RelayRover รถหุ่นยนต์บังคับมือควบคุมด้วยรีเลย์
พื้นฐานของหุ่นยนต์ส่วนหนึ่งก็คือส่วนของกลไกและการควบคุม บังคับมอเตอร์ โครงงานนี้เป็นแนวทางเบื้องต้นของการควบคุม และบังคับมอเตอร์ โดยใช้อุปกรณ์เพียงไม่กี่ชิ้น โครงงานนี เ้ กิ ดขึน้ เพื่อส่งเสริ มให้ เกิ ดความสนใจในการสร้ างกลไก เคลื่อนไหวแบบบังคับมื ออย่างง่าย และที่ ง่ายที่ สุดคื อ การสร้ างรถหรื อ กลไกเคลื่อนที่ที่ขบั เคลื่อนด้ วยระบบล้ อ อุปกรณ์ ที่เลือกใช้ เป็ นอุปกรณ์ พื ้น ฐานเพื่อให้ เข้ าใจต่อการท�ำงานของวงจรได้ งา่ ย
แนวคิด เราจะมาสร้ างรถบังคับมือกัน ดังนันจะมี ้ ส่วนประกอบหลักที่ส�ำคัญ 2 ส่วนคือ ส่วนของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ซึง่ แบ่งออกเป็ น 2 ส่วนย่อยคือ ส่วน ของวงจรสวิตช์ และวงจรรี เลย์ ขับมอเตอร์ กับอีกส่วนคือ โครงรถที่มีการ ติดตังชุ ้ ดมอเตอร์ ไฟตรงพร้ อมเฟื องขับ, ล้ อ และยาง การบังคับจะมาจาก การกดสวิตช์ที่ตอ่ เข้ ากับวงจรรี เลย์ด้วยสายไฟ รี เลย์จะท�ำงานตามการกด สวิตช์ท�ำให้ มอเตอร์ ถกู ขับ ส่งผลให้ รถบังคับมือของเราเกิดการเคลื่อนที่ตาม ต้ องการ
การท�ำงานของวงจร วงจรแบ่งออกเป็ นสองส่วนคือส่วนของแผงวงจรสวิตช์ และวงจรรี เลย์ ขับมอเตอร์
แผงวงจรสวิตช์ แสดงวงจรในรูปที่ 1 ประกอบด้ วยสวิตช์ 4 ตัว ต่อแยกอิสระออกจาก กันเพื่อใช้ ในการควบคุมทิศทางของรถ โดย S1 เป็ นสวิตช์ FORWARD ใช้ ควบคุมให้ รถ RelayRover เคลื่อนที่ไป ข้ างหน้ า S2 เป็ นสวิตช์ BACKWARD ใช้ ควบคุมให้ รถ RelayRover เคลื่อนที่ ถอยหลัง
S3 เป็ นสวิตช์ LEFT ใช้ ควบคุมให้ รถ RelayRover เลี ้ยวซ้ าย
S4 เป็ นสวิตช์ RIGHT ใช้ ควบคุมให้ รถ RelayRover เลี ้ยวขวา
1
แผงวงจรรีเลย์ขับมอเตอร์ แสดงวงจรในรูปที่ 2 สัญญาณควบคุมจากวงจรสวิตช์ S1 ถึง S4 จะ ถูกส่งต่อไปเพื่อก�ำหนดการท�ำงานของรี เลย์ในแต่ละตัวผ่านทางไดโอด D1 ถึง D8 โดยไดโอดแต่ละตัวถูกใช้ ในการก�ำหนดทิศทางการไหลของกระแส ไฟฟ้าเมื่อมีการกดสวิตช์ในแต่ละตัว ยกตัวอย่าง เมื่อกดสวิตช์ S1 หรื อ FORWARD (F) จะท�ำให้ สวิตช์ถกู ต่อลงกราวด์ รี เลย์ RY1 และรี เลย์ RY3 ท�ำงาน ส่วนรี เลย์ RY2 และ RY4 ไม่ ท�ำงาน มอเตอร์ ทงสองตั ั้ วจึงหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ ามกัน เป็ นผลให้ รถ เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกัน ดังรูปที่ 3
