LAB06 - 太陽能光追蹤系統

--- title: LAB06 - 太陽能光追蹤系統 slideOptions: transition: slide transitionSpeed: 'fast' theme: league ---  ###### tags: `js-iot` `lab` 返回[電子電路實驗與JavaScript物聯網應用](/s/8Q89ww-EQlOg8zy7XSTlCw) ## LAB 06 <br> <span style="color:#F9BF45;">太陽能光追蹤系統</span> ###### [點我開啟簡報模式](/@BEExANT-ta/H1vjoHCBY#) ###### <kbd>ESC</kbd> 鍵進入總覽模式 ###### <kbd>←</kbd> <kbd>↑</kbd> <kbd>↓</kbd> <kbd>→</kbd> 切換頁面 --- ## 目標 **利用光敏電阻的數據判斷，使模組上的平臺往手電筒/太陽光最亮的方向移動，並量測太陽能板的電壓，觀察追蹤前後的差異。** --- ## 使用材料 - **JavaScript開發板** - **220Ω 電阻** - **光敏電阻** - **伺服馬達** - **太陽能壓克力模組** - **杜邦線** --- ## 線路圖 :::warning :zap: 圖上麵包板正負極與實際不同，需注意正負極 ::: ---- <center> <img src="https://i.imgur.com/hB13kVH.png" width="75%"></img> </center> --- ## 設計原理 - 以每==兩個光敏電阻表示為一方向==，共取==四個方向==值，==左右==方向影響==X軸==旋轉，==上下==方向影響==Y軸==旋轉，使四個方向值維持在一定的範圍內，讓太陽能板輸出的電壓較穩定。 ---- - 在模組的==兩側各有一個按鈕==，為模組的==極限開關==，當==按鈕被按下==且==馬達轉向為對應開關的方向==時，==停止馬達==運轉，==例：正轉時碰到按鈕，此時無法繼續正轉，但可以反轉==。 --- ## 注意事項 - 由於壓克力架較為脆弱，實作時需==確保極限開關觸碰時能正確停止馬達運轉==，若在==碰到極限開關還繼續往下運轉則會損壞壓克力架==。 - 實作開始時先將兩個馬達設為90度，且上面的面板需置中。 --- ## 範例程式新增程式檔並命名 ==LAB06 - 太陽能光追蹤系統==，將以下程式碼複製貼上程式編輯區執行。 ```javascript= let up = DATA.adc[0] + DATA.adc[1]; let down = DATA.adc[2] + DATA.adc[3]; let left = DATA.adc[0] + DATA.adc[2]; let right = DATA.adc[1] + DATA.adc[3]; let btn_CCW = DATA.adc[4]; let btn_CW = DATA.adc[5]; let range = 20; let v = Math.round((DATA.adc[15] / 1024 * 3.3)*100)/100; window.roll = 90; window.pitch = 90; if (btn_CW == 1024 && pitch < 90) { servo[7].set(90); pitch = 90; console.log("觸碰正轉極限開關!"); } if (btn_CCW == 1024 && pitch > 90) { servo[7].set(90); pitch = 90; console.log("觸碰反轉極限開關!"); } delay(300); if (left > right && left - right > range) { roll = roll + 1; } if (right > left && right - left > range) { roll = roll - 1; } if (Math.abs(left - right) <= range) { console.log("左右光感測平衡"); } servo[6].set(roll); console.log("roll轉角: " + roll); delay(300); if (roll >= 130) { roll = 130; } if (roll <= 50) { roll = 50; } if (up > down && btn_CCW != 1024) { pitch = 120; console.log("反轉下降中..."); } if (down > up && btn_CW != 1024) { pitch = 70; console.log("正轉上升中..."); } if (Math.abs(up - down) < range) { pitch = 90; console.log("上下光感測平衡"); } servo[7].set(pitch); console.log("pitch轉角: " + pitch); console.log("太陽能板輸出電壓: " + v); ``` --- ## 程式解說逐行解釋程式意義。 ---- ```javascript= let up = DATA.adc[0] + DATA.adc[1]; let down = DATA.adc[2] + DATA.adc[3]; let left = DATA.adc[0] + DATA.adc[2]; let right = DATA.adc[1] + DATA.adc[3]; ``` - 以區域變數定義==四個方向==，每一變數中的值為==兩個光敏電阻的ADC值相加==。 ---- ```javascript= let btn_CCW = DATA.adc[4]; let btn_CW = DATA.adc[5]; let range = 20; let v = Math.round((DATA.adc[15] / 1024 * 3.3)*100)/100; ``` - 以區域變數定義 ==正轉極限開關(CW,預設第6個ADC)== 與 ==反轉極限開關(CCW,預設第5個ADC)== 及誤差範圍值。 - 以區域變數定義 v 為第16個腳位的ADC轉換電壓值(太陽能板輸出電壓)。 ---- ```javascript= window.roll = 90; window.pitch = 90; ``` - 以全域變數定義 ==roll==(繞X軸旋轉) 與 ==pitch==(繞Y軸旋轉)，分別表示==左右轉角==與==前後傾角==。 - 由於只能以==指定角度==控制伺服馬達，故需定義全域變數==記錄變化後的角度==。 **roll值與pitch值在這邊對馬達==控制的方式不同==，==roll==為指定馬達==左右轉至指定的角度==，==pitch==則是設定馬達==持續的正轉或反轉==，進而==控制前後傾角==**。 ---- ```javascript= if (btn_CW == 1024 && pitch < 90) { servo[7].set(90); pitch = 90; console.log("觸碰正轉極限開關!"); } if (btn_CCW == 1024 && pitch > 90) { servo[7].set(90); pitch = 90; console.log("觸碰反轉極限開關!"); } delay(300); ``` - 當==正轉==極限開關被觸發且馬達為==逆時針==旋轉時，停止下方馬達運轉，pitch值設為90，並顯示對應訊息。 - 當==反轉==極限開關被觸發且馬達為==順時針==旋轉時，停止下方馬達運轉，pitch值設為90，並顯示對應訊息。 ---- ```javascript= if (left > right && left - right > range) { roll = roll + 1; } if (right > left && right - left > range) { roll = roll - 1; } ``` - 當==左大於右== 且 ==左減去右== 大於誤差值時，roll的角度==加一==，將模組向==左邊==轉。 - 當==右大於左== 且 ==右減去左== 大於誤差值時，roll的角度==減一==，將模組向==右邊==轉。 ---- ```javascript= if (Math.abs(left - right) <= range) { console.log("左右光感測平衡"); } ``` - 使用==Math.abs==這個函式將==左減去右==的差取絕對值，當值在誤差範圍內時，顯示對應訊息，不對roll(左右轉角)做任何改變。 ---- ```javascript= servo[6].set(roll); console.log("roll轉角: " + roll); delay(300); ``` - 將前面運算完的==roll==(左右轉角)值設定給==上方馬達進行控制，並顯示目前roll數值。 ---- ```javascript= if (roll >= 130) { roll = 130; } if (roll <= 50) { roll = 50; } ``` - 將==roll==值控制在==一定範圍內(50~130)==，不讓roll值超過範圍，防止模組過度旋轉而損壞。 ---- ```javascript= if (up > down && btn_CCW != 1024) { pitch = 120; console.log("反轉下降中..."); } if (down > up && btn_CW != 1024) { pitch = 70; console.log("正轉上升中..."); } ``` - 當==上大於下== 且 ==反轉極限==開關==未觸發==時，將==pitch==(前後傾角)設為==120==，代表馬達將以==反轉運作==，並顯示對應訊息。 - 當==下大於上== 且 ==正轉極限==開關==未觸發==時，將==pitch==(前後傾角)設為==70==，代表馬達將以==正轉運作==，並顯示對應訊息。 ---- ```javascript= if (Math.abs(up - down) < range) { pitch = 90; console.log("上下光感測平衡"); } ``` - 使用==Math.abs==這個函式將==上減去下==的差取絕對值，當值在誤差範圍內時，將==pitch==(前後傾角)設為==90(表示停止)==，並顯示對應訊息。 ---- ```javascript= servo[7].set(pitch); console.log("pitch轉角: " + pitch); console.log("太陽能板輸出電壓: " + v); ``` - 將前面運算完的==pitch==(前後傾角)值設定給==下方馬達==進行控制，並顯示目前pitch數值與轉換後的太陽能板電壓值。 --- ## 參數修改為方便實作，以下會將範例程式中可修改的參數標示出來，進行實作時只需修改對應參數，並觀察結果即可。 :::warning :zap: 詳細內建JS參數參考 - [內建Js參數及功能總覽](/s/51F8nDF3Ss6M2DmGoRJQbA) ::: ---- :::success **let range = ==x==** ::: - x為誤差範圍值，意思是光敏電阻間的差值在這個範圍內表示平衡，建議為20~50，依據環境不同進行調整。 ---- :::success **DATA.adc[==x==]** ::: - x可代入 0 ~ 15，表示取得第1 ~ 16個腳位的ADC資料，依據使用的腳位填入對應的數字。 ---- :::success **roll = roll + ==x==** **roll = roll - ==x==** ::: - x的值至少為1，代表每次模組左右旋轉的角度，角度越小移動越精確。 ---- :::success **pitch = ==x==** ::: - x的值為90時表示停止，大於90表示反轉，小於90表示正轉，與90相差越大轉速則越快。 --- ## 範例影片 {%youtube F425dfKsWgk %} ---- {%youtube GFqc7d3-tLQ %} <a class="btn btn-warning" style="width:100%;color:#333333;" href="/s/8Q89ww-EQlOg8zy7XSTlCw" role="button"> 電子電路實驗與JavaScript物聯網應用 **⇨** </a> <a class="btn btn-primary" style="width:100%;" href="/s/l41cgJCKSDi3mo_kf1AsXA" role="button"> **⇦** 太陽能光追蹤系統原理 </a>