自動追蹤三色燈的狀態系統，使用MCU結合感測器以及伺服器來實現系統功能。這些感測器負責監測三色燈的顏色和環境狀態，以確保機台正常運作。當系統偵測到異常時，會及時更新網頁，方便技術人員檢視，減少人工巡檢需求、減低損失、提高生產效率，同時節省更換設備的高額成本。
溫溼度感測器
(承前文)溫濕度感測器(圖7)濕敏電容數位溫濕度模組，是含有已校準數位訊號輸出的溫濕度複合感測器。它應用專用的數位模組採集技術和溫濕度傳感技術，確保作品具有較高的可靠性與長期穩定性。感測器包括一個電容式感濕元件，和一個高精度測溫元件，並與一個高性能8位元單晶片連接。因此該作品具有品質較高、精度較高、回應速度快、抗干擾能力強、成本效益高等優點。
每個感測器都在極為精確的濕度校驗室中，進行校準。校準係數以程式的形式儲存在單晶片中，感測器內部在檢測訊號的處理過程中，要調用這些校準係數。標準單匯流排介面，使系統整合變得簡易快捷。較小的體積、較低的功耗，訊號傳輸距離可達20公尺以上，使其成為各類應用的良好選擇[2]。
空氣品質感測器
氣體感測器(圖8)所使用的氣敏材料，是在清潔空氣中電導率較低的二氧化锡(SnO2)。當感測器所處還境中存在汙染氣體時，感測器的電導率隨空氣中汙染氣體濃度的增加而增大。氣體感測器對氨氣、硫化物、苯系、蒸汽的靈敏度高，對煙霧和其它有害氣體的監測也很理想[3]。
一氧化碳感測器
氣體感測器(圖9)所使用的氣敏材料，是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫。採用高低溫循環檢測方式低溫(1.5V 加熱)檢測一氧化碳，感測器的電導率隨空氣中一氧化碳氣體濃度，增加而增大，高溫(5.0V 加熱)清洗低溫時吸附的雜散氣體。使用簡單的電路即可將電導率的變化，轉換為與該氣體濃度相對應的輸出訊號。氣體感測器對一氧化碳的靈敏度高，這種感測器可檢測多種含一氧化碳的氣體，是一款適合多種應用的低成本感測器[4]。
Wi-Fi模組
本系統使用Wi-Fi 模組(圖10)，一個物聯網(IoT)應用的理想選擇。這個小巧而高性能的模組結合了無線連接和豐富的功能，支援 802.11b/g/n Wi-Fi 標準，是一個廣泛兼容、高速傳輸、大範圍覆蓋且節能的無線網絡協議。Wi-Fi模組通訊協定方面支援TCP/IP、HTTP、DNS、MQTT、SSL/TLS 協定，在聯網方面提供很多選擇及彈性。利用上面敘述的協定把測量結果上傳至伺服器端的資料庫，方便使用者監視及日後分析更詳細的大數據[5]。
測試方式
將顏色感測器裝設於三色燈住上，以便於隨時偵測顏色變化。將溫溼度感測器和空氣品質感測器，和一氧化碳感測器裝置於工廠員工進出處，便於隨時偵測工廠的空氣品質與溫溼度。最終透過Wi-Fi模組，將偵測到的數值傳送至伺服器端的資料庫。該系統有助於網頁顯示數值，隨時處於最新狀態。若出現問題方可隨時進行調整，使員工和機台處在最舒適的環境下進行工作。
顏色感測器檢測
透過三種顏色照射至感測器的量測結果，可得知感測器隨著光的強度，會釋出不同的頻率以及當選擇其中一個濾波器時。在入射光中該顏色可以通過，使得更高頻率的輸出(表1、表2)。為了能夠判斷非三原色，本系統會以頻率差異來進行判斷。
路由器
路由器是將運算裝置，及網路連線至其他網路的聯網裝置(圖11)。路由器有三個主要功能，首先是確定路徑，路由器可以決定從來源到目的地所採用的路徑，這個作業稱為路由。資料轉傳，路由器會將資料轉傳至所選路徑的下一個裝置，重複這個過程，最終資料可以抵達目的地。運算裝置和路由器可能位於相同的網路，或不同的網路[6]。
溫濕度感測器檢測
溫濕度感測器會傳送一個40bit的訊號，分為16bitg濕度(RH)、16bit溫度(°C)、以及8bit檢查碼(Checksum)。檢查碼是將前面溫溼度32bit拆成四個8bit相加。如圖12所示，可以看出目前感測數值為，濕度69.3%(RH)、溫度27.0(°C)以及198(Check Sum)。
自動話監測彌補人力缺口
在自動化技術成熟解決勞力成本增長的時代，產業目前面臨到人力不足以及技術人員工作區域太廣的情況下，導致無法及時排除機台故障。本系統能夠讓傳統機台運作狀態傳送至網頁上，再把網頁顯示位於工廠裡的中央區域，協助技術人員監視。
網頁除了在工廠裡顯示也提供給管理者監視，使管理者不需到工作區域，也能檢視運作狀況。使用傳統機台的顯示裝置來監視運作狀態不僅有助於優化已購置機台，也可以用於日後的資料分析。未來若有需求，系統也可以提供保存至資料庫的資料給人工智慧進行機器學習。
(本文作者林俊宏為高雄科技大學智慧系統技優專班老師；許浩維/吳永保/賴丞宥/葉哲宏為該專班學生)
參考資料：
[1]TCS3200顏色感測器功能介
紹：https://www.taiwaniot.com.tw/product/tcs3200% E6%99%B6%E7%89%87-%E9%A1%8F%E8%89%B2%E6%84%9F%E6%B8%AC%E6%A8%A1%E7%B5%84/
[2]溫溼度感測器功能介紹：https://www.taiwaniot.com.tw/product/dht22-%E6%BA%AB%E5%BA%A6%E6%A8%A1%E7% B5%84-%E6%BF%95%E5%BA%A6%E6%A8%A1%E7% B5%84-%E6%BA%AB%E6%BF%95%E5%BA%A6%E6% A8%A1%E7%B5%84-dht22/
[3]空氣品質感測器功能介紹：https://atceiling.blogspot.com/2019/07/arduino44nod emcumq-135.html
[4]一氧化碳感測器功能介紹: https://www.taiwaniot.com.tw/product/mq-7-%E4%B8%80%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%A 2%B3%E6%84%9F%E6%B8%AC%E5%99%A8% E6%A8%A1%E7%B5%84-co%E6%B0%A3%E9%AB%94%E6%84%9F%E6% B8%AC%E5%99%A8/
[5]WiFi模組功能介紹：https://zh.wikipedia.org/zh-tw/ESP8266%E5%BC%80%E5%8F%91%E6%9D%BF
[6]路由器功能介紹：https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%99%A8
三色燈自動監測幫大忙 聯網巡檢系統好處多多(2)
