บทที่ 2 : รู้จักชุดกล่องสมองกล IPST-MicroBOX SE

 

อุปกรณ์ของชุดกล่องสมองกล IPST-MicroBOX (SE)

แผนวงจรหลัก (Mainboard)

แผนวงจรหลักของกล่องสมองกล IPST-MicroBOX SE เรียกว่า แผงวงจร IPST-SE เป็นแผงวงจรขนาดเล็กที่มีไมโครคอนโทรลเลอร์ เบอร์ ATmega644P เป็นหัวใจหลักในการควบคุมการทำงาน โดยตัวควบคุมหลักหรือไมโครคอนโทรลเลอร์ จะได้รับการโปรแกรมผ่านทางพอร์ต USB ด้วยซอฟต์แวร์ “Arduino” บนแผงวงจรควบคุมนี้มีจุดต่อเพื่อรับสัญญาณจากตัวตรวจจับภายนอกทั้งแบบอะนาลอกและดิจิตอล เพื่อช่วยให้แผงวงจร สามารถรับข้อมูลจากสิ่งแวดล้อม เช่น แสง, อุณหภูมิ, ระยะห่างจากวัตถุของตัวตรวจจับ เป็นต้น นอกจากนั้นยังมีจุดต่อเพื่อส่งสัญญาณออกไปควบคุมอุปกรณ์ภายนอก เช่น ไดโอดเปล่งแสง ลำโพง มอเตอร์ไฟตรง และ เซอโวมอเตอร์ ด้านการแสดงผลแผงวงจร IPST-SE มีจอแสดงผลแบบกราฟิก LCD สี ขนาด 1.8 นิ้วในตัว มีความละเอียด 128 x 160 จุด แสดงตัวอักษรได้ สูงสุด 21 ตัวอักษร 16 บรรทัด แสดงภาพกราฟิกสีได้ และเลือกทิศทางในการแสดงผลได้ ดังรูปภาพที่ 2.1 และรูปภาพที่ 2.2

รูปภาพที่ 2.1 แผงวงจรหลัก IPST-SE
ที่มา https://inex.co.th

รูปภาพที่ 2.2 ส่วนประกอบต่างๆ บนแผงวงจรหลัก IPST-SE
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

อุปกรณ์เอาต์พุต (Output Device)

• แผงวงจรไฟแสดงผล : ZX-LED :: ใช้ LED ขนาด 8 มิลลิเมตร ต้องการลอจิก “1” ในการขับให้ไฟสว่าง ดังรูปภาพ

รูปภาพที่ 2.3 แผงวงจรไฟแสดงผล : ZX-LED
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

• แผงวงจรไฟแสดงผล 8 ดวง : ZX-LED8 :: เป็นแผงวงจรที่ มี LED ขนาด 3 มิลลิเมตร สำหรับแสดงผล 8 ดวง พร้อมจุดต่อพ่วงเอาต์พุต เพื่อนำไปใช้ในการขับรีเลย์ได้ด้วย โดยแผงวงจร ZX-LED8 นี้จะต่อเข้ากับขาพอร์ตใดของแผงวงจร IPST-SE ก็ได้โดยใช้ขาพอร์ตเพียงขาเดียวในการควบคุมและขับ LED ให้ติดดับตามที่ต้องการได้พร้อมกันถึง 8 ดวง ดังรูปภาพ

รูปภาพที่ 2.4 แผงวงจรไฟแสดงผล 8 ดวง : ZX-LED8
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

• แผงวงจรลำโพงเปียโซ : ZX-SPEAKER :: สมบัติทางเทคนิคที่สำคัญของแผงวงจรลำโพงเปียโซ คือ ลำโพงเปียโซ มีอิมพีแดนซ์ 32 Ω และ ความถี่เรโซแนนซ์ในย่าน 1 ถึง 3kHz ดังรูปภาพ

รูปภาพที่ 2.5 แผงวงจรลำโพงเปียโซ : ZX-SPEAKER
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

อุปกรณ์อินพุต (Input Device)

• สวิตช์ ZX-SWITCH01 :: วงจรประกอบด้วยสวิตช์ พร้อมไฟแสดงผลให้เอาต์พุตคือ หากมีการกดสวิตช์ จะส่งลอจิก “0” (ระดับแรงดัน 0V) และไฟสีแดงติด

รูปภาพที่ 2.6 แผงวงจรสวิตซ์ : ZX-SWITCH
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

• แผงวงจรตรวจจับแสง : ZX-LDR :: ใช้ตรวจจับแสงสว่าง เมื่อแสงตกกระทบแรงดันเอาต์พุตลดลง

รูปภาพที่ 2.7 แผงวงจรตรวจจับแสง : ZX-LDR
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

• ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบหมุน : POTENTIOMETER :: ใช้กำหนดแรงดัน 0 ถึง +5V ตามการหมุนแกน นำไปใช้วัดค่ามุมและระยะทางได้มีทั้งแบบตัวตั้งและตัวนอน มีเอาต์พุต 2 แบบคือ แรงดันมากขึ้นเมื่อหมุนทวนเข็มนาฬิกา หรือ ตามเข็มนาฬิกา

รูปภาพที่ 2.8 แผงวงจรตัวต้านทานปรับค่าได้แบบหมุน : ZX-POTV
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

• ไอซีวัดอุณหภูมิ MCP9701 :: เป็นอุปกรณ์ตรวจจับและวัดอุณหภูมิที่ให้ผลการทำงาน เป็นแรงดันไฟฟ้าแบบเชิงเส้นรับรู้ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในเวลาไม่ถึง 2 วินาที เชื่อมต่อกับอินพุตอะนาลอก A0 ถึง A6 ของแผงวงจรหลัก
  คุณสมบัติทำงเทคนิคของ MCP9701
  – เป็นไอซีวัดอุณหภูมิในกลุ่มเทอร์มิสเตอร์ แบบแอกตีฟที่ให้ผลการทำงานแบบเชิงเส้น
  – วัดได้ -40 ถึง +125 องศาเซลเซียส
  – ผลการวัดอ้างอิงกับหน่วยขององศาเซลเซียสโดยตรง
  – ความผิดพลาดเฉลี่ย 2 องศาเซลเซียส
  – ย่านไฟเลี้ยง +3.1 ถึง +5.5V
  – ค่าแรงดันเอาต์พุต 500mV ถึง 2.9375V
  – ค่าแรงดันเอาต์พุตต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ 19.5mV/℃

รูปภาพที่ 2.9 ไอซีวัดอุณหภูมิ MCP9701
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

• แผงวงจรตรวจจับแสงสะท้อนอินฟราเรด : ZX-03 :: ใช้ในการตรวจสอบการสะท้อนของแสงอินฟราเรดของตัวตรวจจับแสงสะท้อนอินฟราเรดซึ่งรวมตัวส่งและตัวรับไว้ในตัวถังเดียวกัน โดยตัวตรวจจับแสงสะท้อนอินฟราเรดที่ นำมาใช้ คือ TCRT5000 เมื่อจ่ายไฟเลี้ยง LED อินฟราเรดภายในตัวโมดูล TCRT5000 จะเปล่งแสงออกมาตลอดเวลา ส่วนตัวรับซึ่งเป็นโฟโต้ทรานซิสเตอร์ จะได้รับแสงอินฟราเรดจากการสะท้อนกลับ โดยปริมาณของแสงที่ได้รับจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับว่า มีวัตถุ มากีดขวางหรือไม่ และวัตถุนั้นมีความสามารถในการสะท้อนแสงอินฟราเรดได้ดีเพียงไร ซึ่งขึ้นกับลักษณะพื้นผิวและสีของวัตถุ โดยวัตถุสีขาวผิวเรียบจะสะท้อนแสงอินฟราเรดได้ดี ทำให้ตัวรับแสงอินฟราเรดได้รับแสงสะท้อนมาก ส่งผลให้แรงดันที่เอาต์พุตของวงจรสูงตามไปด้วย ในขณะที่วัตถุสีดำสะท้อนแสงอินฟราเรดได้น้อย ทำให้ตัวรับอินฟราเรด ส่งแรงดันออกมาต่ำ ด้วยคุณสมบัติดังกล่าวจึงนิยมนำแผงวงจรตรวจจับแสงสะท้อนอินฟราเรดนี้ มาใช้ในการตรวจจับพื้นหรือเส้น โดยต้องติดตั้งไว้ด้านล่างของโครงหุ่นยนต์เนื่องจากแผงวงจรตรวจจับแสงสะท้อนอินฟราเรด ZX-03 ให้ผลการทำงานเป็นแรงดันไฟตรง ดังนั้นในการใช้งานกับแผงวงจรหลัก IPST-SE จึงต้องต่อเข้ากับช่องอินพุตอะนาลอก (A0 ถึง A6) ของแผงวงจรหลัก

รูปภาพที่ 2.10 แผงวงจร ZX-03
ที่มา คู่มือเริ่มต้นใช้งานกล่องสมองกล IPST MicroBOX SE กับ Adudino IDE

---

กิจกรรมสำหรับนักเรียน

1. ไมโครคอนโทรลเลอร์ คือ อะไร?
2. โครงสร้างของไมโครคอนโทรลเลอร์ มีอะไรบ้าง จงอธิบาย
3. บอกชื่อและหน้าที่ของอุปกรณ์ในชุดกล่องสมองกล IPST-MicroBOX SE