{"id":3587,"date":"2024-06-21T09:19:00","date_gmt":"2024-06-21T09:19:00","guid":{"rendered":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/?page_id=3587"},"modified":"2024-07-09T10:35:01","modified_gmt":"2024-07-09T10:35:01","slug":"joy-radio-2-7-2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/?page_id=3587","title":{"rendered":"Licznik rowerowy"},"content":{"rendered":"<p>Autorzy:&nbsp;<strong>Karol Sul\u017cy\u0144ski<\/strong>&nbsp;(1szy rok Fizyki gier komputerowych i robot\u00f3w)<br>Zaawansowanie: pierwsze pr\u00f3by wykonane, jeszcze sporo pracy przed nami \ud83d\ude09<\/p>\n<p>To niby &#8222;oklepany&#8221; temat &#8211; <strong>licznik rowerowy<\/strong>. Ale nawet te &#8222;profesjonalne&#8221; maj\u0105 (czasami) marudne dzia\u0142anie, polegaj\u0105ce na du\u017cym czasie op\u00f3\u017anienia pomi\u0119dzy rozpocz\u0119ciem jazdy a okre\u015bleniem pr\u0119dko\u015bci. Wiemy o co chodzi: doje\u017cd\u017casz do skrzy\u017cowania, stop, a na liczniku pr\u0119dko\u015b\u0107 powoli maleje: 20 km\/h.. 17 km\/h&#8230; 12 km\/h&#8230; 6 km\/h&#8230; 0 ! W ko\u0144cu, po ~3 sek? Ruszasz, i ponownie to samo: jeste\u015b w po\u0142owie przejazdu a na liczniku ci\u0105gle zero. Dopiero potem licznik &#8222;\u017cyje&#8221; \ud83d\ude09<\/p>\n<p>Projekt polega na zbudowaniu takiego licznika, kt\u00f3ry b\u0119dzie <strong>szybko reagowa\u0142<\/strong> na zmiany pr\u0119dko\u015bci. Szybko, czyli mniej ni\u017c w sekund\u0119. Mo\u017ce p\u00f3\u0142, mo\u017ce nawet mniej. Wykorzystane b\u0119d\u0105 typowe rozwi\u0105zania: magnes na przednim kole + czujka pola magnetycznego ale&#8230; w\u0142a\u015bnie nie jeden magnes, a kilka. TO zdecydowanie poprawia okre\u015blenie pr\u0119dko\u015bci. A ile tych magnes\u00f3w? na ka\u017cdej szprysze to chyba przesada&#8230; Potem planowane s\u0105 rozbudowywanie licznika o inne elementy, w tym tak\u017ce do zasilania z dynama czy zapisywanie danych na kart\u0119 SD &#8211; ale to potem, najpierw sam licznik.<\/p>\n<p>W celu okre\u015blenia pr\u0119dko\u015bci zliczamy liczb\u0119 pojawie\u0144 si\u0119 magnesu przy czujce, a potem obliczamy pr\u0119dko\u015b\u0107. Dla jednego magnesu gdy zliczamy, np. 10 wyst\u0105pie\u0144 w czasie 1 min to mamy inn\u0105 pr\u0119dko\u015b\u0107 ni\u017c dla dw\u00f3ch magnesach tak\u017ce 10 w tym samym czasie (oczywi\u015bcie w\u00f3wczas pr\u0119dko\u015b\u0107 2x mniejsza). Maj\u0105c liczb\u0119 zlicze\u0144 i liczb\u0119 magnes\u00f3w \u0142atwo wyznaczamy pr\u0119dko\u015b\u0107 obrotow\u0105, a znaj\u0105c \u015brednic\u0119 ko\u0142a wyliczamy pr\u0119dko\u015b\u0107 liniow\u0105.<\/p>\n<p>Trzeba jednak odpowiedzie\u0107 sobie na pytania:<\/p>\n<ul>\n<li>jak d\u0142ugo zlicza\u0107 obecno\u015b\u0107 magnesu pod czujk\u0105 (nie chcemy czeka\u015b 3 sek, czy nawet 1 sek na aktualizacj\u0119 na ekraniku) aby pr\u0119dko\u015b\u0107 by\u0142a wyznaczona z dostateczn\u0105 dok\u0142adno\u015bci\u0105 (ma\u0142e rozrzuty pr\u0119dko\u015bci, czyli ma\u0142e odchylenie standardowe),<\/li>\n<li>ile nale\u017cy u\u017cy\u0107 magnes\u00f3w, aby szybko otrzyma\u0107 dok\u0142adny wynik (nie chcemy ich mie\u0107 za du\u017co, np. nie na ka\u017cdej szprysze).<\/li>\n<\/ul>\n<p><strong>Pierwsza cz\u0119\u015b\u0107 projektu<\/strong> skupi\u0142a si\u0119 w\u0142a\u015bnie na tych pytaniach: uk\u0142ad pomiarowy to silniczek DC z czujk\u0105 szczelinow\u0105 + r\u00f3\u017cne &#8222;rozetki&#8221;, z r\u00f3\u017cn\u0105 liczb\u0105 ramion. Taki uk\u0142ad to nie rower, ale co\u015b co mie\u015bci si\u0119 na biurku i daje si\u0119 \u0142atwo kontrolowa\u0107. Zasilanie pr\u0105dem sta\u0142ym daje pewno\u015b\u0107 powtarzalno\u015bci wynik\u00f3w.