26. Датчики и стабилизация: гироскоп и акселерометр
Урок 26. Датчики и стабилизация: гироскоп и акселерометр
| Класс | 8 |
| Модуль | Робототехника |
| Тема урока | Датчики и стабилизация: гироскоп и акселерометр |
| Урок | 26 из 34, 45 минут |
Целеполагание
Цель урока: создать условия, при которых ученик снимает показания гироскопа и акселерометра и объясняет, как по ним держится горизонт.
Планируемые результаты
Личностные: интересуется устройством техники.
Предметные — ученик:
- считывает углы наклона с MPU6050;
- объясняет роль датчиков в стабилизации.
Метапредметные:
- регулятивные: работает по порядку «допуск — работа — проверка» и исправляет ошибку по результату проверки;
- познавательные: связывает датчик с задачей управления;
- коммуникативные: договаривается о ролях в паре и меняется ими.
Инструментальный блок
Задачи урока
- Ответить на вопрос урока: «Как дрон понимает, что наклонился?»
- Выполнить задание: график угла наклона.
- Проверить результат: углы считаны и выведены графиком.
Тип урока: практическая работа.
Учебно-методический комплекс
- Оборудование: ESP32, макетная плата, провода — на пару; компьютер с Arduino IDE; датчик MPU6050.
- Источники информации:
- Углублённо — Цифровая лаборатория на MPU6050
- Полётный контроллер
- Дидактическое сопровождение: задание двух уровней и критерии оценивания (ниже).
Задание
Базовый уровень. График угла наклона.
Повышенный уровень. Комплементарный фильтр.
Организационно-деятельностный блок
Основные понятия: гироскоп, акселерометр, угол наклона, дрейф.
Межпредметные связи: физика — ускорение.
Организация пространства и формы работы: парная, роли в паре (исполнитель и контролёр) меняются в середине работы. Рабочие места пар.
Ход урока
| Этап | Мин | Деятельность учителя | Деятельность учеников |
|---|---|---|---|
| Задача | 5 | Как дрон понимает, что наклонился? | Предполагают. |
| Инструктаж и допуск | 7 | Гироскоп меряет скорость поворота и со временем «уплывает»; акселерометр меряет наклон, но шумит от вибрации. Поэтому их объединяют фильтром. | Рисуют два графика: дрейф и шум. |
| Работа в парах | 22 | Раздаёт MPU6050 и скетч вывода углов в Serial Plotter. | Подключают датчик к ESP32, наклоняют, затем 2 минуты держат неподвижно и смотрят дрейф. |
| Проверка | 7 | Проверяет, что на графике видны дрейф и шум. | Показывают участки графика. |
| Итог и рефлексия | 4 | Зачем полётному контроллеру оба датчика? | Отвечают. |
Оценивание
- углы считаны и выведены графиком;
- дрейф гироскопа измерен за 2 минуты.
Безопасность
- Схему собирают и меняют при отключённом питании. Питание — только от USB или батарейного блока, не выше 9 В. Нагрелся элемент — отключить питание и позвать учителя.