Prvé kolo

Zo stránky 3D liga wiki
Verzia z 20:05, 30. apríl 2026, ktorú vytvoril Sebastian (diskusia | príspevky) (→Kód)
Prejsť na navigáciu Prejsť na vyhľadávanie

Prva stavebnica

3. RGB LED modul

RGB LED je súčiastka, ktorá dokáže svietiť v ľubovoľnej farbe – kombinuje totiž tri farebné diódy v jednom puzdre: červenú (R), zelenú (G) a modrú (B). Miešaním intenzity týchto troch farieb vieme dosiahnuť akýkoľvek odtieň.

Používame modul LED RGB modul od Techfun.sk, ktorý má výhodou oproti holej LED dióde – rezistory sú už napájkované priamo na module, takže nie je potrebné zapojiť žiadne externé rezistory.

Modul má 4 piny:

Pin Popis Zapojenie v RP2350-zero
- GND GND
R Červená farba GP0
G Zelená farba GP1
B Modrá farba GP2

(Keďže modul má rezistory zabudované, zapájame ho priamo – pin "-" na GND, a piny R/G/B na GPIO piny mikrokontroléra)

Kód

Vyskúšaj toto: Nasledujúci program rozsvieti RGB LED na bielo a zhasne.

program

Princíp

Princíp je rovnaký ako pri jednofarebnej LED – HIGH = farba svieti, LOW = farba nesvieti. Kombináciou troch pinov vieme získať rôzne farby:

VAŠA ÚLOHA: Doplňte program tak, aby LED postupne prechádzala všetkými farbami z palety vyššie, vždy s pauzou 1 sekundu medzi každou farbou.

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, zaznamenajte blikajúcu LED a odošlite na insert mail.

Čo sme sa naučili?

  • RGB LED modul kombinuje tri farebné diódy – miešaním HIGH/LOW vieme dosiahnuť ľubovoľnú farbu.
  • Modul s napájkovanými rezistormi zjednodušuje zapojenie – žiadne externé súčiastky nie sú potrebné.
  • Každý GPIO pin ovládame samostatne pomocou digitalWrite().

4. Bzučiak (Buzzer)

Bzučiak, ktorý ste dostali, je jednoduchý reproduktor. Reproduktory vydávajú zvuk tak, že rýchlo rozkmitajú tenkú fóliu vo vnútri. Toto kmitanie stláča a rozťahuje vzduch okolo – a práve tieto tlakové vlny vnímame ako zvuk.

Fóliu rozkmitáme malým elektromagnetom. Aby sa elektromagnet zapol, potrebuje elektrický prúd, ktorý mu dodá mikrokontrolér RP2350.

Jeden kmit dosiahneme logickým zapnutím a následným vypnutím pinu. Zvuk je v skutočnosti niekoľko stoviek až tisíc takýchto kmitov za sekundu – čiže zapínanie a vypínanie musí prebiehať každých niekoľko mikrosekúnd. Čím rýchlejšie kmitáme, tým vyšší tón vzniká.

Zapojenie

Kábel Pin na RP2350-Zero
Čierny GND
Červený GP4


Vyskúšaj toto: V nasledujúcom linku sa nachádza program. Tento program prechádza rozsahom tónov od 500 Hz do 2500 Hz. Funkcia playNote() je zatiaľ prázdna – to je tvoja úloha ju doplniť! Sleduj sériový monitor – vidíš ako sa mení frekvencia? Počuješ ako zvuk stúpa nahor?

Kód na bzučáka

Klúčové pojmi

Kľúčom je funkcia playNote(). Zvuk vzniká pravidelným striedaním HIGH a LOW na pine bzučiaka:

Pojem Vysvetlenie
Frekvencia Počet kmitov za sekundu, udáva sa v Hz. Vyššia frekvencia = vyšší tón.
Perióda Čas jedného celého kmitu (zapnutie + vypnutie). Perióda = 1 000 000 / frekvencia µs.
Polovica periódy Čas, ktorý pin strávi v stave HIGH (alebo LOW). Vypočítame ju ako 500 000 / frekvencia.
delayMicroseconds() Rovnaké ako delay(), ale čaká v mikrosekundách namiesto milisekúnd.

