เครื่องให้อาหาแมวอัตโนมัติ (Automatic cat feeder)

สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ / โครงงานวิชาเรียน
กันยายน 1, 2023
0

ผู้เขียนบทความ : 095 นายกิตติพศ เสกสุวงศ์ COE #15

คณะวิศวกรรมศาตร์ สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์

วิชา : 04-513-201การโปรแกรมคอมพิวเตอร์ขั้นนสูง 1/2566

1.ความเป็นมา

เนื่องจากสำหรับทาสแมวแล้ว การให้อาหารในแต่ละครั้งควรให้อย่างเป็นเวลาและให้ในปริมาณที่เหมาะสม เพื่อสุขภาพที่ดีของน้องแมว แต่บ้างครั้งเราอาจจะลืมให้อาหาร หรือมีธุระจำเป็นที่จะต้องออกไปข้างนอกบ้างเป็นครั้งคราว บางคนจึงอาจแก้ไขปัญหาโดยการเตรียมอาหารไว้ให้เยอะๆสำหรับให้กินทั้งวัน ซึ่งแมวอาจจะกินเยอะเกินไปจนเสียสุขภาพ หรืออาจทำให้แมวเป็นโรคอ้วนได้
เราจึงคิดว่าจะแก้ปัญหานี้อย่างไรที่จะทำให้การให้อาหารแมวเป็นเรื่องง่าย โดยที่สามารถให้อาหารได้ตรงเวลา และสามารถให้อาหารจากที่ไหนก็ได้ จึงได้ประดิษฐิ์เครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติ ที่สามารถให้อาหารแมวอัตโนมัติได้ตรงเวลาและสามารถสั่งงานผ่านมือถือได้

2.วัตถุประสงค์

2.1 เพื่อศึกษาการสร้างเครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติ
2.2 เพื่อเปรียบเทียบการให้อาหารแบบเดิมกับเครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัต

3.ขอบเขต

3.1 สามารถให้อาหารแมวโดยอัตโนมัติเมื่อถึงเวลาอาหาร
3.2 สามารถสั่งให้อาหารเองผ่านมือถือได้
3.3 มีการแจ้งเตือนเมื่อแมวมากินหาร
3.4 สามารถกำหนดปริมาณอาหารในการให้แต่ละครั้งได้ (กรัม)

4.ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

4.1 ได้พัฒนทักษะการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32
4.2 ได้พัฒนาการออกแบบวงจร และการทำแผ่นPCB
4.3 ได้พัฒนาทักษะการเขียนโค้ดโปรแกรม Arduino ide
4.4 เครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติสามารถให้อาหารแมวได้อย่างอัตโนมัติตามที่ตั้งค่าไว้ สามารถควบคุมสั่งงานผ่านมือถือได้

5.ความรู้ที่เกี่ยวข้อง

อุปกรณ์ที่ใช้ทำเครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติ (Automatic cat feeder)

1.ESP 32

ESP32 คือ wifi microcontroller ที่ถูกพัฒนาต่อจาก ESP8266 โดยเพิ่ม CPU เป็น 2 core, Wi-Fi ที่เร็วขึ้น, มีขา GPIO ให้ใช้งานมากขึ้น และรองรับ Bluetooth อีกด้วย
โดยปกติแล้ว ESP32 จะใช้ Arduino IDE ในการเขียนโปรแกรมควบคุม เช่นเดียวกับ ESP8266 ซึ่งผู้เขียนต้องมีความรู้ในการเขียน code ด้วยภาษา Lua หรือ C++ หรือ microPython

2.Micro Servo Motor

Servo คืออุปกรณ์มอเตอร์ ที่สามารถควบคุมการหมุนที่แม่นยำ เซอร์โว SG90 มีขนาดเล็กแรงบิด 1.2-1.4 kg/cmสีน้ำตาลเป็นสายกราวด์ สีแดงเป็นไฟเข้า 4.8-7.2V สีส้มเป็นสัญญาณอินพุต

3.Ultrasonic sensor

เซ็นเซอร์วัดระยะทาง มีวิธีการทำงานโดยการส่งคลื่นอัลตราโซนิคจำนวนหนึ่งออกไปจากตัวส่ง (Transmitter) เมื่อคลื่นวิ่งไปชนกับวัตถุ คลื่นจะมีการสะท้อนกลับมา แล้ววิ่งกลับไปชนตัวรับ(Receiver) ด้วยการเริ่มนับเวลาที่ส่งคลื่นออกไป จนถึงได้รับคลื่นกลับมานี้เอง ทำให้เราสามารถหาระยะห่างระหว่างวัตถุกับเซ็นเซอร์ได้

4.Load cell

คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้แปลงค่าของแรงไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า(ทรานส์ซีดิวเซอร์) การแปลงค่านี้ไม่ใช่การแปลงค่าโดยตรงหากแต่เกิดขึ้นสองขั้นตอน จากการแปลงค่าทางกลศาสตร์ แรงจะถูกตรวจจับได้จากการเปลี่ยนรูปร่างของสเตนเกจ และสเตนเกจแปลงค่าการเปลี่ยนรูปร่าง(ความเครียด) นี้ไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า

