Smart Health Kit 智慧健康套件組|奧斯丁教育 OURSTEAM in EDUCATION
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Smart Health Kit 智慧健康套件組

Smart Health Kit 智慧健康套件組

1.1. 介紹

智慧健康套件組含有Sensor:bit、紫外線感測器、PIR人體紅外線感測器、MQ3酒精感測器、伺服馬達等,我們可以用它來建立紫外線檢測、坐姿提醒器、酒精檢測器、智能垃圾桶等專案,並從中學習如何進行程式設計以及利用科學的方法保持健康的生活習慣。

micro:bit Smart Health Kit (Without micro:bit board)

1.2. 零件清單

micro:bit Smart Health Kit (Without micro:bit board)
  • micro:bit x1 (選配)  
  • Sensor:bit x1
  • MQ3酒精感測器
  • OLED螢幕 x1
  • 180° 伺服馬達 x1
  • 土壤溼度感測器 x1
  • PIR人體紅外線感測器
  • DHT11溫溼度感測器 x1
  • 水位感測器 x1
  • 彩虹LED x1
  • 碰撞感測器 x1
  • DHT11溫溼度感測器 x1
  • 紫外線感測器 x1
  • 風扇馬達x1
  • USB傳輸線 x1
  • 入門手冊 x1


2.案例01:免接觸式洗手裝置

2.1. 介紹

保持雙手乾淨衛生可以防止疾病病從口入,進而降低腹瀉等腸道傳染病、肺炎等呼吸道傳染病的風險。清潔雙手後,我們需要關閉水源,但這會增加我們的手遭到污染的風險,因此我們可以製作一種免接觸式洗手裝置。

2.2. 功能


PIR人體紅外線感測器將檢測是否有人的雙手靠近,當檢測到時則會驅動伺服馬達打開水閥。

2.3. 硬體連接

將PIR人體紅外線感測器連接到 P1、將伺服馬達連接到P2。
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2.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

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輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

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注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

輸入"servo"為此伺服馬達下載額外的擴充程式。

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注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。


判斷連接在P1的人體紅外線感測器若偵測到人體的運動,micro:bit將顯示“√”,並驅動連接在P2的伺服馬達轉動到0°以打開水閥;否則的話,micro:bit將顯示顯示“x”並驅動伺服馬達轉動到 180° 以關閉水閥。

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程式連結



2.5. 結果


如果PIR人體紅外線感測器檢測到有人時,則會自動打開水閥,反之則自動關閉水閥。
 

3.案例02:紫外線檢測裝置

3.1. 介紹

過度曝曬於紫外線之下最直接的影響就是皮膚逐漸變黑,這是因為紫外線會使大量黑色素沉澱在表皮中,久而久之會加速皮膚老化,人體皮膚老化的原因約有90%是因為紫外線所造成的。因此,我們可以製作一個用於提醒的紫外線過量的裝置。

3.2. 功能

利用紫外線感測器檢測紫外線強度,如果檢測到的強度太強,則會驅動伺服馬達抬起遮陽傘以供防護。

3.3. 硬體連接

將紫外線感測器連接到P1、將伺服馬達連接到P2。
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3.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

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輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

輸入"servo"為此伺服馬達下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-City-Kit-case-01-06.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。


建立一個名為「UV(紫外線)」的變數,將檢測到的紫外線感測值保存在變數中,並顯示在micro:bit上。

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判斷連接到P1的紫外線感測器所回傳給變數UV的數值是否大於5,如果是則代表紫外線過強,設計讓連接在P2的伺服馬達轉動到90°,用以舉起陽傘。

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程式連結



3.5. 結果


如果紫外線的強度太大,則透過伺服馬達抬起陽傘幫助抵擋陽光。
 

4.案例03:溫控風扇

4.1. 介紹

在溫度高、空氣乾燥的房間裡,我們的鼻子和喉嚨容易乾燥或疼痛,有時還會導致流鼻血。此外,在這樣的環境中,人們可能會變得煩躁、注意力不集中和反應速度變慢等等,更需注意的是體溫調節機制可能會暫時因而受阻,容易導致中暑,因此我們可以建立溫控風扇來幫助解決此問題。

