รายงานฉบับสมบูรณ์
โคมไฟปรับระดับแสงอัตโนมัติ
Auto-control Brightness Lamp : ABL
เสนอต่อ
มูลนิเทคโนโลยีสารสนเทศตามพระราชดำริ
สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี
ได้รับสนับสนุนทุนทำโครงงาน
ในโครงการสนับสนุนทำโครงงานของนักเรียนในชนบท
ประจำปีการศึกษา 2561
โดย
นางสาวทิพอักษร อินทะสร้อย
นางสาวพรรษพรรษา บุญราช
อาจารย์ที่ปรึกษา
คุณครูภิญโญ ยลธรรม์ธรรม
โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์สุราษฎร์ธานี
ก
กิตติกรรมประกาศ
โครงงานเรื่อง โคมไฟปรับระดับแสงอัตโนมัติ (Auto-control Brightness Lamp : ABL) สำเร็จลุล่วงได้ด้วยความกรุณาและความช่วยเหลืออย่างสูงมูลนิธิเทคโนโลยีสารสนเทศตามพระราชดำรัชสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ขอขอบพระคุณ นายประชา โชติรัต ผู้อำนวยการโรงเรียนศึกษาสงเคราะห์สุราษฏร์ธานี ที่ได้ให้ความช่วยเหลือและอำนวยความสะดวกต่างๆ และขอขอบคุณ คุณครูภิญโญ ยลธรรม์ธรรม คุณครูที่ปรึกษาโครงงาน ที่ได้กรุณาคำปรึกษาแนะนำและตรวจสอบแก้ไขข้อบกพร่องทุกขั้นตอนของการจัดทำโครงงาน ขอขอบคุณ คุณครูสุกัญญา อุพัมมา คุณครูวรรณวิธู กลิ่นมาลี และเพื่อนนักเรียน ตลอดจนผู้ที่เกี่ยวข้องทุกคนที่ไม่ได้กล่าวนามไว้ ณ ที่นี้ ที่ได้ให้กำลังใจ และมีส่วนช่วยเหลือให้โครงงานนี้สำเร็จลุล่วงไปได้ด้วยดี
ท้ายที่สุดคณะผู้จัดทำโครงงาน หวังเป็นอย่างยิ่งว่าโครงงานนี้จะเป็นประโยชน์ให้กับผู้ที่สนใจไม่มากก็น้อย
คณะผู้จัดทำ
ข
บทคัดย่อ
การอ่านเป็นการศึกษาความรู้ด้วยตัวเอง แต่ในบางสถานที่แสงสว่างที่ได้รับแสงนั้น อาจจะไม่เพียงพอหรือสว่างมากเกินไปต่อการอ่านหนังสือ และปัญหาที่ตามมานั้นก็คือ สายตาอาจจะเสียได้ ซึ่งถ้าหากว่ากระทำเป็นประจำ ผลเสียก็จะยิ่งตามมามากขึ้น เราจึงได้คิดค้นโครงงานเรื่องโคมไฟปรับระดับแสงอัตโนมัตินี้ขึ้นมาเพื่อช่วยในเรื่องของการปรับแสงสว่างให้เพียงพอต่อการอ่านหนังสือ เพราะเครื่องนี้สามารถปรับระดับแสงสว่างของหลอดไฟได้ตามอัตโนมัติ เครื่องสมองกลนี้ได้แนวคิดมาจากโคมไฟอ่านหนังสือธรรมดา ดังนั้นเราจึงนำมาประยุกต์ใหม่โดยการเพิ่มสมองกลเข้าไปให้โคมไฟปรับระดับแสงโดยอัตโนมัติ
หลักการทำงาน เมื่อเราเปิดโคมไฟแล้วเซนเซอร์ตรวจวัดระดับความเข้มข้นของแสงก็จะทำงาน ตรวจสอบดูว่ารอบๆ บริเวณนั้นมีแสงสว่างมากหรือน้อย ถ้ามีแสงสว่างมากเครื่องจะปรับระดับแสงจากหลอดไฟ LED ให้น้อยลง ถ้าแสงน้อยเครื่องจะปรับระดับแสงสว่างให้เพิ่มมากขึ้น และถ้าวงจรอิเล็กทรอนิกส์มีอุณหมิมากกว่า 40 องศา เครื่องจะหยุดการทำงานโดยอัตโนมัติ เช่นเดียวกัน ถ้าใช้โคมไฟมากกว่าสองชั่วโมงเครื่องก็จะดับโดยอัตโนมัติ
ค
สารบัญ
เรื่อง หน้า
กิตติกรรมประกาศ ก
บทคัดย่อ ข
สารบัญ ค
บทนำ 1
ความเป็นมาของโครงงาน 1
แนวคิด 1
ความสำคัญของโครงงาน 1
วัตถุประสงค์และเป้าหมาย 1
รายละเอียดของผลงาน 2