Napríklad pre tón 1000 Hz:

  • Perióda = 1 000 000 / 1000 = 1000 µs
  • Polovica periódy = 500 µs
  • Pin bude HIGH 500 µs, potom LOW 500 µs – a to 10-krát za sebou

VAŠA ÚLOHA: Zapojte k bzučiaku aj RGB LED (podľa zapojenia zo sekcie 3) a napíšte program, ktorý bude simulovať sanitku:

  • Bzučiak bude striedavo hrať dva tóny (napr. 800 Hz a 1200 Hz) podobne ako siréna
  • RGB LED bude blikať striedavo modrou a červenou farbou v rytme sirény

Vzorová štruktúra programu (doplňte chýbajúce časti): 

const int BUZZER = 4;
const int PIN_R = 0;
const int PIN_G = 1;
const int PIN_B = 2;

void setup() {
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  pinMode(PIN_R, OUTPUT);
  pinMode(PIN_G, OUTPUT);
  pinMode(PIN_B, OUTPUT);
}

void playNote(int note) {
  // --- sem doplňte kód z predchádzajúcej úlohy ---
}

void setColor(int r, int g, int b) {
  // --- doplňte: nastavte farbu LED pomocou digitalWrite ---
}

void loop() {
  // --- doplňte: siréna tón 1 + modrá farba ---

  // --- doplňte: siréna tón 2 + červená farba ---
}

Šablóna:Note

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, natočte video so zvukom a odošlite na insert mail.

Čo sme sa naučili?

  • Bzučiak generuje zvuk rýchlym striedaním HIGH/LOW – čím rýchlejšie, tým vyšší tón.
  • Funkcia delayMicroseconds() umožňuje pracovať s časovými intervalmi v mikrosekundách.
  • Kombináciou viacerých komponentov (bzučiak + LED) vieme simulovať reálne zariadenia.

5. Mikrofón

Vieme ako zvuk generovať – teraz ho ideme aj zachytiť. Pomôže nám modul KY-038.

Mikrofón funguje presne opačne ako reproduktor. Kým reproduktor premieňa elektrický signál na kmitanie fólie (zvuk), mikrofón zachytí kmitanie vzduchu a premení ho späť na elektrický signál.

Modul KY-038 má dva výstupy:

Výstup Popis
Digitálny (D0) Vysiela iba 0 alebo 1 – buď zvuk zachytil, alebo nie
Analógový (A0) Vysiela hodnotu podľa hlasitosti a frekvencie zvuku – čím hlasnejší zvuk, tým vyššia hodnota

Citlivosť mikrofónu sa dá nastaviť otočnou skrutkou na modrej krabičke priamo na module.

Zapojenie
Pin modulu Pin na RP2350-Zero
VCC 3.3V
GND GND
D0 (digitálny výstup) GP5
A0 (analógový výstup) GP26 (ADC0)

Šablóna:Note

Súbor:Ky038.png

Časť 1 – Čítanie hodnôt z mikrofónu

Vyskúšaj toto: Skopíruj a spusti nasledujúci program. Otvor sériový monitor (9600 baud) a skús hovoriť, tlieskať alebo pískať pred mikrofón. Sleduj ako sa menia hodnoty. 

const int MIC_DIGITAL = 5;   // digitálny výstup D0
const int MIC_ANALOG  = 26;  // analógový výstup A0 (ADC)

void setup() {
  pinMode(MIC_DIGITAL, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int digitalVal = digitalRead(MIC_DIGITAL);  // 0 alebo 1
  int analogVal  = analogRead(MIC_ANALOG);    // 0 až 4095

  Serial.print("Digitálny: ");
  Serial.print(digitalVal);
  Serial.print("  |  Analógový: ");
  Serial.println(analogVal);

  delay(50);
}
Funkcia Vysvetlenie
digitalRead(pin) Prečíta stav pinu – vráti buď 0 (ticho) alebo 1 (zvuk zachytený)
analogRead(pin) Prečíta analógovú hodnotu pinu – vráti číslo od 0 do 4095
delay(50) Čakáme 50 ms medzi meraniami – aby sériový monitor nescrolloval príliš rýchlo

Šablóna:Note

VAŠA ÚLOHA 1: Zapojte mikrofón spolu s bzučiakom a RGB LED zo sekcií 3 a 4. Napíšte program, ktorý bude fungovať ako zvukový spínač:

  • Keď mikrofón zachytí hlasný zvuk (napríklad tliesknutie), program zapne sirénu a blikanie LED
  • Keď zachytí druhé tliesknutie, program ich vypne
  • Stav (zapnuté/vypnuté) si musí program pamätať medzi tliesknutiami
const int MIC_DIGITAL = 5;
const int BUZZER = 4;
const int PIN_R = 0;
const int PIN_G = 1;
const int PIN_B = 2;

bool aktivny = false;  // pamätáme si stav – zapnuté alebo vypnuté

void setup() {
  pinMode(MIC_DIGITAL, INPUT);
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  pinMode(PIN_R, OUTPUT);
  pinMode(PIN_G, OUTPUT);
  pinMode(PIN_B, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void playNote(int note) {
  // --- sem skopírujte funkciu z predchádzajúcej úlohy ---
}

void setColor(int r, int g, int b) {
  // --- sem skopírujte funkciu z predchádzajúcej úlohy ---
}

void loop() {
  // --- doplňte: ak mikrofón zachytí zvuk, prepnite stav 'aktivny' ---

  if (aktivny) {
    // --- doplňte: spustite sirénu a blikanie LED ---
  } else {
    // --- doplňte: vypnite bzučiak aj LED ---
  }
}

Šablóna:Note

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, natočte video a odošlite na insert mail.

