กำลังเปิดห้องทดลอง…

รอสักครู่ ภาพจำลองกำลังโหลด

กำลังเตรียมหน้า…

เทคโนโลยีและวิศวกรรมม.1–6SIM-63

หุ่นยนต์รถวิ่งตามเส้น

Line-Following Robot

รถวิ่งตามเส้นดำ เบรกก่อนชน และเปิดไฟเอง ได้อย่างไร? ลองกฎเซ็นเซอร์ก่อนใช้รถจริง

แชร์การทดลองนี้:LINE Facebook X

micro:bit Code & Drive

ต่อบล็อกแบบ MakeCode แล้วกด Run เพื่อทดสอบรถ Tiny:bit บนสนามจริงในแบบจำลอง

SIM-63 • BLOCKS

Blocks

โปรแกรมรถ micro:bit

ลากบล็อกสีต่าง ๆ มาต่อกันแบบ MakeCode

เซ็นเซอร์ซ้าย/ขวา: สีดำและสีขาว • Loops → every ms • Variables → Make a Variable • แก้บล็อกแล้วกด Run ใหม่ลากพื้นว่างเพื่อเลื่อน • ล้อเมาส์เพื่อซูม • บันทึกอัตโนมัติ

สนามทดสอบ

สนาม

Place ultrasonic obstacle on track

ความเร็วภาพ

เวลา 0.0 s

ระยะรอบ 0 / 1

IR ซ้าย ขาว

IR ขวา ขาว

การแก้ทิศ/อาการส่าย 0 ครั้ง

Ultrasonic No obstacle

RGB Car Big OFF

micro:bit 5×5 LED DisplayUse show string or show icon blocks to light up the screen on the robot.

กำลังโหลดโปรแกรมบล็อก...

แบบจำลองอิงจากการทดลองรถจริงที่ให้มา: PWM ต่ำกว่า 55 อาจไม่มีกำลังเริ่มหมุน, ระดับตรงเกิน 100 เพิ่มความเสี่ยงหลุดโค้ง และความเร็วหมุนสูงทำให้แก้ทิศถี่ขึ้น • ใช้ความหน่วงมอเตอร์โดยประมาณ 0.3 s และระยะมองล่วงหน้า 5 cm; เป็นค่าปรับเทียบเบื้องต้น ไม่ใช่ค่าที่วัดจากฮาร์ดแวร์ทุกชุด • ยังไม่ใช่โค้ดสำหรับแฟลชลง micro:bit จริง

ส่งโปรแกรมลงบอร์ด micro:bit

This uses the external Microsoft MakeCode editor for compiling and device export. Coding Tab is an independent Ask Science tool, not an official Microsoft product.

เปิด MakeCode

กลับค่าเซ็นเซอร์ดำ/ขาว (ใช้เมื่อทดสอบจริงแล้วเซ็นเซอร์ให้ค่าตรงข้ามจากค่าเริ่มต้นดำ = 1)

วิธีส่งโค้ดและทดสอบกับรถจริง / กรณี MakeCode ฝังในเว็บใช้งานไม่ได้

ต่อ micro:bit เข้าคอมพิวเตอร์ด้วยสาย USB ที่ถ่ายโอนข้อมูลได้ แล้วติดตั้งลงบน Tiny:bit
เตรียมถ่าน/แบตเตอรี่สำหรับรถ และ ยกล้อรถให้พ้นพื้น ก่อนเริ่มทดสอบ
กดส่งบล็อกไป MakeCode จากหน้า SIM-63 รอจน MakeCode แสดงโปรเจกต์ แล้วกด Download หรือ Pair device
หากฝัง MakeCode ถูกบล็อก ให้กดคัดลอกโค้ด เปิด MakeCode ในแท็บใหม่ สร้างโปรเจกต์แล้วเพิ่มส่วนขยาย github:YahboomTechnology/Tiny-bitLib ก่อนวางโค้ดในแท็บ JavaScript
คัดลอกไฟล์ .hex ลงไดรฟ์ MICROBIT หรือใช้เมนู Download / Pair device ของ MakeCode
ทดสอบขณะยกล้อ: กดปุ่ม A เพื่อให้เริ่มทำงาน และปุ่ม B เพื่อสั่งหยุดมอเตอร์ ก่อนวางรถลงสนามจริง

แสดง JavaScript ที่สร้างจากบล็อก

เฉพาะรถ Yahboom Tiny:bit (ไม่ใช่ micro:bit ต่อมอเตอร์โดยตรง) • การส่งไฟล์ .hex ต้องอาศัย MakeCode ในการคอมไพล์ • ต้องทดสอบทิศทางมอเตอร์และเซ็นเซอร์บนอุปกรณ์จริงก่อนนำรถลงสนาม

