วิธีทำตัววัดระยะ DIY
ด้วย Laser และ Arduino
โปรเจกต์วัดระยะด้วย Time of Flight Sensor
งบประหยัด ปรับแต่งได้ และนำไปต่อยอดใช้งานจริง
การวัดระยะเป็นงานพื้นฐานที่ใช้บ่อยทั้งงานติดตั้ง งานซ่อมบำรุง และการตรวจเช็กในโรงงาน หากต้องการเครื่องมือที่สามารถปรับแต่งฟังก์ชันเองได้ เราสามารถสร้าง ตัววัดระยะ DIY ด้วย Arduino และ Time of Flight Sensor พร้อมจอแสดงผลและระบบแบตเตอรี่ในงบที่ไม่สูงมากได้
ความแม่นยำและระยะใช้งานจริงจะขึ้นอยู่กับรุ่นของเซ็นเซอร์ สภาพแสง สีและการสะท้อนของพื้นผิว รวมถึงการติดตั้งและการตั้งค่าระบบ
ตัววัดระยะ DIY คืออะไร?
คืออุปกรณ์ที่ประกอบขึ้นเองเพื่อวัดระยะจากตัวเซ็นเซอร์ไปยังวัตถุ โดยในโปรเจกต์นี้ใช้ Time of Flight Sensor เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดระยะ แล้วส่งข้อมูลให้ Arduino ประมวลผล ก่อนแสดงค่าผ่านหน้าจอ OLED
ใช้หลักการอะไรในการวัดระยะ?
เซ็นเซอร์อย่าง VL53L0X ใช้หลักการ Time of Flight หรือ ToF โดยส่งแสงออกไปยังเป้าหมาย ตรวจจับแสงที่สะท้อนกลับ แล้วประมวลผลเพื่อหาระยะห่างจากเซ็นเซอร์ถึงวัตถุ
หากใช้ VL53L0X ตัวเซ็นเซอร์มีแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดสำหรับการวัดอยู่แล้ว ส่วน Laser Module ที่มองเห็นด้วยตาสามารถติดเพิ่มเพื่อใช้เป็น “จุดเล็ง” ให้รู้ว่ากำลังวัดบริเวณใด
ต้องใช้อุปกรณ์อะไรบ้าง?
ชุดอุปกรณ์สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามรูปแบบเครื่องที่ต้องการ โดยตัวอย่างพื้นฐานประกอบด้วย
ไม่ควรสมมติว่าอุปกรณ์ทุกชิ้นต้องใช้ 5V เพราะบอร์ดเซ็นเซอร์และจอแต่ละรุ่นอาจมีช่วงแรงดันต่างกัน ควรตรวจ Datasheet หรือข้อมูลของโมดูลก่อนต่อวงจร
ขั้นตอนการทำตัววัดระยะ DIY
หลังจากเตรียมอุปกรณ์แล้ว สามารถแบ่งการประกอบออกเป็น 6 ขั้นตอนหลัก
ติดตั้ง Laser และ ToF Sensor
วาง ToF Sensor ไว้ด้านหน้าของตัวเครื่อง และหากติด Laser Module สำหรับช่วยเล็ง ควรจัดแนวให้ตำแหน่งจุดเล็งสัมพันธ์กับทิศทางการวัดของเซ็นเซอร์
SENSOR ALIGNMENTเชื่อมต่อ Arduino
เชื่อมต่อ ToF Sensor และ OLED เข้ากับ Arduino ตาม Pinout ของอุปกรณ์ที่เลือกใช้ โดยโมดูลหลายรุ่นสามารถสื่อสารผ่าน I²C
WIRINGติดตั้งหน้าจอ OLED
ใช้หน้าจอแสดงค่าที่วัดได้ โดยสามารถเขียนโปรแกรมให้เลือกแสดงเป็นมิลลิเมตร เซนติเมตร หรือเมตรตามการใช้งาน
DISPLAYจัดการระบบไฟเลี้ยง
หากใช้แบตเตอรี่ 3.7V ให้เลือกวงจรแปลงแรงดันและระบบชาร์จที่เหมาะกับ Arduino เซ็นเซอร์ จอ และ Laser Module ที่ใช้งานจริง
POWER SYSTEMเขียนโปรแกรม
โปรแกรม Arduino ให้อ่านค่าจาก ToF Sensor ประมวลผลหน่วยวัด ตรวจสถานะการอ่านค่า และส่งข้อมูลไปแสดงบน OLED
ARDUINO CODEประกอบกล่องและทดสอบ
จัดวางบอร์ด แบตเตอรี่ เซ็นเซอร์ และหน้าจอให้แน่นหนา จากนั้นทดสอบกับระยะอ้างอิงหลายจุด ก่อนนำไปใช้กับงานจริง
CALIBRATION & TESTตัววัดระยะ DIY ใช้งานอะไรได้บ้าง?
จุดเด่นของระบบที่เขียนโปรแกรมเองคือ สามารถปรับวิธีแสดงผลและเพิ่มฟังก์ชันให้เหมาะกับงานได้
ใช้ตรวจระยะในงานประกอบและติดตั้งเบื้องต้น
วัดระยะวัตถุหรือพื้นที่ในช่วงที่เซ็นเซอร์รองรับ
ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับโปรเจกต์ตรวจจับตำแหน่งหรือระยะ
นำค่าระยะไปใช้เป็น Input สำหรับการทดลองควบคุมระบบ
ใช้ทดลองตรวจจับการมีอยู่หรือตำแหน่งของชิ้นงาน เมื่อสภาพแวดล้อมเหมาะกับเซ็นเซอร์
ฝึก Arduino, Sensor, I²C, Display และระบบไฟเลี้ยงในโปรเจกต์เดียว
ความแม่นยำแค่ไหน?
