2.1 · 傳感器與執行器

目標： 描述傳感器收集什麼、執行器做什麼；讓程序與物理世界互動。

傳感器是什麼

傳感器把物理量（光、温、動、聲）轉成電訊號，微控制器可讀。

傳感器	測	例用
光 (LDR)	亮度	街燈自動開
温度	熱	智能恆温器
加速度計	動 / 傾	手機屏幕翻轉
陀螺儀	轉動	無人機穩定
磁力計	磁場	指南針
麥克風	聲	語音助理
超聲	距	倒車感測
GPS	位置	地圖
心率	脈搏	健身穿戴

常見平台

• micro:bit —— BBC 教育板，新手友好。
• Arduino —— 生態廣；C/C++ 編程。
• Raspberry Pi —— 完整 Linux 電腦；Python 簡單。
• ESP32 / ESP8266 —— 帶 Wi-Fi 的微控制器。

在 micro:bit 上讀傳感器

# micro:bit (MicroPython)
from microbit import display, accelerometer, button_a
import time

while True:
    if button_a.was_pressed():
        x = accelerometer.get_x()    # -1024 至 +1024
        display.scroll(str(x))
    time.sleep(0.1)

控制執行器

執行器	動作
LED	開關、亮度
蜂鳴器	嗶
舵機	轉到角度
直流電機	驅動輪
步進電機	精確轉動
顯示器	顯示文字或圖像

from microbit import pin0, display
pin0.write_digital(1)   # 開連着的 LED
display.show("OK")

Sense → think → act 模式

讀傳感器 → 決策 → 驅動執行器

from microbit import display, accelerometer
import time

while True:
    tilt = accelerometer.get_x()
    if tilt > 200:
        display.show(">")
    elif tilt < -200:
        display.show("<")
    else:
        display.show("o")
    time.sleep(0.1)

香港情境

• 學校 STEM 課用 micro:bit 與 Arduino。
• 科學園與數碼港辦 maker 空間。
• 智慧城市倡議（智慧燈柱）用環境傳感器。

學生常見錯誤

• 採樣太快 → 耗電。
• 視模擬讀數為精確（有噪音）。
• 忘正確給傳感器供電。

考試式題目

題（5 分）： 描述程序如何用光傳感器在房間變暗時開 LED。畫偽程式碼。

參考答案：

程序週期讀光傳感器、對比閾值、相應驅動 LED。

LOOP forever
    light ← 讀光傳感器
    IF light < THRESHOLD THEN
        開 LED
    ELSE
        關 LED
    END IF
    WAIT 100 ms
END LOOP

閾值要按房間調 —— 太高則 LED 一直開，太低則永不開。少採樣（如每秒一次）能延長電池壽命。

關鍵要點

• 傳感器捕物理世界；執行器改它。
• Sense → think → act 模式。
• 程序在迴圈裏採樣並反應。

➡️ 下一節：2.2 事件驅動程序