5.Step down

วงจรลดแรงดันแบบ Step-Down หรือเรียกอีกแบบว่า Buck Converter (บัคคอนเวอร์เตอร์) ใช้ลดแรงดันจากแรงดันสูงให้ต่ำลง ใช้หลักการสวิตชิ่ง-ตัวเหนี่ยวนำ(L) จึงทำให้มีความร้อนและความสูญเสียกำลังไฟน้อย ไม่เหมือนกับการลดแรงดันโดยใช้ IC ตระกูล 78xx / 317 ทั่วไปที่ใช้หลักการลดทอนทำให้เกิดความร้อนสูง วงจรบัคคอนเวอร์เตอร์เมื่อลดแรงดันลงแล้วจะได้กระแส Output เพิ่มขึ้น

Diagram : การทำงานของระบบ

การตั้งเวลาการให้อาหารเองอัตโนมัติ

เป็นการตั้งเวลาการให้อาหารอัตโนมัติตามเวลาที่กำหนด คือ 8,12 และ16 นาฬิกา และจะไม่ให้ซ้ำหากอาหารในถ้วยยังไม่ถูกกิน

โปรแกรม Blynk

V0 เป็นในส่วนการทำงานการกดปุ่มเพื่อให้อาหารผ่านมือถือหรือPC

V1 เป็นการควบคุมservoจากการกดปุ่ม และในฟังก์ชัน update_blynk จะเป็นในส่วนของการเชื่อมต่อข้อมูล fedManual (v0),servo_angle (v1),weight (v2),distance (v3) เข้าไปยังBlynkเพื่อสามารถบันทึกข้อมูลการทำงานของส่วนต่างๆได้

โปรแกรม Line notify

ส่วนนี้มีการทำงานคือ เมื่อมีการตรวจจับแมวที่มากินอาหารได้ในระยะที่กำหนดและนานเกินระยะเวลาที่กำหนด จะส่งการแจ้งเตือนไปทางไลน์

วิธีการรับ line token เพื่อนำมาใส่ในโค้ด

1.เข้าไปที่เว็บไซต์ https://notify-bot.line.me/en/ และ Log in เพื่อเข้าสู่ระบบที่มุมบนขวา

2.คลิกที่หัวลูกศรหลังชื่อและคลิกเลือก My page

3.เลื่อนลงมาล่างสุด คลิก Generate token

4.ตั้งชื่อการแจ้งเตือน และเลือก 1-on-1 chat with LINE Notify จากนั้นคลิก Generate toke

5.คลิก Copy และนำไปใส่ในโค้ดได้เลย

6.ผลการดำเนินงาน

เครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติที่ประกอบเสร็จสมบูรณ์แล้ว

1.มุมมองโดยรวมจากด้านหน้าตัวเครื่อง

2.มุมมองด้านหน้าของตัวเครื่อง

3.มุมมองด้านหลัง

4.ถังใส่อาหารด้านบน

5.วงจรภายใน

หน้าตาของระบบการสั่งงานใน Blynk ผ่านมือถือ

หน้าตาของระบบการสั่งงานใน Blynk บน PC

ผลการทดสอบ

ตารางที่ 1 : ผลการทดสอบการกดให้อาหารเองผ่านมือถือ

ตารางที่ 2 : ผลการทดสอบการให้อาหารอัตโนมัติ ตามโปรแกรมที่เขียนไว้เวลา 8 ,12 และ 16 นาฬิกา

ผลการแจ้งเตือนทางไลน์เมื่อแมวมากินอาหาร

7.สรุปผลและข้อเสนอแนะ

สรุปผล

– เครื่องให้อาหารแมวอัตโนมัติสามารถทำงานได้อย่างสมบูรณ์ตามที่ต้องการ สามารถให้อาหารโดยอัตโนมัติตามเวลาที่ตั้งไว้ในโปรแกรม สามารถตรวจจับแมวเมื่อมากินอาหารได้ และสามารถให้อาหารตามปริมาณที่กำหนดได้ค่อนข้างแม่นยำ
– เครื่องให้อาหารแมวอัติโนมัตินี้ยังมีข้อจำกัดที่ยังไม่มีหน้า UI ในมือถือให้สามารถตั้งค่าเวลาการให้อาหารและกำหนดปริมาณการให้อาหารเองได้ หากจะเปลี่ยนต้องเปลี่ยนโดยการแก้ไขที่โปรแกรมและ Upload ลงบอร์ดใหม่อีกครั้ง

ข้อเสนอแนะ

– ทำหน้า UI ในมือถือให้สามารถตั้งค่าแก้ไขเวลาการให้อาหาร และกำหนดปริมาณการให้อาหารเองได้ เพื่อให้ผู้ใช้งานทั่วไปสามารถใช้งานได้ง่ายและมีความยืดหยุ่นในการใช้งานมากยิ่งขึ้น