อ่านเซนเซอร์แล้วดูค่าเปลี่ยน

เป้าหมาย

อ่านค่า pot กับ az จาก sensors.snapshot() แล้วแสดงบนจอให้เปลี่ยนตามมือ
อธิบายได้ว่าทำไมต้องถามคีย์ด้วย in และดัก OSError
เติมโปรแกรมไฟเตือนเมื่อบอร์ดเอียงให้ทำงานถูก

ก่อนเริ่ม

ในบทที่แล้ว ทำไมเราต้องแปลงตัวเลขด้วย str() ก่อนส่งให้ Seg7
จากบทแรก เซนเซอร์อยู่ในจังหวะไหนของ “รับรู้ ตัดสินใจ สั่งงาน”

ดูของจริงก่อน

เปิด examples/01_knob_and_tilt.py ใน BENTO IDE แล้วรันใน BENTO Emulator
กด HW เปิดแผงฮาร์ดแวร์จำลอง แล้ว หมุนลูกบิด POTEN ดูวงแหวนบนจอกวาดตาม
ลาก แผ่นเอียง บนแผงเดียวกัน ดูตัวเลข az เปลี่ยน และสีเปลี่ยนเป็นส้มเมื่อเอียงมาก

ถ้าใช้บอร์ดจริง หมุนลูกบิดบนบอร์ด และเอียงบอร์ดด้วยมือ ผลจะเหมือนกัน

แนวคิด

1. ถามครั้งเดียว ได้ทุกเซนเซอร์

sensors.snapshot() คืนข้อมูลก้อนเดียว (dict) ที่มีค่าเซนเซอร์หลายตัวซึ่งอ่านมาจากเวลาเดียวกัน หน้าตาประมาณนี้

{
    "pot":     {"percent": 42.5, ...},             # ลูกบิดหมุน 0-100
    "bmi270":  {"ax": 0.1, "ay": -0.2, "az": 9.8, ...},   # ความเร่ง หน่วย m/s^2
    "capsense": {"btn0": False, "btn1": False, "slider": 0, ...},  # แผ่นสัมผัส
}

ค่าจริงมีช่องอื่นอยู่อีก เช่นตัวนับรอบ sequence ในแต่ละก้อนย่อย ลูกบิดหมุนคือตัวต้านทานปรับค่าได้ บอร์ดอ่านแรงดันจากมันด้วย ADC (analog-to-digital converter) แล้วแปลงให้เป็นเปอร์เซ็นต์ ส่วน bmi270 คือชิปวัดความเคลื่อนไหว ตอนวางราบ แรงโน้มถ่วงทำให้ az อยู่ราว 9.8 พอเอียง ค่านี้ลดลง

2. ถามก่อนหยิบ

คีย์ในก้อนมีเท่าที่บอร์ดมีให้ ไม่ได้มีครบเสมอ ถ้าเขียน s["pot"] ตรง ๆ บนบอร์ดที่ไม่มีลูกบิด โปรแกรมจะหยุดด้วย KeyError วิธีที่ปลอดภัยคือถามก่อนด้วย if "pot" in s: แล้วค่อยอ่าน

3. บอร์ดจริงอาจยังไม่พร้อม

หลังเปิดเครื่องใหม่ ๆ บอร์ดจริงอาจยังไม่พร้อมตอบเรื่องเซนเซอร์อยู่ครู่หนึ่ง ช่วงนั้น snapshot() จะโยน OSError ออกมา ไม่ได้แปลว่าโค้ดผิด เราจึงครอบด้วย try / except OSError แล้วลองใหม่รอบหน้า

ในอีมูเลเตอร์ บรรทัดนี้แทบไม่เคยโยน OSError เลย นี่คือตัวอย่างที่ดีของหลักคิดในบทก่อน โปรแกรมที่ผ่านในอีมูเลเตอร์ยังต้องเขียนเผื่อบอร์ดจริงเสมอ

ตัวอย่างสมบูรณ์

examples/01_knob_and_tilt.py ย่อมาจาก examples/s01/12_every_sense_at_once.py ของหลักสูตร AIoT in Action

