ไม้เท้าอัจฉริยะ (The smart cane)

5.2 ESP 32 CAM

ESP32-CAM คือบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มีชิป ESP32 เป็นหัวใจหลัก และมี กล้อง (Camera) ติดตั้งมาด้วยในตัวบอร์ดนี้ถูกออกแบบมาสำหรับ งานถ่ายภาพ วิดีโอ และ IoT แบบไร้สาย เช่น กล้องวงจรปิดอัจฉริยะ (Smart CCTV) ระบบตรวจจับการเคลื่อนไหว กล้องในโครงงานหุ่นยนต์ หรือ Smart Cane (ไม้เท้าอัจฉริยะ)

คุณสมบัติเด่น

1. ใช้ชิป ESP32-S (Dual-Core 240 MHz)
2. มี Wi-Fi และ Bluetooth (BLE) ในตัว
3. มีกล้อง OV2640 ความละเอียดสูงสุด 2 ล้านพิกเซล
4. มี ช่อง MicroSD Card สำหรับบันทึกรูปหรือวิดีโอ
5. ใช้ไฟ 5 V (หรือ 3.3 V)

5.3 เซ็นเซอร์ MPU6050

5.4 เซนเซอร์ Ultrasonic Sensor

Ultrasonic Sensor (อัลตราโซนิกเซนเซอร์) คือ เซ็นเซอร์ที่ใช้คลื่นเสียงความถี่สูง (มากกว่า 20 kHz ซึ่งหูมนุษย์ไม่ได้ยิน) ในการวัด ระยะทาง ระหว่างตัวเซ็นเซอร์กับวัตถุ โดยอาศัยหลักการ “ส่งคลื่นเสียงออกไป แล้ววัดเวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมา”

หลักการทำงานของ Ultrasonic Sensor

1. เซ็นเซอร์จะ ส่งคลื่นเสียงความถี่สูง ออกไปทางหัว Trig (Trigger)
2. คลื่นเสียงจะ สะท้อนกลับ เมื่อกระทบวัตถุ
3. ตัวรับสัญญาณ Echo จะตรวจจับเวลาที่คลื่นเสียงสะท้อนกลับมา
4. บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์จะนำ “เวลาที่ใช้ในการเดินทางของคลื่นเสียง” มาคำนวณเป็นระยะทาง

5.5 เซนเซอร์ Buzzer

Buzzer (บัซเซอร์) คือ อุปกรณ์แปลงสัญญาณไฟฟ้าให้เป็นเสียง ทำหน้าที่แจ้งเตือนหรือส่งสัญญาณเสียงเมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้าเสียงที่ออกมาจะขึ้นอยู่กับชนิดของ buzzer และสัญญาณที่ส่งเข้ามา เช่น เสียง “ติ๊ด” หรือ “บี๊บ”Buzzer จัดเป็นส่วนประกอบสำคัญในระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องการสัญญาณเตือน เช่น เครื่องตรวจจับควัน / ระบบเตือนภัย ระบบเตือนระยะ (Parking Sensor) ไม้เท้าอัจฉริยะ (Smart Cane) — ใช้เตือนเมื่อพบสิ่งกีดขวางหรือล้ม

🔹 โครงสร้างและหลักการทำงาน Buzzer ประกอบด้วย

1. แผ่นเซรามิก (Piezoelectric Disk) ซึ่งจะสั่นเมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้า
2. แผ่นโลหะบาง ที่ช่วยขยายเสียง
3. เมื่อจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้าไป → แผ่นเซรามิกจะเกิดการสั่น → เกิดเสียงความถี่สูงออกมา

5.6 เซนเซอร์ gps module

GPS Module (จีพีเอส โมดูล) คือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้สำหรับรับสัญญาณจากดาวเทียม GPS (Global Positioning System)เพื่อตรวจหาตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของผู้ใช้งาน ได้แก่ ค่าละติจูด (Latitude)
ค่าลองจิจูด (Longitude) ความสูงจากระดับน้ำทะเล (Altitude) ความเร็วในการเคลื่อนที่ (Speed) เวลาแบบ UTC

