按鈕開關

「開關」是每天的日常生活中都會接觸到的零件,而「按下開關就開燈」也是每天都會發生的事情,所以這篇教學的內容要描述的絕對不會只有這樣,而是更進一步是透過 Wi-Fi 來開關燈,甚至觸發網頁裡的事件。

認識開關

首先來認識一下開關,開關在一個電路裡扮演著控制「通路」與「斷路」的重要角色。

開關原理

如果加入「訊號」,開關就可以控制訊號的「高電位」或是「低電位」了,但有趣的是電路裡面必須要安插一個「電阻」,電阻的作用除了保護電路不被燒毀,更具備了「上拉」或是「下拉」的功能,如果接 GND 的一側用電阻連接,稱作下拉電阻,如果接在正電的一側稱之上拉電阻,當然兩者傳送的訊號就不同,如果我們的開關是使用下拉電阻,在按下開關的時候傳送高電位訊號,反之就是在放開開關的時候,傳送高電位訊號。

參考:維基百科上拉電阻

按鈕開關原理

如果沒有學過任何的電子學,可能不知道電阻是什麼,要談到電阻就必須要先提到「歐姆定律」,歐姆定律就是「電壓 = 電流 x 電阻」,如果今天一個電路裡沒有電阻,相對的電流就會趨近於無限大,進而導致電路某個部份燒壞,這也是為什麼使用開關必須要用電阻的原因,因為在按下開關的剎那,如果沒有電阻,就會發生短路的狀況。下面這支影片,如果直接把口香糖的錫箔紙接在電池的兩端,立馬就燒起來。

接線之前先認識一下按鈕開關,按鈕開關有四支腳,兩支兩支連通,按下開關的當下四支腳互通。

按鈕開關

透過麵包板串接按鈕開關,按鈕開關的一側接 3.3V 或 VCC,另外一側接訊號線,和訊號線相通的另一支腳接電阻然後連接 GND。

馬克一號與按鈕開關接線圖

完成後,透過 Webduino Blockly ( https://blockly.webduino.io ) 測試,首先打開內嵌的網頁,選擇「顯示文字」,放入開發板的積木,輸入裝置的 device ID,放入按鈕開關的積木,腳位設定為 10 號腳,再放入當按鈕開關「按下」、「放開」與「長按」的積木,如果做出對應的動作,就透過「顯示文字」顯示文字。

設定按鈕開關積木

確認開發板上線,點選「執行」,按壓按鈕開關,就會看到文字產生對應的變化。

相關教學:按鈕開關


範例:https://goo.gl/1cDKM4

顯示按鈕開關狀態

Webduino 程式用法

按鈕開關的宣告使用 getButton(board, pin),pin 是數位腳,例如接在 10 號腳就改為 10。

button = getButton(board, 10);

偵測的方式使用 .on(event, callback),event 有三種, pressed 表示按下開關,released 表示放開開關,longPress 則是長按。

button.on("pressed", function(){
});
button.on("released", function(){
});
button.on("longPress", function(){
});

網頁控制

知道原理之後,這邊要來玩點比較有 Wi-Fi 控制的感覺:「兩塊裝置隔空控制」,接線圖如下,一個裝置接插座,另外一個裝置接按鈕開關

智慧插座與按鈕開關接線圖

HTML 的部分先在自己的網頁內引入「 webduino-min.js 」還有「 webduino-blockly.js 」這兩個 JavaScript,這樣才有操控開發板以及紅外線發射或接收的 API 可以使用,在 body 的區域放入一個 h2 來顯示一些文字訊息,然後放入兩張燈泡一明一暗的圖片,讓偵測到訊號的時候,網頁上的燈泡也會發生反應。

<html>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=no">
  <title>Webduino</title>
  <script src="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.9.1/jquery.min.js"></script>
  <script src="https://webduino.io/components/webduino-js/dist/webduino-all.min.js"></script>
  <script src="https://blockly.webduino.io/webduino-blockly.js"></script>
</head>

<body>
  <h2 id="show"></h2>
  <img src="http://example.oxxostudio.tw/it2016/it2016-day05-on.jpg" id="on">
  <img src="http://example.oxxostudio.tw/it2016/it2016-day05-off.jpg" class="show" id="off">
</body>
</html>

CSS 的部分就只是寫個簡單的控制燈泡圖片有沒有出現而已。

img{
  display:none;
}
.show{
  display:block;
}

JavaScript 的部分,除了一般宣告基礎的變數還有按鈕為 button 和 LED 為 led 外,就是多了一個 a = 0b = -1,a 的目的是在於確認「兩塊開發板都上線了」,只要每一塊開發板上線就會加 1,直到變成 2 才會開始動作,這樣也可以確保動作是同步的,而 b 的目的在於確認燈泡是亮還是暗

$(function(){

  var button,
      led,
      $show=$('#show'),
      $on = $('#on'), 
      $off = $('#off'),
      a = 0,
      b = -1;

  // 設定第一塊裝置接智慧插座燈泡
  boardReady('裝置1', function (board) {
    board.systemReset();
    board.samplingInterval = 250;
    led = getLed(board, 10); //設定 LED 為 10 號腳
    a = a+1;
    if(a===2){
      allReady(); // 確認兩塊板子都上線了就執行
    }
  });

  // 設定第二塊裝置接按鈕開關
  boardReady('裝置2', function (board) {
    board.systemReset();
    board.samplingInterval = 250;
    button = getButton(board, 10); //設定 按鈕開關 為 10 號腳
    a = a+1;
    if(a===2){
      allReady(); // 確認兩塊板子都上線了就執行
    }
  });

  // 確認兩塊板子都上線了要執行的動作
  function allReady(){
    button.on("pressed", function(){
      b = b * -1;
      if(b>0){
        $show.text('開燈啦!');
        led.on();
        $on.addClass('show');
        $off.removeClass('show');
      }else{
        $show.text('關起來了');
        led.off();
        $on.removeClass('show');
        $off.addClass('show');
      }
    });
  }

});

完整程式碼:http://bin.webduino.io/bale/1/edit?html,js,output

打開網頁執行後,可以看到點壓按鈕開關,就會觸發燈泡與網頁對應的動作。

用按鈕開關開啟智慧插座燈泡

小結

開關的應用非常常見,接下來會介紹透過開關,做一個耳熟能詳的玩具:電流急急棒!

參考資料