เนื้อเรื่องย่อ 2
วัสดุ–อุปกรณ์ 2
Algorithm 3
หลักการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ 3
เครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนา 4
ขอบเขตในการทำงาน 4
รายละเอียดโปรแกรมที่ได้พัฒนาในเชิงเทคนิค 5
ผลของการทดสอบผลงาน 6
ปัญหาและอุปสรรค 7
แนวทางในการพัฒนาและประยุกต์ 7
ข้อสรุปและข้อเสนอแนะ 7
เอกสารอ้างอิง 7
สถานที่ติดต่อของผู้พัฒนา 7
ภาคผนวก 8
หน้า 1
1. บทนำ
1.1 ความเป็นมาของโครงงาน
การอ่านเป็นการศึกษาความรู้ด้วยตัวเอง แต่ในบางสถานที่แสงสว่างที่ได้รับนั้น อาจจะไม่เพียงพอหรือสว่างมากเกินไปต่อการอ่านหนังสือ และปัญหาที่ตามมานั้นก็คือ สายตาอาจจะเสียได้ ซึ่งถ้าหากว่ากระทำเป็นประจำ ผลเสียก็จะยิ่งตามมามากขึ้น เราจึงได้คิดค้นโครงงานเรื่องโคมไฟปรับระดับแสงอัตโนมัตินี้ขึ้นมาเพื่อช่วยในเรื่องของการปรับแสงสว่างให้เพียงพอต่อการอ่านหนังสือ เพราะเครื่องนี้สามารถปรับระดับแสงสว่างของหลอดไฟได้ตามอัตโนมัติ
1.2แนวคิด
เครื่องสมองกลนี้ได้แนวคิดมาจากโคมไฟอ่านหนังสือธรรมดา ดังนั้นเราจึงนำมาประยุกต์ ใหม่ โดยการเพิ่มสมองกลเข้าไปให้โคมไฟปรับระดับแสงโดยอัตโนมัติ ถ้าแสงสว่างในบริเวณรอบนอกมีความสว่างน้อย โคมไฟก็จะปรับแสงให้สว่างมากขึ้น แต่ถ้าแสงสว่างในบริเวณรอบนอกมีความสว่างมาก โคมไฟก็จะปรับแสงจากหลอดไฟให้หรี่ลง
1.3 ความสำคัญของโครงงาน
ถ้าหากว่าเราอ่านหนังสือในที่ๆ แสงสว่างไม่เพียงพอ อาจส่งผลกระทบต่อสายตา โครงงานนี้จึงมีความสำคัญที่จะช่วยให้มีไฟสว่างเพียงพอต่อการอ่านหนังสือ หรือนำมาใช้ประยุกต์ในด้านอื่นๆ ได้
2. วัตถุประสงค์และเป้าหมาย
2.1 วัตถุประสงค์ของโครงการ
1. เพื่อเรียนรู้ภาษาคอมพิวเตอร์
2. เพื่อเรียนรู้ทักษะการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์
3. เพื่อเรียนรู้การทำโครงงานสิ่งประดิษฐ์สมองกล
4. เพื่อสร้างเครื่องปรับแสงสว่างอัตโนมัติ (สำหรับอ่านหนังสือ)
2.2 เป้าหมายของโครงการ
1. เข้าใจภาษาคอมพิวเตอร์ได้มากขึ้น
2. เกิดทักษะการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์
3. เกิดทักษะการทำโครงงานสิ่งประดิษฐ์สมองกล
4. ได้เครื่องโคมไฟปรับระดับแสงอัตโนมัติ(Auto-control Brightness Lamp : ABL)
3. รายละเอียดของผลงาน
3.1 เนื้อเรื่องย่อ
เมื่อเราเปิดเครื่องแล้ว เซนเซอร์ตรวจวัดระดับความเข้มข้นของแสงจะทำงาน ตรวจสอบดูว่ารอบๆ บริเวณนั้นมีแสงสว่างมากหรือน้อย ถ้ามีแสงสว่างมากเครื่องจะปรับระดับแสงจากหลอดไฟ LED ให้น้อยลง ถ้าแสงน้อยเครื่องจะปรับระดับแสงสว่างให้เพิ่มมากขึ้น และถ้าวงจรอิเล็กทรอนิกส์มีอุณหมิมากกว่า 40 องศา เครื่องจะหยุดการทำงานโดยอัตโนมัติ เช่นเดียวกัน ถ้าใช้โคมไฟมากกว่าสองชั่วโมงเครื่องก็จะดับโดยอัตโนมัติ
หน้า 2
3.2 วัสดุ อุปกรณ์
[1] Arduino UNO [2] Jumper
[3] breadboard [4] Sensor LDR