GPS Module นิยมใช้ในงาน ติดตามตำแหน่ง (Tracking) และ ระบบ IoT (Internet of Things)
เช่น ระบบนำทาง (Navigation), รถติดตาม (Vehicle Tracking), หุ่นยนต์เคลื่อนที่ และ ไม้เท้าอัจฉริยะเพื่อช่วยเหลือผู้สูงอายุหรือผู้พิการทางสายตา

🔹 หลักการทำงานของ GPS Module

1. โมดูลจะรับสัญญาณจากดาวเทียม GPS ที่โคจรรอบโลก (อย่างน้อย 3–4 ดวงขึ้นไป)
2. ใช้หลักการ “คำนวณระยะทางจากเวลาที่สัญญาณเดินทาง” เพื่อหาตำแหน่ง
3. โมดูลจะแปลงข้อมูลที่ได้ออกมาในรูปแบบ ข้อความ NMEA (National Marine Electronics Association)
4. เช่น $GPGGA, $GPRMC, $GPGLL
5. ไมโครคอนโทรลเลอร์ (เช่น ESP32) จะอ่านข้อความเหล่านี้ผ่านพอร์ต UART (TX/RX) แล้วนำไปประมวลผลต่อ

5.7 เซนเซอร์ LED 3W Module

LED 3W Module (แอลอีดี 3 วัตต์) คือ หลอดไฟแอลอีดีความสว่างสูง (High Power LED) ที่สามารถให้แสงแรงกว่าหลอด LED ทั่วไปหลายเท่า ใช้สำหรับให้แสงในบริเวณกว้าง เช่น ไฟฉาย, ไฟหน้ารถ, หรือ ไฟส่องทางในไม้เท้าอัจฉริยะ (Smart Cane) หลอด LED 3W ต้องใช้แรงดันและกระแสที่เหมาะสม (โดยทั่วไป 3.0–3.4V ที่กระแส 700–900mA) และควรใช้ ไดรเวอร์จำกัดกระแส เพื่อป้องกันการไหม้ เช่น AMC7135 LED Driver หรือ MOSFET + ตัวต้านทานจำกัดกระแส

🔹 หลักการทำงาน

LED (Light Emitting Diode) เป็น ไดโอดชนิดหนึ่งที่เปล่งแสงเมื่อมีกระแสไฟไหลผ่านจากขั้วบวก (Anode) ไปขั้วลบ (Cathode) ในกรณีของ High Power LED 3W จะปล่อยแสงสว่างมาก ต้องมีการควบคุมกระแสให้คงที่
โดยมักใช้งานร่วมกับ

1. ตัวขับกระแส (LED Driver) เช่น AMC7135
2. ทรานซิสเตอร์ควบคุม (เช่น AO3400 MOSFET)
3. ฮีตซิงค์ (Heat Sink) สำหรับระบายความร้อน

5.8 เซนเซอร์ AH024

AH024 เป็นเซ็นเซอร์แบบ Hall Effect Sensorทำหน้าที่ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก (Magnetic Field)เมื่อมี แม่เหล็ก (Magnet) เข้าใกล้ — เซ็นเซอร์จะสร้างสัญญาณไฟฟ้าออกมา (เปลี่ยนสถานะจาก HIGH → LOW หรือกลับกัน)

หลักการทำงานอาศัย “Hall Effect” คือ ปรากฏการณ์ที่แรงดันไฟฟ้าจะเกิดขึ้นในแผ่นนำไฟฟ้าเมื่อมีสนามแม่เหล็กผ่าน ดังนั้น AH024 จึงเหมาะสำหรับใช้งานตรวจจับวัตถุที่เคลื่อนผ่านแม่เหล็ก เช่น

1. ประตูเปิด–ปิด
2. รอบการหมุนของพัดลมหรือมอเตอร์
3. ไม้เท้าอัจฉริยะ (Smart Cane) ที่ต้องการตรวจจับตำแหน่ง หรือตอบสนองต่อแม่เหล็ก

