Arduino

พื้นฐานไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วย Arduino

ไมโครคอนโทรลเลอร์คืออะไร

ไมโครคอนโทรลเลอร์ คือ อุปกรณ์ที่มีหน่วยประมวลผลและความจำขนาดเล็กภายในตัวเอง สามารถรับ-ส่ง ข้อมูลได้ทั้งแบบดิจิตอลและอนาล็อก ใช้พลังงานน้อย ทำให้เป็นที่นิยมในการใช้งานในรูปแบบที่เรียกว่า Embedded เช่น เครื่องใช้ไฟ้าอัจฉริยะทั้งหลาย

Arduino คืออะไร

Arduino (อ่านว่า อา-ดู-อิ-โน่ หรือจะเรียกว่า อาดุยโน่ ก็ได้) คือ ไมโครคอนโทรลเลอร์ ชนิดหนึ่ง ซึ่งเป็นแบบที่เรียกว่า Open Hardware กล่าวคือ Arduino อุปกรณ์ที่มีแบบส่วนประกอบเป็นมาตรฐานที่เปิดเผย หมายความว่า เราสามารถทำเองโดยใช้แบบที่มีการเปิดเผยทั่วไปก็ได้ หรือสามารถซื้อหาได้ง่าย มีราคาถูก มีซ๊อพต์แวร์ให้ใช้งานฟรี สามารถนำไปใช้งานทั่วไปหรือแบบธุรกิจได้โดยไม่ต้องเสียค่าลิขสิทธิ์ เป็นรูปแบบที่มีข้อมูลมากที่สุดบนอินเตอร์เน็ต การพัฒนาก็ง่าย เพราะมีตัวอย่างมากมาย และไม่ต้องเขียนโปรแกรมในรูปแบบ Low Level หมายความว่า เราสามารถใช้คำสั่งเขียนโปรแกรมได้เสมือนโปรแกรมภาษาชั้นสูงทั่วไป

Arduino เป็น platform ของ??I/O บอร์ดอย่างง่ายๆ ที่มี I/O ขั้นพื้นฐานที่พอเพียงกับการใช้งาน และ การเรียนรู้??โดยตัวบอร์ดจะมาพร้อมกับชุดคำสั่งที่ใช้ควบคุม??port I/O ไม่ว่าจะเป็น port digital , port analog ,PWM และ serial port

1. โปรเจค opensource ทางด้าน hardware (ปกติเราจะคุ้นกับทาง software) ทำให้ศึกษาได้ถึงใน??core ของ??arduino เราจะเพิ่ม หรือ แก้ไขได้ดีขึ้น
2. รูปแบบการเขียนโปรแกรม เป็นภาษาซี ++ เราสามารถศึกษา เข้าใจ ได้ง่าย และ??arduino มีตัวอย่างมาก
3. ราคาประหยัด บอร์ดภายอย่างเดียว สามารถศึกษา อิเล็กทรอนิกส์พื้นฐานได้แล้ว
4. ในตอนนี้มีบอร์ดให้เลือกมาก ที่มาจากนักพัฒนาทั้งไทย และ ต่างประเทศ

เพิ่มเติมข้อมูลเกี่ยวกับ arduino จาก สไลด์ ได้ที่ Introduction to microcontroller with Arduino for beginner and new coming

คุณสมบัติของบอร์ดโดย ทั่วไป

• ATmega ตระกุล mx8 (168 หรือ 328), รันที่ความเร็ว 16.00 MHz
• บนบอร์ดจะมีสอง LED ,ใช้แสดง power และ ที่ pin 13 สำหรับทดสอบ และอีก สอง LED ที่แสดงผล TX,RX
• pin บนบอร์ด เป็นแบบ มาตราฐานตามบอร์ดของ Arduino ประกอบไปด้วย
  • Digital 0 thru 13
  • Analog 0 thru 5
  • ARef, 5V, Ground, Vin and Reset
  • 6-pin standard ICSP header
  • Auto-reset capability

ดาวโหลดซ๊อพต์แวร์

สามารถดาวโหลดซ๊อพต์แวร์ได้ที่ http://arduino.cc/en/Main/Software โดยเราสามารถดาวโหลดได้ตาม OS ที่เราใช้ เช่น Windows, Linux หรือ Mac เมื่อดาวโหลดมาแล้ว ขอให้แตกไฟล์ไว้ในเครื่องของเรา จากนั้นให้ดับเบิ้ลคลิกไฟล์ arduino.exe (ถ้าเราใช้ Windows) ก็จะเปิดโปรแกรมดังรูป

