektronica van de smartcar is opgebouwd rond een Arduino Leonardo processor (ATMEGA32U4) en kan geprogrammeerd worden met verschillende programmeertalen.
- ARDUBLOCK (custom versie) voor de eerste & tweede graad
- ARDUINO IDE voor de tweede & derde graad
- AVR STUDIO voor de derde graad
De instructies voor installatie en de nodige instellingen kan u hieronder terugvinden.
BBR04-A Download Arduino IDE V1.8.5
BR04-B Download Ardublock versie 2018
BBR04-C Videoles Installatie Ardublock
BBR04-D Videoles rondleiding door Ardublock
BBR04-E Uploaden nieuw programma naar Smartcar
BBR04-F Download Blokschema
BBR04-G Download Spiekbrief Arduino IDE
BBR04-H Download Arduino programming notebook (Eng)
BBR04-I Powerpoint programmeren via AB
BBR04-J Downloads
- LCD NewLiquidCrystal library
- Wire.h library (is normaal reeds geïnstalleerd)
- pins_arduino.h file (activeert alle pins,enkel voor oudere versies van Arduino IDE)
Spiekbrief Ardublock
BBR05 TESTEN
Nu de elektronica gesoldeerd is en de volledige ‘smartcar’ opgebouwd is, is het tijd om te testen of alles werkt. Daarvoor gebruiken we onderstaande hulpmiddelen.
BBR05-A Powerpoint Jumpers en Testen
BBR05-B Testprogramma’s Ardublock
Dit “Smartcar_testprogramma_001” Ardublock programma doorloopt eerst 5x een loop waarin de actuatoren (luidspreker, leds, motoren) getest worden. Daarna wordt in een eeuwige loop de waarden van alle sensoren weergegeven via de Serial Monitor. Deze Checklist is op maat van dit programma gemaakt.
Dit “DemoRobotkamp2018” programma is 1 Ardublock programma dat de 4 functies van uw robot demonstreert. De uitleg over dit programma kan u hier lezen. U moet dit programma downloaden, unzippen met 7zip en dan openen in Ardublock. Hoe u het programma moet inladen kan u in les BBR04-E terugvinden.
BBR05-C Testprogramma’s Arduino IDE
Dit “Smartcar_testprogramma_001“ Arduino IDE programma doorloopt eerst 5x een loop waarin de actuatoren (luidspreker, leds, motoren) getest worden. Daarna wordt in een eeuwige loop de waarden van alle sensoren weergegeven via de Serial Monitor. Deze Checklist is op maat van dit programma gemaakt
.zip bestand met ALL_IN DEMOPROGRAMMA onder Arduino IDE waarmee alle functies (incl bluetooth en LCD) van de BBR module afzonderlijk getest kunnen worden via de twee drukknoppen. Uitleg staat in de inleiding.
.zip bestand met Demoprogramma (herwerkt door F Bremer ROC Twente) waarmee alle functies van de BBR module kunnen worden uitgetest via een aangesloten LCD.
BBR06 RIJDEN
Eindelijk zijn we zover dat we de robot kunnen programmeren om te rijden. Volg onderstaande lessen aandachtig, dan ben je zo op weg.
BBR06-A Videoles werkingsprincipe DC motor
BBR06-B Videoles opbouw motor Smartcar
BBR06-C Videoles Ardublock & Rijden
BBR06-D Rijden Uitdagingen
- Wetenschap & Wiskunde: Koppel 2 DC motoren met elkaar met twee draadjes zodat de ene de functie van generator heeft en de andere motor is. Niet alle energie die wordt opgewekt in de generator zal de DC motor bereiken, we hebben dus een verlies van energie. Bedenk nu zelf een methode om het verlies in onze motortjes te bepalen en uit te drukken in %.
- Wiskunde: Zet in de software de snelheid van de motortjes op 255. Je mag enkel gebruik maken van een rechte meetlat. Kan jij nu een methode betalen wat de snelheid van dit wagentje is in Meter per seconde of in kilometer per uur? Kan je ook nog een andere methode bedenken?
- Engineering: Schrijf een programma (en test dit uit) om de wagen in een rechte lijn te laten rijden en na exact 3 meter te laten stoppen.
- Engineering: Schrijf een programma (en test dit uit) om de wagen in een vierkant te laten rijden.
- Engineering: Schrijf een programma (en test dit uit) om de wagen in een driehoek te laten rijden.