Časť 2 – Mikrofón a bzučiak spolu

Teraz si vyskúšame niečo zaujímavejšie – bzučiak a mikrofón zapojíme spolu a mikrofón bude počúvať čo bzučiak hrá.

Montáž: Upevnite bzučiak aj mikrofón do červených modulov stavebnice a priskrutkujte ich podľa obrázka. Snažte sa ich umiestniť oproti sebe – mikrofón by mal smerovať priamo k bzučiaku.

Súbor:Buzzer mic assembly.png

Pre túto úlohu odpojte RGB LED a použite iba bzučiak a mikrofón. Zapojenie zostáva rovnaké ako vyššie, pin A0 mikrofónu na GP26.

Vyskúšaj toto: Nasledujúci program hrá na bzučiaku niekoľko tónov za sebou a zároveň číta analógovú hodnotu z mikrofónu. Výsledky sleduj v sériovom monitore. 

const int BUZZER     = 4;
const int MIC_ANALOG = 26;

int frekvencie[] = {500, 800, 1000, 1500, 2000};
int pocetFrekvencii = 5;

void playNote(int note) {
  // --- sem skopírujte funkciu z predchádzajúcej úlohy ---
}

void setup() {
  pinMode(BUZZER, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void playAndListen(int frekvencia, int trvanie) {
  int halfPeriod = 500000 / frekvencia;
  long startTime = millis();

  while (millis() - startTime < trvanie) {
    playTone(halfPeriod);

    static long lastRead = 0;
    if (millis() - lastRead > 5) {
      int val = analogRead(MIC_ANALOG);
      Serial.print("Frekvencia: ");
      Serial.print(frekvencia);
      Serial.print(" Hz  |  Mikrofón: ");
      Serial.println(val);
      lastRead = millis();
    }
  }

  digitalWrite(BUZZER, LOW);
  Serial.println("--- ticho ---");
  delay(500);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < pocetFrekvencii; i++) {
    playAndListen(frekvencie[i], 1000);
  }
}

Oproti predchádzajúcemu kódu pribúdajú nové koncepty:

Novinka Vysvetlenie
millis() Vráti počet milisekúnd od spustenia programu. Používame ho namiesto delay(), aby sme mohli zároveň hrať aj merať.
static long lastRead Premenná s kľúčovým slovom static si zachováva svoju hodnotu medzi volaniami funkcie – neresetuje sa na 0 pri každom zavolaní.
while (millis() - startTime < trvanie) Cyklus beží dovtedy, kým neuplynie požadovaný čas – počas neho stihneme robiť aj kmity bzučiaka aj čítanie mikrofónu.
int frekvencie[] Pole – zoznam hodnôt rovnakého typu uložených za sebou. Pristupujeme k nim cez index: frekvencie[0] = 500, frekvencie[1] = 800, atď.

VAŠA ÚLOHA 2: Upravte program a otestujte mikrofón pri rôznych nastaveniach citlivosti:

  1. Spustite program a sledujte hodnoty v sériovom monitore
  2. Otočnou skrutkou nastavte citlivosť tak, aby mikrofón spoľahlivo zachytával všetky tóny
  3. Do poľa frekvencie[] pridajte vlastné frekvencie – skúste veľmi nízke (200 Hz) aj veľmi vysoké (3000 Hz). Zachytáva mikrofón všetky rovnako dobre?
  4. Skúste bzučiak a mikrofón od seba vzdialiť – pri akej vzdialenosti prestane mikrofón zachytávať signál?

Zaznamenajte vaše pozorovania a odošlite spolu s upraveným kódom na insert mail.

Šablóna:Note

Čo sme sa naučili?

  • Mikrofón KY-038 má digitálny aj analógový výstup – digitálny slúži na detekciu zvuku, analógový na meranie jeho intenzity.
  • Funkcia millis() umožňuje merať čas bez blokovania programu – na rozdiel od delay().
  • Pole (int frekvencie[]) je užitočný spôsob ako uložiť viacero hodnôt a prechádzať cez ne cyklom.
  • Mikrofón nezachytáva všetky frekvencie rovnako – jeho citlivosť závisí od vzdialenosti, nastavenia aj samotnej frekvencie zvuku.