ตัวอย่างไฟกระพริบ

โดยปกติแล้วบอร์ด Arduino ที่ซื้อมา มักจะมาพร้อมกับไฟ LED ที่ต่ออยู่กับขาหมายเลข 13 ของไมโครคอนโทรลเลอร์อยู่แล้ว ดังนั้นในตัวอย่างแรก เราจะใช้อุปกรณ์ที่มีอยู่แล้วมาใช้งาน โดยที่ไม่ต้องต่ออุปกรณ์ใดๆเลย เริ่มต้นขอให้ต่อสาย USB เข้ากับบอร์ดและต่อเข้ากับช่อง USB ในเครื่องคอมพิวเตอร์ จากนั้นให้รอจนเครื่องคอมพิวเตอร์พบอุปกรณ์ เราจะพบว่า บนเครื่องของเราจะมี Port เพิ่มขึ้นมา 1 พอร์ต ซึ่งก็คือพอร์ตที่เราจะใช้งานให้คอมพิวเตอร์คุยกับบอร์ดของคอนโทรลเลอร์นั่นเอง ในกรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์ไม่สามารถหาไดรเวอร์ได้ ขอให้ไปดาวโหลดไดรเวอร์ที่ http://www.ftdichip.com/FTDrivers.htm

โดยปกติแล้วบอร์ด Arduino จะต้องมีไฟเลี้ยง 5 โวลล์ แต่ถ้าเราต่อกับคอมพิวเตอร์ มันก็จะใช้ไฟเลี้ยงที่ออกจาก USB ได้เองทำให้สะดวกมาก จากนั้นขอให้เปิดโปรแกรม Arduino ขึ้นมา ไปที่เมนู Tools->Board จากนั้นให้เลือกรุ่นบอร์ดที่ตรงกับที่เราใช้งาน ในที่นี้ผมใช้ Arduino Mega ADK (หากท่านยังไม่มีสามารถซื้อได้ที่ http://www.thainetbeans.com/forum/viewtopic.php?t=1164) จากนั้นให้ไปที่เมนู Tools->Serial Port แล้วเลือกพอร์ตที่เพิ่มมาใหม่ ในกรณีที่ไม่แน่ใจ ให้ลองดึงสาย USB ที่ต่อออก แล้วลองต่อใหม่ ก็จะเห็นว่าเราใช้พอร์ตอะไรอยู่ จากนั้นให้ไปที่เมนู File->Examples->Basics->Blink หรือเขียนโปรแกรมตามนี้

void setup() {
// initialize the digital pin as an output.
// Pin 13 has an LED connected on most Arduino boards:
pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(13, HIGH); // set the LED on
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(13, LOW); // set the LED off
delay(1000); // wait for a second
}

จากนั้นให้คลิกปุ่ม Upload บน Toolbar ดังรูป

รอสักครู่ เราจะเห็นไฟกระพิบถี่ๆ เป็นการแสดงว่าคอมพิวเตอร์กำลังส่งข้อมูลระหว่างบอร์ดอยู่ เมื่อเสร็จแล้วเราจะเห็นว่ามีไฟกระพริบเปิดและปิดทุกช่วงวินาที เราจะพบว่าตัวโปรแกรม(เราเรียกว่า sketch) นั้นมีขนาดเล็กมากและมีเพียง 2 ฟังชั่นเท่านั้น โดยฟังชั่นทั้ง2นั้น เป็นฟังชั่นพื้นฐานที่จะต้องมีเสมอ ฟังชั่น setup จะทำงานครั้งแรกเพียงครั้งเดียวหรือทุกครั้งที่เราเปิดเครื่องใหม่ ในที่นี้เราสั่งบอร์ดว่าเราจะใช้ขาที่ 13 สำหรับส่งข้อมูลออกไป ส่วนฟังชั่น loop จะทำงานวนไปตลอดไม่หยุด ในที่นี้ก็คือส่งค่าแบบดิจิตอลไปที่ขา 13 โดยมีค่าสูง(5 โวลล์) แล้วหยุดรอ 1 วินาที ทำให้ไฟ LED ติด จากนั้นจึงแบบดิจิตอลไปที่ขา 13 โดยมีค่าต่ำ(0 โวลล์) แล้วหยุดรอ 1 วินาที ทำให้ไฟ LED ดับ โดยฟังชั่น delay จะเป็นการสั่งให้บอร์ดหยุดรอโดยมีหน่วยเป็น millisecond