หากใช้ VL53L0X ไม่ควรระบุค่าความแม่นยำและระยะสูงสุด เป็นตัวเลขตายตัวสำหรับทุกสภาพแวดล้อม เพราะผลการวัดขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน แสงรอบข้าง ระยะ สีและการสะท้อนของเป้าหมาย รวมถึงการตั้งค่าของเซ็นเซอร์
เซ็นเซอร์รายงานค่าระยะในระดับมิลลิเมตร แต่ Resolution ของค่าที่รายงาน ไม่ได้หมายความว่าความแม่นยำจริงจะเท่ากับ ±1 mm
เป็นช่วงที่มักกล่าวถึงสำหรับ VL53L0X ในเงื่อนไขและโหมดที่เหมาะสม ระยะใช้งานจริงอาจสั้นกว่านี้ตามเป้าหมายและสภาพแสง
ทดลองวัดเทียบกับระยะอ้างอิงหลายจุด เช่น 100, 300, 500, 1,000 และ 1,500 mm แล้วตรวจค่า Error และ Repeatability ก่อนตัดสินใจว่าเครื่องเหมาะกับงานนั้นหรือไม่
ข้อดีของการทำเอง
จุดแข็งของโปรเจกต์ DIY ไม่ได้อยู่ที่ราคาถูกเพียงอย่างเดียว แต่คือความสามารถในการปรับระบบให้เข้ากับงานของตัวเอง
เลือกบอร์ด เซ็นเซอร์ จอ และกล่องตามงบประมาณที่มี
เช่น Hold ค่า บันทึกค่า ตั้ง Threshold หรือแจ้งเตือน
เข้าใจทั้ง Hardware และ Software จึงปรับปรุงโปรเจกต์ต่อได้ง่าย
ราคาจริงขึ้นอยู่กับรุ่นของ Arduino เซ็นเซอร์ แบตเตอรี่ จอ วงจรชาร์จ กล่อง และแหล่งที่ซื้ออุปกรณ์
ข้อควรระวัง
แม้จะเป็นโปรเจกต์แรงดันต่ำ แต่ยังต้องคำนึงถึงความปลอดภัยของ Laser แบตเตอรี่ และการต่อวงจร
หากค่าระยะถูกนำไปใช้ตรวจรับงาน ควบคุมคุณภาพ ตรวจสอบความปลอดภัย หรือเป็นส่วนหนึ่งของระบบเครื่องจักรที่มีความเสี่ยง ต้องพิจารณาความแม่นยำ การสอบเทียบ ความน่าเชื่อถือ และข้อกำหนดของงานนั้นเพิ่มเติม
โปรเจกต์นี้เหมาะกับใคร?
เหมาะกับผู้ที่ต้องการเรียนรู้ระบบเซ็นเซอร์ หรือสร้างเครื่องมือเฉพาะทางเพื่อทดลองและต่อยอด
บทความที่น่าสนใจ 07
ต่อยอดความรู้เรื่องมาตรฐาน ความปลอดภัย และการดูแลเครื่องจักรในโรงงาน
01
MAINTENANCE / PUMP SYSTEM
Cavitation คืออะไร? ปัญหาที่ทำให้ปั๊มพังแบบไม่รู้ตัว
สังเกตอาการผิดปกติของปั๊มให้ทัน ก่อนความเสียหายเล็ก ๆ จะลุกลาม
อ่านบทความ
02
MACHINE / LOAD
Shock Load คืออะไร? รู้ก่อนเครื่องจักรพังก่อนเวลา
เข้าใจแรงกระแทกที่ทำให้ชิ้นส่วนสึกหรอ และวิธีลดความเสียหาย
อ่านบทความ
03
AUTOMATION / PLC
PLC คืออะไร? เข้าใจระบบควบคุมใน 3 นาที
รู้จักตัวควบคุมสำคัญที่ช่วยให้เครื่องจักร ทำงานเป็นระบบและแม่นยำ
อ่านบทความ
04
SAFETY / CONTROL
รีเลย์ธรรมดา vs Safety Relay ต่างกันยังไง?
เลือกอุปกรณ์ควบคุมให้เหมาะกับ ระดับความปลอดภัยของเครื่องจักร
อ่านบทความ
05
MAINTENANCE / DATA
Predictive Maintenance คืออะไร?
ใช้ข้อมูลช่วยคาดการณ์ความเสียหาย ลดโอกาสหยุดเครื่องฉุกเฉิน
อ่านบทความ
06
MACHINE / INSPECTION
Machine Health Check ต้องดูอะไรบ้าง?
เช็กลิสต์สัญญาณเตือนเบื้องต้น เพื่อวางแผนซ่อมก่อนเกิดปัญหา
อ่านบทความ
07
ELECTRICAL / SAFETY
Arc Flash คืออะไร? อันตรายที่ช่างโรงงานควรรู้
รู้จักอาร์กแฟลช ความเสี่ยงจากงานไฟฟ้า และแนวทางป้องกันเบื้องต้น
อ่านบทความ
.png)