วิจัย หุ่นยนต์ปลูกผักอัตโนมัติ

หุ่นยนต์ปลกู ผักอตั โนมตั ิ
Automatic Vegetable Garden Robot

กฤษณะ หาลนั ดา
ภานุกร บุญนาดี
นิธิพงษ์ ชัยโย

ระดับปริญญาวศิ วกรรมศาสตรบณั ฑิต
สาขาวชิ าวศิ วกรรมไฟฟ้า
คณะเทคโนโลยี
มหาวทิ ยาลยั ราชภฏั อุดรธานี
ปี การศึกษา 2563

หุ่นยนต์ปลกู ผกั อตั โนมตั ิ

กฤษณะ หาลนั ดา
ภานุกร บุญนาดี
นิธิพงษ์ ชัยโย

ระดับปริญญาวศิ วกรรมศาสตรบณั ฑติ
สาขาวชิ าวศิ วกรรมไฟฟ้า
คณะเทคโนโลยี
มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี
ปี การศึกษา 2563

หุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิ
Automatic Vegetable Garden Robot

กฤษณะ หาลนั ดา
ภานุกร บญุ นาดี
นิธิพงษ์ ชยั โย

ระดบั ปริญญาวิศวกรรมศาสตรบณั ฑิต
สาขาวชิ าวศิ วกรรมไฟฟ้า
คณะเทคโนโลยี
มหาวทิ ยาลยั ราชภฏั อุดรธานี
ปี การศึกษา 2563

ไดผ้ า่ นการพจิ ารณาจาก

ลงชื่อ.....................................อาจารยป์ ระจาวชิ า/ ลงช่ือ........................................อาจารยท์ ่ีปรึกษา

หวั หนา้ สาขาวชิ า.. หวั หนา้ สาขาวชิ า (ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.ภูเบศร์ พิพธิ หิรัญการ)

(ดร.ยทุ ธศกั ด์ิ ทอดทอง)

ลงชื่อ........................................กรรมการ ลงชื่อ........................................กรรมการ
(รองศาสตราจารย์ ดร.อลงกรณ์ พรมที) (ผชู้ ่วยศาสตราจารยส์ มชาย สิริพฒั นากลุ )

ลงชื่อ........................................กรรมการ ลงช่ือ........................................กรรมการ

(ผชู้ ่วยศาสตราจารยจ์ ุไรรัตน์จินดา อรรคนิตย)์ (ดร.อภยั ภกั ด์ิ ประทุมทิพย)์

ลงชื่อ........................................กรรมการ
(อาจารยบ์ วั วรณ์ ไชยธงรัตน)์

ก

ช่ือเรื่อง หุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิ

ผู้วจิ ยั Automatic Vegetable Garden Robot

ปริญญา กฤษณะ หาลนั ดา รหสั นกั ศึกษา 61001303101
อาจารย์ทป่ี รึกษา
มหาวิทยาลัย ภานุกร บญุ นาดี รหสั นกั ศึกษา 61001303114

นิธิพงษ์ ชยั โย รหสั นกั ศึกษา 61001303115

วิศวกรรมศาสตรบณั ฑิต สาขาวิชาวศิ วกรรมไฟฟ้า

ผชู้ ่วยศาสตราจารย์ ดร.ภูเบศร์ พิพิธหิรัญการ

มหาวิทยาลยั ราชภฏั อดุ รธานี ปี ทพี่ มิ พ์ 2564

บทคดั ย่อ

โครงงานวิจยั เร่ือง หุ่นยนต์ปลูกผกั อตั โนมตั ิ มีวตั ถุประสงค์เพ่ือศึกษาออกแบบและสร้าง
หุ่นยนต์ปลูกผกั อัตโนมัติ และเพ่ือหาประสิทธิภาพการทางานของหุ่นยนต์ปลูกผกั อัตโนมัติ
หุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิมีส่วนประกอบหลกั คือ โปรแกรมการสั่งงานเคร่ือง, แปลงผกั , หัวปลูก
ทาหน้าที่หยอดเมล็ดผกั รดน้า และรดน้าป๋ ุย, กลอ้ งทาหนา้ ที่แสดงภาพท้งั หมดของแปลงผกั และ
แสดงภาพขณะหวั ปลูกเคล่ือนที่ไปยงั ตาแหน่งตา่ ง ๆ ในแปลงปลกู ผกั , สเตป็ เปอร์มอเตอร์ทาหนา้ ท่ี
เคลื่อนหัวปลูกตามแนวแกน X, Y และ Z ในแปลงปลูกผกั , ป๊ัมน้าทาหน้าที่จ่ายน้าและน้าป๋ ุย
การทดลองแบ่งเป็ น 5 ตอน ได้แก่ (1) การทดลองการเคล่ือนที่ของแกน X แกน Y และแกน Z
(2) การทดลองโปรแกรมส่ังงานการทางานของเครื่อง (3) การทดลองปริมาณการหยอดเมล็ด
ผกั กวางตงุ้ ฮ่องเต้ (4) การทดลองปริมาณการรดน้า (5) การทดลองปริมาณการรดน้าป๋ ยุ

จากการทดลองพบว่า (1) หุ่นยนต์ปลูกผกั อตั โนมัติสามารถเคลื่อนที่ตามแนวแกน X , Y
และ Z ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง มีค่าความผิดพลาดเป็ น 0% (2) การทางานของโปรแกรม Microsoft Visual
Basic 2010 ในคอมพิวเตอร์สามารถส่ังงานเครื่องให้ทางานไดป้ กติ ถูกตอ้ งตามการส่ังงานทุกคร้ัง
(3) หุ่นยนต์ปลูกผกั อตั โนมตั ิสามารถหยอดเมล็ดไดด้ ี โดยเฉลี่ยแลว้ แต่ละหลุมจะมีเมล็ดผกั เฉล่ีย
5 เมล็ด (4) หุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิสามารถรดน้าไดต้ รงจุดและครบทุกหลุม ซ่ึงปริมาณการรดน้า
จะอยู่ที่จุดละ 50 มิลลิลิตร (5) หุ่นยนต์ปลูกผกั อัตโนมตั ิสามารถรดน้าป๋ ุยได้ตรงจุดและครบ
ทุกหลุม ซ่ึงปริมาณการรดน้าป๋ ุยจะอยูท่ ี่จุดละ 50 มิลลิลิตร จากผลการทดลองท้งั หมดแสดงให้เห็น
วา่ หุ่นยนตป์ ลกู ผกั อตั โนมตั ิมีประสิทธิภาพในการทางาน 100%

คาสาคัญ : หุ่นยนตป์ ลกู ผกั อตั โนมตั ิ

ข

TITLE Automatic Vegetable Garden Robot
AUTHOR
Kritsana Halanda ID number 61001303101
DEGREE
ADVISOR Phanukon Boonnadee ID number 61001303114
UNIVERSITY
Nithipong Chaiyo ID number 61001303115

Bachelor of Engineering Program in Electrical Engineering

Assistant Professor Dr. Phubet Phiphithirankarn

Udon Thani Rajabhat University DATE 2564

ABSTRACT

Research project on Automatic Vegetable Garden Robot The objective is to study, design
and build robots to grow vegetables automatically. And to find out the performance of Automatic
Vegetable Garden Robot. The Automatic Vegetable Garden Robot consists of the main
components: program to operate the machine, vegetable garden, planter for sowing, watering and
water fertilizer, a camera to display the entire image of the vegetable garden and display the image
as the planter moves to different positions. In vegetable garden, a stepper motor acts to move the
planting head along the X, Y and Z axes in the vegetable garden, the water pump serves to dispense
water and water fertilizer. The experiment was divided into 5 parts: (1) the X-axis, Y-axis, and Z-
axis motion (2) the experiment of the program to operate the machine (3) the experiment on the
amount of seeding of Chinese cabbage (4) the experiment watering quantity test (5) water fertilizer
experiment.

From the experiment, it was found that (1) Automatic Vegetable Garden Robot can move
along the X, Y and Z axes correctly. The error value is 0%. (2) Running Microsoft Visual Basic
2010 program on the computer can run the machine to work normally. Correctly according to the
order every time (3) The machine can drop the seed well. On average, each hole contains about
5 vegetable seeds (4) Automatic Vegetable Garden Robot can water exactly and in every hole.
The amount of watering is 50 ml. (5) Automatic Vegetable Garden Robot can water the fertilizer
at the point and in every hole. Which the amount of water fertilizer is at 50 ml each point.
The results of all experiments show that the Automatic Vegetable Garden Robot is 100% efficient.
Keyword : Automatic Vegetable Garden Robot

ค

กติ ตกิ รรมประกาศ

โครงงานเรื่ องหุ่นยนต์ปลูกผักอัตโนมัติได้รับความกรุ ณาและความช่วยเหลือจาก
ผศ.ดร.ภูเบศร์ พิพิธหิรัญการ อาจารยท์ ี่ปรึกษาโครงงานวิจยั ที่ให้คาปรึกษาและตรวจสอบแก้ไข
ขอ้ บกพร่องต่าง ๆ เก่ียวกบั รูปแบบของเอกสาร การศึกษาคน้ ควา้ หาขอ้ มูล เวบ็ ไซต์ ท่ีเกี่ยวขอ้ งจน
งานวิจยั เสร็จสมบูรณ์ ผศู้ ึกษาขอกราบพระคุณเป็นอยา่ งสูง

ขอบพระคุณเจา้ หนา้ ท่ีสาขาวศิ วกรรมไฟฟ้า ขอขอบพระคุณ บิดา-มารดา ท่ีใหก้ ารอบรมเล้ียงดู
ส่งเสียคา่ ใชจ้ ่ายในการศึกษา รวมถึงญาติพี่นอ้ งทกุ ๆ ทา่ นท่ีคอยใหก้ าลงั ใจ และเป็นห่วงเป็นใย และ
สุดทา้ ยขอขอบคณุ คณะผจู้ ดั ทางานวิจยั ทกุ ท่านที่ช่วยกนั จดั ทางานวิจยั ในคร้ังน้ี ใหป้ ระสบผลสาเร็จ
และลลุ ่วงผา่ นไปไดด้ ว้ ยดีตลอดมา

กฤษณะ หาลนั ดา
ภานุกร บญุ นาดี
นิธิพงษ์ ชยั โย

สารบญั ง

เรื่อง หน้า
บทคดั ยอ่ ก
ABSTRACT ข
กิตติกรรมประกาศ ค
สารบญั ง
สารบญั รูป ซ
สารบญั ตาราง ฏ

บทท่ี 1 บทนา 1
1.1 ความสาคญั และท่ีมา 1
1.2 วตั ถปุ ระสงค์ของงานวจิ ยั 1
1.3 ขอบเขตของงานวจิ ยั 2
1.4 ผลท่ีคาดวา่ จะไดร้ ับ 2
3
บทที่ 2 ทฤษฎีและงานวจิ ัยท่เี กยี่ วข้อง 3
2.1 แผนภาพบลอ็ กไดอะแกรมหลกั การทางาน 4
2.2 การเตรียมดินปลกู พชื ผกั 7
2.3 กวางตงุ้ ฮ่องเต้ 10
2.4 ความหมายของหุ่นยนต์ 17
2.5 สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ 28
2.6 ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino MEGA2560 33
2.7 เวบ็ แคม (Webcam) 36
2.8 Switching Power Supply 43
2.9 Micrisoft Visual Basic 2010 46
2.10 งานวจิ ยั ท่ีเกี่ยวขอ้ ง 50
50
บทท่ี 3 วธิ กี ารดาเนนิ งาน
3.1 ผงั การทางาน

สารบญั จ

เร่ือง หน
3.2 แผนการดาเนินงาน 53
3.3 แผนการปฏิบตั ิงาน 53
3.4 งบประมาณ 55
3.5 ออกแบบโครงสร้าง 58
3.6 ข้นั ตอนการดาเนินงาน 62
72
บทที่ 4 ผลการศึกษา 74
4.1 ผลการทดลองการเคลื่อนท่ีของแกน X แกน Y และแกน Z 80
4.2 ผลการทดลองโปรแกรมสัง่ งานการทางานของเครื่อง 81
4.3 ผลการทดลองปริมาณการหยอดเมลด็ ผกั กวางตงุ้ ฮ่องเต้ 84
4.4 ผลการทดลองการรดน้า 89
4.5 ผลการทดลองการรดน้าป๋ ุย 93
93
บทท่ี 5 สรุปผลการศึกษาและแนวทางการพฒั นา 94
5.1 สรุปผล 94
5.2 อภิปรายผล 95
5.3 ขอ้ เสนอแนะ

