6. 第六課 光控自動窗戶

6.1. 任務背景

智能家居窗戶作為一種可實現智能操控的窗戶,比起傳統的窗戶來說操控更加的方便,也更加的安全。這節課我們就來製作一個光控的自動窗戶,它具有自動感應光照強度的功能,從而根據光線的變化自動調節窗戶開合。

6.2. 器材準備

Microbit 主板、擴展板、電池盒、2 節 AAA 電池、S90 舵機、雨滴傳感器模塊、連接線、數據線。

6.3. 了解光控自動窗戶的原理

本課程製作的光控自動窗戶是利用光敏傳感器和舵機實現的,其原理是利用光敏傳感器感受外界的光照強度變化,並判斷光照強度是否適合開窗,如果光照強度合適時,那麽控制舵機把窗戶打開;反之,如果關照強度不適合開窗,那麽關閉窗戶。

6.4. 了解光敏傳感器和數碼管顯示器

光敏傳感器

光敏電阻是用硫化鎘或硒化鎘等半導體材料制成的特殊電阻器,其工作原理是基於內光電效應。光照愈強,阻值就愈低,隨著光照強度的升高,電阻值迅速降低,亮電阻值可小至 1KΩ 以下。光敏電阻對光線十分敏感,其在無光照時,呈高阻狀態,暗電阻一般可達 1.5MΩ。光敏電阻的特殊性能,隨著科技的發展將得到極其廣泛應用。光敏傳感器它也可廣泛應用於各種光控電路,比如控制和調節燈光。光敏電阻對環境光線最敏感,一般用來檢測周圍環境的光線亮度等 。

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本課程使用的光敏傳感器有 G、V、S 三個引腳。G 為 GND 接地,V 為 VCC 接高電平,S 為數據傳送管腳。

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6.5. 光控自動窗戶安裝

課程中的窗戶是利用 S90 舵機作為門開關的動力機構,因此在安裝舵機前,要先對舵機進行調零,明確舵機的擺動角度範圍,再安裝到房子上,其安裝步驟如下:

1)調零舵機,確定舵臂的擺動方向

2)用M2自攻螺絲把窗橫杆和舵臂組裝固定,如圖所示。

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3)用 M2*8 螺絲把舵機和舵機支架組裝連接,如圖所示。

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4)然後用M2自攻螺絲把門杆安裝在舵機上,如圖所示。

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5)把M3螺母裝在窗體上,然後用 M2*12 螺絲把窗橫杆安裝在舵機上,如圖所示。

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6)把M3螺母裝在窗體上,然後用 M2*12 螺絲把窗橫杆安裝在舵機上,如圖所示。

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7)接著用 M2*8 螺絲把光敏傳感器安裝在屋頂木板上,如圖所示。

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6.6. 程序設計

算法設計

根據光控自動窗戶的原理,其算法設計如下:

第一步:設定光照強度的閾值

第二步:如果大於光照強度閾值,窗戶打開;如果小於光照強度閾值,窗戶關閉

第三步:結束算法

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硬件連接

光敏傳感器接在 microbit 擴展板上的 P1 管腳,舵機接擴展板上的 P2 管腳。

傳感器和執行器 主控板
光敏傳感器 P1
舵機 P2


6.7. 總結

本節課我們學習了光敏傳感器的特點及其使用,並了解光控窗戶的原理,通過製作光控自動窗戶,實現了當光照強時,打開窗戶;反之,關閉窗戶的功能。