รูปที่ 1 วงจรของแผงวงจรสวิตช์ของรถ RelayRover
รูปที่ 2 วงจรของแผงวงจรรีเลย์ขับมอเตอร์ของรถ RelayRover
รูปที่ 3 แสดงตัวอย่างทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าเมื่อมีการกดสวิตช์ให้วงจรรีเลย์ขับมอเตอร์ท�ำงาน โดยรีเลย์จะต้องท�ำงานก่อน (ทิศทางกระแสไฟฟ้า 1 และ 2) จากนั้นมอเตอร์จึงจะท�ำงาน (ทิศทางกระแสไฟฟ้า 1' และ 2') 2
ขั้นตอนการสร้าง (1) ยึดมอเตอร์ เข้ ากับถาดรองกะบะถ่าน โดยคว�่ำถาดรองกะบะถ่าน แล้ วใช้ สกรู 3x8 มม.ขันยึดจากด้ านล่าง ในต�ำแหน่งดังรูป
1
11.1
11.2
(2) ใช้ เสารองโลหะขนาด 32 มม. ยึดเข้ ากับถาดรองกะบะถ่านด้ วย สกรูขนาด 3x8 มม. ในต�ำแหน่งดังรูป 2
3
ชุดควบคุมของ RelayRover
(3) น�ำล้ อพลาสติกพร้ อมยางเสียบเข้ ากับแกนของชุดเฟื องขับมอเตอร์ แล้ วใช้ สกรูเกลียวปล่อยขันยึดให้ แน่น
ประกอบไปด้ วย 3 ส่วนประกอบดังรูป
(1) แผงวงจรควบคุมรี เลย์
(2) แผงวงจรสวิตช์
(3) สายแพเชื่อมต่อระหว่างบอร์ ดทังสอง ้ 11.3
11.4
(4) น�ำกล่องรองกะบะถ่านยึดเข้ ากับแผ่นฐาน โดยใช้ สกรูหวั ตัดขนาด 3x8 มม.ขันยึดในต�ำแหน่งดังรูป 5 4
8
6
9
ส่วนโครงสร้างของ RelayRover
(4) แผ่นฐาน
(5) ถาดรองกะบะถ่าน
(6) สกรูหวั ตัดขนาด 3x8 มม.
(7) เสารองโลหะ 32 มม.
(8) ล้ อพลาสติกพร้ อมยาง
(9) สกรูส�ำหรับขันยึดล้ อกับชุดเฟื องขับมอเตอร์
(10) ชุดเฟื องขับมอเตอร์ อตั ราทด 48:1
7
10
11.5
11.6
(5) เปิ ดฝากะบะถ่านของแผงวงจรควบคุมรี เลย์ ใส่แบตเตอรี่ AA จ�ำนวน 4 ก้ อน (6) น�ำแผงวงจรรี เลย์ขบั มอเตอร์ มาวางลงในกล่องรองกะบะถ่านของ โครงรถ RelayRover
11.7
11.8
3
(8) น�ำสายจากมอเตอร์ เสียบเข้ าที่ขวมอเตอร์ ั้ ของแผงวงจรควบคุมรี เลย์ โดยต่อมอเตอร์ ตวั ซ้ ายเข้ ากับจุดต่อ MOTOR-LEFT และมอเตอร์ ขวา เข้ าที่ MOTOR-RIGHT โดยยังไม่ต้องสนใจเรื่ องขัวมากนั ้ ก
กิจกรรมสนุกๆ กับ RelayRover
(9) ขันตอนสุ ้ ดท้ ายเสียบสายจากแผงวงจรสวิตช์เข้ ากับแผงวงจรควบคุ มรีเลย์ เราก็จะได้ รถหุน่ ยนต์บงั คับมือทีส่ ามารถควบคุมทิศทางการเคลือ่ นที่ ได้ อย่างอิสระด้ วยตัวเราเอง