บรรณานุกรม
ภาคผนวก
ประวตั ผิ ู้จดั ทา

ฉ

สารบญั รูป

รูปที่ หน้า

2.1 บลอ็ กไดอะแกรมหลกั การทางานของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิ 3

2.2 ผกั กวางตงุ้ ฮ่องเต้ 7

2.3 หุ่นยนต์ Cartesian (gantry) Robot 12

2.4 หุ่นยนต์ Cylindrical Robot 13

2.5 หุ่นยนต์ Spherical Robot 14

2.6 หุ่นยนต์ SCARA Robot 15
2.7 หุ่นยนต์ Articulated Robot 16
2.8 โครงสร้างอยา่ งง่ายของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ 17
2.9 ลกั ษณะการพนั ขดลวดสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบไบโพลา่ ร์ 18
2.10 ลกั ษณะการพนั ขดลวดสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ยนู ิโพลา่ ร์ 19
2.11 ขอ้ มลู เบ้ืองตน้ ที่ควรทราบของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐาน NEMA23 รูปทรงกระบอก 21
2.12 ขอ้ มลู เบ้ืองตน้ ท่ีควรทราบของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐานทรงกระป๋ องซอ้ น 22
2.13 ภาพจาลองของการหมุนของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบยนู ิโพล่าร์ 26
2.14 วงจรขบั สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบฟูลสเตป็ 1 เฟส 27
2.15 โครงสร้าง Arduino MEGA 2560 30
2.16 บอร์ด Arduino mega2560 32
2.17 กลอ้ งเวบ็ แคมแบบมีสาย 34
2.18 กลอ้ งเวบ็ แคมแบบไม่มีสาย 35
2.19 แผนผงั Switching Power Supply 37
2.20 ภาพวงจร Switching Power Supply 38
2.21 วงจรพ้นื ฐานของ Flyback Converter 39
2.22 วงจรพ้ืนฐานของ Forward Converter 40
2.23 วงจรพ้นื ฐานของ Push – Pull Converter 41

2.24 วงจรพ้นื ฐานของ Half – Bridge Converter 42

ช

สารบัญรูป (ต่อ)

รูปที่ หน้า
2.25 วงจรพ้นื ฐานของ Full – Bridge Converter 43
2.26 ภาพหนา้ จอโปรแกรม Microsoft Visual Basic 2010 45
3.1 ผงั การทางาน 52
3.2 ออกแบบหุ่นยป์ ลกู ผกั อตั โนมตั ิโดยใชโ้ ปรแกรม Onshape 3D CAD 1.127.7974 58
3.3 ภาพดา้ นหนา้ ของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิท่ีออกแบบโดยใชโ้ ปรแกรม
59
Onshape 3D CAD 1.127.7974
3.4 ภาพดา้ นขวาของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิท่ีออกแบบโดยใชโ้ ปรแกรม 59

Onshape 3D CAD 1.127.7974 60
3.5 ภาพดา้ นซา้ ยของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิท่ีออกแบบโดยใชโ้ ปรแกรม
60
Onshape 3D CAD 1.127.7974
3.6 ภาพดา้ นหลงั ของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิที่ออกแบบโดยใชโ้ ปรแกรม 61

Onshape 3D CAD 1.127.7974 61
3.7 ภาพดา้ นล่างของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิที่ออกแบบโดยใชโ้ ปรแกรม 62
63
Onshape 3D CAD 1.127.7974 63
3.8 ภาพดา้ นบนของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิท่ีออกแบบโดยใชโ้ ปรแกรม 64
64
Onshape 3D CAD 1.127.7974 65
3.9 เชื่อมเหลก็ เขา้ กนั ใหเ้ ป็นโครงสร้างแปลงผกั 65
3.10 เช่ือมข้ึนรูปโครงสร้าง
3.11 ประกอบแผน่ ไมก้ บั โครงเหล็ก
3.12 ประกอบอลมู ิเนียมโปรไฟลก์ บั แผน่ ไม้
3.13 ประกอบคานอลูมิเนียมโปรไฟล์
3.14 ติดต้งั รางกระดูกงู
3.15 ต่อสายและบดั กรีสาย

สารบัญรูป (ต่อ) ซ

รูปท่ี หน้า
3.16 เช่ือมโครงเหลก็ เพอ่ื ติดต้งั กลอ้ งมมุ สูง 66
3.17 เช่ือมโครงเหลก็ เพ่อื ติดต้งั กล่องควบคุม 66
3.18 หุ่นยนตป์ ลกู ผกั อตั โนมตั ิที่เสร็จสมบรู ณ์ 67
3.19 ออกแบบหนา้ จอการทางานของโปรแกรม 67
3.20 ไดอะแกรมการต่อวงจรท้งั หมด 68
3.21 ป่ มุ เลือกเช่ือมตอ่ Port อตั โนมตั ิ 69
3.22 เวลา ณ ปัจจุบนั จากโปรแกรม Microsoft Visual Basic 2010 69
3.23 ป่ มุ ควบคมุ การเคลื่อนที่แบบ Manual 69
3.24 ป่ มุ ควบคุมการปลูก รดน้า และใหป้ ๋ ุย แบบอตั โนมตั ิ 70
3.25 ป่ ุมควบคุมหวั ปลูกข้นึ ลงแบบ Manual 70
3.26 ภาพตาแหน่งของหวั ปลกู จากกลอ้ งมมุ สูง 71
3.27 ภาพจากกลอ้ งท่ีหวั ปลกู 71
4.1 หุ่นยนตป์ ลกู ผกั อตั โนมตั ิ 73
4.2 การทดลองการเคลื่อนที่ของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิ 74
4.3 ส่งั งานเคร่ืองผา่ นโปรแกรม 76
4.4 หนา้ จอการทางานของโปรแกรม 76
4.5 เลือกจุดท่ีจะใหห้ ัวปลูกเคล่ือนท่ีไป 77
4.6 หวั ปลกู เคลื่อนท่ีไปตามตาแหน่งที่กาหนด 77
4.7 วดั ระยะการเคลื่อนท่ีของแกน X ท่ีระยะ 84 cm. 78
4.8 วดั ระยะการเคลื่อนท่ีของแกน Y ท่ีระยะ 60 cm. 78
4.9 วดั ระยะการเคล่ือนท่ีของแกน Z ที่ระยะ 22 cm. 79
4.10 ภาพแสดงหนา้ ที่การใชง้ านแต่ละป่ มุ คาสง่ั 81
4.11 สัง่ ใหเ้ ครื่องทาการหยอดเมลด็ โดยกดที่ป่ ุมปลูก 82

ฌ

สารบัญรูป (ต่อ)

รูปท่ี หน้า
4.12 ภาพขณะเครื่องกาลงั หยอดเมลด็ 83
4.13 ภาพเมลด็ ภายในหลมุ ที่ทาการหยอดเมลด็ แลว้ 83
4.14 การทดลองการปล่อยน้าโดยใชป้ ๊ัมน้า 84
4.15 ตาแหน่งการรดน้า 86
4.16 กดสง่ั งานใหเ้ คร่ืองทาการรดน้าผา่ นโปรแกรม Microsoft Visual Basic 2010 87
4.17 จบั เวลาการรดน้า 87
4.18 วดั ตวงปริมาณของน้า 88
4.19 ตาแหน่งการรดน้าป๋ ยุ 90
4.20 กดส่งั งานใหเ้ คร่ืองทาการรดน้าป๋ ยุ ผา่ นโปรแกรม Microsoft Visual Basic 2010 91
4.21 จบั เวลาการรดน้าป๋ ุย 91
4.22 วดั ตวงปริมาณของน้าป๋ ยุ 92

ญ

สารบญั ตาราง

ตารางท่ี หน้า
2.1 ตารางแสดงการแยกชนิดของหุ่นยนตต์ ามลกั ษณะการหมุน 11
2.2 ตารางแสดงการแบ่งแยกกล่มุ หุ่นยนตต์ ามลกั ษณะการหมนุ 11
2.3 ขอ้ มูลเบ้ืองตน้ ของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐาน NEMA 20
2.4 ตารางแสดงรูปแบบการกระตนุ้ ขดลวดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบเวฟ
23
หรือฟลู สเตป็ 1 เฟส 24
2.5 ตารางแสดงรูปแบบการกระตนุ้ ขดลวดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบฟลู สเตป็ 2 เฟส 25
2.6 แสดงรูปแบบการกระตนุ้ ขดลวดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบคร่ึงสเตป็ หรือฮาลฟ์ สเตป็ 54
3.1 แผนการปฏิบตั ิงานและเอกสาร 55
3.2 งบประมาณ ณ วนั ที่ 12 มกราคม พ.ศ.2564 75
4.1 ตารางทดลองการเคลื่อนที่ตามแกน X , Y , Z 80
4.2 ตารางส่ังงานการทางานของเคร่ือง 81
4.3 ตารางทดลองการหยอดเมลด็ ผกั แบบอตั โนมตั ิ 85
4.4 ตารางทดลองการรดน้า 89
4.5 ตารางทดลองการรดน้าป๋ ุย

1

บทท่ี 1
บทนำ

1.1 ควำมสำคญั และท่มี ำ

เนื่องจากในปัจจุบนั ผูค้ นส่วนใหญ่ต่างหันมาดูแลสุขภาพกนั มากข้ึน ไม่ว่าจะเป็ นการกินเพื่อ
สุขภาพซ่ึงพชื ผกั ใหส้ ารอาหารท่ีสาคญั หลายชนิด เช่น วิตามิน แร่ธาตุ และใยอาหาร และใหส้ ารอื่น
ที่ไม่ใช่สารอาหาร เช่น ช่วยไม่ให้อนุมูลอิสระทาลายเน้ือเยื่อและผนังเซลล์ ช่วยชะลอการเส่ือม
สลายของเซลล์ แต่การกินผกั ก็อาจทาลายสุขภาพไดเ้ ช่นกนั เพราะผกั ท่ีซ้ือไปบริโภคอาจมีความ
เสี่ยงต่อการไดร้ ับสารพิษจากการอุปโภค การปลูกผกั กินเองจึงเป็ นอีกทางเลือกหน่ึงที่มนั่ ใจได้
ว่าไดก้ ินผกั ปลอดสารพิษ

ปัจจุบนั ในการทาการเกษตรก็จะมีเคร่ืองมือท่ีทนั สมยั มากข้ึน ไม่วา่ จะเป็นหุ่นยนต์ หรือระบบ
อตั โนมตั ิต่าง ๆ ที่เขา้ มาช่วยให้การทาการเกษตรง่ายมากยิ่งข้ึน เช่น การนาระบบอตั โนมตั ิมาใช้
ในการปลกู ผกั ซ่ึงทาใหผ้ ปู้ ลกู สะดวกสบายข้ึน

จากท่ีกลา่ วมาขา้ งตน้ การปลกู ผกั กินเองสามารถทาไดง้ ่าย แต่คนส่วนใหญ่มกั ไม่มีเวลาพอท่ีจะ
ปลูกและดูแลผกั ผูจ้ ดั ทาโครงการจึงมีแนวคิดท่ีจะพฒั นา “หุ่นยนต์ปลูกผกั อตั โนมตั ิ” เพื่อช่วย
แก้ปัญหาดังกล่าว โดยเครื่องน้ีจะทาการหยอดเมล็ดผกั รดน้า กาจัดวชั พืช และให้ป๋ ุยแบบน้า
จนพชื ผกั น้นั เจริญเติบโตไดเ้ ตม็ ท่ี