4.2. 功能

利用DHT11溫溼度感測器檢測溫度並在OLED螢幕上顯示數值,如果溫度超過我們設定的臨界值,將自動打開風扇。

4.3. 硬體連接

DHT11溫溼度感測器連接到 P1、將風扇連接到P2、將OLED連接到 sensor:bit上的IIC接口。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-03-03.png

4.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

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輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

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注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

從程式選單的「Basic」中拖出「on start(當啟動時執行)」積木,將OLED螢幕初始化為預設值128×64。
建立一個名為「i」的變數(變數名稱可自行設計),用來儲存偵測到的溫度值。


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判斷變數「i」的值,如果大於29代表溫度過高,則需驅動風扇開啟以降低溫度。

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程式連結



4.5. 結果


在OLED螢幕上會顯示目前的溫度,如果溫度超過29℃,將自動打開風扇以降低溫度。
 

5.案例04:酒精檢測裝置

5.1. 介紹

如果短時間內大量飲酒,很容易造成胃黏膜損傷和胃出血,因此我們可以製作一個酒精檢測裝置來提醒避免飲酒過量。

5.2. 功能

使用酒精感測器檢測酒精濃度並在OLED螢幕上顯示數值,如果濃度超過所設定的臨界值,將亮起紅色LED提醒。

5.3. 硬體連接

將酒精感測器連接到PI、將彩虹LED連接到P2、將碰撞感測器連接到P9、將 OLED螢幕連接到sensor:bit上的IIC接口。
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5.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png

輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

從程式選單的「Basic」中拖出「on start(當啟動時執行)」積木,將碰撞感測器設置為連接到P9、將OLED螢幕初始化為預設值128×64、利用「Neopixel」中的「set strip to Neopixel at pin P~ with ~ leds」來設定燈是連接到P2腳位,並且有1顆燈,設定好後這個燈會被指定到變數_「strip」,藉由控制「strip」這個變數,便能控制燈。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-04-07.png


判斷當碰撞感測器被按下時,建立一個名為「i」的變數(變數名稱可自行設計),用來儲存連接在P1的酒精感測器所檢測到的數值,並顯示在OLED螢幕上。 
接著再繼續判斷當檢測到的酒精濃度(變數「i」)如果超過設定的數值,將點亮紅色LED以代表超標;否則會點亮綠色LED代表尚未超標。

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程式連結



5.5. 結果


按下碰撞感測器時,將進行酒精濃度的檢測並透過OLED螢幕顯示該數值,當檢測到的酒精濃度超標,會亮起紅色LED;若未超標則亮起綠色LED。
 

6.案例05:室內植物自動澆水裝置

6.1. 介紹

大多數植物都對於我們的健康有益處,例如一盆蒔蘿相當於一個8-10平方公尺房間的空氣淨化器,可以有效吸收空氣中的甲醛、苯、三氯乙烯等有害氣體。因此,我們可以製作一個簡單的自動澆水裝置來幫助我們照顧植物,以利淨化空氣。

6.2. 功能

透過土壤溼度感測器檢測濕度來判斷植物是否需要澆水,如果偵測到的數值太低,將驅動伺服馬達打開水閥進行澆水。

6.3. 硬體連接

將土壤溼度感測器連接到P1、將伺服馬達連接到 P2。
../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-03.png

6.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png

輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

輸入"servo"為此伺服馬達下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-City-Kit-case-01-06.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

建立一個名為「soil_moisture(土壤溼度)」的變數,將連接在P1的土壤溼度感測器所偵測到的溼度值保存在變數中。
判斷變數「soil_moisture(土壤溼度)」的數值是否小於50, 如果是則代表土壤濕度值過低,接著驅動連接在P2的伺服馬達轉動到90°以打開水閥進行澆水;如果數值並未小於50,則驅動伺服馬達轉動到0°以關閉閥門。