เบื้องหลังวิทยาศาสตร์

สิ่งที่แบบจำลองนี้ใช้คิดคำนวณ และสิ่งที่ควรเห็นเมื่อทดลอง

ภารกิจท้าทายChallenge: ทายก่อนว่าถ้าเส้นกว้างขึ้นหรือเซ็นเซอร์ห่างกันมากขึ้น รถจะยังเจอเส้นได้ไกลแค่ไหนเมื่อเบี่ยง แล้วทดลองกับรถ Tiny:bit จริง วัดระยะห่างล้อ ความเร็ว และเวลาเสียงสะท้อนจริง เทียบกับแบบจำลอง (แบบจำลองนี้ใช้ก่อนทดลองกับรถจริง ไม่ใช่การทดสอบความปลอดภัยของรถ AEB จริง)
สิ่งที่ควรสังเกตExpected Results: รถอยู่กลางเส้น (เซ็นเซอร์ห่างเกินครึ่งความกว้างเส้น) → ขาว/ขาว → Run; รถเบี่ยงขวา 1 cm → ดำ/ขาว → SpinLeft; รถเบี่ยงซ้าย 1 cm → ขาว/ดำ → SpinRight; ระยะ 15 cm ได้เวลาเสียงสะท้อน 0.875 ms; เสียงสะท้อน 2.0 ms ได้ระยะ 34.3 cm; ระยะ 10 cm < เกณฑ์ 15 cm → Stop + แตร; ค่าแสง 12 < เกณฑ์ 30 → ไฟหน้าติด · สนามวงรีปลายโค้ง L 30 cm R 22 cm: รอบละ 2L + 2πR = 198.23 cm ที่ระดับ 70 (7 cm/s) ใช้เวลารอบแรก 32.2 s (ทำนาย (198.23 + π·9)/7 = 32.36 s) ระดับ 150 ใช้ 15.0 s ระดับ 255 ใช้ 8.84 s ทุกระดับ 30–255 วิ่งครบรอบ
สมการที่ใช้Reference Equations: ซ้ายดำ ⇔ |e − s| ≤ w/2 · ขวาดำ ⇔ |e + s| ≤ w/2 (เส้นอยู่ที่ x = −e)
ตารางคำสั่ง: (ขาว,ขาว)=Run · (ดำ,ขาว)=SpinLeft · (ขาว,ดำ)=SpinRight · (ดำ,ดำ)=Run
d = v_sound · t / 2 · t = 2d / v_sound
v_sound = 343 m/s (20 °C) · v_sound = 331.3 + 0.606·T
v = (vL + vR)/2 · ω = (vR − vL)/L
เบรก ⇔ d < ค่าเกณฑ์ระยะ · ไฟหน้าติด ⇔ ค่าแสง < ค่าเกณฑ์แสง
รถหลุดเส้น ⇔ ซ้ายขาว และ ขวาขาว และ |e| > s + w/2
สนามวงรีปลายโค้ง: ความยาวรอบ = 2L + 2πR · วงรีแท้ (Ramanujan): ≈ π(a + b)[1 + 3h/(10 + √(4 − 3h))], h = ((a − b)/(a + b))², รัศมีแคบสุด b²/a
Spin: ω = 2v/L · หมุนต่อรอบโปรแกรม ωΔt · เซ็นเซอร์กวาด δ = ℓ·ω·Δt เทียบ 2s − w และ 2s + w · วิ่งตรงต่อรอบโปรแกรม vΔt
เวลาต่อรอบเมื่อเลี้ยวด้วยการหมุนอยู่กับที่ ≈ (ความยาวสนาม + Θ·L/2)/v (Θ = มุมเลี้ยวรวม, วงรี Θ = 2π)
หยุดหน้าสิ่งกีดขวาง: ระยะที่อ่านตอนเบรก d ∈ [เกณฑ์ − vΔt, เกณฑ์) · มอเตอร์หน่วง τ: ไถลต่ออีกประมาณ v·τ

