Önéletrajz
  Választókörzet
  Fizika
  Aktuális
   Letöltések
  Fotóalbum

  Írjon nekem

 
 
 
 
 
 







 
             Kísérletek
wiimote fizika

 

 Fizikaóra WiiMote kontrollerrel

Moróné Tapody Éva levelezőlistáján olvastam először a 20000 Ft-os digitális tábláról szóló híreket. Részletes leírást a  www.iot.hu portálon találtam, "WiiBoard - Saját készítésű iskolai interaktív tábla lépésről-lépésre"  címmel Klacsákné Tóth Ágotától.
Értesülve, hogy a pestiek a közeljövőben nem pályázhatnak digitális táblára, kipróbáltam Klacsákné receptjét, nehogy lemaradjak valami korszerű módszerről. Nagyon jó a kolleganő ismertetője, így könnyen, zökkenőmentesen beüzemeltem a táblát. Egy ideig eljátszadoztam vele, de mivel lehet, hogy nincs elég fantáziám, percek alatt bele is untam a digitális táblásdiba. Talán azért, mert a kivetítőt és a számítógépet már több éve használok, írni pedig tollal is tudok és ráadásul az sokkal olcsóbban. Mégis nagyon hasznos volt ez a találkozás a digitális táblával, mert közben utánanéztem a Nintendo kontroller működésének és megdöbbenve ismertem fel, hogy milyen nagy tudású eszközről van szó, szinte fillérekéért.
A Wii  a kezdetben játékkártyákat, majd 1983-tól konzolokat gyártó  Nintendo cég által gyártott videojáték-konzol.

Egy rövid videó amely bemutatja a WiiMote működését

Különleges tulajdonsága, hogy van egy vezetéknélküli távirányító játékvezérlője, melyet WiiMote-nak neveznek. Használatakor ezt az eszközt kézben kell tartani és a játék eseményeinek megfelelően 3D-s mozgásokat lehet vele végezni.

1. ábra


Az egykezes vezérlőegység, egy 3D-s gyorsulásmérővel és infravörös érzékelővel lett felszerelve. Ez a funkció lehetővé teszi a játékos fizikai mozgásának figyelembevételét a játék közben. A vezérlő egység Bluetooth kapcsolaton keresztül érintkezik a konzollal.

Ennek nagyon megörültem, mert ha a játékosra szerelve működik, akkor minden bizonnyal használható egy rugóra akasztva, vagy egy ütköző kiskocsira szerelve is. Megfejtve a kommunikációt a Windows és a WiiMote között, írtam egy programocskát, amelynek segítségével kalibrált 3D-s gyorsulás-idő diagramokhoz juthatunk, az IR érzékelő használatával pedig út-idő grafikonok rajzolhatók meg.

A kipróbáláshoz alapvetően két szoftver kell.

1. Amivel a bluetooth kapcsolat létrejön a wiimote és a számítógép között. A kapcsolat felépítéséhez sokféle program található az interneten. Én a bluetooth-hoz adott eredetit használom, Klacsákné a Bluesoleil programra esküszik. A bluetooth beüzemelését követően connect, vagy keresés üzemmódra állunk, majd bekapcsoljuk a wiimote-t (1 és 2 gomb egyszerre). Ekkor a készüléken levő négy kék LED villogni kezd. A bekapcsolás tehát nem a power gombbal történik! A kapcsolat létrejöttét a bluetooth kijelzi azonosítva a Nintendó eszközt.

Eredeti    

   Bluesoleil Klacsákné ábrája

2. ábra

2. Az adatgyűjtő wiifiz program. A program használta nagyon egyszerű. A fájl új parancsot követően, kapcsoljuk be az adatgyűjtést a start gombra kattintva, és már dőlnek is az adatok. Először gyorsítsuk a kezünkkel a távvezérlőt, hogy egy kicsit ráérezzünk, majd utána tegyük rá egy mérendő objektumra és mérjünk. Az adatgyűjtés elindítható ill. megállítható a távvezérlő "A" gombjával is. Az időtengely hossza, a vezérlő fel le nyilaival is távvezérelhető.
A telepítéshez töltsük le a programot. Telepítés közben szükség lehet az internet kapcsoltra is, mert a program telepítés közben felmászik az internetre, ha nem talál a gépen .NET keretrendszert
A telepítést követően csak el kel indítani a wiifiz programot és már játszadozhatunk is. Már elkészült a mozgásérzékelős kiegészítés is, így a egy komplett dinamika labort építhetünk kb. 12 000 Ft-ból.

