【S4A小專案】白天與夜晚(光敏電阻)

【實作影片】
小專案參考Scratch範例中的Sunrise作品(在Sensors and Motors資料夾)。
先來看一看「白天與夜晚」小專案的實作情形

【使用軟體】
S4A (Scratch  for Arduino)
「白天與夜晚」的範例檔及相關圖檔可於此下載

【硬體介紹】
Arduino UNO r3、S4A感應板(可參考motoduino 網站)


S4A感應板裝在Arduino上，並將Arduino載入S4A1.5韌體

這次使用到S4A感應板的感測器元件有光敏電阻，可偵測光線的亮與暗
位置與針腳號碼如下圖

【S4A核心積木】
使用下圖積木(要選Analog1)，可在程式中使用亮度的感測值

(越亮值越大，越暗值越小)


【程式教學順序】

先將舞台載入造型sky.png，加入一個grass.png的普通角色，原有Arduino角色可暫時隱藏，Arduino角色只用一個就好。
(註：新增角色依原來Scratch方式，不使用第二個 Arduino角色。這是因為好幾次當二個Arduino角色使用同一個連線，都會有不預期的錯誤發生，如：角色下次開啟時，會自動多2倍一樣的角色。所以與Arduino板子連線的角色只用一個會讓程式較穩定)

請學生觀察光敏電阻(Analog 1)在環境光源改變時的變化情形(亮時值高如780，暗時值低如300)

可先在舞台程式區，測試亮度特效的值的範圍(0 ~ -100較適合需求，由亮變暗，模擬白天到夜晚)，如下圖

因舞台無法使用Analog1積木，所以使用變數[日照值]如下圖
(另外二個變數，太陽高度與月亮高度是後面太陽落下與月亮上升時要用到)

在Arduino角色的程式區，加入將Analog1的值設定至變數[日照值]的程式，並做適當轉換，如下圖

(引導出 Analog1 要減去 792 再除一6或7，數字要依實際情形做修改 ，
將最後值落在0 ~ -100，以配合亮度特效值的範圍，才能符合需求)

舞台區的程式將 [日照值]  設到舞台的亮度，如下圖

完成後測試背景變化值，按下綠旗後，此時遮住光敏電阻時，背景的天空圖將會變成天黑。

接下做日落的部份，新增一個太陽的普通角色，並先觀察一下太陽在白天與夜晚所需的高度變化，Y座標在白天時要100，夜晚時-150或負更多也OK(下方有個草地可遮住)

以下圖的公式 ，將 Analog1 的值對應到變數[太陽高度]，來符合我們所需的Y座標範圍

在太陽角色中，只要直接將[太陽高度]與Y座標做連結即可，如下圖

月亮做法與太陽類似，但高度需求相反，白天時， Y座標負越多都OK ，但夜晚時，Y座標要到150，月亮高度的公式可參考前2個圖片，如此應可完成以光敏電阻的亮度值控制白天與夜晚

【後記】
「白天與夜晚」對小學生也不容易，國中生應會較好上手，尤其是要將光敏電阻值對應成所需要的特效值或是座標的高度值，得需要老師好好地、慢慢地引導。(這也難怪Arduino程式語言中會提供map函式方便做數值轉換)。但相信這個數值轉換問題是使用許多外接感應器都會遇到的問題，甚至有時得用公式去過濾一些不要的值，或是取平均值，中位數等等。

這些都需要吃數學能力，但卻是很實際的、很真實的，即使辛苦一點，但可以讓學生體會解決現實世界問題的過程，讓他們使用電腦的經驗可以跳脫虛擬經驗，回歸現實。(如電玩中的角色中槍死了可以一直復活、車子撞了可以很快恢復的虛擬經驗)。