ที่มา http://www.thainetbeans.com/

       http://www.ayarafun.com/

Brushless dc motor

มอเตอร์กระแสตรงไม่มีแปรงถ่าน Brushless dc motor  

มอเตอร์กระแสตรงไม่มีแปรงถ่าน (Brushless dc motor) หลักการทางานต้องอาศัยวงจรขับ ถึงจะสามารถทางานได้ซึ่งจะแต่ต่างจากมอเตอร์ชนิดอื่น ดังนั้นจึงได้ทาการสร้างชุดทดสอบมอเตอร์ขึ้น โดยอาศัย มอเตอร์กระแสตรงไม่มีแปรงถ่านจาก cd rom เก่า และทาการออกแบบและสร้างชุดขับมอเตอร์โดยนาบอร์ด Microcontroller ARM STM 32มาประยุกต์ใช้ จึงทาให้สามารถขับมอเตอร์ cd rom เองได้ ดังนั้นจึงสรุปได้ว่ามอเตอร์กระแสตรงไม่มีแปรงถ่านจัดเป็นซิงโครนัสมอเตอร์ชนิดหนึ่ง โดยที่ความเร็วของสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์จะเท่ากับความเร็วของโรเตอร์เสมอโดยอาศัยตัววัดตาแหน่งของโรเตอร์และอินเวอร์เตอร์โซลิดสเตตกาลัง ซึ่งเป็นผลให้มอเตอร์ชนิดนี้มีข้อดีหลายประการ เช่น ไม่ต้องบารุงรักษามาก เนื่องจากไม่มีแปรงถ่านและคอมมิว

ออกแบบและสร้างระบบควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปลงถ่าน

          ปัจจุบันเทคโนโลยีทางด้านต่างๆมีการพัฒนาไปเป็นอย่างมาก รวมถึงเทคโนโลยีของมอเตอร์และระบบควบคุมของมอเตอร์ ซึ่งที่ได้กล่าวถึงในโครงการวิจัยนี้คือ มอเตอร์แบบไร้แปลงถ่าน หรือที่รู้จักกันในชื่อ Brushless DC Motor มอเตอร์ดังกล่าวนี้ มีการพัฒนามาจากมอเตอร์กระแสตรง (DC Motor)โดยทำการออกแบบโครงสร้างใหม่คือ โรเตอร์ (Rotor) ของมอเตอร์เดิมจะมีขดลวดพันอยู่เปลี่ยนเป็นแม่เหล็กถาวร และส่วนของสเตเตอร์ (Stator) เดิมเป็นแม่เหล็กถาวรเป็นขดลวด การจ่ายไฟให้กับมอเตอร์เดิมนั้นเป็นการจ่ายผ่านแปรงถ่านและซี่คอมมิวเตเตอร์ เปลี่ยนเป็นจ่ายเข้าขดลวดในสเตเตอร์โดยตรง และเปลี่ยนจากการจ่ายพลังงานแบบ 1 เฟสเป็น 3 เฟส จากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวทำให้เกิดข้อดีหลายประการ เช่น พลังงานเอาต์พุตของมอเตอร์ที่ได้มากขึ้น ลดการสัมผัส ไม่เกิดการอาร์คในขณะเริ่มทำงาน แต่เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของมอเตอร์ สิ่งที่เกิดขึ้นตามมาคือระบบการขับเคลื่อนของมอเตอร์ (Drive) ดังนั้นเทคโนโลยีของระบบควบคุมของมอเตอร์ก็มีการพัฒนาขึ้นตามไปด้วย ซึ่งระบบจะมีความซับซ้อนมากขึ้น และยากต่อการเข้าใจ มีการนำเทคโนโลยีระบบไมโครคอนโทรลเลอร์มาใช้ในการควบคุม ปัจจุบันมีการนำมอเตอร์ไร้แปรงมาใช้งานอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม ระบบการขับเคลื่อนของรถยนต์แบบผสมผสาน (Hybrid Car) รวมถึงระบบคอมเพรสเซอร์ของเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น งานวิจัยที่ผ่านมาที่กล่าวถึงการใช้งานมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปลง เช่น Ting-Yu [1] งานวิจัยนี้กล่าวถึงการนำ BLDC ไปประยุกต์ใช้ในระบบการขับเคลื่อนของรถไฟฟ้า โดยนำเสนอว่าเนื่องจากปัจจุบันเนื่องจากการเจริญเติบโตทางเศรษฐกิจอย่างรวดเร็ว ความหนาแน่นของประชากรสูง รวมทั้งสภาพอากาศที่ร้อน สกูตเตอร์และรถจักรยานยนต์เป็นยานพาหนะที่นิยมมากที่สุดในประเทศส่วนใหญ่ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ แต่ยานพาหนะทั้งสองนั้นมีส่วนที่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ เนื่องจากพลังงานในการขับเคลื่อนมาจากพลังงานเชื้อเพลิงจากฟอสซิล ดังนั้นการพัฒนาระบบการขับเคลื่อนของยานพาหนะโดยใช้พลังงานจากไฟฟ้านั้นจะสามารถช่วยลดมลภาวะดังกล่าวได้ และนำ BLDC มาประยุกต์ใช้งาน ซึ่งทำการออกแบบและสร้างระบบควบคุมการทำงานที่เหมาะสม ผลที่ได้คือ ได้ระบบควบคุมของ BLDC ที่สามารถนำมาเป็นต้นแบบในการสร้างเพื่อใช้งานจริงได้ Kang Geon [2] ทำการประยุกต์ใช้ BLDC ในระบบคอมเพรสเซอร์ Shanmugasundram [3] ทำการศึกษาและสร้างระบบควบคุมของ BLDC ที่มีราคาต่ำโดยนำไมโครคอนโทรลเลอร์ Aduc812 มาเป็นตัวสมองกลในการควบคุม เป็นต้น

