Proto Knowledge
Sensor กฤษดา ใจเย็น
ง า ท ศ ิ ท 4 ง ย ี อ เ ม า ว ค ด ั ว โมดูล ถ้าคุณเปนคนหนึง่ ทีใ่ ช้งานโมดูลวัดความเร่ง ราคาแพง เพียงเพือ่ น�ามาใช้วดั ความเอียง โมดูลตัวนีจ้ ะตอบโจทย์การใช้งานของคุณ
การตรวจจับความเอียง (Tilt sensing) ด้วยอุปกรณ์ตรวจจับทาง อิ เ ล็ ก ทรอนิ ก ส์ ท� า ได้ ห ลายวิ ธี อาทิ ใช้ ตั ว ตรวจจั บ ความเร่ ง 2 แกนหรื อ 2-axis accellerometer sensor มาตรวจจับค่าความเร่งของแกน X และ แกน Y เพือ่ ตรวจจับหามุมทีเ่ อียงไปของตัวตรวจจับนัน้ ๆ ซึง่ จะได้คา่ ทีค่ อ่ นข้าง ละเอียดในหน่วยองศาเลยทีเดียว แต่ต้องแลกด้วยราคาของตัวตรวจจับที่ ค่อนข้างแพง แต่ถ้าหากต้องการแบบประหยัดหน่อย และเราต้องการทราบ แค่ว่า เกิดการเอียงขึ้นแล้ว สวิตช์ปรอทจึงเป็นทางเลือกที่พอใช้งานได้ แต่ จะทราบเพียงว่า เอียงแล้วแต่ไม่ทราบว่า เอียงซ้ายหรือขวา เว้นแต่จะติดตั้ง สวิตช์ปรอทไว้หลายตัว ในทุกทิศทางที่สนใจ อีกวิธีการหนึ่งที่ใช้ได้เหมือนกันและให้ผลการตรวจจับความเอียงได้ 4 มุมหลักๆ คือ 0, 90, 180 และ 270 องศา นั่นคือ การใช้ตัวตรวจจับความ เอียงที่ภายในบรรจุลูกบอลขนาดเล็กเอาไว้ เมื่อตัวอุปกรณ์เอียงไปเป็นมุม ต่างๆ ท�าให้ลูกบอลภายในเกิดการเคลื่อนที่ไปแตะกับหน้าสัมผัสภายใน อุปกรณ์ ท�าให้ได้สัญญาณเอาต์พุตออกมา 4 ลักษณะแทนมุมเอียง 4 ช่วง คือ 0, 90, 180 และ 270 องศา โมดูลตรวจจับความเอียง 4 ทิศทางที่น�ามา แนะน�าให้รู้จักกันในที่นี้ใช้หลักการตรวจจับในลักษณะดังกล่าว 34
The Prototype Electronics
¤Ø³ÊÁºÑµÔ·Ò§à·¤¹Ô¤·Õ่¹‹Òʹ㨠• ใช้ตัวตรวจจับความเอียงเบอร์ RPI-1031 ของ ROHM Semiconductor • ขนาดของโมดูล 1.07 x 0.81 x 1.24 เซนติเมตร • ประกอบลงบนแผ่นวงจรพิมพ์ที่มีขนาดเท่ากับตัวถังแบบ DIP 6 ขา ท�าให้ ติดตั้งบนแผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์หรือแผงต่อวงจรได้ง่าย • เชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ได้ง่าย เปรียบเหมือนการต่อสวิตช์ 2 ตัว • แสดงทิศทางกลับมาได้ 4 ทิศทาง • ท�างานที่แรงดันไฟตรง +3 ถึง +5.5V • อุณหภูมิใช้งานย่าน 0 ถึง 50 องศาเซลเซียส ในรูปที่ 1 แสดงการจัดขาของโมดูลวัดความเอียง 4 ทิศทาง
รูปที่ 1 การจัดขาของโมดูลวัดความเอียง 4 ทิศทาง
á¹Ç·Ò§¡ÒûÃÐÂØ¡µ 㪌§Ò¹ • ตรวจจับการหมุนจอภาพเพื่อให้เกิดการแสดงผลที่ถูกต้องตลอดเวลา • ติดตั้งกับหุ่นยนต์เพื่อตรวจสอบการเคลื่อนที่ • ติดตั้งกับรีโมตคอนโทรล เพื่อใช้ในการควบคุมด้วยการเอียงหรือหมุนตัว รีโมตคอนโทรล • เป็นตัวตรวจจับในระบบกันขโมย
ÃÒÂÅÐàÍÕ´¡Ò÷ํÒ§Ò¹ ในรู ป ที่ 2 แสดงโครงสร้ า งภายในของตั ว ตรวจจั บ ความเอี ย งที่ ใ ช้ ในโมดูลตรวจจับความเอียง 4 ทิศทาง ภายในโมดูลมี LED อินฟราเรด 1 ตัว, โฟโต้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัว และลูกบอลขนาดเล็กที่เคลื่อนที่อยู่ภายใน ตัวโมดูล ส่วนในรูปที่ 3 แสดงรูปแบบการเคลื่อนที่ของลูกบอลที่เกิดขึ้นได้ ภายในตัวตรวจจับความเอียง เมื่อลูกบอลเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด โฟโต้ ทรานซิสเตอร์จะมีลอจิก “0” และ “1” ตามต�าแหน่งของการเคลือ่ นที่ ดังแสดง ในตารางที่ 1 การเปลี่ยนทิศทางจะเกิดขึ้นเมื่อเกิดความเอียงมากกว่า 30 องศา เมื่อตัวตรวจจับวางอยู่ในแนวระนาบ เอาต์พุตของตัวตรวจจับจะให้ ผลลัพธ์ตามต�าแหน่ง C เมื่อจ่ายไฟครั้งแรกและอยู่ในแนวระนาบ ตัวตรวจ จับจะให้ผลลัพธ์เป็นค่าสุดท้ายก่อนตัดไฟเลี้ยง และกลับมาให้ค่าเป็นปกติ เมื่อตรวจพบการเคลื่อนไหว
รูปที่ 3 รูปแบบการเคลื่อนที่ของลูกบอลที่ใชในการกําหนดคาความเอียง ของโมดูลตรวจจับความเอียง 4 ทิศทาง
ตารางที่ 1 ผลการทํางานของโมดูลตรวจจับความเอียง 4 ทิศทาง
¡ÒùํÒä»ãªŒ§Ò¹ การใช้งานโมดูลตรวจจับความเอียง 4 ทิศทางท�าได้ง่ายมาก เพียง ต่อเอาต์พุต OUT1 และ OUT2 ซึ่งเป็นสัญญาณดิจิตอล 2 บิตเข้ากับขา พอร์ตอินพุตดิจิตอลของไมโครคอนโทรลเลอร์ จากนั้นวนอ่านค่าเพื่อน�าไป ประมวลผลต่อไป
ส�าหรับข้อมูลเพิ่มเติมดูได้ที่ www.parallax.com หรือถ้าต้องการ หามาใช้งานดูรายละเอียดในโครงงาน MagicMessage บอร์ดเสี่ยงทาย ไฮเทคใน TPE ฉบับนี้
www.tpemagazine.com
รูปที่ 2 โครงสรางของตัวตรวจจับภายในโมดูลตรวจจับความเอียง 4 ทิศทาง The Prototype Electronics
35