หน่วยที่ 5 EP.2: เปิดโลกฮาร์ดแวร์ สมองกล และเซนเซอร์ (Hardware & Embedded System)

By Admin
3
11 เม.ย. 2569

หน่วยที่ 5 EP.2: เปิดโลกฮาร์ดแวร์ สมองกล และเซนเซอร์ (Hardware & Embedded System)

สวมวิญญาณนักประดิษฐ์! ทำความรู้จักกับ "สมองกลฝังตัว (Embedded System)" ผู้เป็นหัวใจหลักของการสร้างสิ่งประดิษฐ์ IoT เจาะลึกบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ยอดฮิตอย่าง Arduino, ESP32 และ KidBright พร้อมเรียนรู้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ฝั่งรับข้อมูล (Input) เช่น เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ/ระยะทาง และฝั่งแสดงผล (Output) เช่น หลอดไฟ LED หน้าจอ และมอเตอร์

⚙️ หน่วยที่ 5 EP.2: เปิดโลกฮาร์ดแวร์ สมองกล และเซนเซอร์

Hardware & Embedded System

การจะสร้างอุปกรณ์ IoT ขึ้นมาสักชิ้น เราต้องมี "ฮาร์ดแวร์ (Hardware)" หรืออุปกรณ์ที่จับต้องได้เป็นโครงสร้างพื้นฐานครับ วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับชิ้นส่วนสำคัญ 3 ส่วนหลัก ได้แก่ สมองกลฝังตัว, อุปกรณ์รับข้อมูล (Input), และอุปกรณ์แสดงผล (Output) กันครับ

🧠 1. สมองกลฝังตัว (Embedded System)

วงจรสสมองกลฝังตัว คือ ระบบคอมพิวเตอร์ขนาดจิ๋วที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อทำงาน "เฉพาะอย่าง" มันมีทั้งหน่วยประมวลผล (Microcontroller - MCU), หน่วยความจำ, และพอร์ตเชื่อมต่อ ครบจบในแผ่นเดียว! บอร์ดที่นิยมนำมาใช้สร้าง IoT มีดังนี้ครับ:

🔵 Arduino

บอร์ดคลาสสิกระดับตำนาน! เป็นระบบ Open Source ที่ใช้งานง่าย เหมาะกับผู้เริ่มต้นเขียนโปรแกรมด้วยภาษา C/C++ (แต่บางรุ่นอาจจะยังไม่มี Wi-Fi ในตัวนะ)

📡 NodeMCU / ESP32

บอร์ดสุดฮิตสำหรับงาน IoT! เพราะมัน "มี Wi-Fi และ Bluetooth ในตัว" ทำให้สามารถเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตได้ทันที ราคาถูกและประสิทธิภาพสูงมาก

🇹🇭 KidBright

บอร์ดสัญชาติไทย พัฒนาโดย สวทช. (NECTEC) จุดเด่นคือเขียนโปรแกรมง่ายมาก แค่ใช้เมาส์ "ลากบล็อกคำสั่งมาต่อกัน (Block-structured)" เหมาะกับนักเรียนสุดๆ

👁️ 2. อุปกรณ์รับข้อมูล (Input: Sensors & Switches)

เพื่อให้อุปกรณ์ IoT ของเรา "รับรู้" สิ่งแวดล้อมรอบตัวได้ เราต้องต่อ เซนเซอร์ (Sensors) เข้าไปครับ เปรียบเสมือน ตา หู จมูก ผิวหนัง ของหุ่นยนต์เลยทีเดียว [Image of Ultrasonic sensor]

เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น (DHT): ใช้ใน Smart Farm เพื่อวัดสภาพอากาศให้ต้นไม้
เซนเซอร์อัลตราโซนิก (Ultrasonic): ใช้คลื่นเสียงวัด "ระยะทาง" ว่ามีวัตถุอยู่ใกล้แค่ไหน (เหมือนค้างคาว)
เซนเซอร์อินฟราเรด (IR Sensor): จับการเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิต (PIR) หรือใช้ตรวจจับเส้นสีดำสำหรับรถเดินตามเส้น
สวิตช์ (Switches): อุปกรณ์พื้นฐาน เช่น ปุ่มกด (Push Switch), สวิตช์เลื่อน (Slide Switch)

🗣️ 3. อุปกรณ์แสดงผลและควบคุม (Output)

เมื่อสมองกลประมวลผลเสร็จแล้ว มันจะส่งคำสั่งออกมาที่อุปกรณ์ Output เพื่อแสดงผล หรือสร้างการเคลื่อนไหวครับ [Image of Relay module]

หลอดไฟ LED: มีทั้งแบบดวงเดียว, แบบแสดงเป็นตัวเลข (7-segment), หรือแบบหน้าจอ LED Matrix
หน้าจอ LCD / OLED: ใช้สำหรับแสดงข้อความ ตัวอักษร หรือกราฟิกภาพขนาดเล็ก
รีเลย์ (Relay): (สำคัญมาก!) เป็นสวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า ที่ช่วยให้บอร์ดสมองกลพลังงานต่ำ (5V) สามารถ "สั่งเปิด-ปิด เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านที่ใช้ไฟแรงสูง (220V)" ได้อย่างปลอดภัย เช่น สั่งเปิดพัดลม สั่งเปิดปั๊มน้ำ
มอเตอร์ (Motors): เช่น ดีซีมอเตอร์ (รถบังคับ) และ เซอร์โวมอเตอร์ (Servo Motor) ที่สามารถสั่งให้หมุนไปตาม "องศา" ที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ (นิยมใช้ทำแขนกล หรือไม้กั้นที่จอดรถ)

✍️ มินิควิซ ทบทวนความรู้ EP.2

ทดสอบความเข้าใจเรื่องฮาร์ดแวร์ สมองกล และเซนเซอร์

ข้อที่ 1: "สมองกลฝังตัว (Embedded System)" มีลักษณะการทำงานแบบใด?

ข้อที่ 2: บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ใดที่พัฒนาโดยคนไทย (สวทช.) และใช้การเขียนโปรแกรมแบบลากบล็อก (Block-structured)?

ข้อที่ 3: หากนักเรียนต้องการสร้าง "ถังขยะอัจฉริยะที่เปิดฝาเองเมื่อมีคนเดินเข้ามาใกล้" นักเรียนควรเลือกใช้เซนเซอร์ชนิดใด?

ข้อที่ 4: อุปกรณ์ใดทำหน้าที่เปรียบเสมือน "สวิตช์แม่เหล็กไฟฟ้า" ที่ช่วยให้บอร์ดสมองกลขนาดเล็ก (ไฟ 5V) สามารถสั่งเปิด-ปิดพัดลมบ้าน (ไฟ 220V) ได้อย่างปลอดภัย?

ข้อที่ 5: หากนักเรียนต้องการสร้าง "ไม้กั้นลานจอดรถอัตโนมัติ" ที่ต้องสั่งให้ยกขึ้น 90 องศาเป๊ะๆ ควรเลือกใช้อุปกรณ์ Output ในข้อใด?

แชร์ :