สอนทำตัววัดระยะ DIY ด้วย Laser และ Arduino แบบเข้าใจง่าย

FACTORIPRO KNOWLEDGE

วิธีทำตัววัดระยะ DIY
ด้วย Laser และ Arduino

โปรเจกต์วัดระยะด้วย Time of Flight Sensor
งบประหยัด ปรับแต่งได้ และนำไปต่อยอดใช้งานจริง

สอนทำตัววัดระยะ DIY ด้วย Laser และ Arduino

การวัดระยะเป็นงานพื้นฐานที่ใช้บ่อยทั้งงานติดตั้ง งานซ่อมบำรุง และการตรวจเช็กในโรงงาน หากต้องการเครื่องมือที่สามารถปรับแต่งฟังก์ชันเองได้ เราสามารถสร้าง ตัววัดระยะ DIY ด้วย Arduino และ Time of Flight Sensor พร้อมจอแสดงผลและระบบแบตเตอรี่ในงบที่ไม่สูงมากได้

DIY PROJECT จุดสำคัญของโปรเจกต์นี้คือ ToF Sensor เป็นตัววัดระยะ ส่วน Laser Module สามารถใช้เป็นจุดเล็งตำแหน่งวัด

ความแม่นยำและระยะใช้งานจริงจะขึ้นอยู่กับรุ่นของเซ็นเซอร์ สภาพแสง สีและการสะท้อนของพื้นผิว รวมถึงการติดตั้งและการตั้งค่าระบบ

DIY DISTANCE METER

ตัววัดระยะ DIY คืออะไร?

คืออุปกรณ์ที่ประกอบขึ้นเองเพื่อวัดระยะจากตัวเซ็นเซอร์ไปยังวัตถุ โดยในโปรเจกต์นี้ใช้ Time of Flight Sensor เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดระยะ แล้วส่งข้อมูลให้ Arduino ประมวลผล ก่อนแสดงค่าผ่านหน้าจอ OLED

01 ปรับแต่งฟังก์ชันให้เหมาะกับงานได้
02 ต้นทุนอุปกรณ์ไม่สูง เหมาะกับการทดลอง
03 เรียนรู้วงจร โปรแกรม และซ่อมแก้ไขเองได้
TIME OF FLIGHT

ใช้หลักการอะไรในการวัดระยะ?

เซ็นเซอร์อย่าง VL53L0X ใช้หลักการ Time of Flight หรือ ToF โดยส่งแสงออกไปยังเป้าหมาย ตรวจจับแสงที่สะท้อนกลับ แล้วประมวลผลเพื่อหาระยะห่างจากเซ็นเซอร์ถึงวัตถุ

STEP 01 เซ็นเซอร์ส่งแสงออกไป
STEP 02 แสงตกกระทบวัตถุ
STEP 03 ตรวจจับแสงสะท้อนกลับ
STEP 04 ประมวลผลเป็นระยะทาง
Laser Module กับ ToF Sensor ไม่จำเป็นต้องเป็นตัวเดียวกัน

หากใช้ VL53L0X ตัวเซ็นเซอร์มีแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดสำหรับการวัดอยู่แล้ว ส่วน Laser Module ที่มองเห็นด้วยตาสามารถติดเพิ่มเพื่อใช้เป็น “จุดเล็ง” ให้รู้ว่ากำลังวัดบริเวณใด

PARTS LIST

ต้องใช้อุปกรณ์อะไรบ้าง?

ชุดอุปกรณ์สามารถปรับเปลี่ยนได้ตามรูปแบบเครื่องที่ต้องการ โดยตัวอย่างพื้นฐานประกอบด้วย

01
Arduino Nano ใช้เป็นตัวประมวลผลหลักของระบบ
02
VL53L0X ToF Sensor ใช้ตรวจวัดระยะทาง
03
Laser Module ใช้เป็นจุดเล็งตำแหน่งวัด หากต้องการ
04
OLED Display แสดงค่าระยะและสถานะของเครื่อง
05
Battery ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ 3.7V พร้อมวงจรที่เหมาะสม
06
Power Converter เลือกตามแรงดันที่บอร์ดและอุปกรณ์ต้องการ
07
ปุ่มกด ใช้สั่งวัด เปลี่ยนโหมด หรือบันทึกค่า
08
กล่อง สายไฟ และอุปกรณ์ยึด ใช้ประกอบทุกส่วนให้เป็นเครื่องเดียวกัน
เรื่องไฟเลี้ยงต้องดูจากโมดูลที่ใช้จริง