🔹 หลักการทำงาน

1. ภายใน AH024 มีแผ่นสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ที่ไวต่อสนามแม่เหล็ก
2. เมื่อไม่มีแม่เหล็ก → เซ็นเซอร์จะส่งสัญญาณ HIGH (1) ออกมา
3. เมื่อมีแม่เหล็กเข้าใกล้ → สนามแม่เหล็กจะกระตุ้นให้แรงดันในแผ่น Hall เปลี่ยนไป → ส่งสัญญาณ LOW (0)
4. สามารถใช้สัญญาณนี้เป็นตัว “ทริกเกอร์ (Trigger)” เพื่อเปิดเสียง, เปิดไฟ, หรือแจ้งเตือนอื่น ๆ ได้

5.9  แอปพลิเคชั่น Blynk

Blynk คือแพลตฟอร์มสำหรับพัฒนา IoT (Internet of Things) ที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถควบคุมอุปกรณ์ไมโครคอนโทรลเลอร์ เช่น ESP32, ESP8266, Arduino, หรือ Raspberry Pi ผ่านทาง สมาร์ตโฟนหรือเว็บแอป ได้ง่าย โดยไม่ต้องเขียนโค้ดฝั่งเซิร์ฟเวอร์ Blynk ทำงานผ่าน Blynk Cloud ซึ่งทำหน้าที่เป็น “สะพานเชื่อม” ระหว่าง อุปกรณ์ (Device) และ แอปพลิเคชันบนมือถือ (App)

🔹 บทบาทของ Blynk ในระบบไม้เท้าอัจฉริยะ ในโครงงาน Smart Cane แอปพลิเคชัน Blynk เป็นส่วนสำคัญในการ

1. แสดงค่าจาก เซ็นเซอร์ต่าง ๆ เช่น MPU6050, Ultrasonic, LDR, GPS
2. รับข้อมูลแบบเรียลไทม์เมื่อเกิดเหตุ เช่น การล้ม (Fall Detection)
3. แสดงภาพจาก ESP32-CAM เมื่อมีเหตุการณ์ผิดปกติ
4. ส่ง พิกัด GPS ของผู้ใช้งานไปยังผู้ดูแล

6.1 ส่วนประกาศค่าการเชื่อมต่อกับ Blynk Cloud” ซึ่งจำเป็นสำหรับทุกโปรแกรมที่ใช้ Blynk (โดยเฉพาะ ESP32 หรือ ESP32 cam)

#define BLYNK_TEMPLATE_ID “รหัส Template ID”

#define BLYNK_TEMPLATE_NAME “ชื่อของ Template”

#define BLYNK_AUTH_TOKEN “รหัสลับเฉพาะ (Authentication Token)”

ชุดคำสั่ง #include เหล่านี้ทำให้ ESP32 ของคุณสามารถ “สื่อสารกับเซ็นเซอร์ทุกตัวและส่งข้อมูลขึ้น Blynk Cloud”กล่าวคือ มันเชื่อมทั้ง ฮาร์ดแวร์ (MPU6050, VL53L0X, GPS) และ ซอฟต์แวร์ (Wi-Fi + Blynk) เข้าด้วยกัน
เพื่อสร้างระบบไม้เท้าอัจฉริยะที่ตรวจจับการล้ม, สิ่งกีดขวาง, และส่งตำแหน่งได้แบบเรียลไทม์

#include <Wire.h>

#include <MPU6050.h>

#include <TinyGPS++.h>

#include <HardwareSerial.h>

#include <Adafruit_VL53L0X.h>

#include <WiFi.h>

#include <BlynkSimpleEsp32.h>

// ———- Wi-Fi ———-

const char* ssid = “*********”;

const char* password = “*********”;

BlynkTimer timer;

การประกาศตัวแปรออบเจ็กต์ (Object) ของไลบรารีต่าง ๆ ที่คุณ #include มาก่อนหน้านี้ พูดง่าย ๆ คือ “การสร้างตัวแทนของอุปกรณ์แต่ละตัวในโค้ด” เพื่อให้ ESP32 สามารถเรียกใช้งานเซ็นเซอร์และตัวจับเวลาได้

BlynkTimer timer;

MPU6050 mpu;

TinyGPSPlus gps;

Adafruit_VL53L0X lox = Adafruit_VL53L0X();

