Lesdoelen
- De leerling kan de ultrasone sensor vooraan monteren (in een geprinte houder) en afstanden inlezen in het rijprogramma. LPD 20
- De leerling kan de regelkring meten → beslissen → handelen → opnieuw meten toepassen op de robot en uitleggen waarom dit geen sturing meer is. LPD 18
- De leerling kan een als-dan-anders-structuur bouwen die bij een obstakel < 15 cm stopt, achteruit rijdt en draait, en anders gewoon vooruit rijdt. LPD 20
- De leerling kan de snelheid van de eigen robot berekenen (v = afstand ÷ tijd), meten met een klasgenoot en het effect van een zwakke batterij op die snelheid verklaren. LPD 13
Lesverloop (5 lesuren)
| Blok | Duur | Fase | Wat gebeurt er |
|---|---|---|---|
| 1 | 15 min | Instap | Filmpje van een robotstofzuiger die tegen een tafelpoot botst, even stilstaat en dan van richting verandert. Vraag: "wat moet die machine daarvoor weten, beslissen en doen?" |
| 1 | 25 min | Instructie | De regelkring herhaald van week 12 (meten → vergelijken → bijsturen) en hertaald naar de robot: meten (sensor) → beslissen (als-dan-anders) → handelen (motoren) → opnieuw meten. Dit draait allemaal ín de eeuwige lus. |
| 1 | 10 min | Begeleid | HC-SR04 monteren op de geprinte houder vooraan; bedrading herhalen vanuit week 12 (5 V, GND, Trig, Echo). |
| 2 | 50 min | Zelfstandig | Sensorwaarde live volgen via de seriële monitor terwijl iemand een hand voor de sensor beweegt. Daarna de obstakel-logica bouwen: als afstand < 15 cm dan stop → achteruit → draai, anders vooruit. |
| 3 | 50 min | Zelfstandig | Testen en tunen op een parcours met kartonnen obstakels. Alternatief/extra voor wie snel klaar is: een lijnvolger bouwen met 2 IR-sensoren (zigzag-principe). |
| 4 | 50 min | Zelfstandig | Snelheidsmeting: 2 m afmeten, tijd klokken met de stopwatch, v = afstand ÷ tijd berekenen. Resultaat op het klasbord voor de ranglijst. |
| 5 | 35 min | Verdieping | Mini-onderzoek: meet dezelfde 2 m met een verse batterij en met een halfvolle. Wie klaar is: uitbreiding of side quest. Wie vastzit: klassikale debug-ronde. |
| 5 | 15 min | Afsluiting | Logboek: obstakel-logica-schema + snelheidstabel. Exit-vraag: "noem de vier stappen van de regelkring van jouw robot." Opruimen, XP. |
Instructie: meten, beslissen, handelen
1 · De sensor vooraan
De HC-SR04 komt in een geprinte houder vooraan op het chassis — een mooie mini-Fusion-oefening (en een voorproefje van week 19). Bedrading zoals in week 12: 5V, GND, Trig (puls sturen), Echo (echo lezen). Het meetblok in mBlock geeft de afstand meteen in centimeter.
Let op de montagehoek: de sensor moet recht vooruit kijken. Scheef gemonteerd "ziet" hij obstakels naast het parcours in plaats van ervoor.
2 · De regelkring van de robot
- Meten — de ultrasone sensor meet de afstand tot wat er vóór de robot staat.
- Beslissen — het programma vergelijkt: is die afstand kleiner dan 15 cm?
- Handelen — te dichtbij? Stop, rij achteruit, draai. Genoeg ruimte? Rij gewoon vooruit.
- … en opnieuw meten — de lus draait door en de robot controleert meteen het effect van zijn eigen actie. Precies zoals de straatlantaarn van week 12, maar nu met wielen.
Dit is dé kernvraag voor de uitleg bij Boss 3 in week 20: kán je in één zin zeggen waarom dit een regeling is en geen sturing?