BBR07 LEDS
Op de Smartcar staan er 4 leds die je kan programmeren, maar wat zijn leds juist? Waar worden leds gebruikt? Hoe kan je zelf de weerstand voor een led berekenen en wat is de kleurcode van weerstanden. Dat kom je allemaal in dit stuk te weten.
BBR07-A Videoles LED toepassing en werking
BBR06-B Videoles opbouw motor Smartcar
BBR07-C Videoles LED Serieweerstand Vuistregel
BBR07-D Videoles LED Serieweerstand Berekening
BBR07-E Videoles Weerstanden Kleurcode
BBR07-F Videoles leds programmeren met Ardublock
BBR07-G LEDS Uitdagingen
- Wetenschap: Het menselijke oog heeft een bepaalde traagheid. Dat wil zeggen dat ons oog en onze hersenen een bepaalde tijd nodig hebben om een beeld te kunnen begrijpen. Als beelden te snel afwisselen zien we geen verschil meer. Film en TV technologie zijn helemaal gebaseerd op deze traagheid. Schrijf nu een programma, of een reeks van programma’s die met behulp van de leds deze ’traagheid’ van ons oog kan bepalen? Vanaf welke snelheid zien we het verschil niet meer tussen aan en uit?
- Engineering: Schrijf een programma om een looplichtje te maken. (Er is telkens maar één ledje aan en dit loopt van links naar rechts en terug)
BBR08 RINGTONE
Het luidsprekertje op de Smartcar kan elektrische signalen omzetten in hoorbaar geluid. De toonhoogte is afhankelijk van de frequentie van het elektrische signaal. Die frequentie kunnen we bepalen in ons programma. Door de juiste frequenties na elkaar te programmeren kunnen we zelf een ringtone maken. Ga jij die uitdaging aan? Rock-on!
BBR08-A Videoles Ringtone
BBR08-B Ringtone – tabel
BBR08-C Relevante Informatie
BBR08-D RINGTONE Uitdagingen
- Wetenschap: Het menselijke oor heeft beperkingen. Zo kunnen kleine kinderen in theorie frequenties horen tussen 20Hz en 20KHz. Door blootstelling aan harde geluiden is ons oor na verloop van tijd niet meer in staat om die hoge frequenties te horen. Zo is het mogelijk dat volwassenen bepaalde tonen – die voor jongeren nog perfect hoorbaar zijn – niet meer horen. Kan jij een programma, of een reeks van programma’s schrijven waarmee je kan uittesten wat de hoogste frequenties zijn die jij nog kan horen? Test dit ook bij je klasgenoten en bij enkele volwassenen. Wat besluit je?
- Engineering: Schrijf een programma dat een originele sirene laat horen.
- Engineering & Kunst: gebruik de tabellen in bijlage en muziekstukken die je op het internet kan terugvinden om een programma te schrijven dat uw muziekstuk hoorbaar maakt met de luidspreker op de BBR.
BBR09 LICHTSENSOREN
De Smartcar elektronica heeft 2 lichtsensoren die elk afzonderlijk kunnen meten hoeveel licht er op invalt. Zo kan je de Smartcar programmeren om te reageren op licht of om naar een lichtbron te rijden.
BBR09-A Videoles Analoge tov Digitale sensoren
BBR09-B Videoles Lichtsensor Toepassing en Werking
BBR09-D LICHTSENSOR Uitdagingen
- Wetenschap: Sensoren zijn niet in alle richtingen even gevoelig. De mate waarin een sensor gevoelig is in een bepaalde richting wordt weergegeven met een polair diagramma. Kan jij het polair diagramma van de lichtsensor op de Smartcar bepalen? Je mag gebruikmaken van het blad in bijlage en van een klein led lampje.
- Engineering & Milieu: schrijf een programma dat de leds van de BBR aan laat gaan als het licht in het lokaal uit gaat. Zo zou je het licht in een gebouw zo kunnen programmeren dat het pas aangaat als het buiten donker begint te worden om zo energie te besparen.
- Engineering & Milieu: schrijf een programma dat de leds van de BBR harder laat branden als de lichtsensor minder licht meet. Zo zou je het niveau van de lichten in een gebouw kunnen regelen in functie van de hoeveelheid buitenlicht om zo energie te besparen.
- Engineering & Milieu: schrijf een programma dat de robot ter plaatse laat ronddraaien en zo in de richting van de felste lichtbron blijft stilstaan door gebruik te maken van de twee lichtsensoren. Dit zelfde programma kan je ook gebruiken om bijvoorbeeld een draaibare installatie met zonnepanelen altijd naar de zon te richten voor een optimale opbrengst.