- จัดการแข่งขัน RelayRover Racing เป็ นการแข่งขันบังคับรถหุน่ ยนต์
- RelayRover Soccer ใช้ จดั กิจกรรมเตะฟุตบอลแบบบังคับมือ
ส� ำ หรั บ โรงเรี ย นหากมี ก ารสร้ างขึ น้ หลายๆ ตัว ในห้ องเรี ย น ครู สามารถน�ำไปใช้ กิจกรรมได้ อย่างหลากหลาย ไม่วา่ จะเป็ น
- RelayRover Terrrain โดยมีการดัดแปลงโครงสร้ างรถหุน่ ยนต์ให้ สามารถเคลื่อนที่ในสนามหลายๆ แบบได้ นอกจากนันยั ้ งสามารถต่อยอดจากโครงสร้ างรถแบบบังคับมือมาเป็ น วงจรควบคุมแบบอัตโนมัตทิ ใี่ ช้ วงจรดิจติ อล หรือใช้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ กไ็ ด้
12
รูปที่ 12 หุ่นยนต์บังคับมือ RelayRover ที่สร้างเสร็จแล้ว พร้อมส�ำหรับการ ทดสอบและใช้งาน
รูปที่ 13 ควบคุม RelayRover แข่งขันซูโม่
การทดสอบ (1) ทดลองกดสวิตช์ FORWARD (กดค้ าง) หากการต่อขัวของมอเตอร์ ้ ถูกต้ อง รถ RelayRover ของเราต้ องเคลื่อนที่ตรงไปข้ างหน้ า หากกลับหลัง ให้ เปลี่ยนขัวการต่ ้ อของสายมอเตอร์ ใหม่เป็ นตรงข้ าม แล้ วทดลองกดสวิตช์ FORWARD เพื่อตรวจสอบ (2) กดสวิตช์ LEFT ค้ างไว้ รถ RelayRover ต้ องหมุนทางซ้ าย หากไม่ใช่ แสดงว่า ต่อสายของมอเตอร์ กลับด้ าน ให้ ปลดสายมอเตอร์ และต่อกลับขัว้ ใหม่ แล้ วทดสอบด้ วยการกดสวิตช์ LEFT จนกระทัง่ การหมุนตัวถูกต้ อง ในการต่อสายของมอเตอร์ หากกลับขัวหรื ้ อผิดช่อง ไม่สง่ ผลเสียหาย ใดๆ แก่วงจร เพียงแต่ท�ำให้ ทิศทางในการเคลื่อนที่ไม่ถกู ต้ องเท่านัน้ หลังจากจัดการต่อสายมอเตอร์ ให้ ถูกต้ องแล้ ว RelayRover คันนี ้ พร้ อมรับใช้ แล้ วครับ !
หากต้ องการขับเคลื่อนไปข้ างหน้ า ให้ กดสวิตช์ FORWARD
หากต้ องการถอยหลัง ให้ กดสวิตช์ BACKWARD
รูปที่ 14 ควบคุม RelayRover แข่งเจาะลูกโป่ง
หากต้ องการเลี ้ยวซ้ าย ต้ องกดสวิตช์ LEFT รถ RelayRover จะหมุน ไปทางซ้ าย แล้ วให้ กดสวิตช์ FORWARD ต่อเนื่องกันไป รถ RelayRover จึง เลี ้ยวซ้ ายอย่างสมบูรณ์ หากต้ องการเลี ้ยวขวา ต้ องกดสวิตช์ RIGHT รถ RelayRover จะหมุน ไปทางขวา แล้ วให้ กดสวิตช์ FORWARD ต่อเนื่องกันไป รถ RelayRover จึงเลี ้ยวขวาอย่างสมบูรณ์
รูปที่ 13 ควบคุม RelayRover แข่งเก็บกระป๋องลงหลุม
4
ขอให้ สนุกกับการบังคับรถหุ่นยนต์ RelayRover ด้ วยมือคุณครับ