Dokumentace
Powered by

# Infrared

# 1. Vzdělávací cíl

  • Žák chápe pojem infračervené záření (IR) jako část elektromagnetického spektra.
  • Žák rozlišuje rozdíl mezi viditelným světlem, ultrafialovým a infračerveným zářením.
  • Žák zná způsoby vzniku a detekce infračerveného záření.
  • Žák porozumí využití infračerveného záření v technice, přírodě i každodenním životě.

# 2. Úvodní motivační část

  • Otázka: „Jak je možné, že dálkový ovladač od televize funguje, i když nevidíme žádné světlo?“
  • Diskuse: infračervené záření je neviditelné pro lidské oko, ale přístroje ho dokážou zachytit.
  • Přechod: infračervené záření je tepelné záření, které vydává každé těleso s určitou teplotou.

# 3. Výklad pojmu

  • Elektromagnetické záření – přenos energie vlněním (spektrum od rádiových vln až po gama záření).
  • Infračervené záření (IR) – oblast elektromagnetického spektra s delší vlnovou délkou než viditelné světlo:
    • vlnová délka: cca 780 nm – 1 mm.
  • Zdroj IR záření – každé těleso s teplotou vyšší než 0 K (absolutní nula).

Vlastnosti:

  • Neviditelné lidským okem.
  • Vnímáme je jako teplo.
  • Lze je zaznamenat speciálními detektory (např. IR senzory, termokamery).

# 4. Jednotky a pojmy

  • Vlnová délka: nanometr (nm) nebo mikrometr (µm).
  • Frekvence: Hz.
  • Tepelný tok: W.
  • Stefan–Boltzmannův zákon – intenzita vyzařování tělesa roste se 4. mocninou teploty.

# 5. Měření infračerveného záření

  • IR senzory a čidla – zaznamenávají tepelné záření.
  • Pyranometry – měří infračervené záření ze Slunce.
  • Termokamery – zobrazují rozložení teploty na povrchu tělesa.
  • Fotodiody / fototranzistory citlivé na IR – používají se v dálkových ovladačích.

# 6. Význam infračerveného záření

  • Příroda a životní prostředí – ohřev Země slunečním zářením, teplotní hospodářství organismů.
  • Technika – dálkové ovládání (televize, klimatizace), infračervená komunikace.
  • Medicína – fyzioterapie (zahřívací lampy), měření teploty bezkontaktním teploměrem.
  • Bezpečnost a vojenství – noční vidění, sledování pohybu osob a zvířat.
  • Průmysl – sušení, ohřev materiálů, kontrola kvality pomocí termokamer.

# 7. Speciální pojmy

  • Tepelné záření – elektromagnetické záření vyzařované tělesem podle jeho teploty.
  • Noční vidění – technologie využívající IR k zobrazení ve tmě.
  • Pasivní infračervený senzor (PIR) – snímá změnu tepelného záření (používá se v alarmu nebo u automatického rozsvěcení světel).
  • Termografie – zobrazení rozložení teploty na povrchu těles.

# 8. Didaktické tipy

  • Praktická ukázka: použít dálkový ovladač a kameru mobilu – žáci uvidí IR světlo, které normálně není vidět.
  • Experiment: měření teploty různých předmětů bezkontaktním IR teploměrem.
  • Diskuse: proč se zvířata (např. hadi) dokážou orientovat pomocí tepelného záření.
  • Mezipředmětové vazby: biologie (termocepce u živočichů), fyzika (elektromagnetické spektrum), zeměpis (skleníkový efekt).

# 9. Shrnutí

  • Infračervené záření je elektromagnetické záření s vlnovou délkou delší než viditelné světlo.
  • Vnímáme je jako teplo.
  • Využívá se v technice, medicíně, průmyslu i bezpečnosti.
  • Lze jej měřit a zobrazovat pomocí IR senzorů a termokamer.

# Černá Bílá

# 1. Cíl

  • Naučit se používat 5-kanálový IR senzor TCRT5000 k detekci čáry.
  • Naprogramovat vozítko, aby následovalo bílou čáru, dokud nenarazí na černý bod nebo pruh.
  • Pochopit princip rozlišení kontrastu pomocí IR senzoru.