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6.5. 結果


如果土壤溼度感測器偵測到土壤濕度值低於 50,將驅動伺服馬達打開水閥自動為植物澆水。
 

7.案例06:喝水提醒器

7.1. 介紹

水能調節體內循環、維持器官的正常功能以及確保身體的新陳代謝過程順暢;水也是人體細胞和液體的重要組成部分,如果缺水則消化液的分泌會減少、食慾下降;水在體溫調節中扮演重要作用,如果外界溫度高,它會蒸發體內的水分來散熱。因此,我們可以製作一個提醒人們定時喝水的提醒器來保持健康。

7.2. 功能

每隔一段時間,micro:bit的蜂鳴器將播放音效提醒人們喝水,透過按下micro:bit的A鍵可以打開水閥幾秒鐘以便給水,接著伺服馬達將自動關閉水閥以停止供水。

7.3. 硬體連接

將伺服馬達連接到P1。

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7.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png


輸入"servo"為此伺服馬達下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-City-Kit-case-01-06.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

從程式選單的「Basic」中拖出「forever(重複執行)」積木,接著建立一個名為「i」的變數(變數名稱可自行設計),用來判斷條件是否為True(真)或是False(假)。
當條件為True(真),則判斷運行時間除以60000的結果是否為0,如果是,則將i置為False(假)。


如果“i”為假,則利用micro:bit顯示圖案並透過蜂鳴器播放音樂來做為提醒喝水的提示。

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在按下A鍵的同時,將變數「i」的設置為True(真),並驅動伺服馬達轉動到0°以進行供水,維持五秒後驅動伺服馬達轉動到180°以關閉供水。

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程式連結



7.5. 結果


裝置每分鐘透過蜂鳴器播放音樂提醒喝水,當收到提醒時,透過按下micro:bit上的A鍵就能控制水閥打開供水一段時間後,自動關閉水閥以停止供水。
 

8.案例07:溫溼度監測器

8.1. 介紹

如果室內空氣不流通或相對濕度低於35%,而室內溫度超過25℃,我們就會開始從外界吸收熱能,使我們感覺到熱。如果溫度超過35°C,汗腺就會開始活躍,透過輕微出汗來累積體溫使心跳和血液循環加快,同時可能會感到頭暈和疲勞。

一個健康的濕度環境是 45%-65%,這樣的濕度條件對我們來說是最好的,各種病菌也不容易傳播。濕度高於65%會引起人體呼吸系統和粘膜的不適,並降低免疫力。

8.2. 功能

使用DHT11溫溼度感測器檢測濕度和溫度,並將它們顯示在OLED螢幕上。

8.3. 硬體連接

DHT11溫溼度感測器連接到P1、將OLED螢幕連接到sensor:bit上的IIC接口。
../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-07-03.png

8.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png


輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

從程式選單的「Basic」中拖出「on start(當啟動時執行)」積木,將OLED螢幕初始化為預設值128×64。接著建立一個名為「RH」的變數,用來儲存偵測到的濕度值、建立一個名為「Temp」的變數,用來儲存偵測到的溫度值。請注意,因為硬體的特性,需要設計間隔2秒的暫停,以利感測器偵測不同的數值。

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先設置清除OLED螢幕,接著OLED螢幕上顯示濕度和溫度值。

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8.5. 結果


透過OLED螢幕顯示,我們能隨時留意目前的濕度和溫度值。
 

9.案例08:久坐提醒器

9.1. 介紹

久坐不動時,人體的重量會更集中在腰骶部。這種不均勻的壓力分佈很容易導致下背部肌肉拉傷和疼痛,甚至會導致椎間盤組織的彈性下降和脊柱骨質增生。久坐也會導致胃腸蠕動減慢,除了消化液分泌相對減少影響消化外,還會引起和加重消化系統疾病,如腹脹、便秘等。

9.2. 功能

如過偵測到有人坐在椅子上,則會開始進行倒數計時,當坐下時間超過所設定的數值時,則會亮起LED用來提醒坐下時間已太久。

9.3. 硬體連接

將PIR人體紅外線感測器連接到P1、將彩虹LED連接到P2。

9.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png


輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

從程式選單的「Basic」中拖出「on start(當啟動時執行)」積木,將「Neopixel」中的「set strip to Neopixel at pin P~ with ~ leds」來設定燈是連接到P2腳位,並且有1顆燈,設定好後這個燈會被指定到變數_「strip」,藉由控制「strip」這個變數,便能控制燈。