1.2 วัตถุประสงค์ของงำนวิจยั

1.2.1 เพอื่ สร้างหุ่นยนตป์ ลกู ผกั ท่ีสามารถหยอดเมลด็ ผกั รดน้าผกั และใหป้ ๋ ุยแบบน้าได้
1.2.2 เพอ่ื หาประสิทธิภาพการทางานของหุ่นยนตป์ ลูกผกั ท่ีสร้างข้ึน

1.3 ขอบเขตของงำนวจิ ัย

1.3.1 ใชไ้ มโครคอนโทรลเลอร์ Arduino MEGA 2560 ควบคมุ การทางานของมอเตอร์ได้
1.3.2 ใช้โปรแกรม Microsoft Visual Basic 2010 ในการออกแบบหน้าจอควบคุมการทางาน
ของหุ่นยนต์

2

1.3.3 ใชร้ ะบบกลไกของแขนกลคาร์ทีเซียน (Cartesian Robot Arm) ในการหยอดเมล็ดผกั
รดน้าผกั และใหป้ ๋ ุยแบบน้าได้

1.3.4 ใช้ Stepper Motor (Nema 17 HS44001) แรงบิด 4.5 N.m 1.7A ในการขบั เคล่ือนแขนกล
1.3.5 ใชก้ ลอ้ งเวบ็ แคมในการประมวลผลภาพเพ่ือควบคมุ การปลกู ผกั
1.3.6 ระบบสามารถปลูกผกั ได้ 1 แปลง ขนาด 150 x 100 เซนติเมตร
1.3.7 ตาแหน่งท่ีจะปลกู ผกั มีท้งั หมด 24 ตาแหน่ง (24 ตน้ )
1.3.8 ผกั ท่ีใชใ้ นการทดลอง ไดแ้ ก่ ผกั กวางตงุ้ ฮ่องเต้

1.4 ผลที่คำดว่ำจะได้รับ

1.4.1 ผใู้ ชจ้ ะลดการใชแ้ รงงานในการปลูก
1.4.2 ผใู้ ชจ้ ะไดร้ ับความสะดวกสบายในการปลกู ผกั และดูแลผกั
1.4.3 ผใู้ ชจ้ ะไดบ้ ริโภคผกั ที่ปลอดสารพิษ และปลกู ผกั กินเองไดใ้ นครัวเรือน

3

3

บทที่ 2
ทฤษฎแี ละงานวจิ ยั ทเ่ี กย่ี วข้อง

ในการจดั ทาโครงงานเรื่อง หุ่นยนต์ปลูกผกั อตั โนมตั ิ (Automatic Vegetable Garden Robot)
ผจู้ ดั ทาไดร้ วบรวมแนวคิดตา่ ง ๆ จากเอกสารท่ีเก่ียวขอ้ งดงั ต่อไปน้ี

2.1 แผนภาพบลอ็ กไดอะแกรมหลกั การทางาน

กลอ้ งมุมมองดา้ นบน แหล่งจ่ายไฟ 12 VDC
ของแปลงผกั

กลอ้ งท่ี Microsoft Visual Arduino Stepper Motor
แขนปลกู Basic 2010 MEGA 2560 Driver
TB6600

Relay

NEMA 17 Stepper Motor
ป๊ัมน้า แกน X,Y,Z

รูปที่ 2.1 บลอ็ กไดอะแกรมหลกั การทางานของหุ่นยนตป์ ลูกผกั อตั โนมตั ิ

4

2.2 การเตรียมดินปลูกพืชผัก

การปลูกพชื ผกั จาเป็นตอ้ งมีการเตรียมดินให้อุดมสมบูรณ์อยู่เสมอ เพราะผกั เป็นพืชท่ีเติบโตเร็ว
ตอ้ งการการบารุงมาก การปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดินโดยทว่ั ไปพบวา่ ยงั ไม่ถกู ตอ้ ง เพราะมี
การใชป้ ๋ ยุ เคมีเป็นส่วนใหญ่ และบางแห่งก็ใชแ้ ตป่ ๋ ุยเคมีเพยี งอย่างเดียว เพราะสะดวกและงา่ ยต่อการ
ปฏิบตั ิ การใส่แต่ป๋ ุยเคมีอย่างเดียวนาน ๆ ทาให้ดินเส่ือมแห้งแข็ง ไม่ร่วนซุย ไม่ซึมซับน้า และ
ขอ้ สาคญั ท่ีสุดจะเกิดการตรึงธาตุอาหารข้ึนในดิน อาหารของพืชบางชนิดไม่ละลายออกมาให้เป็ น
ประโยชน์ต่อพืช ทาให้พืชเกิดการขาดธาตุอาหาร หรือเกิดการละลายธาตุอา หารบางอย่าง
มากเกินไปจนเป็นพษิ ทาใหผ้ กั ออ่ นแอและเกิดโรคไดง้ ่าย

ฉะน้ันในการเตรียมดินที่จะปลูกพืชผกั ให้งามจะตอ้ งมีการปรับปรุงดินให้อุดมสมบูรณ์ด้วย
อินทรียวตั ถุเป็นส่วนใหญ่ ในการปลกู ผกั แตล่ ะคร้ังจะตอ้ งใส่ป๋ ยุ หมกั ป๋ ยุ คอก หรือป๋ ุยอินทรียอ์ ่ืน ๆ
ร่วมกบั การใส่ป๋ ุยวิทยาศาสตร์ ป๋ ุยอินทรียค์ วรใส่ท้งั หยาบและละเอียดไม่ควรใส่ละเอียดมากนกั
เพราะจะทาให้ดินแน่นเหนียวและระบายน้าได้ไม่ดี ป๋ ุยอินทรียท์ าให้พืชได้อาหารครบทุกชนิด
ทาให้ผกั งามแข็งแรง ป๋ ุยอินทรียจ์ ะเพ่ิมเช้ือจุลินทรียด์ ินบางชนิดที่คอยทาลายและปราบเช้ือโรคใน
ดินของผกั มากข้ึน เช่น เช้ือรา โรครากเน่า และไสเ้ ดือนฝอย

ความจริงเรื่องการใชป้ ๋ ุยอินทรียจ์ าพวกป๋ ุยคอก-ป๋ ุยหมกั กระทง่ั อุจจาระและปัสสาวะที่ผ่านการ
หมกั แลว้ ทาให้ผกั งาม เกษตรกรมีความเขา้ ใจดีมาต้งั แต่สมยั ด้งั เดิมแลว้ แต่พอมีป๋ ุยวิทยาศาสตร์
เขา้ มาซ่ึงมีคุณสมบตั ิใช้ง่าย ให้ผลผลิตสูงและโตเร็ว จึงมีการหันมาใช้ป๋ ุยวิทยาศาสตร์กนั มากข้ึน
จากปัญหาการปรับปรุงดงั กล่าวมาขา้ งตน้ แลว้ น้นั เกษตรกรจึงควรใชป้ ๋ ุยวิทยาศาสตร์ร่วมกับป๋ ุย
อินทรียจ์ ะทาใหไ้ ดผ้ ลผลิตท่ีดีข้ึน โดยใส่ป๋ ุยอินทรียใ์ นปริมาณมากกวา่ ป๋ ยุ วทิ ยาศาสตร์

สาหรับการเตรียมแปลงปลกู ผกั น้นั โดยทว่ั ไปมีการทากนั อยู่ 2 แบบ คือ
ข้นั ตอนท่ี 1 การยกร่องแบบธรรมดา คือการยกร่องแปลงข้ึนมาให้สูงข้ึน มีทางระบายน้าและ
ทางเดินรอบแปลงผกั ได้
ข้นั ตอนท่ี 2 การยกร่องแบบจีน มีคูน้าลอ้ มรอบ ใชก้ นั มากในบริเวณภาคกลาง หรือเขตที่ลุ่ม
ขนาดของแปลงกวา้ งประมาณ 6 เมตร ร่องน้ากวา้ ง 1.5-2.0 เมตร ลึกประมาณ 1.5-2.0 เมตร
การเตรียมดินในแปลงผกั แบง่ เป็น 2 ข้นั ตอนคอื
ข้ันตอนท่ี 1 การเตรี ยมดินช้ันแรก เป็ นข้ันตอนที่สาคัญท่ีสุดของการเตรี ยมดินปลูกพืช
การเตรียมดินข้ันแรกจะเป็ นตวั กาหนดความลึกของดินตามต้องการและมีผลไปถึงการรักษา
คุณสมบตั ิของดินและความช้ืนในดิน ทาใหด้ ินร่วนระบายน้าและอากาศไดด้ ี เป็นตน้
เคร่ืองมือที่ใชใ้ นการขุดพลิกดินข้นั แรก อาจจะเป็นไถหวั หมูในพ้นื ที่ที่ปรับระดบั เรียบร้อย ไม่มี
หิน รากไม้ ตอไม้ ถา้ เป็นดินเหนียวหรือมีช้นั ดานใตผ้ ิวดิน มีรากไม้ ตอไม้ ก็ใชไ้ ถจาน ในพ้ืนที่ท่ีมี

5

ดินแห้งและแขง็ มากใชเ้ คร่ืองไถหัวส่ิว สาหรับชาวสวนท่ีทาแปลงแบบยกร่อง มีคูน้าลอ้ มรอบและ
ให้แรงงานคนในการขุดพลิกดิน เครื่องมือท่ีใช้คือจอบสองง่าม การขุดพลิกดินในช้ันน้ีจะขุดลึก
ประมาณ 30-40 เซนติเมตร หลงั จากขุดพลิกแลว้ ตอ้ งตากดินใหแ้ หง้ ประมาณ 7 วนั เพื่อฆ่าเช้ือโรค
ในดินและแมลงศตั รูที่อยใู่ นดิน

ข้นั ตอนที่ 2 การเตรียมดินช้นั ท่ีสอง เป็ นการเตรียมดินต่อเนื่องจากการขุดพลิกดิน และตาก
ในข้นั ตอนแรกจุดประสงคก์ ็เพื่อพรวนหรือย่อยดินให้แตกเป็ นก้อนเล็กลง มีสภาพเหมาะสมกับ
เมล็ดหรือกลา้ ท่ีจะปลูกโดยใชล้ ูกกลิ้งขนาดเบาหรือจอบ เม่ือพรวนดินเป็นกอ้ นเล็กแลว้ ควรจะใส่
ป๋ ุยอินทรียแ์ ล้วคลุกเคล้าให้เขา้ กับดิน หรือหากจาเป็ นต้องใส่ปูนขาวเพื่อปรับดินให้เป็ นกลาง
(พีเอชระหว่าง 5.5-6.8) ท่ีใส่ในข้นั ตอนน้ีแลว้ คลุกเคลา้ ให้เขา้ กบั ดิน รดน้าให้ชุ่มและเตรียมหว่าน
เมล็ดหรือปลูกกล้าต่อไป แปลงปลูกผกั ควรจะทาความสะอาดอยู่เสมอซ่ึงเป็ นเรื่องสาคญั มาก
เพ่ือไม่ใหเ้ ป็ นท่ีสะสมของเช้ือโรคและเป็นที่หลบซ่อนตวั ของหนอนและแมลงศตั รูพืช เป็นการลด
หรือป้องกนั อนั ตรายต่อผกั ท่ีจะปลูกใหม่ สวนของผกั ที่พบว่าเป็ นโรคควรถอนไปเผาทาลายเสีย
มีการกาจดั วชั พชื อยเู่ สมอ ๆ โดยใชว้ ธิ ีถากหรือถอนออกใหห้ มดดีกวา่ การใชส้ ารเคมี

