อินเทอร์เน็ตของสิ่งของ - แนะนำให้รู้เบื้องต้น

Internet of Things - IoT  Innovative Experiment (www.inex.co.th)



1

Internet of Things - IoT

2

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 Internet of Things คํานี้เกิดขึ้นมาตั้งแตป ค.ศ.

1999 โดย Kevin Ashton แหง MIT’s Media center เขา ไดนําเสนอแนวคิดวา มันคือ การนําสิ่งของตางๆ ไมวาจะ เปนคอมพิวเตอร, เครืองจั ่ กร และตัวตรวจจับมาเชือมต ่ อ กับเครือขายอินเทอรเน็ต เพื่อรายงานสถานะการทํางาน สถานะขอมูล และรับรูคํ าสั่งควบคุม สิงที ่ น่ าประหลาดใจคือ ในวันนันโลกเพิ ้ งรู ่ จั กและใชงานอินเทอรเน็ตไดไมนาน แต Kevin มองเห็นอนาคตและพัฒนาการของสรรพสิงที ่ ่จะตองเชื่อมโยงถึงกันผาน เครือขายอินเทอรเน็ต

Internet of Things - IoT

3

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 แมวาแนวคิดของ IoT ถูกนําเสนอตังแต ้ ป ค.ศ. 1999 ทวาไมไดรับการตอบรับมาก นัก อาจมาจากสาเหตุทีว่ า ในวันนันอิ ้ นเทอรเน็ตเปนเรืองกลุ ่ มคนเฉพาะ  ดูยุงยาก  และตอง การทรัพยากรมาก แตก็มีคนนําแนวคิด IoT ไปสานตอ และมีชือเรี ่ ยกแตกตางกันไป อาทิ  Machine-to-machine (M2M)  Ubiquitous Computing  Embedded Computing  Smart Service  Industrial Internet จนกระทังวั ่ นนี้ เมืออิ ่ นเทอรเน็ตเขาถึงทุกคน ทุกบาน ทําใหแนวคิด Internet of Things ไดรับการยอมรับ และเรียกขานเทคโนโลยีดวยชือเดิ ่ มทีถู่ กคิดมาตังแต ้ ป ค.ศ. 1999

Internet of Things - IoT

4

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 1. สิ่งของ 2. อุปกรณ (ตัวควบคุม, ตัวตรวจจับ และอุปกรณขับโหลดหรืออุปกรณเอาตพุต) 3. ระบบเชื่อมตออินเทอรเน็ต (จะเปนแบบมีสายหรือไรสายก็ได) 4. ขอมูล 5. คลาวดเซิรฟเวอร (Cloud server)

Internet of Things - IoT   

   

   

  

5    

รุน



Innovative Experiment (www.inex.co.th)



   



เกี่ยวกับฮารดแวร

UNO



ราคา

ขอดีสําหรับ IoT ขอดอยสําหรับ IoT

390 - 1,200 - ราคาถูก รุน OEM - หางาย ราคาไมเกิน 600 บาท รุน Original 1,200 บาท

   

   





     



   

             

     

  

Leonardo

 



  



Mega2560

      

 

NodeMCU 2.0

  





600 - 1,200 - มีขาตอ UART อีก 1 - อินพุตอะนาลอกมี 5 ชอง บขาทีใ่ ชในการ อาจจะนอยเกินไปสําหรับ รุน OEM ชุอัปดแยกกั โหลดโคด จึงสะดวก งานทีต่ องการตรวจสอบ ราคาไมเกิน ในการตอกับโมดูล สภาพแวดลอม 600 บาท Serial WiFi ทุกยี่หอ - ใชบอรดเชื่อมตอ LAN รุน Original หรือ WiFi เพิ่มเติม 1,200 บาท 900 - 2,200 - มีขาตอ UART 3 ชุด - ราคาสูง บขาที่ใชอัปโหลด รุน OEM แยกกั โคด สะดวกในการตอกับ - ขนาดบอรดใหญ ราคาไมเกิน โมดูล Serial WiFi - ใชบอรดเชื่อมตอ 900 บาท รุน Original - มี I/O ถึง 54 ขา LAN หรือ WiFi 2,200 บาท - อินพุตอะนาลอก 16 เพิ่มเติม ขา ราคาไมเกิน - ราคาถูก - ตองการอุปกรณ 500 บาท - มีโมดูล WiFi ในตัว ชวยขยายพอรต (ไมรวมบอรด - มี I/O 17 ขา ตอพวง) - อินพุตอะนาลอก 1 ขา

 



    

  

- มีจุดตอ UART ชุดเดียว ตองแบงปนกับขาสัญญาณ ที่ใชในการอัปโหลดโคด ทางแกคือ ใช Software serial แตความเร็วจะลดลง - อินพุตอะนาลอกมี 5 ชอง อาจจะนอยเกินไปสําหรับ งานทีต่ องการตรวจสอบ สภาพแวดลอม - ใชบอรดเชื่อมตอ LAN หรือ WiFi เพิ่มเติม

