【CAVEDU講堂】不藏私!超實用感測器大公開

作者/圖片來源:CAVEDU 教育團隊

本文將介紹由CAVEDU X 機器人王國共同出品的教學套件包中的感測器介紹,想了解更多教學教學材料包中的感測器使用範例,歡迎多加利用本團隊的GitBook網站 喔!接下來,由筆者分享幾項好玩有趣的感測器,大家不妨試試喔!

全文大綱

  • 各式LED模組
  • 蜂鳴器
  • 土壤濕度感測器
  • 火焰感測器
  • 手指偵測心跳模組、心律感測器
  • STEAM課程推薦法寶-教學材料套件
    • 洞洞么教學套件材料包
    • 洞洞兩教學套件材料包
    • BOSON電子積木套件

各式LED燈模組

LED燈是最簡易的發光模組,顏色也非常多種選擇以紅、黃、綠為常見顏色(有時也會有藍色)。LED燈模組目前已廣泛應用於LED顯示螢幕、指示燈、交通燈、汽車燈、照明燈、裝飾燈等方面。

另外三色LED模組也是經常使用的感測器模組之一,三色RGB LED有分為共陽極、共陰極的部分,各位在使用的時候請記得要留意一下喔。

「共陽極」為共同使用同一個電源,當 R/G/B的腳位拉高到 3.3V/5V,電流就不會流過,LED就不會點亮;當R/G/B的腳位拉低,電流就會流過,LED 就會點亮。而「共陰極」則是共同使用同一個接地,當給R/G/B給高電位的時候LED就會點亮,R/G/B給低電位的時候LED就不會點亮。

另外筆者加碼介紹,超大顆LED紅綠燈整合模組,此模組在製作交通號誌或是需要紅綠燈的物聯網實作專題中,它將紅、綠、黃LED燈結合再一起,如果想要做道路情境模擬時這個模組非常實用喔!

蜂鳴器

蜂鳴器在物聯網實作課程中常見使用的感測器,舉凡會需要發出警報、告示、提醒的聲音時,都會非常直覺地使用它喔!而蜂鳴器又分為「有源蜂鳴器」及「無源蜂鳴器」,「有源蜂鳴器」僅能發出單一頻率的聲音;「無源蜂鳴器」可依據不同的頻率發出不同聲調的聲音。

如果您是想讓蜂鳴器當作單一警示音時,可直接使用有源蜂鳴器即可,利用高低電位交錯所發出聲音或靜音。

換而言之,如果您是想讓蜂鳴器演奏出一首曲的旋律,那麼就要使用無源蜂鳴器,無源蜂鳴器模組為脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation)訊號,只要依照曲的旋律宣告,音樂的旋律即可使用無源蜂鳴器發出一首曲的高低音。

如何分辨有源及無源蜂鳴器:

*本影片教學為洞洞么教學材料包內有源及無源蜂鳴器之說明,提供給大家做參考喔!

土壤濕度感測器

土壤濕度感測器可以檢測出土壤濕度,廣泛應用於節水農業灌溉、溫室、花卉蔬菜、草地牧場、土壤速測、植物培養、科學試驗等領域。

在物聯網實作中,您可以自己設計出一個自動澆花的程式,當您忙碌或長時間不在家中可以利用此模組來達成自動澆花的專題。

火焰感測器

火焰感測器模組為可偵測火焰的強度或是有無火焰等功能的感測器,此類感測器常見應用為消防安全預防措施啟動,如自動灑水裝置或是火災警報器。

火焰感測器模組有類比跟數位輸出,類比訊號可以顯示火焰的強度,數值越小代表感測器偵測到的火焰越強,數值越大代表沒有火焰。數位訊號可以判斷有沒有火焰0代表偵測到火焰1代表偵測沒偵測到火焰。

*使用火焰感測器時請注意安全喔!感測器與火焰要保持一定距離,以免高溫損壞感測器,當火焰越大,測試距離越遠。

更多火焰感測器教學資源

手指偵測心跳模組、心律感測器

手指偵測心跳模組由紅外線LED和光敏電晶體所構成,原理是透過手指放在紅外線發射器和光敏電晶體之間後,隨著心臟跳動,光敏電晶體的電阻值也在不斷變化,通過這種變化來檢測心跳。為防止外界光線對資料造成影響,最好將手指偵測心跳模放在一個封閉的盒子裡或是用套子包住感測器,在進行心跳檢測。

BOSON的心律監測感測器採用光學技術通過皮下毛細血管內的血氧量變化來檢測人體的心率,心率檢測可廣泛應用於可穿戴設備、健身輔助器材等場景。

心律感測器則用於測試人的心率,通過簡單連接心跳貼片,連貼到左心房、右心房跟兩個心房中間,編輯相對應的程式即可偵測人的心率。

手指偵測心跳模組、心律感測器還有BOSON的心律監測感測器都是用來偵測心跳速率的模組但使用方法跟方便性各有不同,歡迎參考下方教學資源列表。

STEAM課程推薦教學材料套件

1. 洞洞么教學材料包

洞洞么材料包使用的開發板是LinkIt™ 7697 開發板 搭配 LinkIt™ 7697 NANO 擴充板

可使用的模組包括但不限於以下介紹提供的模組,並且大部分的感測器直接接3PIN杜邦線即可使用。

更多洞洞么教學材料包模組使用教學

材料包亮點:

2. 洞洞兩教學材料包

洞洞兩教學材料包使用的開發板是科易KEYES ARDUINO UNO R3開發板搭配擴充板,目前有不用使用擴充板的KEYES UNO R3超夠力版也可以搭配使用。

可使用的模組包括但不限於以下介紹提供的模組,並且大部分的感測器直接接3PIN杜邦線即可使用。

更多洞洞兩教學材料包模組使用教學

材料包亮點:

  • 科易KEYES Arduino UNO R3 開發板,FCC認證。
  • 適用於全國貓咪盃SCRATCH硬體組競賽。

3. BOSON電子積木套件

BOSON電子積木套件為一簡易操作又功能豐富的積木式教學套件(延伸閱讀:與您一同迎接跨領域導向式學習:面臨科技浪潮該如何挑選合適的教學套件呢?)。

不需要編寫任何程式即可上手,裡面也有許多有趣的感測器可以使用,例如.一般常見的溫溼度感測器、光感測器、傾斜感測器、聲音感測器等等……

可以結合樂高積木等等做成一個智慧小屋(延伸閱讀:【電子積木玩程式】 STEAM好好玩: 樂高小屋大改造!!結合BOSON電子積木、micro:bit,立馬升級成智慧小屋!)。

另外還有比較特別的心律監測感測器、酸鹼值感測器等等也都可以使用看看。

更多BOSON電子積木使用教學

套件亮點:

  • 外觀可愛操作上較為親切。
  • 不需要編寫程式也可以學習初階數位邏輯。
  • 可與樂高、磁鐵、螺絲等相關材料相容,讓創作能夠無限制。
  • 可搭配Micro:bit、Linkit 769開發板。

除了目前的這三套教學套件外,也有其他的感測器模組喔!如上述提到的火焰感測器、手指偵測心跳模組、心律感測器等感測器模組

(本文經CAVEDU同意轉載,原文連結;責任編輯:吳芝頤)

CAVEDU 教育團隊

Author: CAVEDU 教育團隊

CAVEDU 教育團隊是由一群對教育充滿熱情的大孩子所組成的機器人科學教育團隊。致力推動國內機器人教育。

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