ท่าที่ 1 วางของบนจอครั้งเดียวนอกลูป วงแหวน ui.Arc ป้ายค่า pot ป้ายค่า az และป้ายสถานะ
ท่าที่ 2 วนถามทุก 200 ms จนครบ 20 วินาที โดยใช้ time.ticks_ms() กับ time.ticks_diff() จับเวลา
ท่าที่ 3 ขอค่าอย่างปลอดภัย try: s = sensors.snapshot() ถ้า OSError ก็รอแล้วลองใหม่
ท่าที่ 4 ถามก่อนหยิบ if "pot" in s: แล้วแปลงเปอร์เซ็นต์เป็นจำนวนเต็มด้วย int() ก่อนส่งให้วงแหวน
ท่าที่ 5 เปลี่ยนสีตามความหมาย เขียวเมื่อวางราบ ส้มเมื่อเอียง

ภาพจอจาก BENTO Emulator ของตัวอย่างในบทนี้ (คลิกชื่อไฟล์เพื่อเปิดโค้ด)

จอของ examples/01_knob_and_tilt.py ขณะรันใน BENTO Emulator — `01_knob_and_tilt.py`

ฝึกเติม

เปิด practice/tilt_alarm.py บทนี้มีช่องให้เติม 4 จุด มากกว่าบทที่แล้ว เพราะคุณเคยเห็นทุกคำสั่งที่ต้องใช้มาแล้ว

เติม 1 ขอค่าเซนเซอร์ทั้งก้อน
เติม 2 เงื่อนไขว่ามีคีย์ bmi270 อยู่ในก้อน
เติม 3 ไฟติดพร้อมป้าย “เอียง”
เติม 4 ไฟดับพร้อมป้าย “วางราบ”

เฉลย

ลองเองก่อนอย่างน้อย 15 นาที แล้วเปิด solution/tilt_alarm.py เทียบ

เช็กความเข้าใจ

ตอบคำถามใน quiz.yaml ถูกตั้งแต่ 80% ขึ้นไปถือว่าผ่าน

แล็บ

สร้างเอง แก้ไฟเตือนให้ใช้ลูกบิดตั้งเกณฑ์แทนตัวเลขตายตัว เช่น หมุนลูกบิดไปที่ 50% แปลว่าเกณฑ์เป็นกลาง ๆ ถ่ายภาพหน้าจอตอนไฟเตือนติด เก็บไว้ใน portfolio พร้อมเขียนหนึ่งบรรทัดว่าเกณฑ์ที่คุณเลือกมาจากไหน

ไปต่อ

ค่าจากเซนเซอร์จริงไม่เคยนิ่งสนิท มีสัญญาณรบกวนปนมาเสมอ หลักสูตร AIoT in Action มีตัวอย่างที่ทำให้ค่านิ่งขึ้นด้วยฟิลเตอร์ เช่น examples/s05/06_ema_time_constant.py และวิธีแปลงค่าที่ ADC อ่านได้ให้เป็นโวลต์ใน examples/s05/05_adc_counts_to_volts.py

สะท้อนคิด

ถ้าจะใช้ไฟเตือนนี้กับชั้นวางของในโกดังจริง คุณจะตั้งเกณฑ์อย่างไร และจะทำอย่างไรไม่ให้ไฟกะพริบรัว ๆ ตอนที่ค่าแกว่งอยู่รอบเกณฑ์พอดี

คำถามทบทวน

ลองตอบเองก่อน แล้วค่อยเปิดดูเฉลย

ถ้า s = sensors.snapshot() เราอ่านเปอร์เซ็นต์ของลูกบิดได้ด้วยนิพจน์ใด (เป้าหมายข้อ 1)
1. s["percent"]
2. s["pot"]["percent"]
3. s.pot.percent()
4. sensors.pot()
ดูเฉลย

คำตอบ: B. s["pot"]["percent"]

snapshot() คืน dict ซ้อน dict ก้อนย่อย "pot" มีช่อง "percent" อยู่ข้างใน
วางบอร์ดราบบนโต๊ะ ค่า az ควรอยู่ราวเท่าไร (เป้าหมายข้อ 1)
1. 0
2. 9.8
3. 100
4. -50
ดูเฉลย

คำตอบ: B. 9.8

แรงโน้มถ่วงของโลกราว 9.8 m/s^2 ชี้ลงแกน z ตอนวางราบ พอเอียง ค่านี้จะลดลง
ทำไมจึงเขียน if "pot" in s ก่อนอ่าน s["pot"] (เป้าหมายข้อ 2)
1. เพื่อให้โปรแกรมเร็วขึ้น
2. เพราะคีย์ในก้อนมีเท่าที่บอร์ดมีให้ ถ้าไม่มีแล้วอ่านตรง ๆ จะได้ KeyError
3. เพราะ MicroPython อ่าน dict ได้ครั้งเดียว
4. เพื่อเปิดลูกบิดให้ทำงาน
ดูเฉลย