7. Servo motorček

Dostali ste dva druhy servo motorčekov: 180° a 360°. Oba fungujú na rovnakom princípe ovládania, ale majú rozdielne vlastnosti:

Typ Správanie
180° servo Nastaví sa na presnú pozíciu (napr. 0°, 90°, 180°) a tam zostane
360° servo Namiesto pozície ovládate smer a rýchlosť otáčania – hodnota 90° = stoj, pod 90° = jedna strana, nad 90° = druhá strana

Servo dostáva riadiace impulzy v rozsahu 500–2500 µs, ktoré dekóduje ako požadovanú pozíciu alebo smer otáčania. Zapojte servo na pin GP12.

Šablóna:Note

Vyskúšaj toto: Nahrajte nasledujúci program. Otvorte sériový monitor (115200 baud), zadajte číslo od 0 do 180 a stlačte Enter. Vyskúšajte si to najprv s 180° servom, potom s 360°. Čo si všimnete? 

#include <Servo.h>

#define SERVO_PIN 12

Servo servo;
String inputString = "";
int position = 90;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  servo.attach(SERVO_PIN, 500, 2500);
  servo.write(position);
  Serial.println("Zadajte uhol (0-180) a stlačte Enter:");
}

void loop() {
  while (Serial.available()) {
    char c = Serial.read();
    if (c == '\n') {
      position = inputString.toInt();
      if (position >= 0 && position <= 180) {
        servo.write(position);
        Serial.print("Servo nastavené na uhol: ");
        Serial.println(servo.read());
      } else {
        Serial.println("Neplatná pozícia – zadajte číslo od 0 do 180");
      }
      inputString = "";
    } else {
      inputString += c;
    }
  }
  delay(50);
}
Novinka Vysvetlenie
#include <Servo.h> Načítame knižnicu pre ovládanie serva – bez nej by sme museli impulzy generovať ručne
servo.attach(pin, 500, 2500) Pripojíme servo na pin a definujeme rozsah impulzov (500–2500 µs)
servo.write(uhol) Nastavíme servo na požadovaný uhol (0–180°)
inputString.toInt() Prevedie textový reťazec na celé číslo – napr. "120" → 120

VAŠA ÚLOHA: Zostrojte autíčko z dvoch 360° servo motorčekov, guličky (ako tretie koleso) a ultrazvukového senzora. Ultrazvuk upevnite na predok. Naprogramujte poslušného psíčka – autíčko sleduje objekt pred sebou:

Vzdialenosť Správanie
> 30 cm Ide vpred – ide za páničkom
10 – 30 cm Stojí – páničko je na ideálnej vzdialenosti
< 10 cm Ide vzad – páničko je príliš blízko 
#include <Servo.h>

const int TRIG       = 6;
const int ECHO       = 7;
#define SERVO_LAVY   12
#define SERVO_PRAVY  13

Servo servoLavy;
Servo servoPravy;

void setup() {
  pinMode(TRIG, OUTPUT);
  pinMode(ECHO, INPUT);
  servoLavy.attach(SERVO_LAVY, 500, 2500);
  servoPravy.attach(SERVO_PRAVY, 500, 2500);
  stoj();
  Serial.begin(9600);
}

long measurePulse() {
  // --- skopírujte z predchádzajúcej úlohy ---
}

void stoj() {
  servoLavy.write(90);
  servoPravy.write(90);
}

void vpred() {
  // --- doplňte ---
  // Nápoveda: ľavé a pravé koleso sú zrkadlovo otočené!
}

void vzad() {
  // --- doplňte ---
}

void loop() {
  long trvanie = measurePulse();
  float vzdialenost = 0; // --- doplňte výpočet ---

  Serial.print("Vzdialenosť: ");
  Serial.print(vzdialenost);
  Serial.println(" cm");

  if (vzdialenost > 30) {
    // --- doplňte ---
  } else if (vzdialenost > 10) {
    // --- doplňte ---
  } else {
    // --- doplňte ---
  }

  delay(50);
}

Šablóna:Note

Bonus: Upravte program tak, aby sa psíček pohyboval proporcionálne – čím ďalej je objekt, tým rýchlejšie autíčko ide. Na škálovanie hodnôt sa vám môže hodiť funkcia map(): 

// Príklad: prevedie vzdialenosť 30-100cm na hodnotu serva 90-180
int rychlost = map(vzdialenost, 30, 100, 90, 180);

Hotový program nahrajte do mikrokontroléra, natočte video a odošlite na insert mail.

Čo sme sa naučili?

  • Servo motorček ovládame pomocou knižnice Servo.h a funkcie servo.write().
  • 180° servo nastavuje presnú polohu, 360° servo ovláda smer a rýchlosť otáčania.
  • Pri dvoch kolesách namontovaných oproti sebe musia servá ísť opačnými smermi aby sa autíčko pohybovalo rovno.
  • Funkcia map() umožňuje previesť hodnotu z jedného rozsahu do druhého.
Zdroj: „https://3dliga.robotika.sk/wiki/index.php?title=Prvé_kolo&oldid=88“