อุปกรณ์เปิด-ปิดใช้งานห้องอัตโนมัติ (Automatic room activation and deactivation device)

ผู้เขียนบทความ : นายฮัสโร โซ๊ะรี COE#15

รหัสนักศึกษา : 165404140100

คณะวิศวกรรมศาสตร์ : สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์

วิชา : 04-513-201 การโปรแกรมคอมพิวเตอร์ชั้นสูง 1/2566

1. ความเป็นมา

เมื่อเทคโนโลยีปัจจุบันมีบทบาทและความสำคัญในชีวิตประจำวันของเรามากขึ้น โดยเฉพาะเทคโนโลยี Internet of Things กำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมากเนื่องในยุคปัจจุบัน ผมได้มีความคิดว่าควรจะนำเทคโนโลยีส่วนนี้มาประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวัน ระบบเปิดปิดใช้งานห้องอัตโนมัติเป็นอีก project หนึ่งที่ผมได้นำเอาเทคโนโลยี IoT มาใช้งาน จุดประสงค์ เพื่อศึกษาการทำ project ของวิชาไมโครคอนโทรลเลอร์และการโปรแกรมคอมพิวเตอร์ชั้นสูง และสามารถนำ project นี้ไปใช้งานได้จริงๆ ไม่ว่าจะเป็น ห้องเรียน ห้องทำงาน หรือห้องประชุมก็ได้และสามารถเอาชิ้นงานนี้ไปพัฒนาต่อได้อีกด้วย ไม่ว่าจะเป็นการควบคุมการเปิดปิดแอร์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆ ภายในบ้าน

2.วัตถุประสงค์

1.ความสะดวกสบายให้กับผู้ใช้: ช่วยให้ไม่ต้องเดินไปเปิด-ปิดไฟเอง ช่วยให้เปิด-ปิดไฟได้ในเวลาที่ไม่เหลือใครในห้อง ช่วยให้ไม่ต้องกังวลว่าลืมเปิด-ปิดไฟ

2.ด้านความปลอดภัย: เมื่อมีคนออกจากห้องเหลือ 0 คนแล้ว เครื่องก็จะตัดระบบไฟทุกอย่าง ไม่ต้องห่วงว่าจะมีไฟฟ้าลัดวงจร

3.ด้านประหยัดพลังงาน: ระบบจะช่วยให้ปิดไฟอัตโนมัติเมื่อไม่มีใครอยู่ในห้อง ช่วยให้ควบคุมการใช้พลังงานได้ดีขึ้น

3.ขอบเขต

1.อุปกรณ์จะสามารถนับจำนวนคนเข้าและคนออกได้

2.อุปกรณ์จะสามารถเก็บจำนวนคนมในห้องได้

3.อุปกรณ์สามารถทำการเปิด-ปิดไฟอัตโนมั

4.เราสามาถเลือกที่จะติดตั้งซ้ายหรือขวาของห้องก็ได้เพียงแค่เลื่อนสวิตส์

5.อุปกรณ์สามารถแจ้งเตือนมาในไลน์ได้ ว่ามีคนเข้าคนออก

4.ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

ได้ศึกษาและเข้าใจการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์ esp32

2.ได้ศึกษาและเข้าใจการทำงานของโมดูลต่างๆ

3.ได้ศึกษาและเข้าใจของการเขียนโปรแกรม

5.ความรู้ที่เกี่ยวข้อง

5.1 การออกแบบของเครื่องนี้

โดยขั้นตอนแรกผมจะใช้โปรแกรมในการออกก่อน ว่าหน้าตาจะออกมาประมาณไหน

หน้าตาคร่าวๆที่เราออกแบบมาในโปรแกรม

5.2 อุปกรณ์ที่ต้องใช้

ESP32 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์แบบ 2 แกนสมอง (dual-core) ที่ใช้สถาปัตยกรรม Tensilica LX6 สัญญาณนาฬิกาสูงสุด 240 MHz มีแรมในตัว 512 KB รองรับการเชื่อมต่อรอมภายนอกสูงสุด 16 MB มาพร้อมกับ WiFi มาตรฐาน 802.11 b/g/n รองรับการใช้งานทั้งในโหมด Station, softAP และ Wi-Fi direct มีบลูทูธในตัว รองรับการใช้งานในโหมด 2.0 และโหมด 4.0 BLE