สำหรับครู: แบบจำลองและการตรวจสอบ

แบบจำลองPhysics Model: รถขับเคลื่อนสองล้อบนพื้นราบ: v = (vL + vR)/2, ω = (vR − vL)/L เซ็นเซอร์ IR สองตัวอยู่หน้ารถที่ x = −s และ x = +s อ่านขาว/ดำจากว่าตัวเซ็นเซอร์อยู่ในแถบเส้นดำกว้าง w หรือไม่ (เส้นอยู่ที่ x = −e เมื่อรถเบี่ยงขวา e) กฎตามตาราง: ขาว/ขาว → Run, ดำ/ขาว → SpinLeft, ขาว/ดำ → SpinRight, ดำ/ดำ → Run อัลตราโซนิกวัดเวลาเสียงสะท้อน t แล้วได้ระยะ d = v_sound·t/2 เบรก (Stop + แตร) เมื่อ d < ค่าเกณฑ์ระยะ และเปิดไฟหน้าเมื่อค่าแสง < ค่าเกณฑ์แสง · โหมดสนาม (trackShape 1 and 4): รถคันเดิมและตารางคำสั่งเดิมวิ่งรอบสนามปิด (วงรีแบบลู่วิ่ง วงรีแท้ สนาม A1 เลข 8 และสามวง) ทุกคาบรอบโปรแกรม Δt รถอ่านเซ็นเซอร์ IR สองตัวที่อยู่หน้าเพลาล้อระยะ ℓ (ดำเมื่อห่างกึ่งกลางเส้นไม่เกิน w/2) แล้วใช้ตาราง ระหว่างรอบโปรแกรมล้อหมุนตามคำสั่งเดิม (Run วิ่งตรงด้วย v, Spin หมุนอยู่กับที่ด้วย ω = 2v/L) คำนวณตำแหน่งแบบโค้งแม่นตรงทุก ≤ 2 ms
ข้อสมมติAssumptions: พื้นราบและไม่ลื่นไถล ความเร็วล้อเปลี่ยนตามคำสั่งทันที (ไม่มีแรงเสียดทาน ไม่มีมอเตอร์หน่วง) แบบจำลองจึงทำนายแนวโน้มของกฎควบคุม ไม่ใช่ความเร็วจริงของ Tiny:bit
เซ็นเซอร์ IR เป็นแบบ ขาว/ดำ ตามตำแหน่งเทียบกับเส้นเท่านั้น ไม่มีค่าสะท้อนต่อเนื่อง ไม่มีแสงรบกวน
สิ่งกีดขวางอยู่ตรงหน้ารถและเป็นผิวสะท้อนเสียง เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกอ่านระยะตรงตามสมการ
ความเร็วเสียง 343 m/s (20 °C) ในโหมดพื้นฐาน; โหมดขั้นสูงใช้ 331.3 + 0.606·T
คำสั่ง Spin ให้ล้อสองข้างหมุนสวนทางด้วยความเร็วเท่ากัน (SpinLeft: ล้อซ้ายถอย ล้อขวาเดินหน้า) — ตรวจกับบล็อกที่ใช้บนรถจริง
ระยะห่างล้อซ้าย-ขวา (ค่าสมมติ 9 cm) และความเร็วจริงที่ระดับ 255 (ค่าสมมติ 25.5 cm/s) ไม่ใช่ข้อมูลจากผู้ผลิต — นักเรียนต้องวัดจากรถของตนเอง; ขนาดเซ็นเซอร์ก็ต้องวัดเองเช่นกัน
เซ็นเซอร์ที่ขอบเส้นพอดีนับเป็น ดำ; ระยะอ่านเท่ากับค่าเกณฑ์พอดี ไม่เบรก; ค่าแสงเท่ากับค่าเกณฑ์พอดี ไม่เปิดไฟ (เงื่อนไข “น้อยกว่า” เป็น strict)
ภาพเคลื่อนไหววาดรถเคลื่อนเข้าหาสิ่งกีดขวางด้วยความเร็วตามระดับคำสั่ง และหยุดทันทีเมื่อระยะอ่านถึงค่าเกณฑ์ (ไม่มีระยะเบรกจากมอเตอร์หน่วง)
โหมดสนาม: ขนาดสนามวงรี (ทางตรง 30 cm รัศมี 22 cm; วงรีแท้ a 36 cm b 24 cm) เป็นค่าสมมติ — วัดจากแผนที่จริงในชุดสินค้าแล้วใส่แทน สนาม A1 เลข 8 และสามวงคือสนามที่ครูออกแบบเอง (gen_track.py) ไม่ใช่แผนที่ในชุดสินค้า
โหมดสนาม: ระยะเซ็นเซอร์ยื่นหน้าเพลาล้อ ℓ (ค่าสมมติ 5 cm) ต้องวัดจากรถจริง; เซ็นเซอร์เป็นจุด อ่านขาว/ดำเท่านั้น; ไม่มีความเฉื่อยนอกจากความหน่วงมอเตอร์ τ (ค่าเริ่มต้น 0 = ล้อเปลี่ยนความเร็วทันที)
โหมดสนาม: การหลุดเส้นเกิดจากแบบจำลองเอง ไม่ได้ปรับให้ดูสมจริง — ถ้าในหนึ่งรอบโปรแกรมเซ็นเซอร์กวาด δ = ℓ·ω·Δt น้อยกว่าช่องว่างระหว่างเซ็นเซอร์ 2s − w เส้นจะกลับมาอยู่ระหว่างเซ็นเซอร์เสมอ; มากกว่า รถอาจส่ายสลับซ้าย-ขวาอยู่กับที่ (ในแบบจำลองอุดมคติการหมุนซ้ายกับขวาหักล้างกันพอดี); มากกว่า 2s + w เส้นหลุดเลยเซ็นเซอร์อีกตัว ด้วยค่าสมมติ (ℓ 5 cm, L 9 cm, 25.5 cm/s, Δt 20 ms, τ 0) รถวิ่งครบรอบสนามวงรีได้ทุกระดับความเร็ว ความเร็วเปลี่ยนแค่เวลาต่อรอบ
โหมดสนาม: อัลตราโซนิกวัดเป็นเส้นตรงตามทิศหน้ารถไปยังผนังกว้าง 12 cm ที่ขวางเส้น; อุโมงค์มืดยาว 25 cm อยู่ครึ่งรอบจากจุดเริ่ม; เส้นอยู่นอกเซ็นเซอร์ทั้งสองตัวเกิน 10 cm ของการวิ่งนับเป็นหลุดเส้น; ถ้าใส่บล็อกอัลตราโซนิกในลูปเดียวกัน รอบโปรแกรมจริงจะนานขึ้นอีกหลายมิลลิวินาที (ให้เพิ่ม Δt)
หน่วยUnits: ความกว้างเส้นดำ: cm
ระยะเซ็นเซอร์จากแนวกลางรถ: cm
รถเบี่ยงจากกึ่งกลางเส้น (ขวา = บวก): cm
ระยะห่างล้อซ้าย-ขวา (ค่าสมมติ 9 cm — วัดจากรถจริงของนักเรียน): cm
ระดับความเร็วคำสั่ง: 0-255
ความเร็วจริงที่ระดับ 255 (ค่าสมมติ — จับเวลาจากรถจริงของนักเรียน): cm/s
ค่าเกณฑ์ระยะเบรก: cm
ระยะสิ่งกีดขวางจริง: cm
ค่าเกณฑ์แสงเปิดไฟ: 0-255
ค่าความสว่างรอบรถ: 0-255
อุณหภูมิอากาศ: °C
ความเร็วเสียงที่ใช้คำนวณ: 0=343 m/s fixed, 1=331.3+0.606T
วิธีหาระยะจากเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก: 0=known distance, 1=known echo time