คำตอบ: B. เพราะคีย์ในก้อนมีเท่าที่บอร์ดมีให้ ถ้าไม่มีแล้วอ่านตรง ๆ จะได้ KeyError

บอร์ดต่างรุ่นมีเซนเซอร์ไม่เท่ากัน การถามก่อนหยิบทำให้โค้ดชุดเดียวรันได้ทุกบอร์ดโดยไม่หยุดกลางทาง
บนบอร์ดจริง ถ้า sensors.snapshot() โยน OSError ตอนเพิ่งเปิดเครื่อง ควรทำอย่างไร (เป้าหมายข้อ 2)
1. หยุดโปรแกรมทันที เพราะเซนเซอร์เสีย
2. ดักไว้ด้วย try/except แล้วรอลองใหม่รอบหน้า
3. รีเซ็ตบอร์ดทุกครั้ง
4. เปลี่ยนไปใช้อีมูเลเตอร์แทน
ดูเฉลย

คำตอบ: B. ดักไว้ด้วย try/except แล้วรอลองใหม่รอบหน้า

ช่วงแรกหลังเปิดเครื่องบอร์ดอาจยังไม่พร้อมตอบ ไม่ใช่ของเสีย ดักไว้แล้วลองใหม่ คือวิธีที่ตัวอย่างใช้
เรียงบรรทัดของไฟเตือนเมื่อเอียงให้ถูกลำดับ (เป้าหมายข้อ 3)
1. if az < LIMIT:
2. s = sensors.snapshot()
3. led.on()
4. az = s["bmi270"]["az"]
ดูเฉลย

ลำดับที่ถูก: B. s = sensors.snapshot() → D. az = s["bmi270"]["az"] → A. if az < LIMIT: → C. led.on()

ขอค่าก่อน หยิบ az ออกมา เทียบกับเกณฑ์ แล้วจึงสั่งไฟ (ในโค้ดจริงต้องถาม "bmi270" in s ก่อนหยิบ az ด้วย)

อ้างอิงบทเรียนนี้

ถ้านำบทเรียนนี้ไปสอน ทำสไลด์ หรือทำเอกสารต่อ ให้อ้างอิงด้วยข้อความนี้ ถ้าดัดแปลงเนื้อหา ให้เติม (ดัดแปลง)ต่อท้ายชื่อบทเรียน

"อ่านเซนเซอร์แล้วดูค่าเปลี่ยน" จาก TESA Open Knowledge โดยสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (Thai Embedded Systems Association: TESA) https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program สัญญาอนุญาต CC BY-NC 4.0

ข้อความอ้างอิงภาษาอังกฤษ: "Read a sensor and watch the value change" from TESA Open Knowledge by the Thai Embedded Systems Association (TESA), https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program, licensed under CC BY-NC 4.0

ลิงก์บทเรียน: https://tesaiot.github.io/tesa-qualification-program/courses/explorer/m02-sense-and-connect/l01-read-a-sensor/

บทเรียนนี้ดัดแปลงจากต้นฉบับด้านล่าง เมื่ออ้างอิงให้คงเครดิตต้นฉบับไว้ด้วย
https://github.com/Advance-Innovation-Centre-AIC/embedded-systems-for-aiot-developer/blob/a80bbe88a34bcb9bb8d991f42f9252b77cdab079/examples/s01/12_every_sense_at_once.py · ตัวอย่างโค้ดทุกไฟล์ในหลักสูตรนี้ย่อและดัดแปลงจากตัวอย่างของ AIoT in Action (MIT) ใช้ API ของ BENTO MicroPython ตามที่ตัวอย่างต้นฉบับใช้ ไม่มีการเพิ่มคำสั่งใหม่

วิธีอ้างอิง TESA ฉบับเต็ม

เนื้อหาเผยแพร่ภายใต้ CC BY-NC 4.0 นำไปใช้ต่อในงานที่ไม่ใช่เพื่อการค้าได้ โปรดอ้างอิงสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (TESA) ทุกครั้ง · วิธีอ้างอิง TESA