การทาสวนผกั ให้ได้ผลดีน้ันไม่ควรทาเป็ นแปลงใหญ่โตเหมือนการปลูกพืชไร่อ่ืน ๆ ตอ้ งทา
ในเน้ือที่ท่ีจากดั เทา่ ท่ีกาลงั แรงงานและความสามารถในการปรับปรุงดินและการดูแลเอาใจใส่พืชผกั
อยา่ งใกลช้ ิด ในการทาสวนผกั เพื่อการคา้ น้นั นบั วา่ จะหาป๋ ยุ อินทรียไ์ ดย้ ากข้ึนทุกที วิธีแกไ้ ขในเรื่อง
น้ีน่าจะทาไดโ้ ดยเกษตรกรช่วยกันเล้ียงสัตว์ เช่น หมู เป็ ด ไก่ ววั ฯลฯ เพื่อสร้างป๋ ุยอินทรียข์ ้ึนมา
ใชเ้ อง และทางท่ีดีควรหมกั ดว้ ยเพราะจะทาให้ไดป้ ๋ ุยอินทรียเ์ พ่ิมข้ึนถึง 10 เท่าตวั นอกจากน้นั เศษ
ใบพืชที่เหลือก็นากลับมาหมกั เป็ นป๋ ุยใช้ในแปลงได้อีก เกษตรกรควรรีบเร่งทาป๋ ุยอินทรีย์ข้ึน
ใช้เอง เพราะจะได้ลดต้นทุนการผลิตโดยไม่ต้องซ้ือป๋ ุยคอก และลดการใส่ป๋ ุยวิทยาศาสตร์
ที่ฟ่ ุมเฟื อยเกินความจาเป็ น และท่ีสาคญั คือทาให้ผกั งามสมบูรณ์มีภูมิตา้ นทานโรค ต่าง ๆ ได้ดี
ลดการใชส้ ารเคมีลงไปไดอ้ ีกดว้ ย ซ่ึงวิธีการน้ีในต่างประเทศกาลงั ตื่นตวั กนั มาก เช่น ประเทศญ่ีป่ ุน
ท่ีเกษตรกรพยายามใชป้ ๋ ยุ คอก-ป๋ ยุ หมกั แทนการใชป้ ๋ ยุ เคมี และสารเคมีอยา่ งไดผ้ ล

การฆ่าเช้ือในดิน ผกั บางประเภทท่ีเมล็ดพนั ธุ์มีราคาแพงผูป้ ลูกจะใชว้ ิธีเพาะเมล็ดให้งอกก่อน
แลว้ ค่อยยา้ ยไปปลูกในแปลงอีกคร้ังหน่ึง การเพาะเมล็ดเหล่าน้ีอาจจะเพาะในกระบะ เพาะในแปลง
เพาะ หรือในภาชนะอื่น เช่น ถุงกระดาษ หรือถุงพลาสติก เป็ นตน้ ในการเพาะเมล็ดน้นั วตั ถุท่ีใช้
เพาะโดยเฉพาะดินหรือส่วนผสมของดิน มกั จะมีโรคแมลง ไส้เดือนฝอย หรือเมลด็ วชั พืชปะปนอยู่
เสมอ ซ่ึงนับเป็ นอุปสรรคอย่างหน่ึงที่ทาให้การเพาะเมลด็ ไม่ไดผ้ ลดีเท่าที่ควร จึงจาเป็ นตอ้ งกาจดั
โรคแมลง และอุปสรรคอื่น ๆ ให้หมดเสียก่อนที่จะทาการเพาะเมล็ดวิธีการท่ีนิยมปฏิบตั ิกนั มาก
ไดแ้ ก่

6

- นาอุปกรณ์ที่ใช้เพาะ เช่น กระบะ เครื่องหยอดเมล็ด จอบ เสียม มาจุ่มลงในน้าเดือดหรือจุ่ม
ในน้ายา carbolic acid 1 % หรือ formaldehyde 2 %

- วสั ดุท่ีใชเ้ พาะ เช่น ดินผสม ขุยมะพร้าว ทราย หรือวสั ดุอ่ืน ๆ ซ่ึง จะรวมเรียกว่าดิน สามารถ
ทาการฆ่าเช้ือไดห้ ลายวธิ ีดว้ ยกนั เช่น การคว่ั ราดดว้ ยน้าร้อน การอบดว้ ยไอน้าร้อน (steam) การอบ
ดว้ ยไอร้อน (heated in the oven) และการใชส้ ารเคมี

- การฆ่าเช้ือในดินโดยวิธีอบดว้ ยไอน้าร้อนและการอบด้วยไอร้อน ตอ้ งทาให้ดินมีความช้ืน
เสียก่อนแลว้ จึงผา่ นไอน้าร้อน หรืออบดว้ ยไอร้อนที่อณุ หภมู ิ 180° F เป็นเวลาคร่ึงชวั่ โมง

- การคว่ั นาดินน้ันมาควั่ ในกระทะธรรมดาหรือจะใช้ภาชนะอื่น เช่น ถงั 200 ลิตร ดดั แปลง
ติดมือหมนุ ก็ได้

- การราดดว้ ยน้าร้อน วิธีน้ีตอ้ งตากดินให้แห้งก่อนประมาณ 7 วนั แลว้ ใชน้ ้าที่กาลงั ร้อนราดลง
ไปบนดินน้นั

- การใชส้ ารเคมี วิธีน้ีสามารถฆ่าเช้ือต่าง ๆ ในดินไดด้ ี แต่ดินน้นั ควรมีความช้ืนและมีอุณหภูมิ
6 5 – 7 5 °F สารเคมีท่ีจะนามาใช้ ไดแ้ ก่ Formaldehyde เป็นสารเคมีท่ีสามารถฆา่ เช้ือราไดด้ ี และฆ่า
เมลด็ วชั พชื บางชนิดไดด้ ว้ ย ใช้ Formalin 40 % ผสมกบั น้า อตั รา 1:50 โดยปริมาตร ราดสารน้ีลงไป
ในดินแลว้ ใชผ้ า้ พลาสติกคลมุ ไว้ 1 วนั แลว้ จึงเปิ ดผา้ พลาสติกออกเพ่ือใหแ้ ก๊สระเหยจนหมด ซ่ึงจะ
ใชเ้ วลาอยา่ งนอ้ ย 2 อาทิตย์ จึงจะใชไ้ ด้

- Methyl bromide สารเคมีชนิดน้ีไม่มีกลิ่น เวลาใชต้ อ้ งสวมหน้ากากป้องกนั พิษ ใช้ฉีด (inject)
ลงไปโนดิน อตั รา 4 ปอนด/์ 100 ตารางฟุต โดยวิธีบรรจุสารในภาชนะอดั ลมซ่ึงมีทอ่ เลก็ ติดอยู่ เวลา
ใชเ้ ปิ ดปลายท่อลงดิน เสร็จแลว้ คลมุ ดว้ ยผา้ พลาสติกไว้ 2 วนั

7

2.3 กวางต้งุ ฮ่องเต้

รูปที่ 2.2 ผกั กวางตงุ้ ฮ่องเต้
(ที่มา : https://vegetweb.com)

2.3.1 ถิ่นกาเนิดและการแพร่กระจายทางภูมิศาสตร์
มีถิ่นกาเนิดอยใู่ นประเทศจีน และมีหลกั ฐานบนั ทึกว่ามีการปลูกกนั ต้งั แต่สมยั ศตวรรษที่

5 มีการปลูกกันอย่างกวา้ งขวางทางตอนกลางและตอนใตข้ องประเทศจีน และหมู่เกาะไตห้ วนั
มีการนาเขา้ มาปลูกในเอเชียตะวนั ออกเฉียงใตใ้ นศตวรรษที่ 15 และเม่ือไม่นานมาน้ีเป็ นท่ีนิยม
ในทวีปยโุ รป อเมริกาเหนือ และออสเตรเลีย

2.3.2 ลกั ษณะทางพฤกษศาสตร์
เป็นพชื สองปี ไม่มีเน้ือไม้ แตน่ ิยมปลกู แบบพชื ปี เดียว ความสูงประมาณ 15-30 เซนติเมตร

และสูงไดถ้ ึง 70 เซนติเมตร เมื่อแทงช่อดอก การเรียงใบแบบสลบั แผ่นใบเรียบ สีเขียวเขม้ มีใบ
ประมาณ 15-30 ใบ ไม่ห่อปลี กา้ นใบกวา้ ง คลา้ ยทรงกระบอก หรือเป็ นแผ่นแบน กวา้ ง 1.5- 4
เซนติเมตร หนา 0.5-1 เซนติเมตร ทรงพุ่มต้งั ตรงเป็ นรูปทรงกระบอก กา้ นใบสีขาว สีขาวปน
เขียวจนถึงสีเขียว แผ่นใบรูปกลมจนถึงรูปไข่กลบั กวา้ งและยาว 7-20 เซนติเมตร ขอบใบเรียบ
ใบออ่ นนุ่ม ผวิ ใบเรียบและฉ่าน้า สีเขยี วจนถึงสีเขยี วเขม้ ใบเป็นมนั ช่อดอกแบบช่อกระจะ ดอกมีสี

8

เหลืองอ่อน ดอกเป็นดอกสมบูรณ์เพศ กลีบดอกกวา้ ง 6 มิลลิเมตร ยาว 12 มิลลิเมตร ผลแตกแบบ
ผกั กาด ผลยาว 2.5-6 เซนติเมตร กวา้ ง 3.5-6.5 มิลลิเมตร ผลผอมเรียวมีปลายเป็นจะงอยผอมเรียว
ยาว 2 เซนติเมตร มี 10-30 เมลด็ เมลด็ ค่อนขา้ งกลมสีแดงจนถึงสีน้าตาลดาเสน้ ผ่าศนู ยก์ ลางประมาณ
1 มิลลิเมตร

2.3.3 การใชป้ ระโยชน์
รับประทานส่วนต่างๆ ของลาตน้ ท่ีอยเู่ หนือดินเป็นอาหารจาพวกผกั มกั นิยมรับประทาน

ตน้ อ่อนที่ยงั ไม่เติบโตเตม็ ท่ี ใชร้ ับประทานสดและปรุงให้สุกร่วมกบั ผกั และเน้ือสตั วช์ นิดตา่ งๆ
2.3.4 คณุ คา่ ทางอาหาร
ส่วนท่ีรับประทานไดห้ นกั 100 กรัม ประกอบดว้ ยน้า 93 กรัม โปรตีน 1.7 กรัม ไขมนั

0.2 กรัม คาร์โบไฮเดรต 3.1 กรัม เสน้ ใย 0.7 กรัม เถา้ 0.8 กรัม เบตา้ แคโรทีน 2.3 มิลลิกรัม วิตามินซี
53 มิลลิกรัม พลงั งาน 86 กิโลจูล น้าหนกั เมลด็ 3-5 กรัม ต่อ 1,000 เมลด็

2.3.5 การขยายพนั ธุ์
ผกั กาดกวางตุง้ เป็ นพืชสองปี (biennial) ท่ีไม่มีเน้ือไม้ แต่มีการปลูกแบบพืชปี เดียว

ขยายพนั ธุโ์ ดยการเพาะเมลด็ พนั ธุ์ที่นิยมปลกู คอื พนั ธุ์เซ่ียงไฮ้
2.3.6 นิเวศวิทยา
ผกั กาดฮ่องเตส้ ามารถปลูกไดต้ ลอดท้งั ปี บนพ้ืนท่ีราบ ส่วนการผลิตเมล็ดพนั ธุ์น้ันตอ้ ง

กระทาบนพ้นื ท่ีสูงซ่ึงมีอากาศหนาวเยน็ ตอ้ งการอุณหภมู ิเฉลี่ย 5-12 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 10-40
วนั ในการกระตนุ้ ใหม้ ีการงอกของเมลด็ สายพนั ธุท์ นร้อนตอ้ งการอณุ หภมู ิต่านอ้ ยกว่า 40 วนั และ
การไดร้ ับอุณหภูมิต่านานเกินไปจะทาใหม้ ีการออกดอกเกิดข้ึนแมใ้ นระยะท่ีเป็นตน้ กลา้ ผกั ชนิดน้ี
ชอบแสงแดดจดั ไม่ตอ้ งการร่มเงา ไม่ทนต่อน้าท่วม ชอบดินทรายจนถึงดินร่วนปนเหนียว มีธาตุ
อาหารและอินทรียวตั ถุสูง ค่า pH 5.5-7.0 แต่ดินชนิดอื่นๆ เช่น ดินพีทท่ีเกิดจากซากทบั ถมของ
พีทมอส และดินภูเขาไฟที่มีธาตุอาหารเพียงพอ ก็สามารถปลูกผกั ชนิดน้ีไดเ้ ช่นกนั

2.3.7 สภาพแวดลอ้ มการปลูก
อุณหภูมิ ท่ีเหมาะสมต่อการเจริ ญเติบโตของผักกาดฮ่องเต้ อยู่ระหว่าง 20-25°C

แต่สามารถทนต่อสภาพอุณหภูมิสูงได้ดีกว่ากลุ่มผกั กาดหัว ดังน้ันจึงสามารถปลูกได้ตลอด
ท้งั ปี ผกั กาดฮ่องเตส้ ามารถเจริญเติบโตในดินแทบทุกชนิด แต่เจริญเติบโตไดด้ ีที่สุดในสภาพดิน
ร่วนปนทรายท่ีมีความอุดมสมบูรณ์ และอินทรียว์ ตั ถุสูง ค่าความเป็ นกรด-ด่าง อยู่ระหว่าง 6.0-6.8
ถึงแมผ้ กั กาดฮ่องเตจ้ ะทนต่ออุณหภูมิสูงไดด้ ีแต่ก็ไม่ทนต่อความแห้งแลง้ เนื่องจากเป็ นพืชอายุส้ัน

9

และเจริญเติบโตเร็ว ดงั น้นั แปลงปลูกควรตอ้ งมีความช้ืนสูงและตอ้ งการแสงแดดเต็มท่ีตลอดท้งั วนั
เพอื่ การสังเคราะหอ์ าหาร

2.3.8 การใชป้ ระโยชนแ์ ละคุณค่าทางอาหาร
การปฎิบตั ิดูแลรักษาผกั กาดฮ่องเตใ้ นระยะต่าง ๆ ของการเจริญเติบโต ผกั กาดฮ่องเตเ้ ป็น

ผกั ท่ีมีวิตามินสูง โดยเฉพาะอยา่ งย่ิงวิตามินเอ วิตามินซี นอกจากน้นั ยงั มีธาตุอาหารพวกแคลเซียม
และฟอสฟอรัสสูง นิยมนามาผดั กบั เน้ือสัตว์ ผดั น้ามนั หอย หรือตม้ เป็นแกงจือ รสชาติหวาน และ
กรอบ การเตรียมกลา้ เพาะกลา้ ผกั กาดฮ่องเตแ้ บบประณีตในถาดหลุม อายกุ ลา้ 15-20 วนั การเตรียม
ดิน ไถดินลึกประมาณ 15-20 ซม. หรือขุดดินตากแดดอย่างน้อย 14 วนั เพื่อกาจดั โรคแมลงและ
วชั พืช คลุกปูนขาวอตั รา 0-100 กรัม/ตร.ม. เกบ็ เศษวชั พืชออกจากแปลง

2.3.9 การปลกู
1. ใส่ป๋ ุยคอกอตั รา 1 กก./ตร.ม. และป๋ ุย 15-15-15 อตั รา 30 กรัม/ตร.ม. ลงในดิน พรวน

ดินใหล้ ะเอียด ข้ึนแปลงกวา้ ง 100-120 ซม. ใหร้ ่องห่าง 50 ซม. ปรับหนา้ แปลงใหเ้ รียบ
2. หากใชว้ ิธีหยอดเมด็ โดยตรง ใหใ้ ชน้ ิ้วกดหลุมลึก 0.5 ซม. หยอดเมลด็ 5 เมล็ดต่อหลุม

ระยะปลกู แลว้ แต่ความเหมาะสมของแต่ละฤดู กลบเมลด็ รดน้าใหช้ ุ่ม ฉีดพน่ เซฟวิน 85 ป้องกนั มด
เขา้ ทาลาย

3. หากยา้ ยปลกู ระยะปลกู ฤดูฝนและฤดูหนาว 25×20 ซม. ส่วนฤดูร้อน 20×20 ซม.
2.3.10 ขอ้ ควรระวงั

หากใช้วิธีการหยอดเมล็ดอย่าใช้ในปริมาณท่ีมากเกินไป ฉีดพ่นธาตุอาหารเสริมให้
สม่าเสมอ การให้ป๋ ุย ปลูกซ่อมตน้ ที่เสียหายภายใน 7 วนั หลงั ยา้ ยปลูก กาจดั วชั พืชทุก 15-20 วนั
หลงั ยา้ ยปลกู หรือเมลด็ งอก และทาการถอนแยกใหเ้ หลือ 2-3 ตน้ ขีดร่องลึก 2 ซม. ระหวา่ งแถวปลูก
โรยป๋ ุย 46-0-0 ลงไปแลว้ กลบดิน แลว้ รดน้า อาจเพ่ิมป๋ ุย 15-15-15 อตั รา 15-30 กรัม/ตร.ม. ฉีดพ่น
สารเคมีป้องกันกาจดั ศตั รูพืชตามความจาเป็ น และฉีดพ่นธาตุอาหารเสริม รดน้าให้สม่าเสมอ
การเก็บเก่ียวควรเก็บเกี่ยวก่อนออกดอก (อายุประมาณ 35-45 วนั หลงั ปลูก) อย่าปล่อยให้ต้นแก่
เกินไป คุณภาพจะต่าลง ตดั ตน้ เหนือระดับดินเล็กน้อย เด็ดใบเสียหรือใบเหลืองออก ควรเหลือ
ใบนอกไว้ 2-3 ใบ ป้องกนั ความเสียหายระหว่างการขนส่ง หากผลผลิตเปี ยกควรผ่ึงให้แหง้ ก่อนบรรจุ
ส่ง ไมค่ วรลา้ งผลผลิตเพราะจะทาใหเ้ น่าเสียหายไดง้ ่าย

10

2.4 ความหมายของหุ่นยนต์

สถาบนั หุ่นยนตอ์ เมริกา (The Robotics Institute Of America) ไดใ้ ห้ความหมายของหุ่นยนตว์ ่า
หุ่นยนตค์ ือเครื่องจกั รที่ถูกออกแบบใหส้ ามารถทางานไดห้ ลากหลายหนา้ ท่ี เพื่อใช้เคล่ือนยา้ ยวสั ดุ
ชิ้นงาน เคร่ืองมือ หรืออุปกรณ์พิเศษ ผ่านโปรแกรมควบคุมการเคล่ือนที่ต่างๆ สาหรับงานต่าง ๆ
ที่หลากหลายอยา่ งมีประสิทธิภาพ หุ่นยนตค์ ือเคร่ืองจกั รกลทุกชนิดท่ีออกแบบมาใหส้ ามารถทางาน
แทนมนุษยไ์ ดท้ ุกประเภทที่มนุษยไ์ ม่สามารถปฏิบตั ิงานได้และเป็ นการทางานอตั โนมตั ิ สามารถ
ทางานในรูปแบบท่ีซบั ซอ้ นและมีความยดึ หยนุ่

หุ่นยนตห์ รือภาษาองั กฤษเขียนวา่ Robot มาจากบทละครของนายคาเรล คาเปก (Karal Kapek)
นักแต่งนิยายชาวเช็ก เรื่อง R.U.R (Rossum’s Universal Robots) ซ่ึงหมายถึงคนงาน หุ่นยนต์คือ
เครื่องจกั รท่ีถูกควบคุมอตั โนมตั ิ สามารถเขียนโปรแกรมใหม่ได้ ใช้งานเอนกประสงค์ โปรแกรม
การเคลื่อนที่จะตอ้ งสามารถโปรแกรมใหเ้ คลื่อนท่ีไดอ้ ยา่ งนอ้ ย 3 แกนหรือมากกว่าหุ่นยนต์ อาจจะ
ยดึ อยกู่ บั ท่ีหรือยา้ ยตาแหน่ง (Mobile) เพื่อใชง้ านอตุ สาหกรรม

2.4.1 กฎของหุ่นยนต์
กฎของหุ่นยนตต์ ้งั ข้ึนโดย ไอแซค อซิมอฟ เพ่ือใช้กบั หุ่นยนตใ์ นนิยายวิทยาศาสตร์ของ

เขา โดยกฎเหล่าน้ีไมไ่ ดเ้ ก่ียวขอ้ งโดยตรงกบั หุ่นยนตใ์ นชีวิตจริงแต่อยา่ งใด ไดแ้ ก่
1. หุ่นยนตจ์ ะตอ้ งไมท่ าร้ายมนุษย์ หรืออยนู่ ่ิงเฉยปล่อยใหผ้ ทู้ ี่เป็นมนุษยอ์ ยใู่ นอนั ตรายได้
2. หุ่นยนตต์ อ้ งเช่ือฟังคาสัง่ ที่ไดร้ ับจากมนุษย์ ยกเวน้ คาส่ังดงั กลา่ วท่ีจดั แยง้ กบั กฎขอ้ แรก
3. หุ่นยนต์จะตอ้ งปกป้องการดารงคงอยู่ของตวั ตนไวต้ ราบเท่าท่ีการปกป้องน้ันมิได้

ขดั แยง้ ตอ่ กฎขอ้ แรกหรือกฎขอ้ ท่ีสอง
2.4.2 ชนิดของหุ่นยนต์
โ ด ย ทั่ว ไ ป ก า ร แ บ่ ง ช นิ ด ข อ งหุ่ น ย น ต์จ ะแ บ่ ง ต าม ลัก ษณ ะรู ป ท ร ง ข อ ง พ้ืน ท่ี ทางาน

(Envelope Geometric) แต่ก่อนจะอธิบายชนิดของหุ่นยนต์มาอธิบายการทางานของจุดต่อ (Joint)
ของหุ่นยนต์ อตุ สาหกรรมซ่ึงในข้นั พ้นื ฐานมี 2 ชนิดดว้ ยกนั ดงั น้ี

11

ตารางท่ี 2.1 ตารางแสดงการแยกชนิดของหุ่นยนตต์ ามลกั ษณะการหมุน

ชนิด สัญลกั ษณ์ หมายเหตุ

Revolute (R) เป็ นการหมุนรอบแกน

Prismatic (P) การคลื่อนท่ีเชิงเส้น

จุดต่อ (Joint) ท้ังสองแบบเมื่อนามาต่อเข้าด้วยกันอย่างน้อย 3 แกนหลกั จะได้พ้ืนที่
ทางาน (Work envelope) ท่ีมีลกั ษณะแตกตา่ งกนั ไป ซ่ึงสามารถนามาแบง่ ชนิดของหุ่นยนตไ์ ด้ ดงั น้ี

ตารางที่ 2.2 ตารางแสดงการแบ่งแยกกลุม่ หุ่นยนตต์ ามลกั ษณะการหมุน

ชนิดของหุ่นยนต์ แกนที่ 1 (เอว) แกนที่ 2 (ไหล่) แกนที่ 3 (ข้อศอก)
P
Cartesian P P P
P
Cylindrical P P R
R
Spherical R R

SCARA R P

Articulated R R

1. หุ่นยนตช์ นิดคาร์ทีเซียน (Cartesian (gantry) Robot)
แกนท้งั 3 ของหุ่นยนต์จะเคลื่อนเป็ นแบบเชิงเส้น (Prismatic) ถา้ โครงสร้างมีลกั ษณะ

คลา้ ย Overhead Crane จะเรียกว่าเป็นหุ่นยนตช์ นิด gantry แต่ถา้ หุ่นยนตไ์ ม่มีขาต้งั หรือขาเป็ นแบบ
อ่ืนเรียกวา่ ชนิด Cartesian

12

รูปที่ 2.3 หุ่นยนต์ Cartesian (gantry) Robot
(ที่มา : https://www.applicadthai.com/articles)