Kísérletek

Az alábbi ábrán egy harmonikus rezgőmozgás gyorsulás-idő diagramját láthatjuk. Ebben az esetben a kontroller gyorsulásjeleit ábrázoljuk.

3. ábra

A kontrollert használtam már ütközésekhez légpárnás sínen,

4. ábra

 illetve körmozgásnál a centripetális gyorsulás méréséhez is

Az IR üzemmódhoz jelöljük meg a követendő tárgyat egy IR fényforrással. Ez lehet egy 1,5V-os elemről meghajtott IR LED. Ilyet vásárolhatunk egy alkatrészboltban (kb. 100 Ft), vagy kiszerelhetünk egy régi TV távirányítóból.

A wii gyorsulásérzékelője gyárilag kalibrált. IR üzemmódban, amikor az IR fényforrást helyezzük el a vizsgálandó objektumon és kontrollert infravörös kameraként használjuk, akkor a pontos méréshez a helykoordinátákat kalibrálni kell,  hisz az IR fényforrás képe függ a megfigyelt objektum távolságtól is.  Az adatgyűjtés egyik lehetséges módja, hogy egy tárgyhoz rögzített IR fényforrás helyzetének koordinátáit adja át a számítógépnek a wiimote. Ezek az adatok nyers formában számok, amelyek X irányban 0-1024, Y irányban 0-767 közötti értékeket vehetnek fel. A kalibrálatlan rendszer ezen adatokkal dolgozik. Pontos mérésekhez azonban lehetőség van kalibrációra is. Ez azt jelenti, hogy a kalibrációt követően ezek helyett a számok helyett, már m-ben, vagy cm-ben kapjuk a pontos helykoordinátákat. A kalibráció az IR szenzor kiválasztását követően, a kisméretű rácsos ikonra kattintva kezdeményezhető (5. ábra)

5. ábra

Az ikonra kattintva, megjelenik a kalibrációhoz szükséges ablak, amelyben vagy egy piros pontot látunk, vagy egy "Nincs infravörös fényforrás" feliratot (6. ábra), attól függően, hogy a wiimote kamerája látja-e a fényforrást. Amennyiben nem látjuk a fényforrást változtassuk meg a wiimot helyzetét. Addig mozgassuk, amíg a piros pont be nem kerül a fekete ablakba. Innen, már könnyen optimalizálhatjuk a wii helyzetét.

6.ábra

6. ábra Törekedjünk arra, hogy követendő tárgy útvonalának hosszától függően, a wiimote az útvonal hosszának másfélszeres távolságról nézze az objektumot, hogy az egész út beleférjen a látómezőjébe (7. ábra) .

7.ábra

Ezt követően mérjük le az út pontos hosszát. Vigyük az objektumot egy olyan helyre, amely a megfigyelni kívánt távolság kb. 10%-a. Írjuk be, méterben, vagy centiméterben a pontos koordinátát, az űrlap bal oldalán található első szövegdobozba, majd nyomjuk meg az Ok gombot. Helyezzük át az objektumot egy másik helyre, majd a második szövegmezűbe is írjuk be a pontos X koordinátát a mértékegység választóban kiválasztott mértékegységben (8. ábra). Az Ok gomb lenyomását követően az érzékelő vízszintes irányban már kalibrált. Ugyanezt az eljárást ismételjük meg Y irányban is, és már be is kalibráltuk az érzékelőt. 

8.ábra

Néhány rövid videó az IR. üzemmódról

Rugalmas ütközés út-idő grafikon

Egyenletesen gyorsuló mozgás út-idő grafikon

Harmonikus rezgőmozgás a(t) diagram

Szabadesés, súlytalanság

 

Forrás:http://en.wikipedia.org/wiki/Wii_Remote

Forrás:http://www.wiimoteproject.com/

Forrás:http://johnnylee.net/projects/wii/

 
® dr. Piláth Károly honlapja   Elérhetőség: Bp. 1172 Petri u. 30 T.: 06 20 225 53 67