45
สวพ. มทร.สุวรรณภูมิ รายงานโครงการวิจัย หุ่นยนต์ผู้ช่วยตํารวจขนาดเล็ก Mini Robo-Cop Assistant พัชรนันท์ ศรีธนาอุทัยกร สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์และสถาปัตยกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ ศูนย์นนทบุรี งบประมาณเงินกองทุนส่งเสริมงานวิจัยประจําปีงบประมาณ .. ๒๕๕๕

Mini Robo-Cop Assistant ÿ ü ó ø è ÿ ü ø ö ì ø

  • Upload
    others

  • View
    34

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

รายงานโครงการวจย

หนยนตผชวยตารวจขนาดเลก Mini Robo-Cop Assistant

พชรนนท ศรธนาอทยกร

สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร

มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ศนยนนทบร

งบประมาณเงนกองทนสงเสรมงานวจยประจาปงบประมาณ พ.ศ. ๒๕๕๕

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

คานา

หนยนตผชวยตารวจขนาดเลก เปนโครงงานวจยทสงเสรมการใชความรในศาสตรของวศวกรรม อาทเชน ความรทางดานอเลกทรอนกส ระบบควบคม ระบบอตโนมต มอเตอรไฟฟา การขบเคลอน กลองถายภาพ และการสงสญญาณภาพระบบเครอขาย จงนบวาไดรวมศาสตรดานตางๆ เขามา และยงประโยชนในการใชงานตอเจาหนาทรกษาความปลอดภยเปนหลก โดยชวยลดความเสยงอนตรายตอชวต งานชนนเปนงานตนแบบซงสามารถพฒนาตอไปเพอใหใชงานไดตรงกบความตองการของผใชงานเฉพาะแตละประเภทได อกทงเปนการสงเสรมใหเกดความกาวหนาทางดานการพฒนาหนยนตขนาดเลก หรอ ระบบควบคมแบบอตโนมตดวย นอกจากนยงเปนการเปดมมมองในการพฒนาระบบขบเคลอนอกทาง ทางผวจยตองขอขอบคณ คณะกรรมการพจารณางานวจยของกองทนสงเสรมงานวจย, มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ทอนเคราะหใหจดทาจนเกดเปนงานชนนขนมาสาเรจ และขอขอบคณเพอนรวมงานในสาขาวชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตรและสถาปตยกรรมศาสตร ทกทานทคอยใหคาแนะนาและใหกาลงใจในการทางานดวยดตลอดมา

พชรนนท ศรธนาอทยกร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

สารบญ

บทท หนา 1 ความสาคญและทมา 1

1.1 ความสาคญและทมา 1 1.2 วตถประสงคของโครงการ 3 1.3 ขอบเขตของโครงการ 3 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3

2 แนวคดและทฤษฎทสาคญ 4 2.1 การเคลอนทของหนยนต 4 2.2 มอเตอรไฟฟากระแสตรง 7 2.3 ระบบเครอขายไรสาย (Wireless LAN) 17 2.4 ไมโครคอนโทรลเลอร 21 2.5 กลองถายภาพ 22

3 การออกแบบ 26 3.1 การเคลอนท 26 3.2 ตวควบคม 28 3.3 การปองกนตวเองและการหลบสงกดขวาง 29 3.4 การถายภาพ 30 3.5 การควบคมหนยนต 31

4 ผลการทดสอบ 34 4.1 การทดสอบการเคลอนทในแนวเสนตรง 34 4.2 การทดสอบการเลยวโคง 35 4.3 การทดสอบเมอหนยนตอยในทแคบ 36 4.4 การทดสอบเมอหนยนตลม 36 4.5 การสงภาพกลบมายงสถานฐาน 37

5 สรป 40 บรรณานกรม 41 ภาคผนวก

ก. รายละเอยดของกลอง 42

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ภาคผนวก ก. รายละเอยดของกลอง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

1

บทท 1

ความสาคญและทมา 1.1 ความสาคญและทมา การรกษาความปลอดภยของบคคลและ/หรอสถานทสาคญตางๆ ในปจจบนนนเปนสงทจาเปนอยางมากเนองจากบคคลทมศกยภาพ มอานาจในการบรหารหนวยงานสาคญของประเทศ หรอ มหนวยงานหรอสถานทซงมทรพยสนทมคาจานวนมาก มกจะเปนทสนใจของอาชญากร ผกอการรายทจองทจะทาลายความมนคงของประเทศดวยวธการตางๆ เชน การลอบสงหารบคคลสาคญ การทาลายสถานทสาคญตางๆ เชน ตกบญชาการ สถาบนการเงน และหนวยงานสาคญตางๆ ดงนน ตามสถานทดงกลาวจาเปนตองมระบบรกษาความปลอดภยทดเยยม เจาหนาทรกษาความปลอดภยตองมการตรวจตราพนทหรอเฝาระวงตามจดยทธศาสตรตางๆ ตลอด 24 ชวโมง พรอมทง ยงมการตดตงระบบวดโอวงจรปดเอาไว ในสวนทสาคญของอาคาร เพอเพมประสทธภาพของการรกษาความปลอดภยดวย อกทงยงสามารถลดจานวนเจาหนาทหรอลดจานวนรอบของการเดนตรวจตราลงได

วธการในการตดตงกลองวงจรปดนน จะถกตดตงในจดยทธศาสตร โดยยดแบบถาวร ดงนน มมทมองทไดจะเปนมมมองทไมเปลยนแปลง หากผบกรกทมความเปนมออาชพตองการเขามาโจร กรรมทรพยสนในหนวยงานนน ในเบองตนมกจะเขามาสารวจตาแหนงของกลองวงจรปด เพอมองหาจดบอดของกลองทตดตงไว เพอใหสามารถหลบหลกจากการตรวจจบจากกลองแบบตดตงแบบถาวรได และนอกจากน ทาใหสามารถรจดและทาลายกลองวงจรปดทตดตงเอาไวได เพอทาลายหลกฐานการกระทาความผดของตน ดงนน ถาหากกลองบนทกภาพสามารถเคลอนทไปตามทตางๆ คลายกบการทเจาหนาทเดนตรวจตราได กจะทาใหมภาพอางองทสามารถระบ วนและเวลา นนๆ ได ซงสามารถใชเปนหลกฐานชนสาคญในการคนหาคนกระทาผดไดงายขน นอกจากน ยงเปนการชวยเหลอเจาหนาทรกษาความปลอดภยใหสามารถเขาคมพนทอนตรายซงมความเสยงตอการสญเสยชวตของตนไดอยางมประสทธภาพ เชน การเขาตรวจวตถระเบด พนททมการยงตอสกน พนททมกาซหรอรงสรวไหล เปนตน

เมอตดตงกลองกบหนยนตขนาดเลก, ภาพท 1.1, มนกจะไมเปนทสงเกตของผราย ซงหนยนตสามารถพรางตวในรปแบบตางๆ ทเขากบสถานทนนๆ ได เชน อาจทาใหรปรางภายนอกคลายกบถงขนม หรอกลองพสด หรอตกแตงสสนใหกลมกลนกบสภาพแวดลอมในลกษณะเดยวกบทเจาหนาทแตงชดพรางตว เมอหนยนตทพรางตวนไปอยตามทางเดนในอาคาร กจะมลกษณะทกลมกลนกบสภาพแวดลอมได และไมเปนทสงเกตของผราย ขอมลภาพทไดจากกลองบนตวหนยนตจะเปนประโยชนตอการปองกนภยจากเหตการณทเคยเกดขนแลวและทคาดวาจะเกดขนไดตอไปในอนาคต ตวหนยนตนจะถกตดตงกลองถายภาพไวดานบนในมมองศาทเหมาะสมเพอใหเหนภาพดานหนาของหนอยางชดเจน มนจะถกตดตงอปกรณตรวจจบเพอปองกนการชนกบสงกดขวาง และเพอ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

2

ชวยในการประมวลผลเพอปองกนความเสยหายทจะเกดขนกบตวมนเองดวย การขบเคลอนจะถกออกแบบใหสามารถเคลอนทบนพนผวกงเรยบได ซงหนยนตสามารถเดนไดบนพนทมสงกดขวางแบบแบนราบหรอหลบหลกสงกดขวางทมนไมสามารถขามไปได ภาพท 1.2 เปนตวอยางของภาพทางเดนภายในและภายนอกอาคารทหนยนตจะสามารถเคลอนทได

ภาพท 1.1 โครงรางของหนยนตผชวยตารวจขนาดเลก [1]

(1) (2)

(3) (4)

ภาพท 1.2 ภาพทางเดนโดยทวไป [2 – 5] หลงจากกาหนดเสนทางเปาหมายใหกบหนยนตแลว หากมสงกดขวางทางเดนแลว หนยนตจาเปนตองหลบเลยงไปและพยายามกลบเขาเสนทางเดม โดยในสวนของการเคลอนทนจะมระบบหลก อย 3 สวน คอ ชดควบคมการขบเคลอนมอเตอร, ชดปองกนอนตรายและหลบหลกสงกดขวาง และชด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

3

ถายภาพและสงภาพกลบมายงสถานฐาน ระบบทงสามสวนนจะทางานวนซาๆ ตลอดเสนทางทหนยนตเดนทางสารวจพนท ซงเจาหนาทสามารถเฝาระวงไดจากหนาจอตลอดเวลา 1.2. วตถประสงคของโครงการ

1.2.1 เพอศกษาวธการเคลอนทของหนยนตเพอเคลอนทไปยงเปาหมาย 1.2.2 เพอสรางหนยนตขนาดเลกทสามารถเคลอนทไดดวยตวเอง ไปตามทางทกาหนดได 1.2.3 เพอเกบขอมลภาพตามเสนทางทกาหนดได 1.2.4 เพอใชเปนผชวยของมนษยในการเขาไปสารวจเสนทางตามทกาหนดได 1.2.5 เพอลดความเสยงตออนตรายเจาหนาทปฏบตการทตองเผชญกบสภาพแวดลอมทเปน อนตราย 1.2.6 เพอเปนแนวทางในการพฒนาในการสรางหนยนตเพอใชงานเฉพาะดานตอไป

1.3 ขอบเขตของโครงการ 1.3.1 สรางหนยนตขนาดเลกทสามารถเคลอนทไดดวยตวเอง ไปตามเสนทางทกาหนดได 1.3.2 หนยนตสามารถเคลอนทไดในสภาพพนผวกงเรยบได 1.3.3 เกบภาพถายสภาพแวดลอมตามเสนทางทหนยนตเคลอนทไป 1.3.4 สภาพแวดลอมททดสอบจะตองไมอยในสภาวะทงายตอการตดไฟ

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 1.4.1 หนยนตนสามารถทางานเปนผชวยของมนษยได โดยชวยในการออกตรวจตามจดตางๆ ทม

อตราเสยงสง 1.4.2 ขอมลภาพทเกบระหวางการออกสารวจแตละครง สามารถนาขอมลเหลานมาวเคราะหหาขอ

แตกตางหรอจดบกพรองของพนทนน เพอการปองกนอนตรายทจะเกดขนได 1.4.3 ชวยลดอตราเสยงสาหรบเจาหนาทปฏบตการทตองเผชญกบสภาพแวดลอมทเปนอนตราย

