# 校園電動大門
> ## [time=2節] [name=5,6年級]
> 校園電動大門除了具備基本的開關門功能，主要還考量如何提升安全性、便利性與智慧化，讓校園管理更有效率。安全防夾功能，通常透過感測器來實現，當大門關閉過程中，若感測器偵測到門軌上有物體（例如學生、腳踏車或書包），大門會立即停止或自動反向開啟，以避免任何夾傷事故。
:::spoiler **課程目標**
- 能理解電動大門的工作原理,並利用現有零件組裝成具體雛形以符合使用情境。
- 理解馬達控制與感測器應用
- 能在測試的過程中找出錯誤並逐一修正，能與伙伴分工合作解決問題。
- 強化安全意識，設計具備防夾功能的智慧門控系統
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:::spoiler **學習內涵**
- 資 E2 使用資訊科技解決生活中簡單的問題。
- 科 E1 了解平日常見科技產品的用途與運作方式。
- 科 E7 依據設計構想以規劃物品的製作步驟。
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:::spoiler **準備工作**
1. MATRIX Future Innovators Set
- [板載-按鈕](https://hackmd.io/J2QGuh7DQmaDHez8KTBNrw?stext=167%3A5%3A0%3A1758443978%3AdOc1rD&both=)
- [微動觸碰開關x2](https://hackmd.io/J2QGuh7DQmaDHez8KTBNrw?stext=1263%3A4%3A0%3A1758443765%3ALhZ4Sp&both=)
- TT直流馬達x2
2. 其他材料
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## 1.引起動機 (5分鐘)

- 引導學生觀察現實生活中的電動門，例如校門或電梯門，討論其功能。
- 討論電動門除了開關之外，還需要具備哪些重要的安全功能？（例如：門口有人或物品時會自動停止或後退）。
- 介紹本次課程目標：我們要使用積木程式和Matrix套件來製作一個有「防夾功能」的校園電動大門模型。

### 紅外線感應光幕
光幕感測，當系統感測到乘客或物體時，車廂門停止關門動作並立即反轉開啟。

## 2.知識點教學 (20分鐘)
### 2-1 感測器應用
說明微動觸碰開關的工作原理，利用槓桿原理，輕微的觸碰即可按壓到開關以觸發訊號。

### 2-2 馬達控制
1. 介紹如何透過馬達上的齒輪來帶動大門上的齒條,讓原本轉動的圓周運動,改成直線運動。
2. 使用積木程式控制馬達動力大小及轉向，**如果**按下Up鍵就啟用馬達轉動,指令一旦送出馬達即持續轉動，直到**停止**的指令下達,本例讓馬達用50%的動力正向轉動,等待微動觸碰開關按下後才停止運轉,以免撞壞大門或夾傷人。(Break的方式像是剎車的效果、Coast則是類似放掉油門自然放慢的效果)

### 2-3 加上另一個條件判斷
- 當馬達在運轉（大門開啟或關閉）的過程中,除了依據微動觸碰開關來停下馬達,還需考量開啟或關閉過程中能否由人力隨時按下按鈕停下大門,這樣不但可以依需求將大門開到任意大小的出入口,也可以人力判斷可能夾傷人而提早按停馬達。
- 在**等待微動觸碰開關D1是否按下**指令中加入<>或<>的方塊,這樣除了原來==微動觸碰開關D1是否按下==的條件之外,還可以加上==主機按鍵是否按下==條件,只要兩個條件中的其中一個成立,都可以停下馬達。

## 3. 實作(30分鐘)
:::success
#### 1. 製作自動門模型(如下圖),馬達齒輪傳動齒條可以讓門片順著軌道移動,門片兩端安裝微動開關,做為開關門的極限偵測。
#### 2. 編輯程式上傳主機控制:如果按下Up鍵,馬達轉動關門,碰到微動開關1或按下Down鍵立刻停下;如果按下Down鍵,馬達轉動開門,碰到微動開關2或按下Up鍵立刻停下。
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### 3-1 硬體佈建
指導學生利用金屬結構件組合出電動大門模型,並加入馬達、感測器和主機進行連接。
<center>⬆️電動大門模型-由外往內看</center>

<center>⬆️電動大門模型-由內往外看</center>

<center>⬆️馬達透過齒輪及齒條傳動大門</center>


<center>⬆️注意微動開關安裝位置要略超出大門才有辦法觸發</center>


<center>⬆️開門的極限亦要安裝微動開關</center>

### 3-2 程式設計與編輯：
撰寫程式，讓大門模型可以由積木程式控制開門與關門:如果按下Up鍵,馬達轉動關門,碰到微動開關1或按下Down鍵立刻停下;如果按下Down鍵,馬達轉動開門,碰到微動開關2或按下Up鍵立刻停下。

### 3-3 測試與修正：
學生測試作品，檢查大門是否能順利開關，以及防夾功能是否有效。老師在旁協助學生找出電路接線或程式邏輯上的錯誤。
{%youtube ZCcXe9zpPcA %}
### 3-4 進一步優化：

鼓勵學生思考如何優化防夾功能，例如下圖加裝保留彈性的金屬片,讓感測範圍由一個點擴大到一個面,讓防夾功能更符合安全需求。

## 4.發表與回饋(15分鐘)
- 學生分組發表，展示他們製作的電動大門模型功能。
- 師生共同討論與回饋，分享在製作過程中所遇到的問題與解決方法。

## 後續延伸
引導學生思考如何將這套系統應用於其他日常情境，例如：自動垃圾桶蓋、停車場柵欄等，啟發他們的創意與實用性思考。

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## 教學資源
- [教學投影片](https://docs.google.com/presentation/d/16In6CjIpGvcYfhfaM5NgZd_0vI5EqkeOb7bQeIQsFKI/edit?usp=sharing)