Конспект урока "Дистанционное управление"

Тема: Дистанционное управление

Актуализация знаний

Вопросы для обсуждения:

• Где вы встречаете дистанционное управление в повседневной жизни?

• Какие устройства можно управлять на расстоянии? Приведите примеры.

• Как вы думаете, какие технологии используются для передачи команд на расстоянии?

Краткий опрос для выявления уровня знаний по теме.

Изучение нового материала

Дистанционное управление — это способ управления объектами на расстоянии без прямого физического контакта оператора с объектом. Дистанционное управление (ДУ) — это передача команд управляющему устройству на расстоянии без прямого контакта.

Виды дистанционного управления:

• Инфракрасный (ИК): используется в телевизорах, кондиционерах. Ограниченная дальность, требуется прямая видимость.

• Радиочастотный (РЧ): применяется в радиоуправляемых игрушках, дронах. Большая дальность, не требует прямой видимости.

• Bluetooth: используется в смартфонах, наушниках, роботах. Средняя дальность (≤10 м), низкое энергопотребление.

• Wi‑Fi: применяется в умных домах, роботах-пылесосах. Высокая скорость передачи данных, большая дальность.

• Спутниковая связь: используется в космических аппаратах, военной технике. Огромная дальность, высокая стоимость.

История развития дистанционного управления.

Считается, что первый дистанционный пульт был создан Николой Тесла. В 1898 году, когда никаких телевизоров не было и в помине, он запатентовал идею удаленного управления плавсредствами. С той поры эти устройства претерпели несколько интереснейших трансформаций.

Телевидение было изобретено в 1927 году, но настоящую популярность приобрело лишь в сороковые. Уже в 1950-ом компания «Zenith» представила первый пульт дистанционного управления, получивший говорящее наименование «Lazy Bones» («Ленивые кости»).

Пульт соединялся с телевизором длинным проводом, о который люди постоянно спотыкались. На пульте было всего два вращающихся рычажка. С их помощью пользователь менял каналы, включал или выключал телеприемник. Других функций у него не было. Стоил он в пересчете на нынешний курс около 350 долларов. Устройство выпускалось в течение всего пяти лет.

Первый беспроводной пульт дистанционного управления был разработан в пятидесятых благодаря Юджину Макдональду, президенту «Zenith Electronics». Уже в то время телевизионный эфир в США был переполнен раздражающей рекламой, и глава корпорации попросил своих подчиненных найти способ либо переключать каналы, либо приглушать звук, не вставая с дивана.

Справиться с задачей удалось инженеру по имени Юджин Полли. Результатом его трудов стал «Flash-Matic» – похожее на игрушечный пистолет устройство ядовито-зеленого цвета, испускавшее яркий луч.

Устройство было способно переключать каналы, включать/выключать телеприемник и регулировать громкость. Датчики располагались в каждом из четырех углов телевизора. Производитель, рекламируя «Flash-Matic», честно предупреждал, что для успешного его применения требуется практика, и гарантировал «абсолютную безвредность устройства для человека».

Недостатком конструкции было то, что при ярком солнечном свете телевизор начинал шалить – в нем хаотично переключались каналы и менялась громкость звука.

Затем инженеры оказались на перепутье. Кто-то предполагал, что будущее пультов дистанционного управления за радиоволнами, но это, помимо прочего, значило, что люди, живущие в многоквартирных домах, сами того не желая переключали бы соседские телевизоры вместо своих собственных. Другие специалисты считали, что гораздо успешнее будут работать звуковые сигналы.

Были проведены испытания, в ходе которых выяснилось, что люди устают от одних и тех же писков и гудков. Также существовали опасения, что телевизор будет реагировать на посторонние шумы, в частности, от других бытовых приборов.

Выход был найден инженером по имени Роберт Адлер, которому пришла в голову идея использовать высокочастотный звук, не воспринимаемый человеком. Так на свет появился первый ультразвуковой пульт дистанционного управления. Впрочем, как сообщается, люди с обостренным слухом, а также большинство кошек и собак все-таки слышали издаваемые устройством сигналы.

