• 沒有找到結果。

經過實測後,磁扣感應,然後切換模式,主人在家時可以啟用感震門鎖功能,

3. 完成第二代—「感震防盜門鎖」。

程式說明:

1. 感測是否有卡片接觸讀卡機,如果 有,比對一下卡片的編碼是否與原設 定值相符,如果符合,就切換門鎖狀 態,如果原本是出門狀態就變成有人 在家狀態。

2. startus = 1 切換到外出狀態:將伺服馬 達轉向,鎖住手動門栓,亮紅燈,關 綠燈,startus = 0 切換到有人在家狀 態:將伺服馬達轉向,開啟手動門 栓,關紅燈,亮綠燈。

3. 如果現在是有人在家狀態,更新加速 度感測值,啟用感震門鎖功能,跟前 面的說明相同。

4. 如果現在是主人外出狀態,啟用人體 紅外線感測器進行室內人體偵測,如 果有感測到人,就發出蜂鳴器叫聲。

發現:

1. 磁扣的編號要先感測查詢,然後寫入到程式中,以作為判斷依據。

2. 經過實測後,磁扣感應,然後切換模式,主人在家時可以啟用感震門鎖功能,

主人不在家時,就啟用防盜偵測功能。

思考:

三軸加速度感測器裝在門鎖上,如果有人故意去搖門,會不會造成誤判呢?假設 感測系統不是在門鎖裡面可行嗎?如果可行,是不是就可以用一個感測系統,直接無 線傳輸,通知所有的門都打開呢?」。

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五、 探討分離式感震門鎖的可行性

「如何透過一個裝置同時控制很多不同的裝 置」,我們曾在電腦課學習到—利用 micro:bit 的廣播功能發送訊息,只要在同一個群組裡,

就都能收到訊息,由於Arduino沒有廣播功能的 設計,所以我們決定以 第一代B 版的感震門鎖 進行延伸設計。

實作—「感震門鎖」是否能採取主機與門鎖分離的方式設計?

※ 實驗5-1:分離式感震門鎖的設計與製作(第三代,以B版為基礎)

結果:

分離式感震門鎖的感測主機系 統的內部,我們採用Micro:bi t、LED、LCD螢幕、蜂鳴器等 進行製作。

製作一個木盒,將零件裝 配完成,螢幕可以顯示感 震狀態,LED代表現在有與 系統連上線的門鎖。

以第一代B的門鎖當作被 控制端,不具有感測功 能,開電源後,等待主機 端傳送開鎖命令過來。

1. 配合第一代B版的感震門鎖,第三代「分離式感震門鎖」主機系統可以放置在任 何位置的平面上,沒有放置地點的限制。

2. 利用Micro:bit 設計第三代「分離式感震門鎖」的主機系統,並結合 第一代B 版 感震門鎖作為被控制端,經過實測之後,感測系統可以在感測到地震之後發送 訊息,讓門鎖開門。

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主機端程式說明:

1. 在主程式中,持續更新感測地震的加 速度值,如果計算出來的整體加速度 大於或等於250 cm/s2(震度5強以上規 模),就發出廣播訊號666給家中所有 的門鎖。

2. 更新LCD螢幕,同時也發出警報聲。

門鎖端程式說明:

1. 廣播群組要跟主機系統設在同一個群 組中。

2. 如果接收到訊息666,就執行開啟門鎖 的動作。繼電器與電磁閥會開啟2秒,

然後關閉。

發現:

1. 如果家中所有的門都改成這種門鎖系統,在5級以上強震發生的同時,「分離 式感震門鎖」主機系統可以利用無線傳輸的方式,立即將家中所有的門鎖開啟,

以利進行震後逃出的動作。

思考:

1. 以本研究所使用的 Micro:bit 為例,最大有效距離70公尺內,一個廣播群組最多 可以同時控制255 個單元,也就是說,如果把「分離式感震門鎖」應用於學校 或是大樓,更能夠發揮「震時應變」的效果。

2. 本研究先後設計出三款功能不同的「感震門鎖」,為確認本研究作品在地震來 臨時,是否具備震時應變之功能,在本階段進行三款感震門鎖感測校正、比對 實驗與專家意見回饋。。

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值為499.34,反向為 -511.29(類比值),開啟門鎖的理想速度在 28%。

手機(25% 速第2次實驗數據) 一代A/二代門鎖(25%第2次實驗數據)

發現:將手機APP與門鎖隨時間變化讀取到的數值轉換成折線圖,門鎖與手機的加速 度值在12秒內的振動,都有明顯的10個波峰與10波谷,代表門鎖能感測單向來 回振動的變化,並能擷取即時加速度數值。

87.2 102.78 167.69 202.52 218.18 258.91 277.53

-100.25 -128.24 -175.83

-222.45 -225.25

-268.45 -289.86 -400

136.67 214 282.67 381 520.33 549 560.67

-163 -220.33 -268

-383 -451.33 -528.33 -604

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的正向對映數值為583.48(速度29%),反向為 -507.72(速度25%,類比值)。

手機(27% 速第3次實驗數據) 一代B感震門鎖(27% 速第3次數據)

發現:將手機APP與門鎖隨時間變化讀取到的數值轉換成折線圖,在10秒內的振動都 有12個波峰與12波谷,代表第一代B版門鎖能感測來回振動的變化,並能擷取即時加 速度數值。