เวลาเสียงสะท้อนไป-กลับ: s
echoTimeMs: ms
readDistanceCm: cm
soundSpeedMs: m/s
angularSpeedRadS: rad/s
leftWheelCmS: cm/s
rightWheelCmS: cm/s
linearSpeedCmS: cm/s
สนามที่ให้รถวิ่ง: 0=sensor lesson, 1=stadium oval, 4=A1 three loops
จำนวนรอบที่ให้วิ่ง: laps
ความยาวทางตรงของสนามวงรีปลายโค้ง (ค่าสมมติ — วัดจากแผนที่จริง): cm
รัศมีโค้งหัวท้ายของสนามวงรีปลายโค้ง (ค่าสมมติ — วัดจากแผนที่จริง): cm
วางสิ่งกีดขวางบนสนาม: 0/1
ตำแหน่งสิ่งกีดขวาง วัดตามเส้นจากจุดเริ่ม: cm (along the line from the start)
อุโมงค์มืดบนสนาม: 0/1
ค่าความสว่างในอุโมงค์: 0-255
ระยะเซ็นเซอร์เส้นยื่นหน้าเพลาล้อ ℓ (ค่าสมมติ 5 cm — วัดจากรถจริง): cm
คาบรอบโปรแกรม Δt (อ่านเซ็นเซอร์ทุก ๆ): ms
ความหน่วงมอเตอร์ τ (0 = ล้อเปลี่ยนความเร็วทันที): ms
trackLengthCm: cm
firstLapTimeS: s
predictedLapTimeS: s
sensorSweepPerTickCm: cm
spinAnglePerTickRad: rad
ช่วงค่าที่ใช้ได้Valid Input Range: ความกว้างเส้น 1–5 cm · ระยะเซ็นเซอร์จากแนวกลาง 0.5–4 cm · รถเบี่ยง −4…4 cm · ระยะห่างล้อ 5–15 cm · ระดับความเร็ว 0–255 · ค่าเกณฑ์ระยะเบรก 5–50 cm · ระยะสิ่งกีดขวาง 2–200 cm · ค่าเกณฑ์แสง 0–255 · ค่าความสว่าง 0–255 · อุณหภูมิ 0–40 °C · ความเร็วที่ระดับ 255 = 5–100 cm/s · เวลาเสียงสะท้อน 0.0001–0.02 s · โหมดสนาม: จำนวนรอบ 1–5 · ทางตรง 0–60 cm · รัศมีโค้ง 10–40 cm · ตำแหน่งสิ่งกีดขวาง 20–300 cm · แสงในอุโมงค์ 0–255 · ℓ 1–12 cm · Δt 5–100 ms · τ 0–200 ms
ความคลาดเคลื่อนเชิงตัวเลขNumerical Tolerance: ตรรกะเซ็นเซอร์/คำสั่ง/เบรก/ไฟหน้าเทียบเท่ากันทุกตัวอักษร (เซ็นเซอร์ที่ขอบพอดีนับเป็นดำ ความคลาดเคลื่อน 1e-9 cm) · ระยะจากเวลาเสียงสะท้อนภายใน ±0.1 cm · เวลาเสียงสะท้อนภายใน ±0.005 ms
กรณีทดสอบVerification Cases: V_LINE_CENTER: w=2 cm, s=1.5 cm, e=0 → ซ้ายขาว ขวาขาว → Run
V_LINE_RIGHT_DRIFT: w=2, s=1.5, e=+1.0 cm → ซ้ายดำ ขวาขาว → SpinLeft
V_LINE_LEFT_DRIFT: w=2, s=1.5, e=−1.0 cm → ซ้ายขาว ขวาดำ → SpinRight
V_LINE_BOTH_BLACK: w=2, s=0.5, e=0 → ซ้ายดำ ขวาดำ → Run
V_ULTRA_34: 20 °C, เวลาเสียงสะท้อน 0.0020 s → d = 343 × 0.0020 / 2 = 0.343 m = 34.3 cm (±0.1 cm)
V_ULTRA_T15: 20 °C, d = 15 cm → t = 2 × 0.15 / 343 = 0.8746 ms ≈ 0.875 ms (±0.005 ms)
V_BRAKE: ระยะ 10 cm, ค่าเกณฑ์ 15 cm → Stop + แตร
V_LIGHT: ค่าแสง 12, ค่าเกณฑ์ 30 → ไฟหน้าติด
ขอบเขต: |e − s| = w/2 พอดี → ดำ; d = ค่าเกณฑ์พอดี → ไม่เบรก; ค่าแสง = ค่าเกณฑ์พอดี → ไฟไม่ติด
T_STADIUM_LEN: L 30, R 22 → 2L + 2πR = 198.230 cm (เส้นที่สุ่มจุดตรงกันภายใน 1e-4)
T_ELLIPSE_LEN: a 36, b 24 → 190.385 cm (Ramanujan, ภายใน 1e-4) รัศมีแคบสุด 16 cm
T_A1_LEN: สนาม A1 เลข 8 = 282.18 cm, สามวง = 332.65 cm ตรงกับ gen_track.py (2821.835 mm / 3326.543 mm)
T_STRAIGHT_RUN: รถอยู่กลางเส้นบนทางตรง → ขาว/ขาว → Run ตลอด ไม่มี Spin ตำแหน่ง x = x₀ + v·t
T_SPIN_OMEGA: Spin หมุนอยู่กับที่ ω = 2v/L = 14/9 rad/s ที่ 7 cm/s, L 9 cm (หมุน ωΔt ต่อรอบโปรแกรมพอดี)
T_SWEEP_HOLD / T_SWEEP_LOSE: ระดับ 255, Δt 20 ms → δ 0.567 cm < 2s − w = 1 cm → ครบรอบ; Δt 50 ms → δ 1.42 cm → ติดส่ายอยู่กับที่; ℓ 12 cm, Δt 100 ms → δ 6.8 cm > 2s + w = 5 cm → หลุดเส้น
T_CROSSING: สนาม A1 ทั้งสองแบบ ทุกจุดตัดเซ็นเซอร์อ่าน ดำ/ดำ → Run รถวิ่งตรงผ่าน (ℓ 2 cm, τ 50 ms)
T_LAPS_WW_RUN: ขาว/ขาว = Run — เซ็นเซอร์อยู่ในเส้น (s 0.5 cm) วิ่งครบ 2 รอบทั้งสี่สนามที่ระดับ 30, 70, 255; เซ็นเซอร์กว้างแบบรถจริง (s 1.5 cm ค่าเริ่มต้น) สนามวงรีปลายโค้งและวงรีแท้ครบรอบทุกระดับ แต่ A1 เลข 8 และสามวงติดส่ายที่โค้งรัศมี 4–5 cm (ผลจบ: ติดส่าย) จนกว่าจะลด ℓ เป็น 2 cm และใส่ τ 50 ms
T_OBSTACLE_STOP: ทางตรง 60 cm ผนังห่าง 50 cm เกณฑ์ 15 cm ที่ 7 cm/s Δt 20 ms → ระยะที่อ่านตอนเบรก 14.86 ≤ d < 15 cm หน้ารถหยุดที่ผนัง − d
T_TUNNEL: ไฟหน้าติดเฉพาะช่วงที่รถอยู่ในอุโมงค์ (แสง 10 < เกณฑ์ 30) นอกอุโมงค์แสง 180 ไฟดับ
T_DETERMINISM: ตั้งค่าเดิม → เส้นทางและผลเหมือนเดิมทุกครั้ง

แชร์การทดลองนี้:LINE Facebook X

กำลังเปิดห้องทดลอง…

รอสักครู่ ภาพจำลองกำลังโหลด

เทคโนโลยีและวิศวกรรมม.1–6SIM-63

หุ่นยนต์รถวิ่งตามเส้น

Line-Following Robot

แชร์การทดลองนี้:LINE Facebook X

micro:bit Code & Drive

ต่อบล็อกแบบ MakeCode แล้วกด Run เพื่อทดสอบรถ Tiny:bit บนสนามจริงในแบบจำลอง

SIM-63 • BLOCKS

Blocks

โปรแกรมรถ micro:bit

ลากบล็อกสีต่าง ๆ มาต่อกันแบบ MakeCode

สนามทดสอบ

สนาม

Place ultrasonic obstacle on track

ความเร็วภาพ

เวลา 0.0 s

ระยะรอบ 0 / 1

IR ซ้าย ขาว

IR ขวา ขาว

การแก้ทิศ/อาการส่าย 0 ครั้ง

Ultrasonic No obstacle

RGB Car Big OFF

micro:bit 5×5 LED DisplayUse show string or show icon blocks to light up the screen on the robot.

กำลังโหลดโปรแกรมบล็อก...

ส่งโปรแกรมลงบอร์ด micro:bit

This uses the external Microsoft MakeCode editor for compiling and device export. Coding Tab is an independent Ask Science tool, not an official Microsoft product.

เปิด MakeCode

วิธีส่งโค้ดและทดสอบกับรถจริง / กรณี MakeCode ฝังในเว็บใช้งานไม่ได้

ต่อ micro:bit เข้าคอมพิวเตอร์ด้วยสาย USB ที่ถ่ายโอนข้อมูลได้ แล้วติดตั้งลงบน Tiny:bit
เตรียมถ่าน/แบตเตอรี่สำหรับรถ และ ยกล้อรถให้พ้นพื้น ก่อนเริ่มทดสอบ
กดส่งบล็อกไป MakeCode จากหน้า SIM-63 รอจน MakeCode แสดงโปรเจกต์ แล้วกด Download หรือ Pair device
หากฝัง MakeCode ถูกบล็อก ให้กดคัดลอกโค้ด เปิด MakeCode ในแท็บใหม่ สร้างโปรเจกต์แล้วเพิ่มส่วนขยาย github:YahboomTechnology/Tiny-bitLib ก่อนวางโค้ดในแท็บ JavaScript
คัดลอกไฟล์ .hex ลงไดรฟ์ MICROBIT หรือใช้เมนู Download / Pair device ของ MakeCode
ทดสอบขณะยกล้อ: กดปุ่ม A เพื่อให้เริ่มทำงาน และปุ่ม B เพื่อสั่งหยุดมอเตอร์ ก่อนวางรถลงสนามจริง