Этот пульт обходился приблизительно в треть цены телевизора, то есть был ещё дороже, чем «Lazy Bones». Кроме того, он требовал индивидуальной настройки. Это, однако, не помешало запустить его в продажу. Сие событие произошло в 1956 году. На пульте было четыре небольшие кнопки, которые издавали щелкающие звуки, и в какой-то момент американцы стали именовать устройства этого типа «кликерами».

Описанная конструкция успешно проработала до семидесятых, но затем количество телеканалов заметно увеличилось, и переключать их один за другим зрителю стало не очень удобно.

Проблема была решена следующим поколением пультов, которые позволили вводить непосредственно порядковый номер канала. Эти устройства перестали щелкать и использовали инфракрасный сигнал вместо высокочастотных звуков. В восьмидесятых на них появились десятки кнопок, предназначенных для выполнения всевозможных задач, в том числе весьма затейливых.

В 1985 году всемирно известный программист Стив Возняк, соучредитель компании «Apple», создал собственную версию пульта. Она называлась «Core» и могла управлять не только телевизорами, но и прочей электроникой, например, стереосистемой. К сожалению, устройство оказалось слишком дорогим и плохо продавалось на потребительском рынке. Ещё одним недостатком была сложность эксплуатации – к пульту прилагалась объемная инструкция, расписывавшая, как правильно нажимать на его кнопки.

В девяностые пульты дистанционного управления стали бесплатно прилагаться к широкому набору различных устройств: видеомагнитофонам, ресиверам спутниковых тарелок, игровым приставкам. И, естественно, к телевизорам.

Основные элементы системы ДУ:

• Пульт управления (передатчик).

• Канал связи (среда передачи сигнала).

• Приёмник (устройство, принимающее сигнал).

• Исполнительный механизм (выполняет команду).

Устройство пульта дистанционного управления:

• Кнопки (генератор команд).

• Микросхема (кодирует команды).

• Передатчик (излучатель сигнала — ИК‑диод, радиомодуль и т. д.).

• Источник питания (батарейки/аккумуляторы).

Применение ДУ:

• Бытовая техника (телевизоры, кондиционеры).

• Робототехника (промышленные, исследовательские, боевые роботы).

• Транспорт (дроны, радиоуправляемые модели).

• Космическая отрасль (марсоходы, спутники).

• Медицина (хирургические роботы).

Преимущества и недостатки ДУ:

• Плюсы: это прежде всего безопасность, поскольку оператор может находиться вне зоны потенциальной угрозы; удобство — например, включение отопления в доме за час до прибытия; мобильность — можно управлять техникой с любого устройства, подключенного к интернету; автоматизация — многие процессы могут происходить без участия человека. Также это снижает издержки на обслуживание, увеличивает производительность труда, упрощает контроль и диагностику оборудования.

• Минусы: Любая система дистанционного управления зависит от наличия стабильного сигнала. Перебои в электричестве, интернета или радио могут привести к временной потере контроля. Кроме того, такие системы подвержены рискам взлома, особенно если они связаны с интернетом, что делает кибербезопасность ключевым вопросом. Некоторые технологии стоят дорого и требуют сложной настройки, обучения персонала и регулярного технического обслуживания.

Задание: «Создай инструкцию для робота».

Инструкция для учеников: представьте, что вы программируете робота для  уборки комнаты. Составьте пошаговую инструкцию из 5–7 команд, используя только простые команды:

• «вперёд на 1 м»,

• «поворот направо на 90°»,

• «остановиться»,

• «поднять предмет»,

• «повернуть налево на 45°» и т. д.

Пример:

• Вперёд на 2 м.

• Поворот направо на 90°.

• Вперёд на 1 м.

• Поднять предмет.

• Назад на 3 м.

Задание «Анализ реального ДУ‑устройства».

Инструкция для учеников: выберите любое устройство с дистанционным управлением у себя дома (пульт от телевизора, кондиционера, игрушечная машинка на радиоуправлении и т. п.). В течение 3 минут изучите его и ответьте на вопросы:

• Какой тип канала связи используется (ИК, радио, Bluetooth и т. д.)? 

• Как вы это определили?

• Какие основные кнопки/элементы управления есть на пульте?

• Какие команды выполняет устройство при нажатии этих кнопок?

• Есть ли у устройства какие‑то особенности (например, подсветка кнопок, голосовое управление)?

 Домашнее задание:  заполнить  таблицу «Виды ДУ».

Виды дистанционного управления