โดยสงหนยนตนเขาไปสารวจกอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

4

บทท 2

แนวคดและทฤษฏทสาคญ

ปจจบน เทคโนโลยของหนยนตนนไดเจรญกาวหนาไปมาก ตางจากเมอกอนทหนยนตจะถกนาไปใช ในงานอตสาหกรรมเปนสวนใหญ แตปจจบนมการนามาใชมากขน ไมวาจะเปนหนยนตทใชในทางการแพทย หนยนตสาหรบงานสารวจ หนยนตทใชงานในอวกาศ หรอแมแตหนยนตทถกสรางขนเพอเปนเครองเลน หนยนต คอ เครองจกรกลชนดหนง ทมลกษณะการทางานแบบอตโนมต (Automatic Machine) หรอกงอตโนมต (Semi-automatic Machine) และสามารถโปรแกรมใหทางานอยางใดอยางหนง หรอหลายอยางได มลกษณะโครงสรางและรปรางแตกตางกนไป ตามวตถประสงคของการใชงาน หนยนตทเคลอนทไดมกถกใชในงานสารวจซงจะตองพจารณาลกษณะของการขบเคลอนและการควบคมการทางานของทกสวนใหด ดงนนหวขอทจะพจารณาในบทนจงประกอบไปดวย - การเคลอนทของหนยนต - มอเตอรไฟฟากระแสตรง - ระบบเครอขายไรสาย (Wireless LAN) - ไมโครคอนโทรลเลอร

2.1 การเคลอนทของหนยนต การเคลอนทของหนยนตสามารถแบงเปนประเภทใหญไดคอ การเคลอนทโดยใชลอ, การเคลอนทโดยใชลอสายพาน, การเคลอนทโดยใชขา, การเคลอนทโดยการบน, การเคลอนทในนา และ การเคลอนทในรปแบบอน 2.1.1 การเคลอนทโดยใชลอ (wheel-drive locomotion) หนยนตทใชลอในการเคลอนท เหมาะสาหรบหนยนตทวไปทใชงานบนพนราบ โดยมขอดคอ หนยนตจะสามารถเคลอนทไดอยางรวดเรว การควบคมงาย ดงนนหนยนตสวนใหญจงถกสรางใหเปนหนยนตทเคลอนทโดยใชลอแสดงดงภาพท 2.1 สาหรบขอจากดของการเคลอนทลกษณะนคอ หนยนตไมสามารถจะไปในพนทตางระดบได การเดนทางในพนทขรขระไปไดอยางยากลาบาก 2.1.2 การเคลอนทโดยใชลอสายพาน (track-drive locomotion) หนยนตทใชลอสายพานในการเคลอนท เหมาะสาหรบหนยนตทใชงานในพนทขรขระ หรอพนททมความตางระดบแสดงดงภาพท 2.2 การควบคมสามารถทาไดงายเหมอนหนยนตลอทวไป สวน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

5

ขอจากดคอหนยนตไมสามารถเคลอนทดวยความเรวสงได และอาจกอใหเกดความเสยหายตอพนผวบรเวณทหนยนตเคลอนทไปเนองจากการตะกรยของลอสายพาน

ภาพท 2.1 การเคลอนทโดยใชลอ

ภาพท 2.2 การเคลอนทโดยใชลอสายพาน 2.1.3 การเคลอนทโดยใชขา (legged locomotion) หนยนตทใชขาในการเคลอนท โดยเลยนแบบมาจากสงมชวต เชน หนยนตเดนสขา หรอหนยนตเดนสองขาแสดงดงภาพท 2.3 ขอดของหนยนตทใชขา คอหนยนตสามารถไปไดในทกท ทกสภาพพนผว สามารถทจะกาวขามผานสงกดขวางตางๆได มความสามารถในการเคลอนทดกวาลอ สวนขอจากดคอ การเคลอนทชา การควบคมทาไดยากลาบากกวาการเคลอนทแบบใชลอมาก และการรกษาสมดลเปนสงทจาเปนมากสาหรบหนยนตประเภทน โดยเฉพาะหนยนตทใชสองขาในการเคลอนท 2.1.4 การเคลอนทโดยการบน (flight locomotion) หนยนตทใชปก หรอใบพดในการเคลอนทแสดงดงภาพท 2.4 ขอดของหนยนตบนคอ เคลอนทรวดเรว สามารถเขาไปในพนทเสยงภยหรอเขาถงลาบากได ซงงานสวนใหญของหนยนต

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

6

ประเภทนกคอการสารวจ หรอการตรวจการณ ขอควรระวงของหนยนตบน เนองจากหนยนตบนมระยะในการปฏบตงานไดคอนขางไกล การควบคมจากระยะไกลจงเขามามบทบาทอยางมาก ระบบควบคมทไมดพออาจทาใหเกดความเสยหายตอหนยนตได

ภาพท 2.3 การเคลอนทโดยใชขา

ภาพท 2.4 การเคลอนทโดยการบน

ภาพท 2.5 การเคลอนทในนา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

7

2.1.5 การเคลอนทในนา (swimming locomotion) หนยนตทใชใบพดหรอครบในการเคลอนท และมถงอบเฉาในการควบคมการลอยตวของหนยนต ซงไดแกหนยนตปลา และหนยนตเรอดานาแสดงดงภาพท 2.5 ซงสวนใหญจะใชในงานสารวจ ขอควรระวงของหนยนตเคลอนทในนา เนองจากการเคลอนทใตนาการควบคมนนไมสามารถใชภาพมาใชในการนาทางได การควบคมจงตองใชอปกรณตรวจรอยางอนมานาทางแทน เชน ระบบการสะทอนกลบของคลนเสยง การควบคมจงตองมความระมดระวงเปนอยางมาก

2.1.6 การเคลอนทในรปแบบอน (other locomotion) หนยนตทไมใชขาและลอในการเคลอนทเชน หนยนตงจะใชการรวมแรงลพธทเกดจาการบดเคลอนทไปมาในแตละขอ ขบดนใหเคลอนทไปขางหนา ขอดของหนยนตประเภทนคอ สามารถไปไดในทกสภาพพนผว ขนทสงได และยงมความสามารถในการเขาทแคบแสดงดงภาพท 2.6 จงสามารถปฏบตงานไดอยางหลากหลาย และขอดอกอยางของหนยนตประเภทนคอในแตละขอตอของหนยนตทประกอบกนจะเหมอนกน ดงนนถามบางขอตอทเกดความเสยหายขน จะสามารถแทนดวยขอตออนไดทนท

ภาพท 2.6 การเคลอนทในรปแบบตางๆ 2.2 มอเตอรไฟฟากระแสตรง มอเตอรไฟฟากระแสตรง เปนอปกรณทสาคญมากตวหนงในหนยนต เนองจากเปนตวตนกาลงในการขบเคลอนใหหนยนตสามารถขยบหรอเคลอนทได ไมวาจะเปนสวนทสามารถยดหรอหดนนกใชมอเตอรเพอหมนใหแขนสวนนนยดออกหรอหดเขา ดงนน มอเตอรไฟฟาจงเปนเครองมอหรออปกรณทมหนาทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานกล [6-7] 2.2.1 หลกการและคณสมบตของมอเตอรไฟฟากระแสตรง (Motor Principle) เมอมกระแสไฟฟาไหลในตวนาซงอยในสนามแมเหลกนน จะทาใหเกดแรง ในตวนาในทศทาง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

8

ของแรงเกดขน แรงทเกดขนจะอยในแนวตงฉากกบเสนแรงแมเหลก และกระแสไฟฟาทไหลผานตวนา ดงนนเมอมกระแสไฟฟาไหลในขดลวดตวนาทพนอยบนแกนเหลกอารเมเจอรจะเกด เสนแรงแมเหลกขนรอบๆตวนาและเกดการทาปฏกรยากบเสนแรงแมเหลกทเกดจากขวแมเหลกของมอเตอรทาใหเกดแรงผลกขนบนตวนา จงทาใหอารเมเจอรหมนไปได ภาพท 2.7 แสดงขดลวดทมกระแสไฟฟาไหลและวางอยในสนามแมเหลก โดยตวนาจะวางหางจากจดศนยกลางเปนระยะ r และใหกระแสไฟฟาไหลเขาขดลวดทปลาย A และไหลออกทปลาย B และจากคณสมบตของเสนแรงแมเหลกทวาเสนแรงแมเหลก จะไมตดผานซงกนและกน ดงนนปรมาณของเสนแรงแมเหลกจะมมากทปลายดาน A ทาใหเกดแรงกดตวนา A ลงดานลาง และขณะเดยวกนทปลาย B นนเสนแรงแมเหลกจะมปรมาณมาก ทดานลางทาใหเกดแรงดนไฟฟาตวนา B เคลอนทขนขางบน ซงผลของแรงทกระทากบตวนา A และ B นจะทาใหขดลวดอาเมเจอรของมอเตอรเกดการหมนได การกระทาของแรงทเกดขนกบตวนาทมกระแสไฟฟาไหลผานและวางอยใน สนามแมเหลกจะเปนปฏภาค โดยตรงกบความหนาแนนของเสนแรงแมเหลกความยาวของตวนาและคาของกระแสไฟฟาทไหลผานตวนา ซงสามารถเขยนไดดงน

F = Bli (2-1)

เมอ F = แรงทเกดขนบนตวนา (N) B = ความหนาแนนของเสนแรงแมเหลก (Wb/m2) l = ความยาวของตวนา (m) i = กระแสไฟฟาทไหลผานตวนา (A)

ภาพท 2.7 ขดลวดทมกระแสไหลผานและวางอยในสนามแมเหลก

2.2.2 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรม (Series Motor) มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรมประกอบดวย ขดลวดสนามแมเหลกไฟฟาและ อาร

เมเจอรตอกนแบบอนกรม ดงแสดงในภาพท 2.8 ถามจานวนกระแสไฟฟาทไหลผานอารเมเจอร ม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

9

จานวนเทาใดทาใหไหลผานขดลวดสนามแมเหลกไฟฟาดวยจานวนเทากน ปรมาณของกระแสไฟฟาทไหลผานอารเมเจอรแปรเปนสดสวนกบจานวนโหลดถาโหลดมากขนกระแสไฟฟากมากขนเมอโหลด ลดลงกระแสไฟฟากจะลดลง สวนความเรวรอบของอารเมเจอรจะลดลงหากมโหลดมากขนและหากหมนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรม โดยไมมโหลดความเรวรอบจะยงหมนเรวขนจนอาจควบคมไมได เรยกวาเปน “ความเรววงหน” (Runaway Speed) ซงเปนอนตรายมาก เพราะจะเกดแรงเหวยงจานวนมากมายในอารเมเจอร ซงจะทาใหอารเมเจอรเกดการชารดได ดวยเหตนมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรมจะตองไมหมนโดยไมมโหลด

ภาพท 2.8 วงจรมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรม

2.2.3 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน (Shunt Motor) มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนานนนจะประกอบดวยขดลวดสนามแมเหลกไฟฟาและอา

เมเจอรตอขนานกนอย วงจรแสดงดงภาพท 2.9 แตปกตจะมตวตานทานชวยในการเรมหมน (Starting Resistor) ทอยในวงจรซงตออยกบอาเมเจอร เพอชวยในการเรมหมนมอเตอรไฟฟากระแสตรงชนดขนานโดยแรงบดมคาเปนสดสวนกบความเขมของสนามแมเหลกไฟฟา ในขณะเรมหมน จะตองใหปรมาณของกระแสไฟฟาทไหลผานขดลวดแมเหลกไฟฟาใหมากทสด ทาไดโดยทาใหความตานทานในวงจรขดลวดแมเหลกไฟฟามคาตาสดเมอมอเตอรไฟฟากระแสเรมหมนตองเพมคาความตานทานเพอลดกระแสไฟฟาทไหลผานขดลวดแมเหลกไฟฟาลงเปนผลทาใหสนามแมเหลกไฟฟากลดลงดวย แรงบดกจะลดลง แตไมนานปรมาณกระแสไฟฟาทไหลผานอาเมเจอรเพมมากขน ทาใหแรงบดเกดมากขนดวย แรงบดทเกดขนจะมมากกวาโหลดทาใหสามารถขบโหลดได จะทาใหกระแสไฟฟาทไหลผานมมากเกนไป เกดความสญเสยกาลงไฟฟาโดยไมจาเปน ลวดทใชพนขดลวดแมเหลกไฟฟาตองใชลวดทมขนาดเลก แตตองพนจานวนรอบไวมากแทนจานวนกระแสไฟฟาทไหลผานมอเตอรไฟฟากระแสตรง ขณะทโหลดกาลงเรมขบกบขณะขบโหลดเตมทจะมคากระแสไฟฟาเทากน ซงความเรวรอบของอาเมเจอรขนอยกบอานาจของสนามแมเหลกไฟฟา ดงนนความเรวรอบของมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน ณ สภาวะโหลดตางๆ จงคอนขางคงทไมเปลยนแปลงมากมาย หมนดวยความเรวรอบคงททกสภาวะของโหลด ฉะนนแมจะไมมโหลดมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนานนนกจะไมหมนเรวมาก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