แสดง JavaScript ที่สร้างจากบล็อก

เบื้องหลังวิทยาศาสตร์

สิ่งที่แบบจำลองนี้ใช้คิดคำนวณ และสิ่งที่ควรเห็นเมื่อทดลอง

ภารกิจท้าทายChallenge: ทายก่อนว่าถ้าเส้นกว้างขึ้นหรือเซ็นเซอร์ห่างกันมากขึ้น รถจะยังเจอเส้นได้ไกลแค่ไหนเมื่อเบี่ยง แล้วทดลองกับรถ Tiny:bit จริง วัดระยะห่างล้อ ความเร็ว และเวลาเสียงสะท้อนจริง เทียบกับแบบจำลอง (แบบจำลองนี้ใช้ก่อนทดลองกับรถจริง ไม่ใช่การทดสอบความปลอดภัยของรถ AEB จริง)
สิ่งที่ควรสังเกตExpected Results: รถอยู่กลางเส้น (เซ็นเซอร์ห่างเกินครึ่งความกว้างเส้น) → ขาว/ขาว → Run; รถเบี่ยงขวา 1 cm → ดำ/ขาว → SpinLeft; รถเบี่ยงซ้าย 1 cm → ขาว/ดำ → SpinRight; ระยะ 15 cm ได้เวลาเสียงสะท้อน 0.875 ms; เสียงสะท้อน 2.0 ms ได้ระยะ 34.3 cm; ระยะ 10 cm < เกณฑ์ 15 cm → Stop + แตร; ค่าแสง 12 < เกณฑ์ 30 → ไฟหน้าติด · สนามวงรีปลายโค้ง L 30 cm R 22 cm: รอบละ 2L + 2πR = 198.23 cm ที่ระดับ 70 (7 cm/s) ใช้เวลารอบแรก 32.2 s (ทำนาย (198.23 + π·9)/7 = 32.36 s) ระดับ 150 ใช้ 15.0 s ระดับ 255 ใช้ 8.84 s ทุกระดับ 30–255 วิ่งครบรอบ
สมการที่ใช้Reference Equations: ซ้ายดำ ⇔ |e − s| ≤ w/2 · ขวาดำ ⇔ |e + s| ≤ w/2 (เส้นอยู่ที่ x = −e)
ตารางคำสั่ง: (ขาว,ขาว)=Run · (ดำ,ขาว)=SpinLeft · (ขาว,ดำ)=SpinRight · (ดำ,ดำ)=Run
d = v_sound · t / 2 · t = 2d / v_sound
v_sound = 343 m/s (20 °C) · v_sound = 331.3 + 0.606·T
v = (vL + vR)/2 · ω = (vR − vL)/L
เบรก ⇔ d < ค่าเกณฑ์ระยะ · ไฟหน้าติด ⇔ ค่าแสง < ค่าเกณฑ์แสง
รถหลุดเส้น ⇔ ซ้ายขาว และ ขวาขาว และ |e| > s + w/2
สนามวงรีปลายโค้ง: ความยาวรอบ = 2L + 2πR · วงรีแท้ (Ramanujan): ≈ π(a + b)[1 + 3h/(10 + √(4 − 3h))], h = ((a − b)/(a + b))², รัศมีแคบสุด b²/a
Spin: ω = 2v/L · หมุนต่อรอบโปรแกรม ωΔt · เซ็นเซอร์กวาด δ = ℓ·ω·Δt เทียบ 2s − w และ 2s + w · วิ่งตรงต่อรอบโปรแกรม vΔt
เวลาต่อรอบเมื่อเลี้ยวด้วยการหมุนอยู่กับที่ ≈ (ความยาวสนาม + Θ·L/2)/v (Θ = มุมเลี้ยวรวม, วงรี Θ = 2π)
หยุดหน้าสิ่งกีดขวาง: ระยะที่อ่านตอนเบรก d ∈ [เกณฑ์ − vΔt, เกณฑ์) · มอเตอร์หน่วง τ: ไถลต่ออีกประมาณ v·τ