ขอ้ ดี
- เคลื่อนท่ีเป็นแนวเสน้ ตรงท้งั 3 มิติ
- การเคลื่อนท่ีสามารถทาความเขา้ ใจงา่ ย
- มีส่วนประกอบงา่ ยๆ
- โครงสร้างแขง็ แรงตลอดการเคล่ือนท่ี
ขอ้ เสีย
- ตอ้ งการพ้ืนที่ติดต้งั มาก
- บริเวณที่หุ่นยนตเ์ ขา้ ไปทางานไดจ้ ะเลก็ กวา่ ขนาดของตวั หุ่นยนต์
- ไมส่ ามารถเขา้ ถึงวตั ถุจากทิศทางขา้ งได้
- แกนแบบเชิงเสน้ จะ Seal เพอ่ื ป้องกนั ฝ่นุ และของเหลวไดย้ าก
การประยกุ ตใ์ ชง้ าน
เน่ืองจากโครงสร้างมีความแข็งแรงตลอดแนวการเคลื่อนที่ ดังน้ันจึงเหมาะกับงาน
เคล่ือนยา้ ย หนกั ๆ หรือเรียกวา่ งาน Pick-and-Plane เช่น ใชโ้ หลดชิ้นงานเขา้ เครื่องจกั รกล (Machine
loading) ใช้จัดเก็บชิ้นงาน (Stacking) นอกจากน้ียงั สามารถใช้ในการงานประกอบ (Assembly)
ท่ีไม่ตอ้ งการ เขา้ ถึงในลกั ษณะที่มีมุมหมนุ เช่น ประกอบอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และงาน Test ตา่ ง ๆ
2. หุ่นยนตช์ นิดทรงกระบอก (Cylindrical Robot)
หุ่นยนตป์ ระเภทน้ีจะมีแกนที่ 2 (ไหล่) และแกนท่ี 3 (ขอ้ ศอก) เป็นแบบหมุน (revolute)
ทาใหก้ ารเคล่ือนท่ีไดพ้ ้นื ที่การทางานเป็นรูปทรงกระบอกดงั รูปที่ 2.4

13

รูปท่ี 2.4 หุ่นยนต์ Cylindrical Robot
(ท่ีมา : https://www.applicadthai.com/articles)

ขอ้ ดี
- มีส่วนประกอบไม่ซบั ซอ้ น
- การเคลื่อนที่สามารถเขา้ ใจงา่ ย
- สามารถเขา้ ถึงเครื่องจกั รกลท่ีมีการเปิ ด- ปิ ด หรือเข้าไปในบริเวณท่ีเป็ นช่องหรือ
โพรงไดง้ ่าย (Loading) เช่น การโหลดชิ้นงานเขา้ เคร่ือง CNC
ขอ้ เสีย
- มีพ้นื ท่ีทางานจากดั
- แกนท่ีเป็นเชิงเสน้ มีความยงุ่ ยากในการ seal เพือ่ ป้องกนั ฝ่นุ และของเหลว
การประยกุ ตใ์ ชง้ าน
โดยทวั่ ไปจะใชใ้ นการหยบิ ยกชิ้นงาน (Pick-and-Place) หรือป้อนชิ้นงานเขา้ เครื่องจกั ร
เพราะสามารถเคลื่อนที่เขา้ ออกบริเวณท่ีเป็นโพรงเลก็ ๆ ไดส้ ะดวก
3. หุ่นยนตช์ นิดทรงกลม (Spherical Robot(Polar))
มีสองแกนที่เคลื่อนที่ในลกั ษณะการหมุน (Revolute Joint) คือแกนที่ 1 (เอว) และแกน
ที่ 2 (ไหล่) ส่วนแกนที่ 3 (ขอ้ ศอก) จะเป็นลกั ษณะของการเคลื่อนที่แนวเสน้ ตรง ดงั รูปที่ 2.5

14

รูปที่ 2.5 หุ่นยนต์ Spherical Robot
(ท่ีมา : https://www.applicadthai.com/articles)

ขอ้ ดี
- มีปริมาตรการทางานมากข้นึ เนื่องจากการหมนุ ของแกนที่ 2 (ไหล)่
- สามารถท่ีจะกม้ ลงมาจบั ชิ้นงานบนพ้นื ไดส้ ะดวก
ขอ้ เสีย
- มีระบบพกิ ดั (Coorinate) และส่วนประกอบท่ีซบั ซอ้ น
- การเคล่ือนท่ีและระบบควบคุมมีความซบั ซอ้ นข้นึ
การประยกุ ตใ์ ชง้ าน
ใชใ้ นงานที่มีการเคล่ือนที่ในแนวต้งั (Vertical) เพยี งเลก็ นอ้ ย เช่น การโหลดชิ้นงานเขา้
ออกจากเคร่ืองปั๊ม (Press) หรืออาจจะใชง้ านเชื่อมจุด (Spot Welding)
4. หุ่นยนตช์ นิดสการ่า (SCARA Robot)
หุ่นยนต์ SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) จะมีลกั ษณะแกนที่ 1
(เอว) และแกนที่ 3 (ขอ้ ศอก) หมุนรอบแกนแนวต้งั และแกนที่ 2 จะเป็นลกั ษณะการเคล่ือนที่ข้ึนลง
(Prismatic) ดงั รูปท่ี 2.6 หุ่นยนต์ SCARA จะเคล่ือนที่ไดร้ วดเร็วในแนวระนาบและมีความแม่นยา
สูง

15

รูปที่ 2.6 หุ่นยนตS์ CARA Robot
(ที่มา : https://www.applicadthai.com/articles)

ขอ้ ดี
- สามารถเคลื่อนที่ในแนวระนาบและข้ึนลงไดร้ วดเร็ว
- มีความแม่นยาสูง
ขอ้ เสีย
- มีพ้ืนที่ทางานจากดั
- ไม่สามารถหมนุ (rotation) ในลกั ษณะมุมต่าง ๆ ได้
- สามารถยกน้าหนกั (Payload) ไดไ้ มม่ ากนกั
การประยกุ ตใ์ ชง้ าน
เนื่องจากการเคล่ือนท่ีในแนวระนาบและข้ึนลงไดร้ วดเร็วจึงเหมาะกบั งานประกอบ
ชิ้นส่วนทางอิเลก็ ทรอนิกส์ซ่ึงตอ้ งการความรวดเร็วและความเคลื่อนที่ก็ไม่ตอ้ งการการหมุนมากนกั
แต่จะไม่เหมาะกับงานประกอบชิ้นส่วนทางกล (Mechanical part) ซ่ึงส่วนใหญ่การประกอบจะ
อาศยั การหมุน (rotation) ในลกั ษณะมุมต่างๆ นอกจากน้ี Scara robot ยงั เหมาะกบั งานตรวจสอบ
(Inspection) งานบรรจุภณั ฑ์ (Packaging)
5. หุ่นยนตช์ นิดขอ้ ต่อ (Articulated Arm (Revolute)
ทุกแกนการเคลื่อนที่จะเป็ นแกนหมุน (Revolute) รูปแบบการเคลื่อนท่ีจะคลา้ ยกับ
แขนคน ซ่ึงจะประกอบดว้ ยช่วงเอว ท่อนแขนบน ท่อนแขนล่าง ขอ้ มือ การเคล่ือนท่ีทาให้ไดพ้ ้ืนที่
การทางานดงั รูปท่ี 2.7

16

รูปท่ี 2.7 หุ่นยนต์ Articulated Robot
(ที่มา : https://www.applicadthai.com/articles)

ขอ้ ดี
- เนื่องจากทุกแกนจะเคล่ือนที่ในลกั ษณะของการหมุนทาให้มีความยึดหยุ่นสูงในการเขา้ ไปยงั
จุดตา่ งๆ บริเวณขอ้ ต่อ (Joint) สามารถ Seal เพอ่ื ป้องกนั ฝ่นุ ความช้ืน หรือน้าไดง้ ่าย
- มีพ้ืนที่การทางานมาก
- สามารถเขา้ ถึงชิ้นงานท้งั จากดา้ นบน ดา้ นลา่ ง
- เหมาะกบั การใชม้ อเตอร์ไฟฟ้า เป็นชุดขบั เคลื่อน
ขอ้ เสีย
- มีระบบพิกดั (Coordinate) ท่ีซบั ซอ้ น
- การเคลื่อนท่ีและระบบควบคุมทาความเขา้ ใจไดย้ ากข้นึ
- ควบคมุ ใหเ้ คล่ือนท่ีในแนวเสน้ ตรง (Linear) ไดย้ าก
- โครงสร้างไม่มน่ั คงตลอดช่วงการเคล่ือนที่เพราะบริเวณขอบ Work envelope ปลายแขน
จะมีการสั่น
- ทาใหค้ วามแมน่ ยาลดลง
การประยกุ ตใ์ ชง้ าน
หุ่นยนต์ชนิดน้ีสามารถใช้งานได้กวา้ งขวางเพราะสามารถเขา้ ถึงตาแหน่งต่าง ๆ ได้ดี เช่น
งานเช่ือม Spot Welding, Path Welding, งานยกของ,งานตดั ,งานทากาว,งานที่มีการเคล่ือนที่ยาก ๆ
เช่น งานพ่นสี งาน sealing ฯลฯ

17

2.5 สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์

สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ เป็นมอเตอร์ท่ีหมุนตามจานวนองศาหรือตามจานวนรอบท่ีตอ้ งการ ท้งั น้ีความ
ละเอียดของการหมุนจะข้ึนอยู่กบั จานวนองศาต่อหน่ึงจงั หวะการหมุน เน่ืองจากการหมุนของ
มอเตอร์ชนิดน้ีมีการหมุนเป็นจงั หวะ หลกั การทางานของสเต็ปปิ้ งมอเตอร์จะทางานโดยการกระตุน้
ขดลวดในแต่ละขดลวดบนสเตเตอร์เพื่อให้มอเตอร์หมุนและในการกระตุน้ ขดลวดน้ีต้องป้อน
กระแสไฟแบบต่อเนื่องในรูปแบบที่ถูกต้อง จึงจะสามารถขบั สเต็ปปิ้ งมอเตอร์ให้หมุนตามที่
ตอ้ งการ ลกั ษณะของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ ดงั รูปท่ี 2.8

2.5.1 ชนิดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์
ในอดีตมีการแบ่งชนิดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ตามลกั ษณะโครงสร้างซ่ึงแบ่งไดเ้ ป็น 3 ชนิด

คือ แบบแม่เหล็กถาวรหรือ PM (Permanent Magnet), แบบปรับค่าความตา้ นทานแม่เหล็กไดห้ รือ
VR (Variable Reluctance) และแบบผสมหรือไฮบริด (Hybrid) ซ่ึงเป็นการผสมกนั ระหวา่ งแบบ PM
และ VR ในปัจจุบนั น้ีสเต็ปปิ้ งมอเตอร์ส่วนใหญ่เป็ นแบบไฮบริด เน่ืองจากสามารถทาให้มีความ
ละเอียดในการเคลื่อนที่ของแกนไดส้ ูงถึง 0.9 องศาต่อสเต็ป (ซ่ึงเป็ นขอ้ ดีของแบบ VR) และให้
แรงบิดหรือทอร์กที่สูงโดยใชพ้ ลงั งานต่า (เป็นขอ้ ดีของแบบ PM) ในรูปท่ี 2.8 แสดงโครงสร้างอยา่ ง
ง่ายของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบไฮบริด

รูปที่ 2.8 โครงสร้างอยา่ งงา่ ยของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์
(ท่ีมา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)

18

ดงั น้ันการกาหนดชนิดของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ในยุคต่อมาจนถึงปัจจุบนั จึงพิจารณาท่ี
ลกั ษณะของการพนั ขดลวด การต่อสายออกมาใชง้ านและวงจรขบั ซ่ึงแบ่งเป็ น 2 ชนิดหลกั ๆ คือ
ชนิดไบโพลาร์ (bipolar) และชนิดยนู ิโพลาร์ (uni-polar)

2.5.2 สเตป็ เปอร์มอเตอร์แบบไบโพลา่ ร์
มีลกั ษณะการพนั ขดลวดของมอเตอร์แสดงในรูปที่ 2.9 แบ่งออกเป็ น 2 ขดที่ไม่มีแท็ป

กลาง ทาใหบ้ างคร้ังจึงเรียกสเตป็ เปอร์มอเตอร์แบบน้ีวา่ เป็นสเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ 2 เฟส การขบั
ให้มอเตอร์แบบน้ีหมุนจะตอ้ งป้อนแรงดันต่างข้วั กนั ให้แก่ขดลวดแต่ละขด ทาให้วงจรขบั สเต็ป
เปอร์มอเตอร์แบบน้ีคอ่ นขา้ งซบั ซอ้ น

รูปที่ 2.9 ลกั ษณะการพนั ขดลวดสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบไบโพลา่ ร์
(ท่ีมา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)