ไม่ควรสมมติว่าอุปกรณ์ทุกชิ้นต้องใช้ 5V เพราะบอร์ดเซ็นเซอร์และจอแต่ละรุ่นอาจมีช่วงแรงดันต่างกัน ควรตรวจ Datasheet หรือข้อมูลของโมดูลก่อนต่อวงจร

BUILD PROCESS

ขั้นตอนการทำตัววัดระยะ DIY

หลังจากเตรียมอุปกรณ์แล้ว สามารถแบ่งการประกอบออกเป็น 6 ขั้นตอนหลัก

01

ติดตั้ง Laser และ ToF Sensor

วาง ToF Sensor ไว้ด้านหน้าของตัวเครื่อง และหากติด Laser Module สำหรับช่วยเล็ง ควรจัดแนวให้ตำแหน่งจุดเล็งสัมพันธ์กับทิศทางการวัดของเซ็นเซอร์

SENSOR ALIGNMENT
02

เชื่อมต่อ Arduino

เชื่อมต่อ ToF Sensor และ OLED เข้ากับ Arduino ตาม Pinout ของอุปกรณ์ที่เลือกใช้ โดยโมดูลหลายรุ่นสามารถสื่อสารผ่าน I²C

WIRING
03

ติดตั้งหน้าจอ OLED

ใช้หน้าจอแสดงค่าที่วัดได้ โดยสามารถเขียนโปรแกรมให้เลือกแสดงเป็นมิลลิเมตร เซนติเมตร หรือเมตรตามการใช้งาน

DISPLAY
04

จัดการระบบไฟเลี้ยง

หากใช้แบตเตอรี่ 3.7V ให้เลือกวงจรแปลงแรงดันและระบบชาร์จที่เหมาะกับ Arduino เซ็นเซอร์ จอ และ Laser Module ที่ใช้งานจริง

POWER SYSTEM
05

เขียนโปรแกรม

โปรแกรม Arduino ให้อ่านค่าจาก ToF Sensor ประมวลผลหน่วยวัด ตรวจสถานะการอ่านค่า และส่งข้อมูลไปแสดงบน OLED

ARDUINO CODE
06

ประกอบกล่องและทดสอบ

จัดวางบอร์ด แบตเตอรี่ เซ็นเซอร์ และหน้าจอให้แน่นหนา จากนั้นทดสอบกับระยะอ้างอิงหลายจุด ก่อนนำไปใช้กับงานจริง

CALIBRATION & TEST
APPLICATION

ตัววัดระยะ DIY ใช้งานอะไรได้บ้าง?

จุดเด่นของระบบที่เขียนโปรแกรมเองคือ สามารถปรับวิธีแสดงผลและเพิ่มฟังก์ชันให้เหมาะกับงานได้

งานติดตั้ง
ใช้ตรวจระยะในงานประกอบและติดตั้งเบื้องต้น
ตรวจพื้นที่หน้างาน
วัดระยะวัตถุหรือพื้นที่ในช่วงที่เซ็นเซอร์รองรับ
งาน DIY / Maker
ใช้เป็นพื้นฐานสำหรับโปรเจกต์ตรวจจับตำแหน่งหรือระยะ
ระบบ Automation
นำค่าระยะไปใช้เป็น Input สำหรับการทดลองควบคุมระบบ
ไลน์ผลิตเบื้องต้น
ใช้ทดลองตรวจจับการมีอยู่หรือตำแหน่งของชิ้นงาน เมื่อสภาพแวดล้อมเหมาะกับเซ็นเซอร์
การเรียนรู้
ฝึก Arduino, Sensor, I²C, Display และระบบไฟเลี้ยงในโปรเจกต์เดียว
ACCURACY & RANGE

ความแม่นยำแค่ไหน?