10

เกนไป แรงบดทไดจะไดมาจาก 2 ทาง คอขดลวดสนามแมเหลกไฟฟาและกระแสไฟฟาทไหลผานอาเมเจอรจะเกดแรงบดขบในขณะเรมหมนตากวามอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรม

ภาพท 2.9 วงจรมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนาน 2.2.4 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสม (Compound Motor)

มอเตอรไฟฟากระแสตรงชนดผสม จะแบงขดลวดสนามแมเหลกไฟฟาเปนสองสวน สวนทหนงตออนกรมกบอาเมเจอรและสวนทสองตอขนานกบวงจรภายใน มวงจรมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรมและมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนานผสมกนอย ดงแสดงในภาพท 2.10

ดวยขอกาหนดทางปฏบตในการใชงานของมอเตอรไฟฟากระแสตรง สามารถกาหนดลกษณะโครงสรางของมอเตอรไฟฟากระแสตรงชนดนนๆ ไดตามตองการ ถาตองใชมอเตอรไฟฟากระแสตรงทางานหนกเกนไปควรใชมอเตอรไฟฟากระแสตรงตอแบบขนานเพราะมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบขนานถกสรางมาเพอการทางานทหนกมากกวา และในทางตรงกนขามถาตองการใชงานมอเตอรไฟฟากระแสตรงทางานตามปกตควรตอแบบอนกรม เพราะวงจรมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบอนกรมถกสรางใหมบทบาทหรอการทางานแบบนมากกวา

ภาพท 2.10 มอเตอรไฟฟากระแสตรงแบบผสม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

11

2.2.5 ลกษณะงานทนยมใชมอเตอรไฟฟากระแสตรง มดงน 2.2.5.1 งานทตองใชคาความเรวรอบตาสด และ สงสด ทแตกตางกนไดมาก งานทตองใชพสย

(Range) ความเรวรอบกวางและสามารถปรบความเรวรอบไดตามตองการ 2.2.5.2 งานทตองการขบแรงบด ปรมาณแรงบดคงทหรอปรบคาไดหรอสามารถทาได ทงสอง

อยางพรอมกน 2.2.5.3 งานทตองการเรง ลดความเรวรอบไดเรว หรอกลบทางหมนไดเรว 2.2.5.4 งานทตองการควบคมความเรวรอบไดละเอยด ใกลเคยงความตองการไดมากทสดและ

เรวทสด 2.2.6 การขบและกลบทศทางของมอเตอรกระแสตรง ( DC motor)

ในการใชไอซไมโครคอนโทรเลอรเปนตวควบคมการหมน และทศทางของมอเตอรกระแสตรงนน เราจะตองมสวนของวงจรทเรยกวาวงจรขบมอเตอร (Driver) ในสวนของวงจรกลบทศทางของมอเตอร นนสามารถทจะใชรเลยตอวงจรสวตซเพอกลบทศทางของขวไฟกระแสตรง หรออาจใชอปกรณสารกงตวนาทเปนวงจรขบกาลง เชน ทรานซสเตอร มอสเฟต แลวแตวธทจะใช จากภาพท 2.11 เปนการใชรเลยควบคมการเปลยนทศทางการหมนของมอเตอร โดยการควบคมการปด - เปดทรเลย 2 ตว ซงจะทาหนาทกลบทศทางของขวไฟทปอนใหกบมอเตอร โดยการสลบการทางานของรเลย เชนใหรเลยตวท 1 ทางาน (ON) และรเลยตวท 2 หยดทางาน (OFF) จะทาใหมอเตอรหมนไปทางซาย และในทานองเดยวกนถาหากรเลยตวท 1 หยดทางาน (OFF) และรเลยตวท 2 ทางาน (ON) กจะทาใหมอเตอรหมนไปทางขวา

ภาพท 2.11 การกลบทศทางของมอเตอรกระแสตรงโดยใชรเลย

วงจรขบรเลยดงแสดงในภาพท 2.12 ใชทรานซสเตอรทาหนาทขยายกระแส ดวยเหตผลเพราะไมสามารถจะใชขาเอาตพตของไมโครคอนโทรลเลอรปอนกระแสไฟทขดลวดของรเลยโดยตรงได เนองจากวากระแสทจายออกมาจากขาเอาตพตของไมโครคอนโทรลเลอรมคานอยเกนไป ดงนนจงจาเปนตองมสวนของวงจรทรานซสเตอร เพอทจะทาการขยายกระแสใหเพยงพอในการปอนใหกบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

12

ขดลวดของรเลย สวนไดโอดนามาตอไวสาหรบปองกนแรงดนยอนกลบทเกดจากการเหนยวนาของสนามแมเหลกในขณะเกดการยบตว ซงอาจจะทาใหทรานซสเตอรเสยหายได

วงจรลเนยรบรดจแอมปในภาพท 2.13 จะประกอบไปดวยทรานซสเตอรกาลงจานวน 4 ตวททาหนาทขบ และควบคมทศทางการหมนของมอเตอร ถาหากกาหนดใหทรานซสเตอร Q1 และ Q4 อยในสภาวะทางาน (Active) กระแสไฟฟาจะไหลผานทรานซสเตอรจากซายไปขวา โดยผานมอเตอรกระแสตรงทาใหมอเตอรหมนไปทางขวา ในทานองเดยวกนถาหากเราทาใหทรานซสเตอร Q2 และ Q3 อยในสภาวะทางาน (Active) กระแสไฟฟากจะไหลจากทางขวาไปทางซายซงจะสงผลใหมอเตอรกลบทศทางการหมนจากทางขวาไปทางซาย สวนภาพท 2.14 แสดงบอรดขบมอเตอรดซแบบ H-Bridge ทนยมใชกน

ภาพท 2.12 การใชทรานซสเตอรเพอขบรเลยใหทางาน

ภาพท 2.13 การใชทรานซสเตอรเปนวงจรขบและกาหนดทศทางของมอเตอรกระแสตรง

2.2.7 การควบคมความเรวของมอเตอรกระแสตรง การควบคมความเรวของมอเตอรกระแสตรงมหลายวธดวยกน ซงอาจจะใชวธการควบคม

แบบพนฐานทวไปเชนการควบคมดวยวธการใชตวตานทานปรบคาโดยตออนกรมกบมอเตอร หรอใชวธการการควบคมโดยการเปลยนคาของระดบแรงดนทปอนใหกบมอเตอร แตการควบคมในวธดงกลาวถงแมวาจะควบคมความเรวมอเตอรใหคงทได แตทความเรวตาจะสงผลใหแรงบดตาไปดวย ดงนนจง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

13

เลอกใชวธการควบคมโดยการจายกระแสไฟใหกบมอเตอรเปนชวงๆ โดยอาศยกระแสไฟทปอนใหกบมอเตอรใหเปนคาเฉลยทเกดขนในแตละชวง ซงเราเรยกวาวธการของการมอดเลชนทางความกวางของพลส PWM (Pulse Width Modulation)

ภาพท 2.14 บอรดขบมอเตอรดซแบบ H-Bridge

2.2.8 วธการมอดเลชนทางความกวางของพลส (PWM) การมอดเลชนทางความกวางของพลส PWM (Pulse Width Modulation) จะเปนการ

ปรบเปลยนทสดสวน และความกวางของสญญาณพลส โดยความถของสญญาณพลสจะไมมการเปลยนแปลง หรอเปนการเปลยนแปลงทคาของดวตไซเกล (duty cycle) นนเอง ซงคาของดวตไซเคล คอชวงความกวางของพลสทมสถานะลอจกสง โดยคดสดสวนเปนเปอรเซนตจากความกวางของพลสทงหมด ยกตวอยางเชน ถาหากคาดวตไซเคลมคาเทากบเทากบ 50% กหมายถงใน 1 รปสญญาณพลสจะมชวงของสญญาณทเปนสถานะลอจกสงอยครงหนง และสถานะลอจกตาอยอกครงหนง และในทานองเดยวกนถาหากคาดวตไซเคลมคามาก หมายความวาความกวางของพลสทเปนสถานะลอจกสงจะมความกวางมากขน หากคาดวตไซเคลมคาเทากบ 100% กหมายความวาจะไมมสถานะลอจกตาเลยแสดงดงรปท 2.15 ซงคาดวตไซเคลสามารถ จะหาไดจากคาความสมพนธดงน

คาดวตไซเคล ชวงของสญญาณพลส

คาบเวลาทงหมดของสญญาณ100% (2-2)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

14

ภาพท 2.15 ความกวางของพลลขนาดตางๆ และคาดวตไซเคลของชวงพลลทมความถ

2.2.9 ประสทธภาพของมอเตอร (Motor Efficiency : )

กาลงไฟฟาดานอนพตของมอเตอรเปนพลงงานไฟฟาและเอาตพตจะเปนพลงงานทางกล การเปลยนแปลงพลงงานทเกดขนในอาเมเจอรกคอ การเปลยนแปลงพลงงานไฟฟาใหเปนพลงงานกลนนเอง เมอเปนเชนนเราสามารถหาประสทธภาพของมอเตอรดวยการเปรยบเทยบกาลงงานดานอนพตและเอาตพตดวยการพจารณากาลงสญเสยในมอเตอร ดงสมการ

% 100

in

lossin

P

PP 100in

out

P

P (2-3)

เมอ คอ ประสทธภาพของมอเตอร Pin คอ กาลงไฟฟาดานอนพต Ploss คอ กาลงไฟฟาทสญเสยในมอเตอร Pout คอ กาลงไฟฟาดานเอาตพต 2.2.10 การเปรยบเทยบขอดและขอเสยของมอเตอรกระแสตรง 2.2.10.1 ขอดของมอเตอรกระแสตรง

1) มคณสมบตเหมาะสมในการควบคมอตราความเรวของการขบเคลอน โดยมพสยของอตราความเรวกวางมาก ซงสามารถเพมอตราเรวใหตากวาอตราเรวปกต

2) มแรงหมนขณะ Start สงมาก ซงเหมาะสมกบงานยกของ ฉดลากและขบเคลอน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

15

3) วธการควบคมของมอเตอรไฟฟากระแสตรงงายกวา เรยบรอยกวา และนมนวลกวามอเตอรกระแสสลบททางานลกษณะคลายกน

2.2.10.2 ขอเสยของมอเตอรไฟฟากระแสตรง 1) ตองจดหาแหลงจายไฟฟากระแสตรงไวใหเปนพเศษ 2) สาหรบขนาดของแรงมาเทากน มอเตอรไฟฟากระแสตรงจะมขนาดใหญกวาและม

ราคาแพงกวา มอเตอรไฟฟากระแสสลบ

2.2.11 สเตปปงมอเตอร (Stepping motor) สเตปปงมอเตอรเปนมอเตอรอยางหนงทสามารถนาไมโครคอนโทรลเลอรมาควบคมไดสะดวก