建立一個名為「time(時間)」的變數,用以保存系統運行時間。當連接在P1的PIR人體紅外線感測器檢測到有人時,建立一個名為「new_time(坐下時間)」的變數,用以保存實際坐下的時間。

判斷如果變數「new_time(坐下時間)」減去變數「time(時間)」的數值若大於60000毫秒,則代表已久坐在椅子上超過1分鐘,透過將彩虹LED點亮為紅色來提示已久坐。

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程式連結



9.5. 結果


如果有人久坐在椅子上超過 1 分鐘以上(時間可自訂),則將亮起紅色LED提醒。
 

10.案例09:智能垃圾桶

10.1. 介紹

如果垃圾桶沒有加蓋蓋子,容易散發異味並影響周圍環境的衛生,但如果蓋子關閉則需要手動打開,亦有造成手部污染的可能。因此,我們可以設計一個智能垃圾桶,當有人靠近時它將會自動打開蓋子。

10.2. 功能

PIR人體紅外線感測器偵測是否有人靠近,若檢測到有人靠近則將自動打開蓋子。

10.3. 硬體連接

將PIR人體紅外線感測器連接到P1、將伺服馬達連接到P2。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-03.png


10.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png


輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。

輸入"servo"為此伺服馬達下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-City-Kit-case-01-06.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。


判斷連接在P1的PIR人體紅外線感測器是否有偵測到人體移動,若有則micro:bit將顯示“√”,接著驅動伺服馬達轉動到0°以打開垃圾桶的蓋子並維持五秒;否則的話micro:bit將顯示“×”並驅動伺服馬達轉動到180°以關閉蓋子。

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程式連結



10.5. 結果


如果有人靠近垃圾桶,垃圾桶的蓋子將會自動打開。
 

11.案例10:噪音檢測裝置

11.1. 介紹

噪音帶來的危害包括:

- 嚴重影響中樞神經系統功能,導致神經系統虛弱和神經系統功能障礙,如長期噪音會導致失眠、多夢、休息和睡眠條件變差,或神經性頭痛、偏頭痛等臨床症狀。
- 長期接觸噪音會導致冠狀動脈缺血和短暫的血管痙攣,導致胸悶、氣短、心悸等不適。
-噪音會對聽覺系統造成不可逆轉的損害,例如神經性耳鳴甚至神經性耳聾。

因此我們可以製作一個噪音檢測裝置,以提醒我們留意噪音對身體帶來的危害。


11.2. 功能

新版的micro:bit V2有一個內建的麥克風,可以利用它來檢測環境中的聲音感測值,並將其顯示在OLED螢幕上,再設計藉由LED點亮不同的顏色來區別不同等級的聲音感測值。

11.3. 硬體連接

將彩虹LED連接到P1、將OLED連接到IIC接口。
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11.4. 程式設計

於MakeCode平台的程式選單中點擊Advanced(進階),並點擊Extensions(擴充)。

../../_images/microbit-Smart-Agriculture-Kit-case-01-04.png


輸入"smarthome"為此套件下載額外的擴充程式。

../../_images/microbit-Smart-Health-Kit-case-01-05.png
注意:如果您遇到提示說明:由於擴充程式不相容,將刪除某些擴充程式,此時您可以按照提示繼續操作或再創建一個新的程式專案。


從程式選單的「Basic」中拖出「on start(當啟動時執行)」積木,將OLED螢幕初始化為預設值128×64,並透過OLED螢幕顯示聲音感測值。

利用「Neopixel」中的「set strip to Neopixel at pin P~ with ~ leds」來設定燈是連接到P1腳位,並且有1顆燈,設定好後這個燈會被指定到變數_「strip」,藉由控制「strip」這個變數,便能控制燈。




判斷當聲音感測值低於100,則LED點亮為綠色;如果聲音感測值介於100~150之間,則LED點亮為黃色;如果聲音感測值大於150,則LED點亮為紅色。




程式連結



11.5. 結果


我們隨時能在OLED螢幕上看到目前的聲音感測值,並藉由LED所點亮的不同顏色來區別不同等級的聲音感測值。
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