ดังนั้นการศึกษาเกี่ยวกับมอเตอร์ไร้แปลงถ่านและระบบการควบคุม จึงมีความสำคัญเป็นอย่างมาก ต่อนักศึกษาที่เรียนในสาขาที่เกี่ยวข้องกับระบบการขับเคลื่อนมอเตอร์ เครื่องกลไฟฟ้า ซึ่งปัจจุบันนั้นการศึกษาเกี่ยวกับเครื่องกลไฟฟ้า และระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าในสาขาเทคโนโลยีวิศวกรรมไฟฟ้า คณะอุตสาหกรรมและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลรัตนโกสินทร์ นั้น ยังไม่มีชุดฝึกปฏิบัติที่ใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านดังกล่าว เนื่องมาจากเทคโนโลยีของมอเตอร์ดังกล่าวนั้นเพิ่งมีขึ้นในช่วงไม่กีปีที่ผ่านมา แต่สาขาวิชาเทคโนโลยีวิศวกรรมไฟฟ้านั้น เปิดทำการสอนมาตั้งแต่ปี 2538 การจัดซื้อเกี่ยวกับครุภัณฑ์ทางการศึกษาจึงไม่มีในส่วนดังกล่าว

จากเหตุผลที่กล่าวในข้างต้นชุดฝึกปฏิบัติการเกี่ยวกับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน และระบบควบคุมนั้นมีความสำคัญต่อการศึกษาของนักศึกษา ดังนั้นจึงควรมีชุดฝึกปฏิบัติดังกล่าว โครงการวิจัยนี้จะนำเสนอการสร้างต้นแบบชุดฝึกปฏิบัติการการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน โดยการสร้างจากวัสดุและอุปกรณ์ที่หาได้ภายในประเทศ เพื่อให้ได้ชุดฝึกที่มีราคาต่ำ และสามารถซ่อมบำรุงได้อย่างไม่ยุ่งยาก ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อมหาวิทยาลัยเป็นอย่างมาก และที่สำคัญต้นแบบของ

ชุดฝึกปฏิบัติการที่สร้างขึ้นนั้นใช้ซอฟต์แวร์ที่ไม่มีค่าใช้จ่ายในเรื่องของลิขสิทธิ์ใดๆ

 แหล่งที่มา http://sriprang2524.blogspot.com

Lamborghini

ลัมโบร์กีนีก่อตั้งโดย แฟร์รุชโช ลัมโบร์กีนี (Ferruccio Lamborghini) บุตรของ viticulturists จากเมือง comune ของจังหวัด Renazzo di Cento ที่ Ferrara ใน เอมีเลีย ภาคเหนือของอิตาลี หลังจากที่เป็นช่างใน Regia Aeronautica ระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง ลัมโบร์กีนี เข้าไปทำงานในธุรกิจรถแทรกเตอร์ของกองทัพทหารที่เหลือจากการทำสงคราม, กลางปี 1950 เขาเปิดบริษัท ชื่อว่า ลัมโบร์กีนีส์ แทรกเตอร์ คัมพานี (Lamborghini's tractor company) และต่อมาได้กลายเป็นหนึ่งในผู้ผลิตอุปกรณ์ทางเกษตรที่สำคัญในประเทศ และเขายังเป็นเจ้าของผู้ประสบความสำเร็จในการทำเครื่องทำน้ำอุ่นและเครื่องปรับอากาศ

ความมั่นคงของ บริษัท Lamborghini ทำให้เขาคิดถึงเมื่อตอนเด็ก ที่อยากมีรถหรู เช่น Alfa Romeos, Lancias, Maseratis และ Mercedes Benz.ต่อมาเขาตัดสินใจซื้อ เฟอร์รารี่ 250GT ครั้งแรกของเขา ในปี 1958 เขาชอบเฟอร์รารี่ แต่รถเฟอร์รารี่ก็มีข้อเสียอยู่ นั่นคือ เวลาวิ่งเสียงดังมาก ต่อมาเขาคิด ลงทุน ทาง รถยนต์ ตามวิสัยทัศน์ของตน จนปัจจุบัน เราได้เห็นรถ ลัมโบร์กีนี เป็นยี่ห้อรถ ที่มีชื่อเสียงมากยี่ห้อหนึ่งของโลก

แหล่งที่มา Lamborghini_LP640_Murcielago.jpg