และเปนมอเตอรทเหมาะสมสาหรบใชในงานควบคมการหมน ทตองการตาแหนง และทศทางทแนนอน การทางานของ สเตปปงมอเตอรจะขบเคลอนทละขน ขนละ (Step) 0.9, 1.8, 5, 7.5, 15 หรอ 50 องศา ขนอยกบคณสมบตแตละชนดของสเตปปงมอเตอรตวนนๆ สเตปปงมอเตอรจะแตกตางจากมอเตอรกระแสตรงทวไป (DC motor) โดยการทางานของมอเตอรกระแสตรงจะหมนไปแบบตอเนอง ไมสามารถหมนเปนแบบสเตปๆ ได ดงนนในการนาไปกาหนดตาแหนงจงควบคมไดยากกวา แตในสวนใหญเราจะใชสเตปปงมอเตอรมาทาการการควบคมโดยใชวธในระบบดจตอล เชน พรนเตอร ( Printer ) พลอตเตอร (X-Y Plotter ) ดสกไดรฟ (Disk drive ) ฯลฯ

ขอดของสเตปปงมอเตอร 1. การควบคมไมตองอาศยตวตรวจจบการหมน 2. ไมตองใชแปรงถาน ดงนนจงทาใหไมมสวนทจะตองสกหรอ และปญหาของการสปารคทเกดจาก

หนาสมผสของแปรงถานแหวนตวนาในโรเตอร ททาใหเกดสญญาณรบกวน 3. การควบคมโดยทางวงจรดจตอลหรอไมโครโพรเซสเซอร ทาไดงาย และสะดวก

ภาพท 2.16 สเตปปงมอเตอร 4 เฟสแบบยนโพลาร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

16

2.2.12 เซอรโวมอเตอร (Servo motor) เซอรโวมอเตอร คอ มอเตอรไฟฟากระแสตรง (DC motor) ทถกประกอบรวมกบชดเกยร

และสวนควบคมตางๆ ไวเปนโมดลเดยวกน โดยจะมสายไฟสาหรบตอใชงาน 3 เสนดวยกนคอ สายสญญาณควบคม 1 เสน และ สายแหลงจายไฟ 2 เสนซงเปนสายไฟบวกและสายกราวนด สวนประกอบตางๆ ของเซอรโวมอเตอรแสดงดงรปท 2.17

เซอรโวมอเตอรสามารถถกควบคมใหหมนไปทางซายหรอไปทางขวาไดจาก + 90 องศา - 90 องศา (180 องศา) โดยสามารถสงงานในการหมนใหหมนไปไดตามองศาตางๆ ทตองการ ไดดวยตวของเซอรโวมอเตอรเอง โดยการปอนสญญาณความกวางของพลส หรอ Pulse width modulation (PWM) ใหกบเซอรโวมอเตอรซงจะไดทศทางการหมนและตาแหนงของการหมนตามทตองการเชน ตองการหมน 1 องศา หรอ 15 องศา กได ซงไมตองมสวนควบคม หรอ sensor ใดๆ กลบมาตรวจสอบอกทาใหงาย และสะดวกในการนาไปประยกตใชงานตางๆ เซอรโวมอเตอรสามารถใชงานกบแรงดนไฟฟากระแสตรงในชวง 4 - 6 โวลต ขนอยกบคณสมบตของมอเตอรแตละตว ทาใหมอเตอรหมนได 180 องศา และสามารถปรบแตง ใหเซอรโวมอเตอรสามารถหมนไดรอบตวหรอ 360 องศา ได

ภาพท 2.17 สวนประกอบตางๆ ของ Servo motor

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

17

ขอดของมอเตอรชนดนกคอ จะมขนาดเลกนาหนกเบา, ใหแรงบตสง ,กนพลงงานนอย และ สามารถควบคม ดวยแรงดนลอจกทเปน TTL ไดโดยตรงไมจาเปนตองตอวงจรขบ (Driver) อนๆ เพม เพราะ มอเตอรชนดนจะมวงจรควบคมบรรจไวภายในอยแลว ซงเซอรโวมอเตอรนสามารถควบคมใหหมนไปใน ตาแหนง หรอ ทศทางองศาทตองการได โดยอาศยสญญาณความกวางพลส ทปอนใหมอเตอร แตเซอรโวมอเตอรนจะหมนได แคเพยงในชวงประมาณ 180º หรอ ครงรอบเทานน หรอ บางรนอาจหมนไดถง 210° แตจะไมสามารถหมนเปนวงรอบไดเนองจากโครงสรางภายในจะประกอบดวย ตวตานทานชนดปรบคาได (VR) ททาหนาทตรวจสอบตาแหนงการหมนของมอเตอร และ ตวตานทานนจะถกยดตดกบแกนหมนของมอเตอร ซงจากการทตวตานทานปรบคานไมสามารถหมนเปนวงรอบได ดงนน เซอรโวมอเตอรจงถกออกแบบใหหมนไดเพยงแคประมาณ 180 องศา หรอ ครงรอบเทานน เพอปองกนความเสยหายทจะเกดกบตวตานทานปรบคาได แตถาหากเราตองการใหมอเตอรหมนเปนวงรอบ (360º) นนกสามารถทาได โดยจะตองทาการปรบแตง (Modify) ดดแปลงชนสวนบางอยางของมอเตอร 2.3 ระบบเครอขายไรสาย (Wireless LAN) ระบบเครอขายไรสาย (WLAN : Wireless Local Area Network) คอ ระบบการสอสารขอมลทมความคลองตวมาก ซงอาจจะนามาใชทดแทนหรอเพมตอกบระบบเครอขายแลนใชสายแบบดงเดม โดยใชการสงคลนความถวทยในยานวทย RF และ คลนอนฟราเรด ในการรบและสงขอมลระหวางคอมพวเตอรแตละเครอง ผานอากาศ, ทะลกาแพง, เพดานหรอสงกอสรางอนๆ โดยปราศจากความตองการของการเดนสาย นอกจากนนระบบเครอขายไรสายกยงมคณสมบตครอบคลมทกอยางเหมอนกบระบบ LAN แบบใชสายทสาคญกคอ การทมนไมตองใชสายทาใหการเคลอนยายการใชงานทาไดโดยสะดวก ไมเหมอนระบบ LAN แบบใชสาย ทตองใชเวลาและการลงทนในการปรบเปลยนตาแหนงการใชงานเครองคอมพวเตอร ปจจบนน โลกของเราเปนยคแหงการตดตอสอสาร เทคโนโลยตางๆ เชน โทรศพทมอถอ เปนสงจาเปนตอการดาเนนธรกจและการใชชวตประจาวน ความตองการขอมลและการบรการตางๆ มความจาเปนสาหรบนกธรกจ เทคโนโลยท สนองตอความตองการเหลานน มมากมาย เชน โทรศพทมอถอ เครองคอมพวเตอรโนตบค ไดถกนามาใชเปนอยางมากและ ผทนาจะไดประโยชนจากการใช ระบบเครอขายไรสาย มมากมายไมวาจะเปน

- หมอหรอพยาบาลในโรงพยาบาล เพราะสามารถคนหาขอมลทเกยวของมารกษาผปวยไดจากเครองคอมพวเตอรโนตบคทเชอมตอกบระบบเครอขายไรสายไดทนท

- นกศกษาในมหาวทยาลยกสามารถใชงานโนตบคเพอคนควาขอมลในหองสมดของมหาวทยาลย หรอใชอนเตอรเนต จากสนามหญาในมหาวทยาลยได

- นกธรกจทมความจาเปนตองใชงานเครองคอมพวเตอรนอกสถานทททางานปกต ไมวาจะเปนการนาเสนองานยงบรษทลกคา หรอการนาเครองคอมพวเตอรตดตวไปงานประชมสมมนา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

18

ตางๆ บคคลเหลานมความจาเปนทจะตองเชอมตอเขากบเครอขายคอมพวเตอร ไมวาจะเปนเครอขายคอมพวเตอรขององคกรซงอยหางออกไปหรอเครอขายคอมพวเตอรสาธารณะ เชน เครอขายอนเทอรเนต เทคโนโลยเครอขายไรสายจงนาจะอานวยความสะดวกใหกบบคคลเหลานได ซงในปจจบนไดมการเปดใหบรการเชอมตอเครอขายอนเตอรเนตแบบไรสาย ตามสนามบนใหญทวโลก และนามาใชงานแพรหลายในหางสรรพสนคา และโรงแรมตางๆแลว ระบบเครอขายไรสาย เปนระบบเครอขายคอมพวเตอรขนาดเลก ทประกอบไปดวยอปกรณไมมากนก และมกจากดอยในอาคารหลงเดยวหรออาคารในละแวกเดยวกน การใชงานทนาสนใจทสดของเครอขายไรสายกคอ ความสะดวกสบายทไมตองตดอยกบท ผใชสามารถเคลอนทไปมาไดโดยทยงสอสารอยในระบบเครอขาย 2.3.1 รปแบบการเชอมตอของระบบเครอขายไรสาย

2.3.1.1 แบบ Peer-to-peer (ad- hoc mode) เปนการเชอมตอระบบแลนไรสายแบบ Peer to Peer เปนลกษณะการเชอมตอแบบโครงขายโดยตรงระหวางเครองคอมพวเตอร จานวน 2 เครองหรอมากกวานนดงภาพท 2.18 เปนการใชงานรวมกนของ wireless adapter cards โดยไมไดมการเชอมตอกบเครอขายแบบใชสายเลย โดยทเครองคอมพวเตอรแตละเครองจะมความเทาเทยมกน สามารถทางานของตนเองไดและขอใชบรการเครองอนได เหมาะสาหรบการนามาใชงานเพอจดประสงคในดานความรวดเรวหรอตดตงไดโดยงายเมอไมมโครงสรางพนฐานทจะรองรบ ยกตวอยางเชน ในศนยประชม, หรอการประชมทจดขนนอกสถานท

ภาพท 2.18 การเชอมตอแบบ Peer-to-peer (ad- hoc mode) 2.3.1.2 แบบ Client/server (Infrastructure mode) เปนลกษณะการรบสงขอมลโดย

อาศย Access Point (AP) หรอเรยกวา “Hot spot” ทาหนาทเปนสะพานเชอมตอระหวางระบบเครอขายแบบใชสายกบเครองคอมพวเตอรลกขาย (client) โดยจะกระจายสญญาณคลนวทยเพอ รบ-

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

19

สงขอมลเปนรศมโดยรอบ ดงภาพท 2.19 เครองคอมพวเตอรทอยในรศมของ AP จะกลายเปน เครอขายกลมเดยวกนทนท โดยเครองคอมพวเตอร จะสามารถตดตอกน หรอตดตอกบ Server เพอแลกเปลยนและคนหาขอมลได โดยตองตดตอผานAP เทานน ซง AP 1 จด สามารถใหบรการเครองลกขายไดถง 15 - 50 อปกรณ ของเครองลกขาย เหมาะสาหรบการนาไปขยายเครอขายหรอใชรวมกบระบบเครอขายแบบใชสายเดมในออฟฟต, หองสมด หรอในหองประชม เพอเพมประสทธภาพในการทางานใหมากขน

ภาพท 2.19 การเชอมตอแบบ Client/server (Infrastructure mode)

2.3.1.3 แบบ Multiple access points and roaming โดยท ว ไปแล ว การเชอม ตอสญญาณระหวางเครองคอมพวเตอร กบ Access Point ของเครอขายไรสายจะอยในรศมประมาณ 500 ฟต ภายในอาคาร และ 1000 ฟต ภายนอกอาคาร หากสถานทท ตดตงมขนาดกวาง มากๆ เชนคลงสนคา บรเวณภายในมหาวทยาลย สนามบน จะตองมการเพมจดการตดตง AP ใหมากขน เพอใหการรบสงสญญาณในบรเวณของเครอขายขนาดใหญ เปนไปอยางครอบคลมทวถงดงภาพท 2.20