# 2. Pomůcky

  1. BBC Micro:bit v2
  2. Robotrix vozítko
  3. USB-A / microUSB kabel
  4. 5-kanálový IR senzor TCRT5000
  5. Počítač s MakeCode (https://makecode.microbit.org)
  6. Podložka s černou a bílou čárou

# 3. Co to dělá

  • Vozítko se pohybuje dopředu po bílé čáře.
  • Jakmile senzor detekuje černou plochu/pruh, vozítko se zastaví.

Postup v MakeCode (slovní návod):

  1. Otevři makecode.microbit.org → Nový projekt.
  2. Přidej bloky pro ovládání motorů (Robotrix Extension) a 5-kanálový IR senzor.
  3. V nekonečné smyčce (forever):
    • Pokud všechny kanály čidla detekují bílou → motory dopředu.
    • Pokud jeden nebo více kanálů detekuje černou → motory zastavit.
  4. Nahraj program a vyzkoušej na černobílé trati.

# 4. Testování

  • Polož vozítko na začátek bílé čáry.
  • Sleduj, zda zastaví na černém bodě.

# 5. Časté chyby a tipy

  • Nevhodné osvětlení – IR senzory mohou reagovat na slunce nebo lampy, dej vozítko do stabilně osvětleného prostoru.
  • Špatné kalibrování prahu – nastav citlivost senzoru tak, aby správně rozeznal černou a bílou.
  • Smyčka – smyčka měření musí běžet nepřetržitě, jinak vozítko nezastaví včas.

# Sleduj čáru

# 1. Cíl

  • Naprogramovat vozítko, aby autonomně sledovalo bílou čáru na podložce.
  • Pochopit řízení motorů podle více kanálů IR senzoru (vyrovnávání a korekce směru).

# 2. Pomůcky

  • BBC Micro:bit v2
  • Robotrix vozítko
  • USB-A / microUSB kabel
  • 5-kanálový IR senzor TCRT5000
  • Počítač s MakeCode
  • Bílá čára na tmavém podkladu

# 3. Co to dělá

  • Vozítko se pohybuje po čáře a automaticky koriguje směr, pokud čidla detekují odchylku.

Postup v MakeCode:

  1. Otevři nový projekt.
  2. Přidej bloky pro motory a IR senzor.
  3. V forever smyčce:
    • Levé kanály detekují čáru → otáčej mírně doprava.
    • Pravé kanály detekují čáru → otáčej mírně doleva.
    • Střední kanály detekují čáru → motory rovně.
  4. Nahraj program a spusť trasu.

# 4. Testování

  • Sleduj, zda vozítko zůstává přesně na bílé čáře, i při zatáčkách.

# 5. Časté chyby a tipy

  • Příliš rychlá jízda – senzory nestačí vyhodnotit čáru včas → zpomal.
  • Nesprávná kalibrace kanálů – každé čidlo musí být správně nastavené pro kontrast.

# Kampak teď?

# 1. Cíl

  • Naprogramovat vozítko, aby na křižovatce rozhodovalo, kam pojede.
  • Procvičit logiku rozhodování (if–then–else / náhodný výběr) podle detekce čáry více kanály IR senzoru.

# 2. Pomůcky

  • BBC Micro:bit v2
  • Robotrix vozítko
  • USB-A / microUSB kabel
  • 5-kanálový IR senzor TCRT5000
  • Počítač s MakeCode
  • Trať s křižovatkami (bílá čára na tmavém podkladu)

# 3. Co to dělá

  • Vozítko sleduje čáru.
  • Při křižovatce (více čidel detekuje čáru) volí směr: předem stanovený scénář nebo náhodně.

Postup v MakeCode:

  1. Otevři nový projekt.
  2. Přidej bloky motorů a IR senzoru.
  3. V forever smyčce:
    • Normální čára → motory rovně / korekce podle kanálů.
    • Křižovatka → použij if–then–else nebo random blok → rozhodnutí o směru (doprava, doleva, rovně).
  4. Nahraj a otestuj.

# 4. Testování

  • Umísti vozítko před křižovatku.
  • Sleduj, zda správně reaguje a zvolí směr podle logiky.

# 5. Časté chyby a tipy

  • Nesprávná detekce křižovatky – některé kanály musí zaznamenat čáru současně.
  • Random volba mimo trať – dej vozítku prostor a jasně vyznačené cesty.
  • Kalibrace senzoru – nesprávný kontrast → špatná detekce křižovatky.

MARS Engineers © Copyright 2025. Všechna práva vyhrazena.