[5] sensor temperature [6] Module LCD
[7] power bank [8] led super bright
หน้า 3
[9] Resistor [10] USB Cable Arduino UNO
Algorithm
1. โคมไฟอยู่ในสถานะพร้อมใช้งาน
2. เซนเซอร์ LDR ทำงานรับค่าความสว่างของแสงไฟ
3. หลอดไฟ LED ทำงานหรี่และสว่างตามค่าที่ได้รับ
4. เซนเซอร์ Temperature ทำงานรับค่าอุณหภูมิ
5. ตั้งเวลาโปรมแกรม กำหนดการใช้งาน
3.3 หลักการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์
วงจรอิเล็กทรอนิกส์มีอุปกรณ์ในการทำงานดังนี้ คือ
1. Arduino UNO
2. Jumper
3. breadboard
4. Sensor LDR
5. sensor temperature
6. Module LCD
7. power bank
8. led super bright
9. Resistor
10. USB Cable Arduino UNO
หลักการทำงาน
เมื่อเซนเซอร์แสงตรวจจับความเข้มข้นของแสง เซนเซอร์ก็จะส่งสัญญาณไปประมวลผลที่ Node MCU และ Node MCU จะสั่งการไปที่หลอดไฟ LED ทำงานปรับระดับแสงตามที่เซนเซอร์ได้ส่งข้อมูลมา ใช้พลังจากแบตเตอรี่ที่เก็บไว้ใน Power Bank เช่นเดียวกับ เซนเซอร์ตรวจจับอุณภูมิ
3.4 เครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนา
1. โปรแกรม Arduino IDE
2. ภาษา C
3. ทฤษฎี และหลักการทำงาน
หน้า 4
เมื่อเราเปิดเครื่องแล้ว เซนเซอร์ตรวจวัดระดับความเข้มข้นของแสงจะทำงาน ตรวจสอบดูว่ารอบๆ บริเวณนั้นมีแสงสว่างมากหรือน้อย ถ้ามีแสงสว่างมากเครื่องจะปรับระดับแสงจากหลอดไฟ LED ให้น้อยลง ถ้าแสงน้อยเครื่องจะปรับระดับแสงสว่างให้เพิ่มมากขึ้น และถ้าวงจรอิเล็กทรอนิกส์มีอุณหมิมากกว่า 40 องศา เครื่องจะหยุดการทำงานโดยอัตโนมัติ เช่นเดียวกัน ถ้าใช้โคมไฟมากกว่าสองชั่วโมงเครื่องก็จะดับโดยอัตโนมัติ
3.5 ขอบเขตและข้อจำกัดของผลงาน
1. เนื่องจากว่าเราใช้ sensor temperature ที่มีราคาถูก คุณภาพจึงอาจจะไม่ดีพอที่จะทำการวัดอุณภูมิ ซึ่งทำให้ค่าไม่ตรงกับความเป็นจริงหรือทำให้ค่าคาดเคลื่อนได้
2. เนื่องจากว่าค่าความสว่างของแสงไฟ ที่แสดงออกมาทางหน้าจอ LCD เป็นค่าดิจิตอล ไม่ได้เป็นค่า Lux อย่างที่ตั้งไว้ จึงทำให้ไม่รู้ว่าแสงเท่าไหร่จึงจะเพียงพอต่อการอ่านหนังสือ
3.6 รายละเอียดโปรแกรมที่ได้พัฒนาในเชิงเทคนิค (Source Code)
#include <Timer.h>
#include <TimerFunc.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <AVG_Filter.h>
// Set the LCD address to 0x3f for a 16 chars and 2 line display
LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2);
int val;
int val_ldr;
const int tempPin = A0;
const int ldrPin = A1;
const int pwmLPin = 6;
int outputValue = 0;
int backLight = 13; // pin 13 will control the backlight
Timer t1(30000);
void setup()
{
// initialize the LCD
lcd.begin();
lcd.backlight();
t1.start();
}
int probe_var = 0 ;
AVG_Filter avg(10);
หน้า 5
void loop()
{
if ( t1.isTimeOut() ) {