ภาพท 2.20 การเชอมตอแบบ Multiple access points and roaming

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

20

2.3.1.4 แบบ Use of an Extension Point เป น ก าร ใช ต ว Extension Points ซ งมคณสมบตเหมอนกบ Access Point แตไมตองผกตดไวกบเครอขายไรสาย เปนสวนทใชเพมเตมในการรบสงสญญาณแสดงดงภาพท 2.21

2.3.1.5 แบบ The Use of Directional Antennas ระบบแลนไรสายแบบนเปนแบบใชเสาอากาศในการรบสงสญญาณระหวางอาคารทอยหางกนดงภาพท 2.22 โดยการตดตงเสาอากาศทแตละอาคาร เพอสงและรบสญญาณระหวางกน

ภาพท 2.21 การเชอมตอแบบ Use of an Extension Point

ภาพท 2.22 การเชอมตอแบบ The Use of Directional Antennas

2.3.2 ประโยชนของระบบเครอขายไรสาย 2.3.2.1 Mobility improves productivity & service มความคลองตวสง ดงนนไมวาเรา

จะเคลอนทไปทไหน หรอเคลอนยายคอมพวเตอรไปตาแหนงใด กยงมการเชอมตอ กบเครอขายตลอดเวลา ตราบใดทยงอยในระยะการสงขอมล

2.3.2.2 Installation speed and simplicity สามารถตดตงไดงายและรวดเรว เพราะไมตองเสยเวลาตดตงสายเคเบล และไมรกรงรง

2.3.2.3 Installation flexibility สามารถขยายระบบเครอขายไดงาย เพราะเพยงแคม พซการดมาตอเขากบโนตบค หรอพซ กเขาสเครอขายไดทนท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

21

2.3.2.4 Reduced cost- of-ownership ลดคาใชจายโดยรวม ทผลงทนตองลงทน ซงมราคาสง เพราะในระยะยาวแลว ระบบเครอขายไรสายไมจาเปนตองเสยคาบารงรกษา และการขยายเครอขายกลงทนนอยกวาเดมหลายเทา เนองดวยความงายในการตดตง

2.3.2.5 Scalability เครอขายไรสายทาใหองคกรสามารถปรบขนาดและความเหมาะสมไดงายไมยงยาก เพราะสามารถโยกยายตาแหนงการใชงาน โดยเฉพาะระบบทมการเชอมระหวางจดตอจด เชน ระหวางตก

2.4 ไมโครคอนโทรลเลอร ปจจบนการพฒนาและการแขงขนทางดานเทคโนโลยผลตชนสวนสารกงตวนาทนาไปสรางเปนไอซมประสทธภาพสงมากขนและมเทคโนโลยทเกดจากการผลตของบรษทตางๆ ซงสงผลใหการผลตชฟไอซมขนาดทเลกลง แตมประสทธภาพและคณสมบตตางๆมากขนไอซทถกสรางเปนแบบ LSI (Large Scale Integrate Circuit) เปนเทคโนโลยการสรางโดยการนาเอาทรานซสเตอรจานวนมากมาสรางเปนไอซดจตอลทซบซอนโดยทาขนเพอหนาทเปนหนวยประมวลผลขอมลหรอเรยกวาไมโครโพรเซสเซอร (Microprocessor) ทมคณสมบตหลก คอการประมวลผลขอมลการคานวณทางคณตศาสตร และลอจก ถาหากมการตดตอกบหนวยความจาทเปนแบบแรม หรอแบบรอม หรออปกรณภายนอกทเปนอนพตและเอาตพตตองมอปกรณอนๆ รวมดวย เพอทาหนาทเลอกอปกรณในการตดตอ หรอวงจรถอดรหส (Decoder) ซงสามารถทางานไดภายใตการควบคมของโปรแกรม ในการนาไมโครโพรเซสเซอรมาเปนตวประมวลผลกลางมหนวยความจาแบบแรม พอรตอนพตและเอาตพต เราเรยกวา ไมโครคอมพวเตอร ซงไมเหมาะกบการนามาใชในงานควบคมขนาดเลก และอาจตองใชเนอทมาก ในการออกแบบ ดงนนการพฒนาดานเทคโนโลยในการสรางชป จงมการรวบรวมคณสมบตทตองการใชงานมาอยในตวเด ยว กนค อม อ งค ป ระกอบ เกอบท กอ ยางของคอม พ วเตอรอ ยภ าย ใน ตวไอซ ท เร ยก วา ไมโครคอมพวเตอรแบบชปเดยวประกอบดวยอปกรณพนฐานเหมอนไมโครคอมพวเตอร เชน หนวยประมวลผลกลางขนาดเลก ( 8 บต -16 บต) และหนวยประมวลผล ทสามารถเขาขอมลแบบบต หนวยความจาขอมลพนฐานแบบแรมขนาด 128 ไบต และบรรจหนวยความจาโปรแกรมประเภทรอม(บางเบอร) สามารถใชงานใหเปนไดทงอนพตและเอาตพต มวงจรสอสารอนกรมแบบฟลดเพลกซ วงจร Counter/Timer ทอยภายใน สามารถตออปกรณทใชในการสรางวงจรกาเนดสญญาณนาฬกา เชน ค รสตอล (Crystal) และตวเกบประจก สามารถใช งาน ได เปน ตน เรยกกนท วๆ ไป วา ไอซไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) ดงภาพท 2 .23 ซ งแสดงแผนผ งอปกรณ ท ม ใช ในไมโครคอนโทรลเลอร ดงนนเมอตองการใชงานควบคมขนาดเลก เชน เตาไมโครเวฟ เครองซกผา เครองเลนวดโอเทปและเครองใชไฟฟาอน ๆ จงนยมนาไอซไมโครคอนโทรลเลอรมาใชงาน เพราะมทกอยางพรอมในตวเดยวกน ประกอบกบมขนาดทเลกอปกรณทจะนามาตอรวมมนอยและเหมาะสาหรบใชงานในการคานวณทไมซบซอนมากนก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

22

จากความกาวหนาของเทคโนโลย จงพบวาอปกรณบางสวนทนามาควบคมในเครองใชไฟฟาระบบวดคมทางอเลกทรอนกส หรอ โครงงานในวารสารตางๆ จะนาเสนอในรปแบบของไอซไมโครคอนโทรลเลอร ซงเทคโนโลยดงกลาวมบรษทตางๆ ทผลตออกมาแขงขนดานคณสมบต และการใชงานกนในตลาด อาทเชน Intel, Atmel, Microchip, Motorola สวนทางดานการศกษาและการเรยนรนน มการพฒนาทางดานการเรยนการสอนวชาไมโครคอนโทรลเลอร โดยบรษทตางๆ แขงขนกนเพอสรางชดฝกตอบสนองตอความตองการเรยนร ความสะดวกในการสรางชดทดลองของนกศกษาและผทสนใจ ดงนนไมโครคอนโทรลเลอรจงถกเลอกใชในการทดลองดวยเหตผลในการใชอปกรณทตอรวมในวงจรนอยชน ราคาถก หาแหลงขอมลไดงาย มการพฒนาประสทธภาพในการประมวลผลเทยบเทาไมโครโพรเซสเซอรขนาด 8 บต -16 บต และ ใชในการพฒนากบงานทไมตองการความซบซอนซงจะทาใหมความสะดวกมากขน ปจจบนมไอซของสองตระกลทนยมใชในงานออกแบบและสาหรบในการเรยนการสอนในสถาบนหลายแหง คอ ไอซไมโครคอนโทรลเลอรของบรษท Microchip ตระกล 16FXXX และไอซไมโครคอนโทรลเลอรตระกล MCS-51 จากหลายบรษททผลตออกมามากมายหลายเบอร แตคาสงจะใกลเคยงกน ดงนนการทดลองจงเลอกใชงานไอซ ไมโครคอนโทรลเลอรของตระกล MCS-51 ดวยเหตผลเพราะมขอมล และตวอยางทหลากหลายหามาใชงานไดงาย

ภาพท 2.23 แผนผงของไมโครคอนโทรลเลอร 2.5 กลองภาพถาย กลองถายภาพ หรอ กลองถายรป เปนอปกรณบนทกแสงทสะทอนจากวตถผานเลนสของกลอง เปนการจาลองภาพทางแสงใหบนทกลงบนวสดไวแสง (ฟลมถายภาพประเภทตาง ๆ และ/หรอตวรบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

23

ภาพ - Image Sensor) บนทกเปนภาพแฝงบนวสดไวแสง กอนนาไปผานกระบวนการลางใหเปนภาพถายถาวร สวนการถายภาพ คอ การสรางภาพเพอสอความหมาย ความรสก อารมณ รวมทงทศนคต โดยใชกระบวนการทปลอยใหแสงสวางสะทอนมาจากวตถผานเขาไปกระทบกบวตถไวแสง แลวจงนาวตถไวแสงไปผานกระบวนการสรางภาพใหปรากฏ กลองถายภาพดจตอลสามารถแบงเปน 2 ประเภทใหญทเปนทนยมโดยทวไป ประเภทแรกคอ กลองดจตอลคอมแพค ซงกลองประเภทน เปนกลองทมราคาถก และมขนาดเลก กลไกการทางานกไมซบซอน และหลายรนทขายในไทยกมเมนภาษาไทยดวย รวมถงฟงกชนการใชงานแบบสาเรจรปทเพยบพรอม สวนประเภททสอง คอ กลองดจตอล DSLR เปนกลองขนาดใหญ ทสวนใหญแลวชางภาพมออาชพเลอกใชกลองประเภทน เพราะมความยนหยนในการถายภาพทดกวา สามารถตงคาตางๆ ไดเอง โฟกสไดแบบ Manual Focus หรอ ปรบโฟกสไดโดยตรง และเปลยนเลนสไดตามตองการ ภาพตวอยางกลองแสดงดงภาพดานลาง

(ก) (ข)

ภาพท 2.24 ตวอยางกลองดจตอลแบบคอมแพค (ก) และ กลองดจตอลแบบ DSLR (ข) [9] กลองถายภาพ จะประกอบไปดวยสวนประกอบตางๆ ดงน

1 เลนสถายภาพ 2 ตวกลอง 3 ตวรบภาพ (Image sensor) 4 ไดอะแฟรม 5 ชตเตอร 6 ชองมองภาพ 7 แฟลช

2.5.1 เลนสถายภาพ คอวตถททาจากแกวชนดดมลกษณะกลมในกลองถายภาพ เลนสทาหนาทรบภาพและรบแสงจากภายนอกตวกลองไปยงวสดไวแสง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