สำหรับครู: แบบจำลองและการตรวจสอบ

แบบจำลองPhysics Model: รถขับเคลื่อนสองล้อบนพื้นราบ: v = (vL + vR)/2, ω = (vR − vL)/L เซ็นเซอร์ IR สองตัวอยู่หน้ารถที่ x = −s และ x = +s อ่านขาว/ดำจากว่าตัวเซ็นเซอร์อยู่ในแถบเส้นดำกว้าง w หรือไม่ (เส้นอยู่ที่ x = −e เมื่อรถเบี่ยงขวา e) กฎตามตาราง: ขาว/ขาว → Run, ดำ/ขาว → SpinLeft, ขาว/ดำ → SpinRight, ดำ/ดำ → Run อัลตราโซนิกวัดเวลาเสียงสะท้อน t แล้วได้ระยะ d = v_sound·t/2 เบรก (Stop + แตร) เมื่อ d < ค่าเกณฑ์ระยะ และเปิดไฟหน้าเมื่อค่าแสง < ค่าเกณฑ์แสง · โหมดสนาม (trackShape 1 and 4): รถคันเดิมและตารางคำสั่งเดิมวิ่งรอบสนามปิด (วงรีแบบลู่วิ่ง วงรีแท้ สนาม A1 เลข 8 และสามวง) ทุกคาบรอบโปรแกรม Δt รถอ่านเซ็นเซอร์ IR สองตัวที่อยู่หน้าเพลาล้อระยะ ℓ (ดำเมื่อห่างกึ่งกลางเส้นไม่เกิน w/2) แล้วใช้ตาราง ระหว่างรอบโปรแกรมล้อหมุนตามคำสั่งเดิม (Run วิ่งตรงด้วย v, Spin หมุนอยู่กับที่ด้วย ω = 2v/L) คำนวณตำแหน่งแบบโค้งแม่นตรงทุก ≤ 2 ms
ข้อสมมติAssumptions: พื้นราบและไม่ลื่นไถล ความเร็วล้อเปลี่ยนตามคำสั่งทันที (ไม่มีแรงเสียดทาน ไม่มีมอเตอร์หน่วง) แบบจำลองจึงทำนายแนวโน้มของกฎควบคุม ไม่ใช่ความเร็วจริงของ Tiny:bit
เซ็นเซอร์ IR เป็นแบบ ขาว/ดำ ตามตำแหน่งเทียบกับเส้นเท่านั้น ไม่มีค่าสะท้อนต่อเนื่อง ไม่มีแสงรบกวน
สิ่งกีดขวางอยู่ตรงหน้ารถและเป็นผิวสะท้อนเสียง เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกอ่านระยะตรงตามสมการ
ความเร็วเสียง 343 m/s (20 °C) ในโหมดพื้นฐาน; โหมดขั้นสูงใช้ 331.3 + 0.606·T
คำสั่ง Spin ให้ล้อสองข้างหมุนสวนทางด้วยความเร็วเท่ากัน (SpinLeft: ล้อซ้ายถอย ล้อขวาเดินหน้า) — ตรวจกับบล็อกที่ใช้บนรถจริง
ระยะห่างล้อซ้าย-ขวา (ค่าสมมติ 9 cm) และความเร็วจริงที่ระดับ 255 (ค่าสมมติ 25.5 cm/s) ไม่ใช่ข้อมูลจากผู้ผลิต — นักเรียนต้องวัดจากรถของตนเอง; ขนาดเซ็นเซอร์ก็ต้องวัดเองเช่นกัน
เซ็นเซอร์ที่ขอบเส้นพอดีนับเป็น ดำ; ระยะอ่านเท่ากับค่าเกณฑ์พอดี ไม่เบรก; ค่าแสงเท่ากับค่าเกณฑ์พอดี ไม่เปิดไฟ (เงื่อนไข “น้อยกว่า” เป็น strict)
ภาพเคลื่อนไหววาดรถเคลื่อนเข้าหาสิ่งกีดขวางด้วยความเร็วตามระดับคำสั่ง และหยุดทันทีเมื่อระยะอ่านถึงค่าเกณฑ์ (ไม่มีระยะเบรกจากมอเตอร์หน่วง)
โหมดสนาม: ขนาดสนามวงรี (ทางตรง 30 cm รัศมี 22 cm; วงรีแท้ a 36 cm b 24 cm) เป็นค่าสมมติ — วัดจากแผนที่จริงในชุดสินค้าแล้วใส่แทน สนาม A1 เลข 8 และสามวงคือสนามที่ครูออกแบบเอง (gen_track.py) ไม่ใช่แผนที่ในชุดสินค้า
โหมดสนาม: ระยะเซ็นเซอร์ยื่นหน้าเพลาล้อ ℓ (ค่าสมมติ 5 cm) ต้องวัดจากรถจริง; เซ็นเซอร์เป็นจุด อ่านขาว/ดำเท่านั้น; ไม่มีความเฉื่อยนอกจากความหน่วงมอเตอร์ τ (ค่าเริ่มต้น 0 = ล้อเปลี่ยนความเร็วทันที)
โหมดสนาม: การหลุดเส้นเกิดจากแบบจำลองเอง ไม่ได้ปรับให้ดูสมจริง — ถ้าในหนึ่งรอบโปรแกรมเซ็นเซอร์กวาด δ = ℓ·ω·Δt น้อยกว่าช่องว่างระหว่างเซ็นเซอร์ 2s − w เส้นจะกลับมาอยู่ระหว่างเซ็นเซอร์เสมอ; มากกว่า รถอาจส่ายสลับซ้าย-ขวาอยู่กับที่ (ในแบบจำลองอุดมคติการหมุนซ้ายกับขวาหักล้างกันพอดี); มากกว่า 2s + w เส้นหลุดเลยเซ็นเซอร์อีกตัว ด้วยค่าสมมติ (ℓ 5 cm, L 9 cm, 25.5 cm/s, Δt 20 ms, τ 0) รถวิ่งครบรอบสนามวงรีได้ทุกระดับความเร็ว ความเร็วเปลี่ยนแค่เวลาต่อรอบ
โหมดสนาม: อัลตราโซนิกวัดเป็นเส้นตรงตามทิศหน้ารถไปยังผนังกว้าง 12 cm ที่ขวางเส้น; อุโมงค์มืดยาว 25 cm อยู่ครึ่งรอบจากจุดเริ่ม; เส้นอยู่นอกเซ็นเซอร์ทั้งสองตัวเกิน 10 cm ของการวิ่งนับเป็นหลุดเส้น; ถ้าใส่บล็อกอัลตราโซนิกในลูปเดียวกัน รอบโปรแกรมจริงจะนานขึ้นอีกหลายมิลลิวินาที (ให้เพิ่ม Δt)
หน่วยUnits: ความกว้างเส้นดำ: cm
ระยะเซ็นเซอร์จากแนวกลางรถ: cm
รถเบี่ยงจากกึ่งกลางเส้น (ขวา = บวก): cm
ระยะห่างล้อซ้าย-ขวา (ค่าสมมติ 9 cm — วัดจากรถจริงของนักเรียน): cm
ระดับความเร็วคำสั่ง: 0-255
ความเร็วจริงที่ระดับ 255 (ค่าสมมติ — จับเวลาจากรถจริงของนักเรียน): cm/s
ค่าเกณฑ์ระยะเบรก: cm
ระยะสิ่งกีดขวางจริง: cm
ค่าเกณฑ์แสงเปิดไฟ: 0-255
ค่าความสว่างรอบรถ: 0-255
อุณหภูมิอากาศ: °C
ความเร็วเสียงที่ใช้คำนวณ: 0=343 m/s fixed, 1=331.3+0.606T
วิธีหาระยะจากเซ็นเซอร์อัลตราโซนิก: 0=known distance, 1=known echo time