Raspberry Pi 2

Intel Galileo

~ 1,800 บาท - ความสามารถสูง - ตอ LAN ไดทันที - ตอ USB WiFi ได (ซื้ออุปกรณเพิ่ม) ~ 3,500 บาท - ความสามารถสูง - ตอ LAN ไดทันที - ตอ WiFi PCIe ได (ซื้ออุปกรณเพิ่ม)

- ไมมีพอรตอินพุต อะนาลอก ตองตอ อุปกรณเพิ่ม - อินพุตอะนาลอกมี 5 ชอง อาจจะนอยเกินไปสําหรับ งานทีต่ องการตรวจสอบ สภาพแวดลอม

- ราคาสูง

Internet of Things - IoT

6

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 1. HTTP (Hypertext Transfer Protocol) เปนโปรโตคอลที่ใชในการแลก เปลียนข ่ อมูลซึงรู ่ จักกันดี ใชในเว็บไซต 2. CoAP (Constrained Application Protocol) เปนโปรโตคอลที่พัฒนาตอ จาก HTTP แตมีการลดขนาดของขอมูลลง โดยเปลียนเท็ ่ กซเฮดเดอรที่ใชใน HTTP เปนรหัสเลขฐานสองหรือ Compact Binary Header และลดวิธีในการสือสารข ่ อมูลลง เหลือ 4 วิธีหรือเมธอดคือ GET, POST, PUT และ DELETE

7

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 3. MQTT (Message Queue Telemetry Transport) เปนโปรโตคอลที่มีการ จัดระเบียบในการถายทอดขอความหรือขอมูล รองรับการสงผานขอมูลไดจํานวนมาก เหมาะกับการถายทอดขอมูลระหวางอุปกรณผานเครือขายที่มีขอความสั้นๆ จํานวน มาก และสมํ่าเสมอ อุปกรณใหขอมูล (Publisher)

แจงสงขอมูล

โนดตัวตรวจจับ

ขอมูลที่สง

แอปพลิเคชั่น

ตัวกลางจัดการขอมูล (Broker)

แจงสถานะ พรอมรับขอมูล

อุปกรณบอกรับขอมูล (Subscribe)

ขอมูลที่สง

โนดอุปกรณขับโหลด แอปพลิเคชัน่

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 ขอความทีใช ่ ในการสือสารมี ่ ขนาดเล็ก มีขนาดของเฮดเดอรเล็กมาก

- ในภาวะ Publish ใชเพียง 2 ถึง 4 ไบต - ในภาวะ Connect ใช 14 ไบต - เมื่อเทียบกับ HTTP จะใชขอมูล 100 ถึง 1,024 ไบต ้ าการสือสารผ ่ าน MQTT message broker อุปกรณทังหมดทํ ้ (ไมใชตัวอักษรหรือขอความ) ขอมูลที่ใชเปนเลขฐานสองทังหมด รองรับการถายทอดขอมูลหรือ payload ไดสูงถึง 250 เมกะไบต

8

Internet of Things - IoT

9

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

    Quality of Service (QoS) เปนการอางถึงระดับการรับประกันวา MQTT โบรกเกอรหรือตัวกลางจัดการขอมูลสงขอความไปยังตัวรับไดอยางถูกตอง

Internet of Things - IoT

10

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

     มี 3 ระดับ • Level0 : เปนระดับการรับประกันตําสุ ่ ด เมืออุ ่ ปกรณใหขอมูลสงขอความไป แลว จะไมมีการติดตามใดๆ ทังสิ ้ น้ แตมีขอดีคือ ตัวกลางสามารถสงขอความไปยัง อุปกรณบอกรับขอมูลไดเร็วที่สุด มีคํานิยามของระดับนี้วา “fire and forget”

Internet of Things - IoT

11

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

     • Level1 : เปนระดับการบริการที่นิยมมากทีสุ่ ด และเปนคาตั้งตนของระบบ โดยในระดับนี้จะมีการสงขอความไปยังตัวกลางหรือโบรกเกอรและสงซํ้าจนกวา ตัวกลางจะไดรับการตอบรับจากอุปกรณบอกรับขอมูลอยางนอย 1 ตัว ทําใหแนใจได วา ขอความทีต่ องการสงไปยังอุปกรณรับขอมูลนันจะต ้ องมีอุปกรณอยางนอย 1 ตัวได รับเรียบรอย นิยามของระดับนีคื้ อ “at least one”

Internet of Things - IoT

12

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

     • Level2 : เปนระดับการรับประกันสูงสุด เพราะตัวกลางหรือโบรกเกอรจะมีการ ตรวจจับวา อุปกรณบอหรับขอมูลไดรับขอมูลถูกตอง โดยจะมีการรองขอใหอุปกรณ บอกรับขอมูลสงขอมูลทีรั่ บไดกลับมายังตัวกลางอีกครังเพื ้ อเปรี ่ ยบเทียบ ระดับนีทํ้ าให การสงผานขอมูลชาทีสุ่ ดและมีความนาเชื่อถือไดสูงสุด