24

2.5.2 ตวกลอง เปนอปกรณทจาเปนในการถายภาพ ตวกลองจะมลกษณะเปนกลองภายในสดาปดมดชดเพอปองกนแสงกระทบกบฟลม ตวกลองอาจทาดวยโลหะหรอพลาสตกแขงซงแตละบรษทใชผลตออกมาจาหนาย ภายในตวกลองจะมกลไกตางๆ หรออปกรณอเลคทรอนกสททางานรวมกนในการบนทกภาพ กลองบางรนอาจเปนระบบกลไก บางรนอาจเปนระบบกงอตโนมต หรอบางรนอาจเปนระบบดจตอลเพออานวยความสะดวกในการถายภาพ 2.5.3 ตวรบภาพ หรอ เซนเซอรของกลองทวๆ ไปจะมอย 2 ชนด นนกคอ CCD กบ CMOS - กลองทใช CCD นนจะมราคาสง ใหภาพทคมชด แตสญญาณรบกวนเยอะกวา CMOS และมกลไกการทางานทซบซอน กนพลงงานมากหนอย - กลองทใช CMOS จะใหภาพสจดกวาภาพทไดจากกลองทใช CCD เปนเซนเซอร แตในปจจบนมเทคโนโลยทพฒนาจนแกขอเสยตางๆ ในเซนเซอรชนดนไดแลว กลองตวนจะมราคาถกกวากลองแบบ CCD พอสมควร การทางานไมซบซอน กนไฟตา 2.5.4 ไดอะแฟรม หรอ รรบแสง ในตวเลนสของกลองถายภาพ จะมทควบคมปรมาณของแสง ใหแสงผานเลนสไปยงฟลมไดมากหรอนอย ตามความตองการเรยกวาไดอะแฟรม ซงมลกษณะเปนแผนโลหะสดาบางๆ หลายๆ แผนเรยงซอนกนเปนกลบ มชองตรงกลาง สามารถปรบใหกวางหรอแคบได เรยกวา ชองรบแสง (Aperture) การปรบขนาดชองรบแสงใหหมนวงแหวนทขอบนอกของเลนส ซงจะมตวเลขแสดงคาความกวางหรอแคบ ไดแก 1.4, 2, 2.8 , 4 , 5.6 , 8 , 11 , 16 , 22 เปนตน เรยกตวเลขเหลาน วา เลขเอฟ (f-number) หรอ เอฟสตอป (f-stop) ตวเลขทมคานอยเชน 1.4 ชองรบแสงจะเปดกวาง แสงผานเขาไปไดมาก และตวเลขทมคามาก เชน 22 ชองรบแสงจะเปดแคบ แสงผานเขาไปไดนอย การปรบคาของตวเลขเอฟจากตวเลขตวหนงไปยงเลขเอฟอกตวหนง เชน เมอลดสตอปจาก f/11 เปน f/8 ปรมาณความเขมของการสองสวางบนฟลมจะเพมขนเปน 2 เทา ของขนาดเอฟสตอปเดมคอ f/11 เปนตน 2.5.4.1 Aspect Ratio กคอ อตราสวนสวนของภาพ เชน 3:2 4:3 และ 16:9

- 3:2 ภาพถายแบบทพมพใสกระดาษโฟโต ทไปอดรปตามราน - 4:3 เปนภาพแบบสเหลยม ทเปดบนจอ แบบสเหลยมไดพอดๆ - 16:9 ภาพแบบแนวนอน สาหรบจอ widescreen หรอแบบ HD นนเอง

2.5.5 ชตเตอร (Shutter) ชตเตอรหรอความเรวชตเตอร (Shutter speed) เปนกลไกอตโนมตทใชสาหรบเปดและปดทางทแสงจะผานเขาไปทาปฏกรยากบฟลมตามเวลาทกาหนด ความเรวในการเปดและปดชตเตอรคอเวลาทฉายแสง (Exposure time) นนเอง ซงคดเปนเศษสวนของวนาทดงน 1/1 , 1/2 , 1/4 , 1/8 , 1/15 , 1/30 , 1/60 , 1/125, 1/250 , 1/500 , 1/1000 , 1/2000 แตตวเลขทปรากฏในวงแหวนท

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

25

ขอบนอกของเลนส จะบอกคาความเรวของชตเตอรไวเฉพาะตวเลขทเปนสวนคอ 1 , 2 , 4 , 8 , 16 , 30 , 60 , 125 , 250 , 500 , 1000 , 2000 ตวเลขทมคานอย ชตเตอรจะเปดนานแสงจะเขาไปในกลองไดมาก สวนตวเลขทมคามากชตเตอรจะเปดแลวปดเรว แสงจะเขาไปในกลองไดนอย เชน ถาตงความเรวชตเตอรท 1 แสงจะเขาไปในทาปฏกรยากบฟลมนาน 1 วนาท และถาตงท 250 ชตเตอรจะเปดใหแสงผานเปนเวลา 1/250 วนาท ซงชตเตอรจะเปดและปดเรวมาก สาหรบในกลองถายภาพแบบงายๆ ทวไปจะมความเรวชตเตอรกาหนดไวเพยงระดบเดยวคอประมาณ 1/60 วนาท แตในกลองถายภาพทมราคาสง จะมความเรวของชตเตอรทปรบไดตามตวเลขทกลาวมาแลว การตงความเรวชตเตอร จะตองตงใหพอดกบตวเลขทกาหนดความเรวชตเตอร การเพมหรอลดความเรวชตเตอร ของตวเลขทอยใกลกนจะมผลตอการเพมหรอลดความเรวของชตเตอรเปน 2 เทาของกนและกน เชน จากความเรวชตเตอร 1/30 เปน 1/15 กจะชาลงเปน 2 เทาตว ถาตงเปน 1/200 กจะสามารถถายภาพคนกระโดนลอยตวอยกลางอากาศได และถาตงเปน 1/1000 กจะถายพดลมทกาลงหมนใหหยดนงได สวนถาปรบนอยๆ จะเหมาะกบพวกถายภาพพร ถายภาพนาตก และถายภาพตอนกลางคน และควรใชขาตงกลองดวย 2.5.6 ชองมองภาพ จะใชมองดวามมมองภาพทไดจากกลองเปนอยางไร ชองมองภาพสามารถเรยกวาชองมองภาพออฟตคล จะถกออกแบบใหสมพนธกบทางยาวโฟกสของเลนสทกชวงซม และยงดภาพจากจอมอนเตอรแบบ LCD ทางดานหลงไดดวย ทาใหผใชนยมดภาพจากมอนเตอรแทน เชน การถายภาพมาโครระยะใกลๆ ซงจะใหมมภาพทถกตองตามความเปนจรง ถาถายภาพไกลๆ ประมาณ 5 เมตรขนไป ใหดจากชองมองภาพ แบบออฟตคลแทน 2.5.7 แฟลชจะเปนตวเพมแสงในกรณทภาพมดเกนไป จนอาจจะทาใหเกดการสนไหวของภาพ แตการใชแฟลชจะทาให อณหภมสของภาพ เปลยนแปลงไป ในกลองดจตอลคอมแพค จะตงคาแฟลชอตโนมต 2.5.8 การชดเชยแสง (ISO) ในสภาพแสงปกต มกจะตงเปน 100 แตเมอใดทอยสภาพแสงนอย เวลาถายรป ภาพทไดกจะสน เบลอ จงตองเพมคา ISO ขนมาเพอชวยในสวนน แตสาหรบกลองคอมแพค การเพมขนแมจะเพยงแค 400 กจะเหน Noise ไดอยางชดเจน แตกสามารถใชไฟจากแฟลซชวยเพอลด noise 2.5.9 การโฟกสของกลอง สาหรบ กลองคอมแพคสวนใหญจะมแค AF หรอ ออโตโฟกส โดยเปาสเหลยมตรงกลางจอภาพจะเปนจดอางองใหชดทสด หรอกคอใชเปนจดวดแสงดวย สวน DSLR จะสามารถ MF หรอ ปรบโฟกสโดยตรง โดยหมนทเลนสได ชวยใหถายวตถเลกๆ ไดด และยงมจดโฟกสทมากถง 9 จด ในขณะท กลองคอมแพคสวนใหญจะม 1 – 4 จด 

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

26

บทท 3 การออกแบบ

สวนของการออกแบบนจะกลาวถงสวนทเปนสวนทเคลอนทไดและเซนเซอรชนดตางๆ ทเลอกมาประกอบใหกบหนยนตผชวยตารวจน เพอใหไดหนยนตตามวตถประสงคและสามารถควบคมใหหนยนตเคลอนทไปบนพนผวขรขระได ลาดบการนาเสนอเปนดงน

- การเคลอนท - ตวควบคม - การปองกนตวเองและหลบหลกสงกดขวาง - การถายภาพ

3.1 การเคลอนท การเคลอนทของหนยนตเปนสวนทสาคญสวนหนงของหนยนตทเคลอนทได การเลอกลกษณะขององคประกอบสาหรบขบเคลอนนนขนกบสภาพงานทจะนาหนยนตตวนนไปใชงาน ในโครงงานนจะมงเนนใหหนยนตสามารถเคลอนทบนพนผวกงขรขระได ซงสภาพของพนผวลกษณะนมกจะเปนสภาพภายนอกอาคาร ในการพจารณาการออกแบบจะแบงออกเปนสวนของการเคลอนทออกเปน 2 สวนคอ ชวงลาง และ การขบเคลอน 3.1.1 ชวงลาง สวนชวงลางของการเคลอนทของหนยนตนน เนองจากตองการออกแบบใหหนยนตสามารถเคลอนทไดบนผวขรขระได ดงนนสวนทเปนชวงลางจงเลอกแบบลอลกษณะเดยวกบลอของรถยนตทวงในชนบทดงแสดงในภาพท 3.1 ลอลกษณะนจะมดอกยางลก เพอใหสามารถยดเกาะ หรอ ผลกดนใหตวเองใหเคลอนทไปขางหนาหรอในทศทางตามทตองการได

ภาพท 3.1 ลอทวงบนพนขรขระ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

27

3.1.2 การขบเคลอนหนยนต (Motor Drive) สาหรบโครงการนใช เซอรโวมอเตอรกระแสตรงเปนตวขบเคลอน เซอรโวมอเตอร (Servo motor) เปน มอเตอรไฟฟากระแสตรง (DC motor) ทถกประกอบรวมกบชดเกยร และสวนควบคมตางๆ ไวเปนโมดลเดยวกน โดยจะมสายไฟสาหรบตอใชงาน 3 เสนดวยกนคอ สายสญญาณควบคม 1 เสนและ สายแหลงจายไฟ 2 เสน ซงเปนสายไฟบวกและสายกราวนด เซอรโวมอเตอรสามารถถกควบคมใหหมนไปทางซายหรอไปทางขวาได โดยสามารถสงงานใหหมนไปไดตามองศาตางๆ ทตองการ ไดดวยตวของเซอรโวมอเตอรเอง โดยการปอนสญญาณความกวางของพลส หรอ Pulse width modulation (PWM) ใหกบเซอรโวมอเตอรซงจะไดทศทางการหมนและตาแหนงของการหมนตามทตองการ เชน ตองการหมนในทศตามเขมนาฬกาไป 1 องศา หรอหมนในทศทวนเขมนาฬกาไป 15 องศากได ซงไมตองมสวนควบคม หรอ ตวตรวจจบ ใดๆ กลบมาตรวจสอบอก ทาใหงายและสะดวกในการนาไปประยกตใชงานตางๆ เซอรโวมอเตอรสามารถใชงานกบแรงดนไฟฟากระแสตรงในชวง 4 - 6 โวลต ขนอยกบคณสมบตของมอเตอรแตละตว ทาใหมอเตอรหมนได 180 องศา และสามารถปรบแตงใหเซอรโวมอเตอรสามารถหมนไดรอบตว หรอ 360 องศา

ภาพท 3.2 สวนประกอบตางๆ ของ Servo motor

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

28

เซอรโวมอเตอรทใชงานนหาไดในตลาดของเมองไทย โดยมรายละเอยดคณลกษณะดงน ความเรว 0.27 วนาทตอการหมนไป 60 องศา แรงบด 8.00 kg-cm นาหนกรวม 4.60 กรม ขนาด (กวางxยาวxสง) โดยประมาณ 39.5 x 20.0 x 35.60 mm แบรงทไมตองเตมนามนหลอลน เซอรโวมอเตอรตวนมขนาดเลกเหมาะกบหนยนตขนาดเลก ทาใหใชพนทสาหรบตดตงไมมากนก 3.2 ตวควบคม (Controller) ในการควบคมการทางานของหนยนตจะเลอกใชไอซ AT89C52 เปนคอนโทรลเลอรตระกล MCS-51 ซงเหมาะกบการทางานทรบสญญาณอนพตจากเซนเซอรตางๆ และสงสญญาณออกใหกบอปกรณอนจานวนไมมากนก สวนตวไอซเบอร AT89C52 ทเลอกน มขาใหเลอกใชงานมากเพยงพอสาหรบงานทนและยงเพยงพอทจะเพมเตมสวนของการควบคมอนๆ ในอนาคตไดอกดวย โดยวงจรทออกแบบไวมลกษณะดงภาพท 3.3