- Engineering: schrijf een programma dat de robot in de richting van de felste lichtbron te laten rijden door gebruik te maken van de twee lichtsensoren. Zo kan je met een zaklamp de robot besturen.
BBR10 AFSTANDSENSOREN
De Smartcar elektronica heeft 2 afstandsensoren die d.m.v. onzichtbaar infrarood licht een afstand tot obstakels kunnen meten. Zo kan je de Smartcar programmeren om obstakels te ontwijken, heel gelijkaardig aan de sensoren die op moderne wagens gebruikt worden om te parkeren of aanrijdingen te voorkomen.
BBR010-A Videoles Analoge tov Digitale sensoren
BBR10-B Afstandsensor Werking
BBR10-D AFSTANDSENSOR Uitdagingen
- Wetenschap: Sensoren zijn niet in alle richtingen even gevoelig. De mate waarin een sensor gevoelig is in een bepaalde richting wordt weergegeven met een polair diagramma. Kan jij het polair diagramma van de afstandsensor op de Smartcar bepalen? Je mag gebruikmaken van het blad in bijlage.
- Wetenschap: Verschillende lichtbronnen (Gloeilamp, Halogeenlamp, TL lamp, LED lamp, Zonlicht, …) stralen een bepaalde mate van Infrarood licht uit. IR licht is onzichtbaar voor het menselijke oog en is in dat geval een vorm van licht waar we wel energie in moeten steken, maar waar we niets mee zijn. Kan jij, door gebruik te maken van de IR sensor van de Smartcar, experimenteel bepalen hoeveel IR licht deze verschillende lichtbronnen uitstralen?
- Wetenschap: Niet alle oppervlakken reflecteren even goed. Kan jij m.b.v. de IR sensor in een proefopstelling bepalen welke oppervlakken beter of minder goed licht reflecteren? Formuleer ook je besluit.
- Engineering : Schrijf een programma dat de robot achteruit laat rijden als je dichterbij komt met je hand. De robot heeft in dit geval ‘schrik’ van je hand.
- Engineering : Schrijf een programma dat de robot laat rondrijden zonder tegen obstakels te botsen.
- Engineering : Richt de IR sensoren van twee Smartcars naar elkaar. Smartcar 1 gebruikt enkel de zender en Smartcar 2 enkel de ontvanger. Kan jij nu een programma schrijven waarmee je met de drukknoppen van Smartcar 1 de leds op Smartcar 2 aan laat gaan?
BBR11 LIJNVOLGSENSOREN
De Smartcar elektronica heeft onderaan twee lijnvolgsensoren. Deze digitale sensoren geven een “1” terug als ze een zwarte lijn zien en een “0” wanneer ze een wit oppervlak zien.
BBR11-A Videoles Werking lijnsensor
BBR11-B Videoles Strategie Lijnvolgen
lijnparcours Eenvoudig
1600x900mm / Dibond / www.sb-printing.be / 60€
lijnparcours iets moeilijker
1600x900mm / Dibond / www.sb-printing.be / 60€
lijnparcours moeilijker
1600x900mm / Dibond / www.sb-printing.be / 60€
BBR11-D LIJNSENSOR Uitdagingen
- Engineering: Teken een groot zwart vierkant met dikke lijnen (30mm). Programmeer de Smartcar om rond te rijden in dit vierkant zonder over de lijnen te komen.
- Engineering: Schrijf een programma om de Smartcar een zwarte lijn op een witte achtergrond te laten volgen. Test je programma uit en pas het aan zodat je smartcar ook moeilijkere parcours kan volgen.
BBR12 LCD
LCD’s kunnen tijdens het uitvoeren van het programma meetgegevens tonen. Onze LCD’s communiceren met de BBR module via het I2C protocol. Er zijn twee types: 2 lijnen van 16 karakters of 4 lijnen van 20 karakters.
BBR12-A LCD Handleiding
Download NewLiquidCrystal_1.3.4 driver
BBR13 BLUETOOTH
De Smartcar besturen met je Smartphone of meetgegevens van de sensoren weergeven op je Smartphone. Het is allemaal perfect mogelijk via een low-cost HC06 Bluetooth module. De Apps maak je trouwens helemaal zelf in Appinventor.
DOWNLOAD HIER de code die je in de ARduino moet laden