2.5.3 สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบยนู ิโพล่าร์
มีลกั ษณะการพนั ขดลวดของมอเตอร์แสดงในรูปท่ี 2.10 มีดว้ ยกนั 2 แบบคือ แบบ 5 และ

6 สาย บางคร้ังเรียกสเต็ปปิ้ งมอเตอร์แบบน้ีวา่ เป็นสเต็ปปิ้ งมอเตอร์แบบ 4 เฟส การขบั จะตอ้ งป้อน
สัญญาณเขา้ ท่ีข้วั หรือเฟสของมอเตอร์ใหเ้ รียงลาดบั อยา่ งถกู ตอ้ ง มอเตอร์จึงจะสามารถหมุนไดอ้ ย่าง
ราบรื่น สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบน้ีมีการพนั ขดลวด 2 ขดบนแต่ละข้วั แม่เหล็กของสเตเตอร์ แต่ละขด
แบ่งเป็น 2 เฟส รวมมอเตอร์ท้งั ตวั จะมี 4 เฟสคือ เฟส 1, 2, 3 และ 4 มีการต่อสายออกมาจากขดลวด
แต่ละขดเพื่อจ่ายไฟเล้ียง ทาให้สเต็ปปิ้ งมอเตอร์แบบน้ีมีท้งั แบบ 5 สายและ 6 สาย ถา้ เป็ นแบบ

19

5 สาย จะเป็นการนาสายไฟเล้ียงของขดลวดท้งั สองมาต่อรวมกนั เป็นสายเดียว สาหรับในบทความ
น้ีจะเน้นหนักไปท่ีสเต็ปปิ้ งแบบยูนิโพล่าร์น้ี เนื่องจากสามารถหาได้ง่ายกว่า และใช้วงจรขบั ท่ีมี
ความซบั ซอ้ นนอ้ ยกวา่ มาก

รูปท่ี 2.10 ลกั ษณะการพนั ขดลวดสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ยนู ิโพลา่ ร์
(ท่ีมา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)
2.5.4 ขนาดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐาน
เพ่ือให้การเลือกใช้งานสเต็ปปิ้ งมอเตอร์เป็ นสากลจึงไดม้ ีการกาหนดมาตรฐานขนาด
ของสเต็ปปิ้ งมอเตอร์ข้ึน ภายใตข้ อ้ ตกลงร่วมกนั ของสมาคมผูผ้ ลิตชิ้นส่วนทางไฟฟ้าแห่งชาติหรือ
NEMA (National Electrical Manufacturer’s Assocation) ได้ทาการกาหนดขนาดมาตรฐานของ
สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ออกมา โดยแบง่ ตามลกั ษณะรูปร่างของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ดงั น้ี
1. รู ปลูกบาศก์ (Cube) มีด้วยกัน 4 ขนาดคือ NEMA 14, 15, 16 และ 17 ดังแสดง
รายละเอียดในตารางที่ 2.3

20

ตารางท่ี 2.3 ขอ้ มูลเบ้ืองตน้ ของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐาน NEMA

รูปร่าง NEMA ขนาดด้านหน้า ระยะห่างของรูยึด
(นวิ้ ) (นวิ้ )
1.024
14 1.38 1.220
1.220
15 1.57 1.220

16 1.57

17 1.65

2. ทรงกระบอก (Cylinder) มีขนาดเดียวคือ NEMA 23 ดงั แสดงรายละเอียดในรูปท่ี 2.11

รูปท่ี 2.11 ขอ้ มลู เบ้ืองตน้ ท่ีควรทราบของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐาน NEMA23 รูปทรงกระบอก
(ที่มา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)

ขอ้ มูลทางเทคนิคท่ีสาคญั
1. เสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลางของแกนหมนุ 0.25 นิ้ว
2. เส้นผา่ นศูนยก์ ลางของร่องแกน 1.5 นิ้ว
3. จานวนสเตป็ ต่อรอบ 200 สเตป็ (1.8 องศา/สเตป็ )
4. ขนาดเสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางของตวั ถงั มอเตอร์ 2.2 นิ้ว

21

3. ทรงกระป๋ องซ้อน (Stack can) สเต็ปเปอร์มอเตอร์ท่ีมีรูปร่างแบบน้ีจะมีขนาดท่ีไม่แน่นอน
แตส่ ่วนใหญจ่ ะมีขนาดเลก็ คอื มีขนาดเส้นผา่ นศูนยก์ ลางประมาณ 2 นิ้ว รายละเอียดทางเทคนิคอ่ืนๆ
แสดงในรูปท่ี 2.12

รูปที่ 2.12 ขอ้ มูลเบ้ืองตน้ ท่ีควรทราบของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์มาตรฐานทรงกระป๋ องซอ้ น
(ที่มา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)

ขอ้ มูลทางเทคนิคท่ีสาคญั
1. เสน้ ผา่ นศูนยก์ ลางของแกนหมนุ มีหลายขนาด
2. ไม่มีร่องแกน
3. จานวนสเตป็ ตอ่ รอบ 24 หรือ 48 สเตป็ (15 องศา/สเตป็ หรือ 7.5 องศา/สเตป็ )
4. ขนาดเส้นผา่ นศูนยก์ ลางของตวั ถงั มอเตอร์มีหลายขนาดจนถึงประมาณ 2.2 นิ้ว
5. ท่ีปลายของแกนหมุนมกั จะติดต้งั เฟื องเพอ่ื ใชใ้ นการขบั เคล่ือนกลไกเช่ือมตอ่
2.5.5 การกระตนุ้ และควบคมุ การหมุนของสเตป็ เปอร์มอเตอร์แบบยนู ิโพลา่ ร์
การกระตุน้ และควบคุมการหมุนของมอเตอร์ให้เคลื่อนที่ไปแต่ละสเต็ปทาไดโ้ ดยจ่าย
กาลงั ไฟฟ้าไปยงั ขดลวดแตล่ ะขดบนสเตเตอร์ ซ่ึงตอ้ งป้อนเป็นแบบซีเควนเชียลในรูปแบบท่ีถูกตอ้ ง
ดว้ ย สามารถแบ่งไดเ้ ป็น 3 รูปแบบคือ แบบเวฟ (wave) หรือแบบฟูลเตป็ 1 เฟส (full step 1-phase)
แบบฟลู สเตป็ 2 เฟส และแบบคร่ึงสเตป็ (half step)

22

2.5.6 การกระตนุ้ สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบเวฟหรือฟูลสเตป็ 1 เฟส
เป็นการกระตนุ้ ท่ีมีรูปแบบงา่ ยท่ีสุด โดยทาการกระตนุ้ ขดลวดทีละขดในเวลาหน่ึงไล่เรียง

ถดั กนั ไป เช่น เร่ิมตน้ ท่ีขดที่ 1, 2, 3, 4 แลว้ วนกลบั มาขดท่ี 1 วนไปเรื่อยๆ หรือเร่ิมที่ขดที่ 1 แลว้ ยอ้ น
ไปยงั ขดท่ี 4, 3, 2 แลว้ กลบั มายงั ขดท่ี 1 อีกคร้ัง ซ่ึงทาใหท้ ิศทางของการหมุนสวนกนั ในการกระตุน้
รูปแบบน้ีจึงมีขดลวดเพียงขดเดียวในเวลาหน่ึงท่ีถูกกระตุน้ เท่าน้ัน วงจรกระตุน้ แบบน้ีมีราคาถูก
และงา่ ย ข้นั ตอนการทางานต่างๆ แสดงดงั ในตารางท่ี 2.3

ตารางท่ี 2.4 แสดงรูปแบบการกระตุน้ ขดลวดของเสตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบเวฟหรือฟลู สเตป็ 1 เฟส
สเตป็ ที่ ขดลวดท่ี 1 ขดลวดที่ 2 ขดลวดท่ี 3 ขดลวดที่ 4
1 ทางาน - - -
2 - ทางาน - -
3 - - ทางาน -
4 - - - ทางาน

2.5.7 การกระตนุ้ แบบฟลู สเตป็ 2 เฟส
เป็ นการกระตุน้ ซ่ึงคลา้ ยกบั แบบฟูลสเต็ปหน่ึงเฟส แต่การกระตุน้ แบบน้ีจ่ายกาลงั ไฟฟ้า

ไปท่ีขดลวด 2 ขดท่ีอยู่ใกลก้ นั ในเวลาเดียวกนั และเรียงถดั กนั ไปเช่นเดียวกบั แบบฟูลสเต็ป 1 เฟส
ดงั ตวั อยา่ ง ขดลวดชุดแรกที่ถกู กระตนุ้ จะเป็นขดท่ี 1 และ 2 ตามดว้ ยการกระตนุ้ ขดท่ี 2 และ 3 ต่อไป
เป็นขดที่ 3 และ 4 ถดั ไปเป็นขดท่ี 4 และ 1 แลว้ กลบั มาท่ีขดท่ี 1 และ 2 วนไปตามลาดบั เช่นน้ี หรือ
เริ่มที่ขด 1 และ 4 ตามดว้ ยขดท่ี 4 และ 3 ถดั ไปเป็ นขดที่ 3 และ 2 ต่อไปเป็ นขดที่ 2 และ 1 แลว้ วน
กลบั มาที่ขดที่ 1 และ 4 ทิศทางการหมุนจะสวนทางกนั การกระตุน้ สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบน้ีสามารถ
เพ่ิมแรงบิดได้มากกว่าแบบฟูลสเต็ป 1 เฟส โรเตอร์จะเคล่ือนท่ีด้วยแรงดึงอย่างเต็มแรงจาก
2 ขดลวดที่ถูกกระตุ้นพร้อมกัน และเคล่ือนท่ีต่อไปด้วยแรงดึงจากอีก 2 ขดลวดถดั ไป สาหรับ
ขอ้ เสียคือการกระตนุ้ แบบน้ีตอ้ งใชก้ าลงั ไฟฟ้ามากข้นึ ข้นั ตอนการทางานตา่ ง ๆ แสดงดงั ในตารางท่ี
2.5

23

ตารางท่ี 2.5 แสดงรูปแบบการกระตุน้ ขดลวดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบฟลู สเตป็ 2 เฟส

สเตป็ ท่ี ขดลวดที่ 1 ขดลวดท่ี 2 ขดลวดที่ 3 ขดลวดที่ 4

1 ทางาน ทางาน - -

2 - ทางาน ทางาน -

3 - - ทางาน ทางาน

4 ทางาน - - ทางาน

2.5.8 การกระตนุ้ แบบคร่ึงสเตป็ หรือฮาลฟ์ สเตป็
เป็นรูปแบบที่ผสมผสานระหว่างการกระตุน้ แบบฟูลสเต็ป 1 และ 2 เฟส เพ่ือเพ่ิมจานวน

ของสเต็ปต่อรอบอีกเท่าตวั หน่ึง ในระบบน้ีจะกระตุน้ ขดลวดเรียงกันไปเป็ นลาดับดงั น้ี เริ่มจาก
ขดลวดที่ 1, 1 และ 2, 2, 2 และ 3, 3, 3 และ 4, 4, 4 และ 1 แลว้ วนกลบั มายงั ขดลวดท่ี 1 แรงบิดท่ีได้
จากการกระตุน้ แบบน้ีจะเพิ่มมากข้ึนอีก เพราะช่วงสเต็ปมีระยะส้ันลง แต่ละสเต็ปเกิดแรงดึงจาก
ขดลวด 2 ขดท่ีถูกกระตุน้ พร้อมกนั ความถูกตอ้ งของตาแหน่งมีเพ่ิมมากข้ึน แต่ตอ้ งพึงระวงั ไวอ้ ีก
ประการหน่ึงว่าเม่ือกระตุน้ ให้ทางานในรูปแบบน้ีจะตอ้ งทาการหมุนถึง 2 สเต็ป จึงจะได้เท่ากบั
ระยะเท่ากบั 1 สเต็ปเต็มของการควบคุมใน 2 แบบแรก สาหรับแหล่งจ่ายกาลงั ไฟฟ้าตอ้ งใชข้ นาด
เทา่ กบั แบบ 2 เฟสเป็นอยา่ งนอ้ ย จึงจะเพยี งพอ ข้นั ตอนการทางานตา่ งๆ แสดงดงั ในตารางที่ 2.6