C 10.0u

R 100.0

Swicth

C 10.0u

R 8.2k

ภาพท 3.3 วงจรควบคมการทางานรวม

 

Input from sensors 

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

29

จากภาพท 3.3 ในสวนของขาอนพตและเอาพต จะตองตอวงจร Pull up ดวยเสมอดงภาพท 3.4 ซงจะทาใหการรบและอานคาหรอสงคาออกจากไอซเบอร AT89C52 ทางานไดอยางถกตอง

ภาพท 3.4 วงจร Pull up จากภาพท 3.3 จะเหนวามการเลอกใชพอรตและขาตางๆ ของไอซเบอร AT89C52 ดงน

- พอรต 1 ( p1 , ขาท 1-8 ) กาหนดใหใชเปน พอรต สาหรบรบคาอนพตจากเซนเซอรตรวจจบระยะหางโดยจะรบเขามาทงหมด 6 บต คอตงแตบตท 0 ถงบตท 5

- พอรต 0 ( p0 , ขาท 32-39 ) กาหนดให เปน พอรต สาหรบสงคาไปควบคม วงจรขบเคลอนมอเตอรโดยจะใชแค 4 บตเทานน คอตงแตบต 0 ถง บตท 3

- p3.3 ( ขาท 13 ) จะใชสาหรบตรวจสอบคาของเซนเซอรอลตราโซนความคาลอจกเปน “0” หรอไม ถาใช ใหไปทางานในโหมดหลบหลกสงกดขวาง ถาไมใชกใหทางานในโหมดอนตอไป

- สวนการทางานในขาอนๆกเปนไปตามมาตรฐานของการตอไอซเบอร AT89C52 เพอใหไอซนสามารถทางานไดถกตอง

3.3 การปองกนตวเองและการหลบสงกดขวาง การหลบหลกสงกดขวางเปนสงจาเปนอยางหนงของหนยนต หากหนยนตสามารถรบรไดมาก มนจะมความฉลาดในตวมนเอง หนยนตแตละตวจาเปนตองตดตงอปกรณตรวจจบ หรอ เซนเซอร (sensor) ไว เพอตรวจสอบสงตางๆ รอบๆ ตว เชน ระยะหางระหวางตวมนกบกาแพงหรอวตถอน เพอปองกนการชนกระแทกและลดความเสยหายทเกดจากการชนเขากบวตถอน สญญาณไฟหรอเสยงกจะชวยใหคนสามารถหามนเจอในกรณทตองการความชวยเหลอจากมนษย เนองจากความตองการใหหนยนตสามารถเคลอนทบนผวกงขรขระไดเปนอนดบแรก จงเลอกใชมอเตอรทมความเรวไมสงแตใหแรงบดทสง จงทาใหความรนแรงทเกดเนองจากการเขาชนของหนยนตกบกาแพงหรอสงกดขวางจะมไมมากนก ดงนนจงเลอกใชเซนเซอรแบบลมตสวตซเพอบอกใหหนยนตทราบวาไมสามารถวงตอไปไดแลว ลมตสวตซจะถกตดไวทงดานหนาและดานหลงของตว

จากชดควบคม

ขาทตอไปใชงาน

แรงดน 5 V R = 10k

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

30

หนยนตเพอชวยบอกใหหนยนตวงถอยหลงหรอเดนหนาเพอไปในทศทางตรงกนขาม ซงจะทาใหหนยนตสามารถหลบหลกสงกดขวางได สวนการปองกนตนเองนน หนยนตนไดถกเพมบสเซอรและไฟแอลอดไวดวย เพอใหเจาของหนยนตสามารถหาหนยนตพบไดงายขน หากหนยนตออกนอกเสนทางหรอเขาไปตดในบรเวณทมนไมสามารถเคลอนทออกมาไดเอง หนยนตจะสงเสยงออกมาและแสดงไฟแอลอดกตอเมอลมตสวทซถกกดหรอมสญญาณสงออกมาอยางตอเนอง นอกจากนยงเพมเซนเซอรแสงตดไวทใตตวถงดวย เพอแจงใหทราบหากเกดกรณทหนยนตนหงายทอง มนกจะสงเสยงออกมาอยางตอเนองเชนกน 3.4 การถายภาพ กลองถายภาพทสามารถสงภาพกลบมายงสถานฐานไดนนมใหเลอกหลากหลาย ดงนนการเลอกใชกลองนนจะใชความตองการและขอจากดทมมาเปนปจจยในการเลอกกลองถายภาพ ปจจยแรกคอ ตองการใหสามารถสงภาพกลบมาทสถานฐาน จงจาเปนตองใชกลองทมเลขรหสประจาตว หรอ IP แตเนองจากหนยนตนตองสามารถเคลอนทไปในทตางได จงไมเหมาะทจะใชการสงสญญาณแบบใชสายสญญาณ การสงสญญาณแบบไรสายจงเปนทางเลอกเหมาะสมทสดในเงอนไขน ปจจยตอมาคอ ความละเอยดของภาพ หากตองการความละเอยดมากจะตองเลอกความละเอยดสง แตกจะมปญหาตอมาคอใชพนทมาก ดงนนในการใชงานของระบบรกษาความปลอดภยสวนใหญจะไมใชความละเอยดสงมาก หรอใชภาพขนาดใหญ แคเลอกขนาดภาพทสามารถมองเหนองคประกอบของคนหรอสงของทสนใจไดชดเจนในระยะทตองการ ทางเลอกอกอยางทควรคานงถงคอ เวลาของการใชงาน เพราะวา หาเรานาหนยนตนไปใชงานในชวงพลบคาหรอในทมด แสงนอยนจะสงผลตอคณภาพของภาพทสงกลบมา ดงนน จงควรเลอกกลองทสามารถถายภาพกลางคนได หรอ มคาวา Night shot หรอ Infrared แตถางานทจะนาไปใชนน เปนพนทสวางกไมจาเปนตองเลอกกลองทมสวนของการถายภาพกลางคนได ปจจยทมความสาคญอกตวหนงคอ งบประมาณ เนองจากงบประมาณทจากด จงทาใหเลอกกลองถายภาพทมความละเอยดพอประมาณ สามารถสงสญญาณภาพแบบไรสาย และสามารถถายภาพในเวลากลางคนไดในระยะไมเกน 5 เมตร และกลองมคณลกษณะหลก [10-11] ดงน รน Dlink DCS-942L/A4 ภาพวดโอ/ภาพนง แบบ MJPEG / JPEG กาลงไฟฟา ไฟฟากระแสตรง 5 V, 1.2 A ความละเอยด 640 x 480 ท 20 fps 320 x 240 ท 30 fps เลนส 5.01 mm, F2.8 เซนเซอร VGA 1/5 inch CMOS sensor

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

31

ความสวางตาสด 1 lux @ F2.8 การเชอมตอกบระบบ สามารถเชอมตอไดทงแบบใชสายและไมใชสาย 10/100 base-tx fast Ethernet หรอ 802.11b/g/n WLAN 802.11b/g/n Wireless with WEP/WPA/WPA2 security ขนาด(กวางxยาวxสง) 27.2 x 60 x 96 mm (เฉพาะตวกลอง) นาหนก 76.9 กรม ภาพของกลองทเลอกใชงานแสดงดงภาพท 3.5 ซงเปนกลองทมขนาดเลก นาหนกเบา และเหมาะกบการวางไวกบหนยนตทมขนาดเลกได โดยททาใหเกดการเสยสมดยและเปนตวถวงนาหนก

ภาพท 3.5 กลองทเลอกใช 3.5 การควบคมหนยนต เมอทาการประกอบอปกรณตางๆ เขาดวยกนเปนหนยนตทสมบรณและมอปกรณตรวจจบตามทตองการเสรจแลว ดงภาพท 3.6 นน หนยนตสาเรจมขนาด 20 x 17 x 25 เซนตเมตร จากนนกมาถงขนตอนของการทาใหหนยนตนเคลอนทได ในการสงการนน จะสงการผานการเขยนโปรแกรมดวยภาษาซแลวแปลงคาสงตางๆ ใหเปนไฟลตวเลขหรอ hex file ซงจะเปนไฟลคาสงทสงเขาไปยงไมโครคอนโทรลเลอรเพอใชควบคมการทางานของอปกรณทงหมดในหนยนตน ในหนยนตตวนเปนหนยนตตวแรกและอปกรณตรวจจบหรอตรวจรยงมไมมากนก ดงนน การเดนทางของหนยนตจาเปนทจะตองเดนทางในขอบเขตทจากด กลาวคอ จะตองเดนทางในเสนทางทถกกาหนดไวในโปรแกรมแลวเทานน หากจะเปลยนเสนทางกจะตองมาศกษาเสนทางและทาการโปรแกรมใหม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

32

ภาพท 3.6 หนยนตทประกอบแลว ในหวขอนจะขอนาเสนอแนวคดในการโปรแกรมการทางานของหนยนตวาในแตละสถานการณนนหนยนตจะแกปญหาอยางไร โดยจะนาเสนอในหวขอดงน 3.5.1 การเคลอนทในแนวเสนตรง การทาใหหนยนตทเคลอนทดวยลอเดนไปขางหนาหรอขางหลงไดนน จะตองสงคาสงใหลอดานซายและลอดานขวาหมนทวนทศทางกน เชน ใหลอดานซายหมนในทศทวนเขมนาฬกาและใหลอดานขวาหมนในทศตามเขมนาฬกากจะทาใหมนเดนไปดานหนาได ดงนน ในการเคลอนทในแนวเสนตรงนน หนยนตนกจะถกโปรแกรมใหลอดานซายและลอดานขวาหมนทศทางตรงขามกน แตเนองดวยการเคลอนทบนพนผวทไมเรยบจะทาใหหนยนตเดนไมตรง จงทาการชดเชยดวยการใหเกดการเลยวขวาและเลยวซายเลกนอยทกๆ 2 นาท ซงเงอนไขนใชเฉพาะเสนทางททาการทดลองนเทานน 3.5.2 การเลยวโคง การเลยวโคงนน หนยนตชนดลอจะทาการเลยวดวยการหยดลอในดานทตองการเลยวและใหลอดานตรงขามหมน เชน หากตองการเลยวซาย ลอดานซายจะหยดหมน และลอดานขวาหมนเพยงดานเดยว 3.5.3 กรณหนยนตอยในทแคบ กรณนหนยนตมกจะเดนชนสงกดขวางบอยๆ จงจะใชลกษณะของการสงสญญาณจากตวลมตสวตซทตดอยทดานหนาและดานหลงตวหนยนตเปนเงอนไขในการตดสนใจสงเสยงรองและเปดไฟแอลอด หากมการสงสญญาณจากลมตสวตซตวทอยดานหนาไมวาจะเปนตวทอยดานซายหรอขวาแลวตอดวยการสงสญญาณจากลมตสวตซตวทอยดานหลงไมวาจะเปนตวทอยดานซายหรอขวา แลวตอดวยสญญาณจากดานหนาและหลงสลบกนไปมาอยางตอเนอง เปนเวลา 3 นาท มนกจะเขาเงอนไขทวาหนยนตอยในทแคบไมสามารถเคลอนออกจากทนไดดวยตนเอง มนกจะสงเสยงและสงแสง จนกวาเงอนไขเหลานจะหมดไป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