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-3589\" src=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709114910.jpg\" alt=\"\" width=\"1600\" height=\"1200\" srcset=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709114910.jpg 1600w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709114910-300x225.jpg 300w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709114910-1024x768.jpg 1024w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709114910-768x576.jpg 768w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709114910-1536x1152.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1600px) 100vw, 1600px\" \/><\/p>\n<p>Rozetki maj\u0105 odpowiada\u0107 r\u00f3\u017cnej liczbie magnes\u00f3w, kt\u00f3re finalnie trafi\u0105 na ko\u0142o. Zosta\u0142y wydrukowane na wydzia\u0142owej drukarce i nie\u017ale si\u0119 sprawuj\u0105 w swojej funkcji:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-3590\" src=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709115223.jpg\" alt=\"\" width=\"1600\" height=\"1200\" srcset=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709115223.jpg 1600w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709115223-300x225.jpg 300w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709115223-1024x768.jpg 1024w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709115223-768x576.jpg 768w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/IMG20240709115223-1536x1152.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 1600px) 100vw, 1600px\" \/><\/p>\n<p>Nale\u017ca\u0142o wi\u0119c 1) uruchamia\u0107 silniczek i zlicza\u0107 liczb\u0119 &#8222;klik\u00f3w&#8221; (liczb\u0119 przej\u015b\u0107 ramienia rozetki przez czujk\u0119 szczelinow\u0105) przez okre\u015blony czas i wyznaczy\u0107 pr\u0119dko\u015b\u0107 obrotow\u0105 (nale\u017ca\u0142o wykona\u0107 pomiar wielokrotnie, aby posiada\u0107 wi\u0119ksz\u0105 statystyk\u0119), 2) zmieni\u0107 ten okre\u015blony i powt\u00f3rzy\u0107 pomiary, a nast\u0119pnie 3) zmieni\u0107 rozetk\u0119 na inn\u0105 i powt\u00f3rzy\u0107 punkty #1 i #2.<\/p>\n<p>Zdecydowano si\u0119 na pomiar z rozdzielczo\u015bci\u0105 czasow\u0105 300 ms, 500 ms, 800 ms oraz 1 s, 2 s i 3 s. Wykorzystano rozetki z 2, 4, 8 i 16-toma ramionami. Wyniki (liczba obrot\u00f3w na minut\u0119 i odchylenie standardowe) zebrano w arkuszu i przeanalizowano:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone wp-image-3593 size-full\" src=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar03.png\" alt=\"\" width=\"859\" height=\"757\" srcset=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar03.png 859w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar03-300x264.png 300w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar03-768x677.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 859px) 100vw, 859px\" \/><\/p>\n<p>Dla tak kr\u00f3tkiego czasu pomiaru (na obrazku powy\u017cej wynosz\u0105cym 300 ms) zliczenia ramion w czujce szczelinowej niewiele si\u0119 r\u00f3\u017cni\u0105 &#8211; r\u00f3\u017cnice widoczne s\u0105 dopiero przy 8-miu ramionach, natomiast 16 ramion nic wi\u0119cej nie daje (czyli to by oznacza\u0142o zbytni\u0105 rozrzutno\u015b\u0107, gdyby\u015bmy ramiona zast\u0105pili magnesami).<\/p>\n<p>Sprawa si\u0119 zmienia, gdy zwi\u0119kszamy czas pomiaru na 800 ms:<\/p>\n<p>&nbsp;<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-3595\" src=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar02.png\" alt=\"\" width=\"635\" height=\"633\" srcset=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar02.png 635w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar02-300x300.png 300w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiar02-150x150.png 150w\" sizes=\"auto, (max-width: 635px) 100vw, 635px\" \/><\/p>\n<p>Wida\u0107, \u017ce ju\u017c dla rozetki z 8-miom ramionami mamy odchylenie standardowe wynosz\u0105ce 2% warto\u015bci \u015bredniej &#8211; to du\u017ca dok\u0142adno\u015b\u0107. Dwukrotne zwi\u0119kszenie liczby ramion nieznacznie poprawia sytuacj\u0119 (ale czy warto?). Gdy jeszcze zwi\u0119kszymy czas pomiaru, otrzymujemy:<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-3597\" src=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiary05.png\" alt=\"\" width=\"663\" height=\"490\" srcset=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiary05.png 663w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/licznik-pomiary05-300x222.png 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 663px) 100vw, 663px\" \/><\/p>\n<p>Wida\u0107 tu, \u017ce uzyskujemy 1% dok\u0142adno\u015bci okre\u015blenia pr\u0119dko\u015bci dla 16-tu ramion rozetki, ale&#8230; co\u015b dziwnego si\u0119 dzieje: odchylenie standardowe (czyli nasza dok\u0142adno\u015b\u0107) nie zachowuje si\u0119 monotonicznie &#8211; dla rozetki z 8 ramionami wzros\u0142a! a potem znowu zmala\u0142a. Jak jest tego przyczyna?&nbsp;<\/p>\n<p>Cho\u0107 dok\u0142adno\u015b\u0107 1% (dla czasu 2 s) jest lepsza ni\u017c 2% (czas 800 ms) to jednak czekanie 2 sekundy na aktualizacj\u0119 pr\u0119dko\u015bci nie jest fajne (jest za d\u0142ugie! tego nie chcemy!). Ostatecznie wybrano czas pomiaru 500 ms.<\/p>\n<p>Pan Karol przygotowa\u0142 konkretny zestaw pomiarowy, gotowy do monta\u017cu prawdziwych magnes\u00f3w ALE ci\u0105gle mieszcz\u0105cy si\u0119 na biurku (aby nie wychodzi\u0107 z komputerem na podw\u00f3rko, pod\u0142\u0105cza\u0107 si\u0119 do laptopem do roweru itd).<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignnone size-full wp-image-3588\" src=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/fibot-liczbik_rowerowy.jpg\" alt=\"\" width=\"2048\" height=\"1536\" srcset=\"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/fibot-liczbik_rowerowy.jpg 2048w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/fibot-liczbik_rowerowy-300x225.jpg 300w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/fibot-liczbik_rowerowy-1024x768.jpg 1024w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/fibot-liczbik_rowerowy-768x576.jpg 768w, https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/wp-content\/uploads\/sites\/6\/2024\/07\/fibot-liczbik_rowerowy-1536x1152.jpg 1536w\" sizes=\"auto, (max-width: 2048px) 100vw, 2048px\" \/><\/p>\n<p>Wyniki niebawem &#8212; po wakacjach?<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\"><em>(c) K.G. 2024<\/em><\/p>\n\n\n<p><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Autorzy:&nbsp;Karol Sul\u017cy\u0144ski&nbsp;(1szy rok Fizyki gier komputerowych i robot\u00f3w)Zaawansowanie: pierwsze pr\u00f3by wykonane, jeszcze sporo pracy przed nami \ud83d\ude09 To niby &#8222;oklepany&#8221; temat &#8211; licznik rowerowy. Ale nawet te &#8222;profesjonalne&#8221; maj\u0105 (czasami) marudne dzia\u0142anie, polegaj\u0105ce na du\u017cym czasie op\u00f3\u017anienia pomi\u0119dzy rozpocz\u0119ciem jazdy a okre\u015bleniem pr\u0119dko\u015bci. Wiemy o co chodzi: doje\u017cd\u017casz do skrzy\u017cowania, stop, a na liczniku pr\u0119dko\u015b\u0107 [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":3588,"parent":1715,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"class_list":["post-3587","page","type-page","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","post","post-with-thumbnail","post-with-thumbnail-large"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/3587","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=3587"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/3587\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":3599,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/3587\/revisions\/3599"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/1715"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/3588"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/physics.uwb.edu.pl\/wf\/fi-bot\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=3587"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}