[เสียงดนตรี] (คุณครูชรินทร์) สวัสดีครับ ครูชรินทร์ วัฒนธีรางกูร ครับ กับกิจกรรมการเรียนรู้ในรายวิชาเทคโนโลยี การออกแบบและเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 กิจกรรมการเรียนรู้ในครั้งนี้นะครับ จะเป็นหัวข้อสุดท้าย ในส่วนที่เป็นความรู้และทักษะพื้นฐานนะครับ นั่นก็คือหัวข้อแผงควบคุมขนาดเล็ก ก่อนที่เราจะไปเรียนรู้กันนะครับ เรามาทราบจุดประสงค์การเรียนรู้ ในหัวข้อนี้กันก่อนนะครับ โดยครูคาดหวังว่านักเรียนจะสามารถ ข้อที่ 1 นะครับ อธิบายหลักการทำงาน ของแผงควบคุมขนาดเล็กได้นะครับ ข้อที่ 2 ออกแบบชิ้นงาน เพื่อแก้ปัญหาโดยประยุกต์ใช้ความรู้เรื่องกลไก อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เรามาเริ่มเรียนรู้กันเลยนะครับ ในปัจจุบันนะครับ เครื่องใช้ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตลอดจนระบบโรงงานอุตสาหกรรม จะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์นะครับ ซึ่งติดตั้งภายในเป็นตัวควบคุมเกือบทั้งหมดนะครับ อุปกรณ์ที่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ควบคุม มีมากมายหลายชนิด เช่น อุปกรณ์เครื่องใช้ภายในบ้าน สัญญาณไฟจราจร รถยนต์ ตลอดจนระบบอุตสาหกรรม PLC, GNC, Robot เป็นต้นนะครับ แผงควบคุมขนาดเล็กนะครับ เป็นแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ที่มีตัวควบคุมขนาดเล็กนะครับ ที่สามารถโปรแกรมได้ เรียกว่า "ไมโครคอนโทรลเลอร์" นะครับ ทำงานร่วมกับวงจรเชื่อมต่อ และภาษาคอมพิวเตอร์นะครับ ที่ใช้ในการพัฒนาโปรแกรมใช้งาน และสื่อสารข้อมูลนะครับ ลองมาดูชนิด ของไมโครคอนโทรลเลอร์กันบ้างนะครับ ไมโครคอนโทรลเลอร์นะครับ ถูกแบ่งออกด้วยกันเป็น 3 ชนิดนะครับ ชนิดแรกเรียกว่า "ชนิด OTP" นะครับ ก็คือ One Time Programmable นะครับ ชิปแบบ OTP นะครับ เป็นชิปที่ราคาถูกที่สุดนะครับ เนื่องจากสามารถโปรแกรมลงไปได้ เพียงแค่ครั้งเดียวเท่านั้นนะครับ ไม่สามารถแก้ไขได้อีก ดังนั้น การนำชิปประเภทนี้มาใช้งาน ต้องทำการแก้ไขข้อผิดพลาดของโปรแกรม ให้ถูกต้องเสียก่อนนะครับ ชิปประเภทนี้จะเหมาะกับงานที่ได้รับ การพัฒนาจนไม่พบจุดบกพร่องต่าง ๆ อีกนะครับ เพราะต้นทุนจะต่ำ กว่าหน่วยความจำประเภทอื่นนะครับ เรามาดูไมโครคอนโทรลเลอร์ ชนิดที่ 2 กันนะครับ ก็คือชนิด EPROM นะครับ หรือ Erasable Programmable นะครับ EPROM นะครับ เป็นชิปที่มีหน่วยความจำโปรแกรมนะครับ คือเมื่อโปรแกรมเข้าไปแล้วสามารถลบ และเขียนโปรแกรมเข้าไปใหม่ได้อีก โดยใช้แสงอัลตาไวโอเลตนะครับ หรือแสงยูวีนะครับ ซึ่งด้านบนของชิปจะมีกรอบกระจก เพื่อให้แสงยูวีส่องผ่านเข้าไปในตัวชิปนะครับ เพื่อใช้ในการลบโปรแกรมนะครับ โดยจะใช้เวลาประมาณ 5-10 นาทีนะครับ ชิปแบบนี้จะมีข้อจำกัด ในเรื่องของการลบโปรแกรมนะครับ เนื่องจากว่าการลบโปรแกรม ด้วยแสงยูวีหลาย ๆ ครั้งนะครับ จะทำให้เกิดอาการด้านนะครับ ทำให้โปรแกรมไม่เข้านะครับ ไมโครคอนโทรลเลอร์ชนิดที่ 3 นะครับ เรียกว่าใช้แบบ Flash นะครับ หรือ EEPROM นะครับ Electronically Erasable Programmable Rom นะครับ เป็นชิปที่ได้รับความนิยมมากที่สุดนะครับ เนื่องจากหน่วยความจำโปรแกรม สามารถอ่านเขียนและลบด้วยสัญญาณไฟฟ้านะครับ ซึ่งใช้เวลาในการลบไม่มากนักนะครับ และสามารถลบและเขียนใหม่ ได้หลายพันครั้งนะครับ ทำให้สะดวกในการแก้ไขปรับปรุง และเปลี่ยนแปลงโปรแกรมนะครับ เรามาดูตัวอย่างแผงควบคุมขนาดเล็กกันนะครับ ตัวอย่างที่จะนำเสนอในที่นี้นะครับ อันดับแรก ก็คือแผงวงจร IPST-Link นะครับ เป็นแผงวงจรที่ใช้ร่วม กับซอฟต์แวร์ Scratch นะครับ เพื่อเรียนรู้การเขียนโปรแกรม แบบบล็อกและเชื่อมต่อ กับเซนเซอร์ต่าง ๆ นะครับ ตัวอย่างแผงควบคุมขนาดเล็ก อันดับถัดมานะครับ ก็คือแผงวงจร IPST MicroBOX นะครับ แผงวงจร IPST MicroBOX นะครับ เป็นแผงวงจรสำหรับควบคุมหลักนะครับ โดยการเขียนโปรแกรม จะทำงานผ่านคอมพิวเตอร์ ด้วยโปรแกรมภาษา C หรือภาษา C++ นะครับ จากซอฟต์แวร์ Arduino นะครับ แผงวงจรสามารถรับข้อมูลจากสิ่งแวดล้อมนะครับ เช่น แสง อุณหภูมิ ระยะห่างจากวัตถุเป็นต้นนะครับ นอกจากนี้ ยังมีจุดต่อเพื่อส่งสัญญาณออกไป ควบคุมอุปกรณ์ภายนอก เช่น ไดโอดเปล่งแสง ลำโพง มอเตอร์ไฟตรง แล้วก็เซอร์โวมอเตอร์นะครับ นอกจากนี้ ก็ยังมีจอแสดงผล แบบกราฟิกสีด้วยนะครับ ตัวอย่างแผงควบคุมขนาดเล็ก ที่จะนำเสนอถัดไป ก็คือแผงวงจร Flight Control นะครับ ซึ่งปัจจุบันก็นิยมเอามาใช้เป็นแผงวงจรควบคุม ของอากาศยานไร้คนขับหรือโดรนนะครับ จากรูปเป็นการนำ Flight Control มาประกอบสร้างเป็นโดรนขนาด 4 ใบพัดนะครับ Flight Control จะทำหน้าที่ในการควบคุม ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์แต่ละตัว เพื่อให้โดนเคลื่อนที่ไปตามที่ต้องการ เรามาดูตัวอย่างแผงควบคุมขนาดเล็ก ตัวต่อไปนะครับ ก็คือแผงวงจร ESP8266 นะครับ ซึ่งมีส่วนของการเชื่อมต่อไวไฟมาด้วยนะครับ อย่างเป็นเครื่องควบคุมการให้อาหารสัตว์ โดยแผงวงจร ESP8266 ได้ถูกโปรแกรมให้ทำการเปิด-ปิดฝาท่อ ให้อาหารสัตว์ตามเวลาที่กำหนด จากตัวอย่างเป็นการนำแผงควบคุม ESP8266 มาควบคุมการทำงานของโดรนนะครับ โดย ESP8266 จะทำการส่งคำสั่งการบินผ่านสัญญาณไวไฟ ตัวอย่างนี้เป็นการตรวจจับวัตถุ ด้วยเครื่องตรวจจับอัลตราโซนิกส์ เพื่อควบคุมการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์ สามารถนำไปประยุกต์ ใช้เป็นเครื่องกดเจลอัตโนมัติได้ หรือแจ้งเตือนเมื่อมีวัตถุ เข้ามาใกล้ในระยะที่กำหนด ตัวอย่างแผงควบคุมขนาดเล็กอันดับถัดมานะครับ ก็คือแผงวงจร KidBright นะครับ แผงวงจร KidBright นะครับ จะประกอบด้วย 2 ส่วนด้วยกัน ก็คือบอร์ดสมองกลฝังตัว KidBright นะครับ แล้วก็โปรแกรมชุดคำสั่ง KidBright IDE นะครับ โดยผู้เรียนสามารถสร้างชุดคำสั่ง ผ่าน KidBright IDE โดยการลากและวาง บล็อกคำสั่งที่ต้องการนะครับ เพื่อให้หมอทำงานตามคำสั่ง อาทิเช่น รดน้ำต้นไม้ ตามระดับความชื้นที่กำหนด หรือเปิด-ปิดไฟตามเวลาที่กำหนดนะครับ ตัวอย่างนี้เป็นการนำแผงวงจร KidBright มาสร้างแบบจำลองสัญญาณจราจร [สื่อวีดิทัศน์] (คุณครูชรินทร์) ปัจจุบันมีการพัฒนา โปรแกรมแอปพลิเคชัน ที่ใช้ได้กับโทรศัพท์มือถือนะครับ เพื่อใช้ในการตรวจวัดสัญญาณต่าง ๆ เช่น Sound meter นะครับ ใช้สำหรับวัดความดันเสียงนะครับ Speed gun ใช้วัดความเร็ว ของวัตถุที่เคลื่อนที่นะครับ แล้วก็ยังมีอีกหลายแอปพลิเคชันนะครับ ที่นักเรียนสามารถเอามาประยุกต์ ใช้งานได้นะครับ ให้นักเรียนไปลองสืบค้นข้อมูลเพิ่มเติมดูนะครับ ว่ายังมีแอปอะไรอีกบ้างนะครับ ที่เราสามารถนำมาใช้ในการพัฒนา งานของเราได้นะครับ สรุปได้ว่านะครับ จากการที่นักเรียนได้ศึกษา เรื่อง กลไกไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์นะครับ นักเรียนจะเห็นได้ว่ากลไก อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์นะครับ เป็นองค์ประกอบสำคัญ ที่ช่วยอำนวยความสะดวก และเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน ในชีวิตประจำวันของมนุษย์นะครับ สิ่งของเครื่องใช้รอบตัวในปัจจุบันนะครับ มีการพัฒนาให้มีความทันสมัย สะดวกต่อการใช้งาน และยังมีการทำงานที่ซับซ้อน ต้องใช้กลไก อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ประกอบการทำงาน ให้เป็นระบบอัตโนมัติมากขึ้นนะครับ ทั้งนี้ก็เพื่อตอบสนอง ความต้องการของมนุษย์นั่นเองนะครับ เรามาดูกิจกรรมท้าทายความคิดกันบ้างนะครับ นักเรียนจะมีวิธีการอย่างไร ในการพัฒนาให้ไม้เท้า สำหรับผู้บกพร่องทางการมองเห็น ให้มีระบบตรวจจับสิ่งกีดขวางล่วงหน้า ระบบสั่นสะเทือนที่มือจับและการเตือนด้วยเสียง โดยใช้กลไกไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ โดยนำเสนอแนวทางการเลือกใช้กลไก อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อการสร้างไม้เท้าให้ใช้งานได้ตามต้องการ สำหรับกิจกรรมท้ายบทเรียนในครั้งนี้นะครับ จะเป็นการออกแบบเทคโนโลยี ที่มีองค์ประกอบกลไก อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์นะครับ โดยให้นักเรียนออกแบบชิ้นงาน สำหรับแก้ปัญหาที่สนใจ 1 เรื่องนะครับ โดยชิ้นงานนั้น จะต้องมีส่วนประกอบของระบบกลไก อุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น เครื่องจ่ายยาอัตโนมัติ ไม้เท้าอัจฉริยะ เครื่องพ่นน้ำอัตโนมัติ แล้วนำเสนอในชั้นเรียนในประเด็นต่อไปนี้นะครับ 1. ชิ้นงานที่ออกแบบนั้น ประกอบด้วยระบบการทำงานลักษณะใด 2. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ที่เลือกใช้มาประกอบเป็นชิ้นงาน มีสิ่งใดบ้าง และมีหน้าที่ใดในชิ้นงาน อย่าลืมทำกิจกรรมกันนะครับ สวัสดีครับ [เสียงดนตรี]