33

3.5.4 กรณหนยนตหงายทองหรอตะแคง หนยนตเมอเคลอนทในพนทขรขระมโอกาสทจะลม หงายทอง หรอตะแคงขางได ในหนยนตตวนไดตดตงเซนเซอรแสงไวดานลางหรอใตทอง เพอเปนตวตรวจรระยะระหวางตวหนกบพน ในสภาวะปกต เซนเซอรแสงจะไดรบแสงในปรมาณทไมมากนกเนองจากตวมนเองเปนตวบงแสงจากดวงอาทตยและสงแวดลอมภายนอก แตถาหนยนตลมตะแคงหรอหงายทอง ตวเซนเซอรแสงจะไดรบแสงโดยตรงซงมากกวาปรกต และถามนไดรบแสงมาก เปนเวลานาน 3 นาท มนกจะเขาเงอนไขทวาหนยนตอยในสภาพตะแคงหรอหงายทอง มนกจะสงเสยงและสงแสง จนกวาเงอนไขเหลานจะหมดไป

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

34

บทท 4

ผลการทดสอบ การทดลองนจะทาการทดสอบวาหนยนตสามารถเคลอนทไดและสงภาพกลบมาทสถานฐานได โดยจะแบงการทดสอบเปนกรณ ตางๆ ดงน

- การเคลอนทในแนวเสนตรง - การเลยว - เมอหนยนตอยในทแคบ - เมอหนยนตลม - การสงภาพกลบมายงสถานฐาน

ในการทดสอบนน ไดกาหนดเสนทางการเคลอนทของหนยนตใหเคลอนทเปนเสนตรงแลวตอดวยการเลยวโคง หลงจากนนจงนาหนยนตมาอยในพนทแคบ และทาใหมนตะแคงตวเพอทดสอบเงอนไขและการแกปญหาตางๆ ทโปรแกรมไว 4.1 การทดสอบการเคลอนทในแนวเสนตรง ในการทดสอบน หนยนตจะถกปลอยใหวงในแนวเสนตรงเปนระยะทาง 5 เมตรเพอดวามนสามารถเคลอนทเปนเสนตรงไดหรอไม ตามระยะทาง 1 – 5 เมตร ผลการทดลองแสดงดงตารางท 4.1 ตารางท 4.1 การทดสอบการเคลอนทในแนวเสนตรง

ครงท การเคลอนทเปนเสนตรงได

หมายเหต 1 เมตร 2 เมตร 3 เมตร 4 เมตร 5 เมตร

1 2 3 4 ตดกอนหนจงไมกลบเขาทางเดม 5 ตดกอนหนจงไมกลบเขาทางเดม 6 7 ตดกอนหนจงไมกลบเขาทางเดม 8 9 ตดกอนหนจงไมกลบเขาทางเดม 10 ตดกอนหนจงไมกลบเขาทางเดม และ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

35

ลอหลวมผลเฉลย ผลการทดสอบเปนไปตามทตองการ

ตงแต 5 ครงขนไป จากการทดลองจานวน 10 ครงในตารางท 4.1 น จะเหนไดวาหนยนตสามารถเคลอนทเปนเสนตรงไดระยะทาง 1 เมตรโดยไมมปญหาใด แตหากเกนออกนอกเสนทางแลว มนกจะไมสามารถกลบเขามาในทางทกาหนดไวได ดงเชนในการทดลองครงท 4,5,7,9,และ 10 แตผลการทดสอบเฉลยนน ใหผลในทางทยอมรบไดเนองจากในการทดสอบการเคลอนทในแนวเสนตรงในระยะ 1 เมตรน ไมมการผดพลาด, ทการเคลอนทในแนวเสนตรงในระยะ 2 เมตรน เกดการผดพลาดจานวน 1 ครง, ทการเคลอนทในแนวเสนตรงในระยะ 3 เมตรน เกดการผดพลาดจานวน 3 ครง, ทการเคลอนทในแนวเสนตรงในระยะ 4 เมตรและ 5 เมตรน เกดการผดพลาดจานวน 5 ครง, 4.2 การทดสอบการเลยวโคง การทดสอบการเลยวโคงนน จะสงการใหหนยนตหมนตวกลบ และจะพจารณาจากการทหนยนตสามารถทาไดสาเรจเมอมนสามารถเลยวออมกลบมาในทศทางตรงขามได ผลการทดสอบแสดงดงตารางท 4.2 ตารางท 4.2 การทดสอบการเลยวโคง

ครงท การเลยวโคง หมายเหต

เลยวซาย เลยวขวา 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ผลเฉลย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

36

ผลการทดสอบการเลยว ใหผลทดมากคอ สามารถเลยวไดทงซายและขวา สาเรจทกครง 4.3 การทดสอบเมอหนยนตอยในทแคบ กรณนหนยนตมกจะเดนชนสงกดขวางบอยๆ และมนจะถกสงใหหมนตวในทศทางตรงขามกบดานทลมตสวตซถกกด ผลการทดสอบแสดงดงตารางท 4.3 ตารางท 4.3 การทดสอบการสงสญญาณเมออยในทแคบ

ครงท การสงสญญาณ หมายเหต

สงเสยง ไฟสวาง 1 2 3 4 5 6 7 8 หนยนตสามารถเบยงตวออกไดกอน 9 10 หนยนตสามารถเบยงตวออกไดกอน

ผลเฉลย ผลการทดสอบการสงสญญาณเมอหนยนตอยในทแคบทไมสามารถพาตวเองออกมาได จากตารางท 4.3 จะเหนไดวาในการทดลองจานวน 10 ครงนน หนยนตสามารถเบยงตวออกมาไดภายในเวลา 3 นาทจานวน 2 ครง จงทาใหไมสงทงสญญาณเสยงและแสง 4.4 การทดสอบเมอหนยนตลม หนยนตเมอเคลอนทในพนทขรขระมโอกาสทจะลม หงายทอง หรอตะแคงขางได มนกจะสงเสยงและสงแสง จนกวาเงอนไขเหลานจะหมดไป ผลการทดสอบแสดงดงตารางท 4.4 ผลการทดสอบการสงสญญาณเมอหนยนตลม ตะแคง จานวน 10 ครงนน หนยนตสามารถสงสญญาณเสยงและแสงหลงจากทมนนอนตะแคงอยเปนเวลา 3 นาทแลว ไดครบทง 10 ครง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

37

ตารางท 4.4 การทดสอบการสงสญญาณเมอลม

ครงท การสงสญญาณ หมายเหต

สงเสยง ไฟสวาง 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ผลเฉลย 4.5 การสงภาพกลบมายงสถานฐาน ในการสงภาพกลบมายงสถานฐานนน จะตองผานการตดตอสอสารแบบไรสาย โดยทหนยนตจะตองอยในบรเวณทสญญาณ wifi ของ router ตวทมนลงทะเบยนไวนนครอบคลม มนกจะสามารถสงภาพกลบมายงเครองคอมพวเตอรททาหนาทเปนสถานฐานได ในการเฝามองภาพจากกลองทตดไปกบตวหนยนตนนจาเปนตองอาศยระบบอนเตอรเนต โดยการเขาไปท http://www.mydlink.com ดงภาพท 4.1 จากนนทาการลงทะเบยนตามชอผใชและรหสทลงทะเบยนไวตอนทตงคา เมอระบบตรวจสอบคาแลวถกตองกจะสามารถเขามาดภาพจากกลองทเราลงทะเบยนไวได ดงภาพท 4.2 ซงเปนภาพทแสดงภาพของเวบไซตทแสดงผลภาพ สวนภาพท 4.3 และ ภาพท 4.4 เปนตวอยางภาพทถายจากโปรแกรมนโดยทตดตงกลองไวบนตวหนยนต ซงกาลงเคลอนทบนพนถนนปน และ บนพนดน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

38

ภาพท 4.1 หนาตางลงทะเบยน

ภาพท 4.2 การดภาพทกลองสงกลบมา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

39

ภาพท 4.3 ภาพตวอยางทถายจากกลองบนหนยนตขณะเคลอนทบนพนปน

ภาพท 4.4 ภาพตวอยางทถายจากกลองบนหนยนตขณะเคลอนทบนดน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

40

บทท 5 สรป

ในจดทาหนยนตผชวยตารวจตวน มความประสงคในเบองตนคอ ตองการใหไดหนยนตขนาดเลก นาหนกเบา จงไดเลอกใชอปกรณทมขนาดเลกและนาหนกเบา เปนปจจยแรก หนยนตผชวยตารวจนเปนการทดลองทาเปนตวแรก ผลการทดลองทไดออกมาเปนทนาพอใจ ตามปรมาณอปกรณตรวจรทตดตงไวกบตวหนยนต มนสามารถเคลอนทไดบนพนผวกงเรยบในทศทางเสนตรงและโคง ซงไดทดลองเคลอนทบนถนนปน และบนพนดน มนมระบบปองกนตวเองและการขอความชวยเหลอดวยการสงเสยงและแสงซงใชในกรณทอยในทแคบและลมได นอกจากนมนยงสามารถสงภาพพนททมนเคลอนทผานไป กลบมายงสถานฐานผานระบบอนเตอรเนตแบบไรสายไดอกดวย ซงผใชสามารถบนทกภาพหรอเฝาดพนทตางๆ ผานเครองคอมพวเตอร หรอ โทรศพทแบบสมารทโฟนไดโดยไมตองออกมาตรวจพนทดวยตนเอง มนจงเปนอปกรณตวหนงทชวยใหเจาหนาทสามารถทางานไดหลายอยางๆ ในเวลาเดยวกนได ในอนาคตตอไปควรพฒนาใหหนยนตนมความฉลาดมากขนเพอใหมนสามารถเปนผชวยตารวจขนาดเลกไดอยางแทจรง โดยการเพมอปกรณตรวจรและเงอนไขการทางาน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

41

บรรณานกรม

1 David Cook, “Intermediate Robot Building”, 2nd, Apress, USA, 2010. 2 เดชฤทธ มณธรรม, “คมภรหนยนต” ว.ซ.พ.ซคเซสกรป, กรงเทพ, 2549. 3 http://macdailynews.com/2005/09/13/mac_mini_robot_uses_apple_mac

_mini_for_brain_and_apple_isight_for_eyes/ เมอ 25 กรกฎาคม 2554 4 http://multimedia.hu.ac.th/memory/build/49/uplaza/51/02/19/pages/

P1350701%E0%B8%97%E0%B8%B2%E0%B8%87%E0%B9%80%E0%B8%94%E0%B8%B4%E0%B8%99%E0%B9%80%E0%B8%82%E0%B9%89%E0%B8%B2%20S%20TUDIO_JPG.htm เมอ 25 กรกฎาคม 2554

5 http://student.psu.ac.th/dorm/hatyai/hatyai_picture2.html เมอ 25 กรกฎาคม 2554 6 http://www.eng.chula.ac.th/newsletter/index.php?q=node/120 เมอ 25 กรกฎาคม

2554 7 http://www.bloggang.com/viewdiary.php เมอ 25 กรกฎาคม 2554 8 ณญวฒ ปยบปผชาต, “หดใชกลอง canon DSLR เปนใน 7 วน”, พมพครงท 1, IDC, 2010 9 http://thebggaro.wordpress.com/2012/06/29/%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%

A3%E0%B9%80%E0%B8%A5%E0%B8%B7%E0%B8%AD%E0%B8%81%E0%B8%8B%E0%B8%B7%E0%B9%89%E0%B8%AD%E0%B8%81%E0%B8%A5%E0%B9%89%E0%B8%AD%E0%B8%87/

10 D-Link DCS-930L and DCS-932L Network Camera Setup Manual for the RavenShoeSecurity.com Internet Recording Service, 2012.

11. Wireless N IR home Network Camera DCS-932/DCS-932L specification, D-link Corporation, Taiwan, November 2010.