3 · Obstakel-logica in blokken
Vier stappen in de mond van de eeuwige lus: meten, een als-dan-anders om te beslissen, en in elke tak een andere handeling.
wanneer Arduino Uno opstart
herhaal voortdurend
zet afstand op lees ultrasone sensor (trig 12, echo 13)
als afstand < 15 dan
stop beide motoren
wacht 0.2 seconden
rij achteruit gedurende 0.4 s
draai rechts gedurende 0.3 s
anders
rij vooruit
Zelfde familie als puzzel 6 in het Blokkenboek (de straatlantaarn) — alleen zit hier een hele reeks handelingen ín de "dan"-tak in plaats van één blok.
Snelheid meten: v = afstand ÷ tijd
Meet 2 m af met het meetlint, klok de tijd van start tot finish, en reken: v (m/s) = afstand ÷ tijd.
Zet de resultaten van de hele klas op het bord — en test daarna dezelfde robot met een halfvolle
batterij. Merk je het verschil? Minder spanning betekent minder vermogen, dus een tragere robot: mooi
bewijsmateriaal voor de "batterijen leeg = rare bugs"-les uit level 3.
Opdrachten
Kernopdracht (iedereen)
- Monteer de HC-SR04 vooraan (geprinte houder) en test de meting via de seriële monitor.
- Bouw de obstakel-logica: afstand < 15 cm → stop, achteruit, draai; anders vooruit.
- Test op het parcours met minstens 3 verschillende obstakels/hoeken.
- Meet je snelheid over 2 m (v = afstand ÷ tijd) en zet je tijd op de klasranglijst.
- Herhaal de meting met een minder volle batterij en noteer het verschil.
- Logboek: obstakel-schema + snelheidstabel + korte uitleg van de regelkring.
Basis-pad
Obstakel-logica zonder achteruit-stap: bij afstand < 15 cm gewoon stoppen (geen draaimanoeuvre). De snelheidsmeting blijft verplicht (dat ís het onderzoek), eventueel met een buddy die de stopwatch bedient.
Uitbreidingen
- Lijnvolger: 2 IR-sensoren, zigzag-principe — een heel ander soort "denken".
- Slimmer draaien: draai afwisselend links en rechts zodat de robot niet blijft vastzitten tussen twee obstakels.
- Drie zones: ver = normaal, middelver = trager, dichtbij = stop (drie als-blokken in plaats van één drempel).
Materiaal deze week
- HC-SR04 ultrasone sensoren + geprinte voorhouders (1 per robot)
- IR-lijnsensoren voor wie de uitbreiding lijnvolger doet
- Kartonnen obstakels/dozen, zwarte tape voor een mini-lijnvolgstrook
- Meetlinten (2 m-lijnen), stopwatches, klasranglijst-bord
- Volle én halfvolle batterijen voor het batterij-experiment
Leerkracht-hoek
- Zwakke batterijen geven rare bugs: een robot die maar naar één kant draait of "de sensor lijkt kapot" is vaak gewoon leeg. Leer de leerlingen eerst spanning meten met de multimeter, dán pas code debuggen.
- Meetfout is geen ramp: als de gemeten snelheid tussen groepjes flink verschilt (batterij, wrijving, wielslip), is dat prima leermateriaal — vraag ernaar in het logboek in plaats van het te verbergen.
- Regelkring is toetsleerstof: "meten → beslissen → handelen → opnieuw meten" komt terug op toets 3 (week 19) en in de mondelinge uitleg bij Boss 3 (week 20).
- Sensorhouder ontbreekt nog? Een simpele tape-oplossing mag tijdelijk; de geprinte houder wordt hoe dan ook een oefening in week 19 (accessoire-ontwerp).
- Vooruitblik: volgende week een Fusion-accessoire + parcours-training, en in blok 1 van week 19 toets 3.
Side quests die hier mooi bij passen
CAD-Wizard (de geprinte sensorhouder telt mee) ·
Debug-Detective (leerkracht saboteert een obstakel-logica: verwissel
< en >) · Veiligheidsinspecteur (parcours en obstakels veilig
opgesteld).