运动科学垂直跳跃检测（二）

本习作的目的，是利用 Arduino 开发版，制作一个量度运动员垂直跳跃（ Vertical Leap ）高度的仪器，并可以计算在跳跃一刻的向上速度，过程中会涉及新高中课程中物理科的其中一个课题-重力作用下的垂直运动，将 STEM 与运动科学结合起来。

专题主要由一块木板作为跳跃平台，在平台的一边有一个激光发射器，发射出的光束会射向平台另一边的光敏电阻。

用 Arduino 制作运动检测器

当运动员站在平台中间，预备进行垂直跳跃的时候，运动员的双脚便会阻挡着光束，使光束不能够到达光敏电阻；当运动员跳起来的时候，双脚离开了跳跃平台，光束便可以射到光敏电阻，当运动员由空中跌回地面，双脚踏在平台上的时候，光束便会再次被阻挡着。

我们利用光敏电阻感检测激光发射器的光束，产生讯号，从而量度运动员在跳跃时，逗留在空中的时间，再以物理公式计算出运动员垂直跳跃的高度。

跳跃平台的各项元件

1. 接驳激光发射器

在这个习作中我们利用激光发射器，将光束射向另一边的光敏电阻，以产生一个更清楚的讯号。激光发射器的使用是非常简单，只需要接上 Arduino 的电源便可以发射光束。在这次的实验中我们把它接上接口 Pin11 ，因为这是一个脉冲宽度调变 Pulse Width Modulation （ PWM ），方便调节光束的亮度。同学们需注意，激光发射器发所发射出的光束，能量非常集中，务必注意，不要射到眼中，否则可能会导致眼睛受伤。

激光发射器的光束不能射入眼中，因会导致眼睛受伤。

2. 光敏电阻 Light Dependent Resistor LDR

光敏电阻来感应光束的强弱，可产生讯号输入 Arduino 中。当光敏电阻的电阻值随着光线的强弱而改变，电阻值会与进入的光线成反比，亦即是光强度越强，电阻值便会下降，因应这个特性我们可以利用它来作感光元件。

为了使光敏电阻只会受到激光发射器的光束而影响，我们会将饮管套著光敏电阻，除了可以限制了其他光源进入光敏电阻，减少噪声外，还可以方便将光敏电阻安放在平台的木板平面上。

光敏电阻。

为了减低受影响需加入饮管。

加入饮管后的外观。

预备好光敏电阻好之后，我们需要按著下图接驳一个简单的电路，便可以将光敏电阻作为这个习作的当作感光元件。

在上面的电路中，光敏电阻在没有光源的时候，其电阻值大于 1KΩ 故此 Pin2 属于低位的状态。但当有光射进光敏电阻的时候，其电阻值便会小于 1KΩ ， Pin2 便会接驳到 5V ，令状态为高位，这便是此习作产生信号的原理。

下星期待续……