เวลาเสียงสะท้อนไป-กลับ: s
echoTimeMs: ms
readDistanceCm: cm
soundSpeedMs: m/s
angularSpeedRadS: rad/s
leftWheelCmS: cm/s
rightWheelCmS: cm/s
linearSpeedCmS: cm/s
สนามที่ให้รถวิ่ง: 0=sensor lesson, 1=stadium oval, 4=A1 three loops
จำนวนรอบที่ให้วิ่ง: laps
ความยาวทางตรงของสนามวงรีปลายโค้ง (ค่าสมมติ — วัดจากแผนที่จริง): cm
รัศมีโค้งหัวท้ายของสนามวงรีปลายโค้ง (ค่าสมมติ — วัดจากแผนที่จริง): cm
วางสิ่งกีดขวางบนสนาม: 0/1
ตำแหน่งสิ่งกีดขวาง วัดตามเส้นจากจุดเริ่ม: cm (along the line from the start)
อุโมงค์มืดบนสนาม: 0/1
ค่าความสว่างในอุโมงค์: 0-255
ระยะเซ็นเซอร์เส้นยื่นหน้าเพลาล้อ ℓ (ค่าสมมติ 5 cm — วัดจากรถจริง): cm
คาบรอบโปรแกรม Δt (อ่านเซ็นเซอร์ทุก ๆ): ms
ความหน่วงมอเตอร์ τ (0 = ล้อเปลี่ยนความเร็วทันที): ms
trackLengthCm: cm
firstLapTimeS: s
predictedLapTimeS: s
sensorSweepPerTickCm: cm
spinAnglePerTickRad: rad
ช่วงค่าที่ใช้ได้Valid Input Range: ความกว้างเส้น 1–5 cm · ระยะเซ็นเซอร์จากแนวกลาง 0.5–4 cm · รถเบี่ยง −4…4 cm · ระยะห่างล้อ 5–15 cm · ระดับความเร็ว 0–255 · ค่าเกณฑ์ระยะเบรก 5–50 cm · ระยะสิ่งกีดขวาง 2–200 cm · ค่าเกณฑ์แสง 0–255 · ค่าความสว่าง 0–255 · อุณหภูมิ 0–40 °C · ความเร็วที่ระดับ 255 = 5–100 cm/s · เวลาเสียงสะท้อน 0.0001–0.02 s · โหมดสนาม: จำนวนรอบ 1–5 · ทางตรง 0–60 cm · รัศมีโค้ง 10–40 cm · ตำแหน่งสิ่งกีดขวาง 20–300 cm · แสงในอุโมงค์ 0–255 · ℓ 1–12 cm · Δt 5–100 ms · τ 0–200 ms
ความคลาดเคลื่อนเชิงตัวเลขNumerical Tolerance: ตรรกะเซ็นเซอร์/คำสั่ง/เบรก/ไฟหน้าเทียบเท่ากันทุกตัวอักษร (เซ็นเซอร์ที่ขอบพอดีนับเป็นดำ ความคลาดเคลื่อน 1e-9 cm) · ระยะจากเวลาเสียงสะท้อนภายใน ±0.1 cm · เวลาเสียงสะท้อนภายใน ±0.005 ms
กรณีทดสอบVerification Cases: V_LINE_CENTER: w=2 cm, s=1.5 cm, e=0 → ซ้ายขาว ขวาขาว → Run
V_LINE_RIGHT_DRIFT: w=2, s=1.5, e=+1.0 cm → ซ้ายดำ ขวาขาว → SpinLeft
V_LINE_LEFT_DRIFT: w=2, s=1.5, e=−1.0 cm → ซ้ายขาว ขวาดำ → SpinRight
V_LINE_BOTH_BLACK: w=2, s=0.5, e=0 → ซ้ายดำ ขวาดำ → Run
V_ULTRA_34: 20 °C, เวลาเสียงสะท้อน 0.0020 s → d = 343 × 0.0020 / 2 = 0.343 m = 34.3 cm (±0.1 cm)
V_ULTRA_T15: 20 °C, d = 15 cm → t = 2 × 0.15 / 343 = 0.8746 ms ≈ 0.875 ms (±0.005 ms)
V_BRAKE: ระยะ 10 cm, ค่าเกณฑ์ 15 cm → Stop + แตร
V_LIGHT: ค่าแสง 12, ค่าเกณฑ์ 30 → ไฟหน้าติด
ขอบเขต: |e − s| = w/2 พอดี → ดำ; d = ค่าเกณฑ์พอดี → ไม่เบรก; ค่าแสง = ค่าเกณฑ์พอดี → ไฟไม่ติด
T_STADIUM_LEN: L 30, R 22 → 2L + 2πR = 198.230 cm (เส้นที่สุ่มจุดตรงกันภายใน 1e-4)
T_ELLIPSE_LEN: a 36, b 24 → 190.385 cm (Ramanujan, ภายใน 1e-4) รัศมีแคบสุด 16 cm
T_A1_LEN: สนาม A1 เลข 8 = 282.18 cm, สามวง = 332.65 cm ตรงกับ gen_track.py (2821.835 mm / 3326.543 mm)
T_STRAIGHT_RUN: รถอยู่กลางเส้นบนทางตรง → ขาว/ขาว → Run ตลอด ไม่มี Spin ตำแหน่ง x = x₀ + v·t
T_SPIN_OMEGA: Spin หมุนอยู่กับที่ ω = 2v/L = 14/9 rad/s ที่ 7 cm/s, L 9 cm (หมุน ωΔt ต่อรอบโปรแกรมพอดี)
T_SWEEP_HOLD / T_SWEEP_LOSE: ระดับ 255, Δt 20 ms → δ 0.567 cm < 2s − w = 1 cm → ครบรอบ; Δt 50 ms → δ 1.42 cm → ติดส่ายอยู่กับที่; ℓ 12 cm, Δt 100 ms → δ 6.8 cm > 2s + w = 5 cm → หลุดเส้น
T_CROSSING: สนาม A1 ทั้งสองแบบ ทุกจุดตัดเซ็นเซอร์อ่าน ดำ/ดำ → Run รถวิ่งตรงผ่าน (ℓ 2 cm, τ 50 ms)
T_LAPS_WW_RUN: ขาว/ขาว = Run — เซ็นเซอร์อยู่ในเส้น (s 0.5 cm) วิ่งครบ 2 รอบทั้งสี่สนามที่ระดับ 30, 70, 255; เซ็นเซอร์กว้างแบบรถจริง (s 1.5 cm ค่าเริ่มต้น) สนามวงรีปลายโค้งและวงรีแท้ครบรอบทุกระดับ แต่ A1 เลข 8 และสามวงติดส่ายที่โค้งรัศมี 4–5 cm (ผลจบ: ติดส่าย) จนกว่าจะลด ℓ เป็น 2 cm และใส่ τ 50 ms
T_OBSTACLE_STOP: ทางตรง 60 cm ผนังห่าง 50 cm เกณฑ์ 15 cm ที่ 7 cm/s Δt 20 ms → ระยะที่อ่านตอนเบรก 14.86 ≤ d < 15 cm หน้ารถหยุดที่ผนัง − d
T_TUNNEL: ไฟหน้าติดเฉพาะช่วงที่รถอยู่ในอุโมงค์ (แสง 10 < เกณฑ์ 30) นอกอุโมงค์แสง 180 ไฟดับ
T_DETERMINISM: ตั้งค่าเดิม → เส้นทางและผลเหมือนเดิมทุกครั้ง

แชร์การทดลองนี้:LINE Facebook X