110.37 141.46 179.99 193.21 202.78 246.84 277.09

-213.47 -238.51

-289.81 -300.32 -313.63

-344.21 -370.3 -500

154.67 234.67 282.67

410.67 496 549.33 666.67

-394.67 -426.67

-512 -602.67

-698.67 -757.33 -1000 -880

-800

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向對映數值為661.81,反向為 -394.08(類比值)開啟門鎖的理想速度在 25%。

手機(24% 速第2次實驗數據) 第三代主機(24% 速第2次實驗數據)

發現:將手機APP與門鎖隨時間變化讀取到的數值轉換成折線圖,在形態的部份,兩 個物體感測10秒內的振動,都有10個波峰與11波谷,代表第三代分離式門鎖系 統能感測來回振動變化,並能擷取即時加速度值。

104.31 113.22 149.93 192.88 213.28

263.77 287.07

-61.75 -95.87 -144.01

-188.35 -206.75

-258.07 -283.51 -400

144 240 325.33 400 506.67 608 661.33

-154.67 -266.67

-362.67 -421.33

-517.33 -554.67 -576 -800

26

綜合發現:

1. 手機、第一代A版、第一代B版門鎖、與第三代主機的加速度值,當馬達轉速 改變後,不管是正向或是反向的數值,數值的變化都很接近線性關係。

2. 從波形圖來看,手機的波形較和緩且穩定,門鎖(MPU6050、Micro:bit)波峰 波谷數值則是比較尖銳。

3. 我們發現以 MPU6050及 Micro:bit 內建感測器對於加速度感測的結果有一些不 同,從擷取的加速度感測折線圖來看,MPU6050所擷取的加速度值形態更接近 於手機APP 所呈現的加速度變化,從Micro:bit 擷取出來的數值則出現高低變化 較大的情況,代表在加速度擷取的表現上,MPU6050比 Micro:bit 要好。

綜合思考:

1. 在第一代B版的校正實驗中,地震模擬器所造出來的振動,波谷數值(負值)

與中間值的差異明顯比波峰(正值)與中間值的差異要大,經過多次重新實驗 也都是相同情形,我們認為這種結果與門鎖在實驗時的重心位置有關。

(第一代B版的重心位置(電磁閥)在上方,離測試平台有約10公分高的距離,

而另外2個版本的門鎖重心位置在接近測試平台的位置)

2. 三款門鎖同樣在 250cm/s2的情況下,開啟門鎖的馬達轉速卻有不同,我們認為 與門鎖的重量有關,在經過測量後,第一代A版(第二代)的重量為881.5 g重,

第一代B版的重量為697.5 g重,第一代B版的重量為 239 g重,由於重量不同,

拉動平台(含門鎖)達到250cm/s2加速度值的轉速就會不同。

3. 平常門鎖在使用時,所有的門鎖供電都應該連接交流電變壓器的方式進行運作,

而大地震發生時有可能會突然斷電,因此,我們在進行實驗時是假設已經斷電 的情況下,自動轉成內建的電池進行供電。

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※ 實驗6-4:三款門鎖感震可行性實驗

在本階段實驗中,承上的綜合討論,由於第一代B版在實驗時出現正值、負值 不同調的情形,第一代B版在實驗 6-4採正向、反向數值分開實驗的方式,以區分 兩種數值開啟門鎖的反應是否正確。

結果:

我們在完成三個版本門鎖校正後,將數值設定回三個門鎖後,進行可行性實 驗,每個門鎖進行5次開鎖實驗,以確保都能在預設的速度值開啟,結果如下:

門鎖版本 實驗情形 理想觸發轉速 實驗結果

第一代 A版 第二代

28 % 28 %成功開啟

第一代 B版

正:29%

負:25%

正:29%成功開啟 負:25%成功開啟

第三代

主機 25% 25 %成功開啟

發現:

經過三款門鎖感震可行性實驗後,三款門鎖都可以在校正後的預設轉速中進行 開鎖,代表本研究三款門鎖都具有實際應用於生活中的可能性。

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(二)、 專家訪談—自製的「感震門鎖」是否有助於地震來臨時的應變與逃生?

為了確認本研究作品的可行性,我們進一步訪問救災專家,內容如下:

問題 請問以您現場救災的觀點,您認為這樣功能設計的門鎖,能不能有效幫助大 家做震後逃生的動作?

對象 服務單位 回答內容

訪問對象1 A縣市甲區防災教育館

(行政人員)

有時候逃比較好,有時候不要逃比較好,所 以對於有沒有幫助其實不一定。

訪問對象2 B縣市政府消防局第一大隊

甲分隊(消防隊員) 我認為可以,有幫助。

訪問對象3 C縣市政府消防局第一大隊

乙中隊a分隊(消防隊員) 的確會有幫助,這是個不錯的想法

訪問對象4 D縣市政府消防局第N大隊 丙中隊b分隊(消防隊員)

因為地震來的時候要先躲到堅固物體旁,所 以應該是有幫助的。

訪問結果:

在訪問過程中,專家了解三款「感震門鎖」的功能後,與我們持續討論,不管是 電力、感應,還是結構相關的問題,經過我們的回答,受訪的專家們大多認為本研究 作品是可行的,代表本研究三款「感震門鎖」都能有效幫助地震後的逃生。

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