โค้ดส่วนนี้เป็น “การกำหนดขา (Pins) และ ตัวแปร (Variables)” สำหรับควบคุมและเก็บค่าจากอุปกรณ์ต่าง ๆ ของระบบ ไม้เท้าอัจฉริยะ (Smart Cane) โดยรวมคือการตั้งชื่อขาของ ESP32 ให้ตรงกับเซ็นเซอร์จริงที่ต่ออยู่ และประกาศตัวแปรไว้ใช้เก็บข้อมูลจากเซ็นเซอร์

// ———- Pins ———-

#define TRIG_PIN 25

#define ECHO_PIN 26

#define BUZZER_IO 32

#define MOTOR_PIN 33

#define LDR_PIN 35

#define LED_PIN 27

// ———- Variables ———-

long duration;

int distance;

int16_t ax, ay, az, gx, gy, gz;

bool fallNotified = false;

โค้ดชุดนี้คือ “ฟังก์ชันส่งข้อมูลจากเซ็นเซอร์ทั้งหมดขึ้นไปยังแอป Blynk Cloud” ชื่อฟังก์ชันคือ sendSensorData() — โดยปกติจะถูกเรียกทุก ๆ 1 วินาที (ผ่าน BlynkTimer) เพื่ออัปเดตข้อมูลแบบ เรียลไทม์

// ———- Send data to Blynk ———-

void sendSensorData() {

  // Ultrasonic

  Blynk.virtualWrite(V0, distance);

  // ToF

  VL53L0X_RangingMeasurementData_t measure;

  lox.rangingTest(&measure, false);

  if (measure.RangeStatus != 4) {

    int tofDist = measure.RangeMilliMeter;

    Blynk.virtualWrite(V11, tofDist);

  } else Blynk.virtualWrite(V11, 0);

  // LDR

  int ldrValue = analogRead(LDR_PIN);

  Blynk.virtualWrite(V1, ldrValue);

  // MPU6050

  float Ax = ax / 16384.0;

  float Ay = ay / 16384.0;

  float Az = az / 16384.0;

  float roll  = atan2(Ay, Az) * 180.0 / PI;

  float pitch = atan2(-Ax, sqrt(Ay * Ay + Az * Az)) * 180.0 / PI;

  if (abs(roll) < 3) roll = 0;

  if (abs(pitch) < 3) pitch = 0;

  Blynk.virtualWrite(V7, roll);

  Blynk.virtualWrite(V8, pitch);

  // GPS

  if (gps.location.isValid()) {

    double lat = gps.location.lat();

    double lng = gps.location.lng();

    double speed = gps.speed.kmph();

    double altitude = gps.altitude.meters();

    int sats = gps.satellites.value();

    Blynk.virtualWrite(V2, lat);

    Blynk.virtualWrite(V3, lng);

    Blynk.virtualWrite(V9, lat, lng);

    Blynk.virtualWrite(V12, speed);

    Blynk.virtualWrite(V13, altitude);

    Blynk.virtualWrite(V14, sats);

    Serial.printf(“🌍 GPS: %.6f, %.6f | %.1f km/h | %.1f m | Sats=%d\n”,

                  lat, lng, speed, altitude, sats);

  } else {

    Blynk.virtualWrite(V12, 0);

    Blynk.virtualWrite(V13, 0);

    Blynk.virtualWrite(V14, 0);

  }

  Serial.println(“📤 Data sent to Blynk Cloud”);

}

การทำงานของคำสั่งวัดระยะทางด้วย Ultrasonic Sensor

ชุดคำสั่งนี้ใช้ควบคุมการทำงานของเซ็นเซอร์ Ultrasonic ในระบบไม้เท้าอัจฉริยะ โดยทำหน้าที่ส่งคลื่นเสียงความถี่สูงออกไปและวัดเวลาที่คลื่นสะท้อนกลับมา จากนั้นนำมาคำนวณเป็นระยะทางระหว่างผู้ใช้กับสิ่งกีดขวาง หากพบว่าวัตถุอยู่ในระยะไม่เกิน 30 เซนติเมตร ระบบจะตั้งสถานะเตือน (alertLevel1 = true) เพื่อให้ไม้เท้าแจ้งเตือนผู้ใช้งานทันที เช่น ผ่านเสียง Buzzer หรือมอเตอร์สั่น ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและป้องกันการชนในสภาพแวดล้อมที่มองเห็นได้จำกัด