หากใช้ VL53L0X ไม่ควรระบุค่าความแม่นยำและระยะสูงสุด เป็นตัวเลขตายตัวสำหรับทุกสภาพแวดล้อม เพราะผลการวัดขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน แสงรอบข้าง ระยะ สีและการสะท้อนของเป้าหมาย รวมถึงการตั้งค่าของเซ็นเซอร์

RESOLUTION ระดับ mm

เซ็นเซอร์รายงานค่าระยะในระดับมิลลิเมตร แต่ Resolution ของค่าที่รายงาน ไม่ได้หมายความว่าความแม่นยำจริงจะเท่ากับ ±1 mm

MEASURING RANGE สูงสุดราว 2 m*

เป็นช่วงที่มักกล่าวถึงสำหรับ VL53L0X ในเงื่อนไขและโหมดที่เหมาะสม ระยะใช้งานจริงอาจสั้นกว่านี้ตามเป้าหมายและสภาพแสง

ถ้าต้องการใช้เป็น “เครื่องมือวัด” จริง ควรสอบเทียบก่อน

ทดลองวัดเทียบกับระยะอ้างอิงหลายจุด เช่น 100, 300, 500, 1,000 และ 1,500 mm แล้วตรวจค่า Error และ Repeatability ก่อนตัดสินใจว่าเครื่องเหมาะกับงานนั้นหรือไม่

WHY DIY?

ข้อดีของการทำเอง

จุดแข็งของโปรเจกต์ DIY ไม่ได้อยู่ที่ราคาถูกเพียงอย่างเดียว แต่คือความสามารถในการปรับระบบให้เข้ากับงานของตัวเอง

01 ควบคุมงบได้

เลือกบอร์ด เซ็นเซอร์ จอ และกล่องตามงบประมาณที่มี

02 เพิ่มฟีเจอร์ได้

เช่น Hold ค่า บันทึกค่า ตั้ง Threshold หรือแจ้งเตือน

03 แก้ไขระบบเองได้

เข้าใจทั้ง Hardware และ Software จึงปรับปรุงโปรเจกต์ต่อได้ง่าย

งบประมาณประมาณ 500–800 บาท เป็นเพียงตัวอย่าง

ราคาจริงขึ้นอยู่กับรุ่นของ Arduino เซ็นเซอร์ แบตเตอรี่ จอ วงจรชาร์จ กล่อง และแหล่งที่ซื้ออุปกรณ์

SAFETY FIRST

ข้อควรระวัง

แม้จะเป็นโปรเจกต์แรงดันต่ำ แต่ยังต้องคำนึงถึงความปลอดภัยของ Laser แบตเตอรี่ และการต่อวงจร

ห้ามเล็ง Laser เข้าดวงตาของคนหรือสัตว์ และเลือก Laser Module ที่มีระดับความปลอดภัยเหมาะกับการใช้งาน
แสงรอบข้างที่แรงและพื้นผิวบางประเภท อาจทำให้ระยะและความเสถียรของ ToF Sensor ลดลง
ตรวจสอบแรงดัน ขั้วไฟ และ Pinout ของทุกโมดูลก่อนจ่ายไฟเข้าวงจร
หากใช้แบตเตอรี่ลิเธียม ควรมีระบบชาร์จและวงจรป้องกันที่เหมาะสม ไม่ใช้แบตเตอรี่บวม ชำรุด หรือมีความร้อนผิดปกติ
ทดสอบและเปรียบเทียบค่ากับระยะอ้างอิง ก่อนนำเครื่องไปใช้ตัดสินงานที่ต้องการความแม่นยำ
DIY Meter ไม่ควรถูกใช้แทนเครื่องมือวัดที่ผ่านการสอบเทียบ ในงาน Critical โดยอัตโนมัติ

หากค่าระยะถูกนำไปใช้ตรวจรับงาน ควบคุมคุณภาพ ตรวจสอบความปลอดภัย หรือเป็นส่วนหนึ่งของระบบเครื่องจักรที่มีความเสี่ยง ต้องพิจารณาความแม่นยำ การสอบเทียบ ความน่าเชื่อถือ และข้อกำหนดของงานนั้นเพิ่มเติม

WHO IS IT FOR?

โปรเจกต์นี้เหมาะกับใคร?

เหมาะกับผู้ที่ต้องการเรียนรู้ระบบเซ็นเซอร์ หรือสร้างเครื่องมือเฉพาะทางเพื่อทดลองและต่อยอด

01 ช่างโรงงาน / Maintenance
02 สาย DIY / Maker
03 วิศวกร / นักศึกษา
04 ผู้ที่ต้องการทดลอง Automation ต้นทุนต่ำ


Visitors: 100,194