lcd.noDisplay();
lcd.noBacklight();
t1.stop();
outputValue = -1;
analogWrite(pwmLPin, outputValue);
exit(0);
return ;
}
probe_var = analogRead(tempPin);
avg.attach(probe_var);
int val = avg.mean();
float mv = (val / 1023.0) * 4900;
float Temp_cel = mv / 10;
val_ldr = analogRead(ldrPin);
outputValue = map(val_ldr, 0, 1023, 0, 255);
// change the analog out value:
analogWrite(pwmLPin, outputValue);
lcd.setCursor(1, 0);
lcd.print(F(“Temp = “));
lcd.print(Temp_cel);
lcd.print(F(” C”));
lcd.setCursor(1, 1);
lcd.print(F(“Light = “));
lcd.print(val_ldr);
delay(1000);
lcd.clear();
if (Temp_cel > 30.0) {
lcd.noDisplay();
lcd.noBacklight();
outputValue = -1;
analogWrite(pwmLPin, outputValue);
exit(0); }
}
หน้า 6
4. ผลของการทดสอบผลงาน
หลังจากทดสอบผลงานแล้ว เป็นดังนี้
1. หลอดไฟสามารถปรับระดับแสงให้หรี่ลงและสว่างขึ้นได้โดยอัตโนมัติตามสภาพแวดล้อมภายนอกโดยรับค่าความสว่างจาก Sensor LDR
2. เครื่อง ABL จะปิดหลอดไฟ LEDโดยอัตโนมัติหลังจากที่ถูกใช้งานมากกว่าสองชั่วโมง ตามที่ตั้งไว้ในโปรแกรม
3. เครื่อง ABLจะหยุดการทำงานโดยอัตโนมัติ เมื่ออุหภูมิมากกว่าสี่สิบองศา
4. พบข้อควรพัฒนา ได้แก่
4.1 เปลี่ยนsensor temperature ให้มีคุณภาพที่ดีกว่าและสามารถวัดอุณหภูมิได้ใกล้เคียงกับค่าความเป็นจริงมากขึ้น
4.2 แปลงค่าของความสว่างจากที่เป็นค่าดิจิตอล ให้เป็นค่า Lux
5. ปัญหาและอุปสรรค
– อุปกรณ์บางอย่างไม่เพียงพอต่อการใช้งาน
– Sensor LDR ไม่แสดงผลออกมาเป็นค่าของ Lux
6. แนวทางในการพัฒนาและประยุกต์ใช้ร่วมกับงานอื่นในขั้นต่อไป
จะนำโครงงานนี้มาพัฒนาโดยการเพิ่มระบบเปิดปิดด้วยเสียงอัตโนมัติเข้าไป และทำเป็นเครื่องเปิดหน้าหนังสืออัตโนมัติ โดยใช้ Sensor ตรวจจับความเคลื่อนไหว
7. ข้อสรุปและข้อเสนอแนะ
7.1 ข้อสรุป
โปรแกรมและวงจรสามารถทำงานได้ตามที่วางแผนไว้ คือ
1. หลอดไฟสามารถปรับระดับได้อัตโนมัติ หลอดไฟสามารถปรับระดับแสงตามสภาพแวดล้อมโดยอัตโนมัติ เช่น ถ้าแสงไฟในบริเวณรอบนอกมีความสว่างมาก หลอดไฟจะหรี่ลง และถ้าแสงไฟบริเวณรอบนอกมีความสว่างน้อย หลอดไฟก็จะสว่างขึ้น
2. Sensor temperature ทำงานวัดอุณหณภูมิได้
ถ้ามากกว่าสี่สิบองศาเครื่องจะหยุดการทำงาน
3. โปรแกรมตั้งเวลาทำงานได้โดยอัตโนมัติ
ถ้าโคมไฟถูกใช้งานมากกว่าสองชั่วโมงเครื่องจะหยุดการทำงาน
7.2ข้อเสนอแนะ
อยากให้หน้าจอ LCD แสดงผลออกมาเป็นค่า Lux และสามารถบอกได้ว่าค่าความสว่างเท่าไหร่จึงจะเพียงพอต่อการอ่านหนังสือ
8. เอกสารอ้างอิง
www.arduino.cc/
9. สถานที่ติดต่อของผู้พัฒนา
ที่อยู่ 55 หมู่ 9 โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์สุราษฏร์ธานี ต.ขุนทะเล อ.เมือง จ.สุราษฎร์ธานี 84100
หน้า 7
10. ภาคผนวก
แสดงภาพกิจกรรม/ชิ้นงาน