IR sensor หรือ Infrared sensor เป็นอุปกรณ์ตรวจจับวัตถุโดยใช้แสงอินฟราเรด แสงอินฟราเรดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นยาวกว่าแสงที่มองเห็นได้ มนุษย์ไม่สามารถมองเห็นแสงอินฟราเรดได้ แต่อุปกรณ์ตรวจจับแสงอินฟราเรดสามารถตรวจจับได้

LCD 16×2 I2C เป็นจอแสดงผลตัวอักษรแบบ 16 ตัวอักษร 2 บรรทัด ที่ใช้อินเทอร์เฟซ I2C ในการติดต่อกับอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ไมโครคอนโทรลเลอร์ จอ LCD 16×2 I2C มีขาต่อใช้งานเพียง 2 ขาเท่านั้น ทำให้ง่ายต่อการเชื่อมต่อและประหยัดพื้นที่ในการต่อสายไฟ

Relay 5V เป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า โดยใช้สัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง (DC) หรือกระแสสลับ (AC) เพียงเล็กน้อยในการกระตุ้นการทำงาน

เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด Relay หน้าสัมผัสจะอยู่ในตำแหน่ง NC (Normally Closed) ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัส NC ไปยังวงจรไฟฟ้าที่ต้องการควบคุม

เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวด Relay หน้าสัมผัสจะเปลี่ยนตำแหน่งจาก NC เป็น NO (Normally Open) ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัส NO ไปยังวงจรไฟฟ้าที่ต้องการควบคุม

Push button เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าที่ใช้สำหรับควบคุมการทำงานของวงจรไฟฟ้า โดยการกดปุ่มลงไป ปุ่มจะปิดหน้าสัมผัส ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัสนั้น

สวิตช์แบบโยก (Toggle switch) เป็นอุปกรณ์ทางไฟฟ้าที่ใช้สำหรับควบคุมการทำงานของวงจรไฟฟ้า โดยการโยกก้านสวิตช์ไปมา ทำให้หน้าสัมผัสเปลี่ยนตำแหน่ง ส่งผลต่อกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหน้าสัมผัสนั้น

การทำงานของ Toggle switch แบ่งออกเป็น 2 สถานะหลักๆ คือ

สถานะปิด (OFF) เมื่อก้านสวิตช์อยู่ในตำแหน่งลง หน้าสัมผัสจะเปิดอยู่ ทำให้กระแสไฟฟ้าไม่ไหลผ่านหน้าสัมผัสนั้น

สถานะเปิด (ON) เมื่อก้านสวิตช์อยู่ในตำแหน่งขึ้น หน้าสัมผัสจะปิดอยู่ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหน้าสัมผัสนั้น

5.3 หลักการทำงานของเครื่องนี้

การงาน คือ เราจะมี sensor 2 ตัว หลักการทำงานคือ ถ้าตัวที่1จับได้ก่อนตัวที่2 จะนับว่า เข้า ถ้าตัวที่2 จับได้ตัวที่1 จะนับว่าออก และทำการส่งให้ esp32 เพื่อประมวลผลและแสดงผลออกหน้าจอ lcd และทำการสั่งการ relay เพื่อืำการจ่ายและตัดไฟ เมื่อมีคนในห้องไฟจะเปิดเมื่อคนออกจากห้องหมดไฟก็จะปิดอัตโนมัติ

5.4 การออกแบบและการสร้างบอร์ด pcb

โดยเครื่องนี้ผมจะไม่ใช้ตัว shield ในการขยายขาของ esp32 แต่ผมจะสร้างบอร์ด pcb เองในการเชื่อมโมดูลต่างๆเข้ากับตัว esp32 เมื่อเรารู้หลักการทำงานของวงจรเรา ว่าอุปกรณ์ต่างๆทำงานยังไง และเชื่อมต่อกับอะไรบ้าง ที่สำคัญขาของ module แต่ล่ะตัวเชื่อมกับขาไหนของ esp32 เมื่อเรารู้แล้วเราก็สามารถที่จะไปออกแบบบอร์ด pcb ได้เลย โดยการออกแบบบอร์ด pcb ของผมนั้นผมจะใช้เป็นโปรแกม Eazy EDA โดยโปรแกรมนี้ใช้ง่ายและไม่ซับซ้อน