13

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 

Raspberry Pi 2

Intel Galileo

Internet of Things - IoT

14

Innovative Experiment (www.inex.co.th)

 

NodeMCU 2.0 โมดูลไมโครคอนโทรลเลอรที่มี WiFi ในตัว พัฒนาโปรแกรมดวย ภาษา C/C++ ผาน Arduino IDE รุน พิเศษ

AX-NodeMCU บอรดทดลองและเรียนรูการทํ  างานของ NodeMCU 2.0 มีจุดตอแบบ JST และแบบ IDC ตัวเมีย (มีทังแบบเฉพาะบอร ้ ดและรวมโมดูล NodeMCU2.0)

15

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

     

DHT11 ตัวตรวจจับความชืนและอุ ้ ณหภูมิ

GP2Y0A21 ตัวตรวจจับวัตถุและวัดระยะทาง

วัดความชื้นได 20 ถึง 90%RH  5%RH วัดได 10 ถึง 80 ซม. วัดอุณหภูมิได 0 ถึง 50oC  2oC ใชแสงอินฟราเรดในการตรวจจับ วัตถุและวัดระยะทางทํางาน ใชขาพอรตติดตอเพียงหนึ่งเสน ใหผลการทํางานเปนแรงดันไฟตรง

ZX-PIR ตัวตรวจจับความเคลือนไหว ่ ใหเอาตพุตเปนลอจิก “1” รัศมีทําการ 3 เมตร สูงสุด 7 เมตร ใชขาพอรตติดตอเพียงหนึ่งเสน

16

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

     

ZX-MQ2 / MQ5 ตัวตรวจจับควัน/LPG

ZX-UV ตัวตรวจจับรังสีอัลตราไวโอเล็ต

ใหเอาตพุตเปนแรงดันไฟตรง ใหเอาตพุตเปนแรงดันไฟตรง 0 ถึง 1V เชื่อมตอกับอินพุตอะนาลอก นําไปคํานวณหาคาดัชนีของรังสี UV ได ZX-MQ5 ยังใชตรวจจับกาซมีเทนได เชื่อมตอกับอินพุตอะนาลอก

ZX-LUX ตัวตรวจจับความเขมแสง ติดตอผานบัส 2 สาย TWI ใหผลการทํางานเปนคาความเขมแสงใน หนวยลักซ (LUX)

17

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

    

ZX-LED แผงวงจรขับ LED ทํางานดวยลอจิก “1” เชื่อมตอกับพอรตดิจิตอล มี 5 สี (แดง, เขียว, เหลือง, ขาว, นํ้าเงิน) LED ขนาด 8 มม.

TWI-LCD โมดูล LCD 16x2 แบบ TWI

RELAY-4i แผงวงจรขับรีเลย 4 ชอง

แสดงผล 16 ตัวอักษร 2 บรรทัด ติดตอผานบัส TWI (2 สาย) มีไฟสองหลังในตัว

ใชรีเลย 12V หนาสัมผัส 220Vac 5A ตองการไฟเลี้ยง +12V 500mA มีไฟแสดงสถานะการทํางาน

18

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

     มอเตอรไฟตรงพรอมเฟองขับแบบ BO-1 (1 คู) มีสายตอพรอมใชงาน มี 3 อัตราทดใหเลือก 48:1, 120:1 และ 220:1

ZX-MOTOR แผงวงจรขับมอเตอรไฟตรง รับสัญญาณ PWM เพือปรั ่ บความเร็ว และรับสัญญาณ DIR เพือกํ ่ าหนดทิศทางในการขับมอเตอร ขับมอเตอรไฟตรง 4.5V ถึง 9V กระแสไฟฟาสูงสุด 1A ได 2 ตัว

ใชไอซีเบอร TB6612 มีจุดตอไฟเลี้ยงมอเตอรแยกตางหาก มี ไฟแสดงสถานะไฟเลี้ ยงมอเตอร และสถานะการทํางาน ของวงจรขับมอเตอร

19

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

    

เซอรโวมอเตอร ตองการไฟเลี้ยงในยาน +4.8 ถึง +6Vdc ความเร็วเฉลี่ย 60 รอบตอนาที (ทีไฟเลี ่ ้ยง +5V และไมมีโหลด) นํ้าหนัก 45 กรัม แรงบิด 3.40 กิโลกรัม-เซนติเมตร หรือ 47 ออนซ-นิ้ว ขนาด (กวาง x ยาว x สูง) 40.5 x 20 x 38 มิลลิเมตร

JCON-SERVO4 แผงวงจรเชือมต ่ อเซอรโวมอเตอร ใชเปลี่ยนหัวตอแบบ JST เปน IDC และจัดขาใหเขากันกับ เซอรโวมอเตอร มีจุดตอไฟเลี้ยง +4.8 ถึง +6Vdc รองรับไดพรอมกัน 4 ชอง

Internet of Things - IoT Innovative Experiment (www.inex.co.th)

20