ตารางท่ี 2.6 แสดงรูปแบบการกระตุน้ ขดลวดของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบคร่ึงสเตป็ หรือฮาลฟ์ สเตป็

สเตป็ ท่ี ขดลวดท่ี 1 ขดลวดที่ 2 ขดลวดที่ 3 ขดลวดที่ 4

1 ทางาน - - -

2 ทางาน ทางาน - -

3 - ทางาน - -

4 - ทางาน ทางาน -

5 - - ทางาน -

6 - - ทางาน ทางาน

7 - - - ทางาน

8 ทางาน - - ทางาน

24

2.5.9 การทางานของสเตป็ เปอร์มอเตอร์แบบไฮบริด
สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบไฮบริดมีแมเ่ หลก็ ถาวรที่มีลกั ษณะเป็นทรงกระบอกที่มีข้วั เหนือและ

ใตส้ ลบั กนั ตามแนวของทรงกระบอกทาหนา้ ที่เป็นส่วนของโรเตอร์ ขดลวดท้งั 4 เฟสท่ีพนั รอบแกน
เหล็กทาหน้าที่เป็ นสเตเตอร์ที่มีข้วั แม่เหล็กเปล่ียนแปลงตามสัญญาณกระตุ้นท่ีส่งเข้าไปในตวั
มอเตอร์ ทาให้เกิดแรงดูดและแรงผลกั กบั โรเตอร์ทาให้แกนของมอเตอร์เกิดการหมุนและล็อก
ตาแหน่งไดต้ ามท่ีผใู้ ชง้ านตอ้ งการ

รูปที่ 2.13 ภาพจาลองของการหมนุ ของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบยนู ิโพล่าร์
(ท่ีมา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)
ในรูปท่ี 2.13 แสดงภาพจาลองของการหมุนของสเตป็ ปิ้ งมอเตอร์ที่มีความละเอียด 15 องศา
ต่อสเต็ป นั่นคือ มีจานวนสเต็ปของการหมุนครบรอบเท่ากับ 24 สเต็ปได้ โดยใช้การขบั แบบ
ฟูล สเต็ป 1 เฟส เม่ือป้อนสัญญาณพลั ส์กระตุน้ เขา้ ที่เฟส P1 ทาใหเ้ กิดข้วั แม่เหล็กใตข้ ้ึน จึงเกิดแรง
ผลกั ข้วั แม่เหล็กใตข้ องเพื่อให้พบกบั ข้วั แม่เหลก็ เหนือของโรเตอร์ ในจงั หวะน้นั เองแกนหมุนของ
มอเตอร์จะเกิดการเคล่ือนที่เปล่ียนตาแหน่งไป 1 สเต็ป เม่ือข้ัวแม่เหล็กใตข้ องสเตเตอร์พบกับ
ข้วั แมเ่ หลก็ เหนือของโรเตอร์จะเกิดแรงแม่เหลก็ ดูดกนั ทาใหแ้ กนหมุนหยุดนิ่ง ถา้ สงั เกตต่อไปที่ข้วั
ของสเตอร์ของขดลวดในเฟสท่ีเหลือจะพบว่ามนั เหลื่อมกนั ทาให้แรงแม่เหล็กเกิดการหักลา้ งกนั
จากน้นั ป้อนสัญญาณเขา้ ที่เฟส P2 ทาใหเ้ กิดข้วั แม่เหลก็ เหนือข้ึนที่สเตเตอร์น้ัน ทาใหเ้ กิดแรงผลกั

25

อีก 1 จงั หวะ ส่งผลให้แกนหมุนของมอเตอร์เคลื่อนที่ต่อเนื่องไปอีก 1 สเต็ป เมื่อข้วั แม่เหล็กเหนือ
ของสเตเตอร์พบกบั ข้วั แม่เหล็กใตข้ องโรเตอร์จะเกิดแรงแม่เหล็กดูดกนั ทาให้แกนหมุนหยุดนิ่ง
และจะเป็ นเช่นน้ีไปตลอดหากมีการป้อนสัญญาณกระตุน้ ไล่ตามลาดบั มายงั P3 และ P4 แลว้ วน
กลบั ไปท่ี P1 อีก แกนหมุนของมอเตอร์ก็จะเกิดการเคล่ือนท่ีเปลี่ยนมุมไปอย่างต่อเน่ืองจนครบ 1
เม่ือเคล่ือนท่ีครบ 24 สเต็ปหากสเต็ปเปอร์มอเตอร์มีความละเอียดของการหมุนมากข้ึน เช่น 7.5
องศาต่อสเต็ป จานวนสเต็ปที่ต้องการใน 1 รอบจะเพ่ิมเป็ น 48 สเต็ป และสูงถึง 200 สเต็ปหาก
มอเตอร์มีความละเอียด 1.8 องศาตอ่ สเตป็

2.5.10 วงจรขบั สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์อยา่ งง่าย
จากการทางานท่ีอธิบายมา เราสามารถใช้วงจรขบั สเต็ปเปอปร์มอเตอร์ไดห้ ลายแบบ

โดยมีหลกั การที่ตรงกนั คือ ป้อนสัญญาณกระตุน้ อย่างเป็นลาดบั ท่ีถูกตอ้ งแก่ข้วั หรือเฟสของสเต็ป
เปอร์มอเตอร์ และถา้ หากต้องการให้มอเตอร์หมุนเร็วหรือช้าให้ทาการกาหนดหรือปรับแต่ง
ท่ีความถี่ของสัญญาณกระตุน้ ท่ีใชข้ บั มอเตอร์ในรูปท่ี 2.15 แสดงวงจรขบั สเต็ปเปอร์มอเตอร์แบบ
ยูนิโพล่าร์อย่างง่ายแบบฟูลสเต็ป 1 เฟสท่ีไม่ตอ้ งใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ เพียงมีวงจรกาเนิด
สัญญาณพลั ส์ซ่ึงในวงจรใช้ไอซีเบอร์ 4093 (อาจใช้เบอร์ 4011 แทนได)้ ส่งสัญญาณไปยงั วงจร
จัดการลาดับของสัญญาณกระตุ้น ซ่ึงในวงจรใช้ไอซีเบอร์ 4017 เข้ามาจัดการเพ่ือให้มีการ
ส่งสัญญาณกระตุน้ ไปยงั มอเตอร์ทีละเฟส ส่วนวงจรขบั จริงๆ ใช้ไอซีขบั โหลดกระแสสูงเบอร์
ULN2003

26

รูปที่ 2.14 วงจรขบั สเตป็ ปิ้ งมอเตอร์แบบฟลู สเตป็ 1 เฟส
(ท่ีมา : https://www.inventor.in.th/สเตป็ เปอร์มอเตอร์/#.XiXcc8gzZPb)

2.6 ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino MEGA2560

Arduino เป็นภาษาอิตาลี ออกเสียงวา่ “อา-ดู-อิ-โน่” เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์สาเร็จรูป
ท่ีใชไ้ มโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล AVR ของบริษทั Atmel Corporation เป็นตวั ประมวลผล พฒั นา
ต่อยอดมาจากโครงการ Wring ซ่ึงเป็นโครงงานของนกั ศึกษาระดบั ปริญญาโท ที่มีแนวคดิ จะพฒั นา
งานดา้ นอิเล็กทรอนิกส์ให้ใชง้ านไดง้ ่ายและสะดวก นายมสั ซิโม บนั ชี (Massimo Banzi) ชาวอิตาลี
กบั กลุ่มเพื่อน ชาวสเปนและอเมริกา นามาพฒั นาต่อ แต่ยงั มีจุดมุ่งหมายเดิมท่ีอย่ใู นรูปแบบโอเพน
ซอร์ส (Open Source) คือ เปิ ดเผยขอ้ มูลที่เกี่ยวขอ้ งกบั ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ท้งั หมด เพื่อให้
นักพัฒนาด้านไมโครคอนโทรลเลอร์ นาไปพัฒนาต่อยอดได้ ด้วยแนวคิดที่ว่า การนา
ไมโครคอนโทรลเลอร์มาใชง้ านเป็นเร่ืองยากเพราะตอ้ งมีความรู้ท้งั ดา้ นโครงสร้างรีจิสเตอร์ภายใน
และการใช้งานซอฟต์แวร์รวมท้ังข้ันตอนการโปรแกรมชุดคาส่ังลงในตัวไอซีต้องใช้เครื่ อง
โปรแกรม (Programmer) ซ่ึงมีความย่งุ ยาก จึงไดพ้ ฒั นาบอร์ด Arduino สาเร็จรูป พร้อมซอฟต์แวร์
Arduino IDE ที่ใช้ในการเขียนโปรแกรมด้วยภาษาซี (C/C++) และพฒั นา โปรแกรมควบคุมการ

27

ทางานพ้ืนฐาน ที่เรี ยกว่า “บูทโหลดเดอร์” (Bootloader Firmware) สาหรับโปรแกรมลงใน
ไมโครคอนโทรลเลอร์ AVR เพื่อทาหน้าที่ติดต่อรีจิสเตอร์และเป็ นเคร่ืองโปรแกรม ทาให้การ
ประยกุ ตใ์ ชง้ านไมโครคอนโทรลเลอร์ทาไดง้ า่ ย จึงไดร้ ับความนิยมเป็นอยา่ งมากในปัจจุบนั

2.6.1 คณุ สมบตั ิของไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino MEGA2560
Arduino MEGA 2560 เป็ นบอร์ ดไมโครคอนโทรล เล อร์ ท่ี ทางานบน พ้ืนฐาน

ของ ATmega2560 ซ่ึงประกอบดว้ ย
- 54 digital input/output pins (15 pin สามารถใชเ้ ป็น PWM output ได)้
- 6analoginputs
- 4 UARTs
-16 MHz crystal oscillator (ใชส้ าหรับกรองความถ่ีใหก้ บั บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์)
- USB connection
- ช่องเสียบแหลง่ จ่าย
- ICSP header :In-Circuit Serial Programming (ส่วนท่ีเป็ น AVR ขนาดเล็กสาหรับการ

โปรแกรม Arduino ซ่ึงประกอบดว้ ย MOSI, MISO, SCK, RESET, VCC,GND )
-ป่ ุมกด reset
โดยบอร์ด Arduino MEGA 2560 น้ีมีทุกส่ิงท่ีไมโครคอนโทรลเลอร์จาเป็นตอ้ งใชอ้ ยา่ งการ

ต่อไฟเล้ียงสามารถทาไดท้ ้งั การเชื่อมต่อเขา้ กบั USB cable หรือ จ่ายไฟดว้ ย AC-DC adapter หรือ
การใช้แบตเตอร่ี ซ่ึง MEGA เป็ นบอร์ดที่เข้ากันได้กับ shield ท่ีออกแบบมาเพื่อ Arduino
Duemilanove หรือ Diecimila MEGA 2560 น้ีมีความแตกต่างจากบอร์ดก่อนหนา้ ตรงที่ไม่ใช้ FTDI
USB-to-serial driver chip แต่จะมี ATmega16U2 เขา้ มาเป็นโปรแกรมแปลง USB-to-serial

Arduino MEGA 2560 Revision 2 มี ATmega8U2 ท า ใ ห้อัพ เ ด ท firmware ผ่า น USB
protocal ที่เรียกวา่ DFU (Device Firmware Update) ไดง้ า่ ยข้นึ

Arduino MEGA Revision 3 มี feature ใหม่ ๆ เพิม่ ข้ึนมาดงั น้ี
- 1.0 pinout: เพ่ิม SDA และ SCL (อยู่ใกล้กับ AREF pin) และอีกสอง pins ใหม่
คือ IOREF เป็น pin ท่ีใชใ้ นการเช่ือมต่อกบั shields เพื่อแปลงเป็นแรงดนั ที่ไดจ้ ากบอร์ด ส่วนอีก 1
pin ที่เหลือมีไวส้ าหรับใชร้ ่วมกบั AVR ในอนาคต
- วงจร Reset ที่ดีข้ึน
- ใช้ ATmega 16U2 แทน 8U2

28

รูปท่ี 2.15โครงสร้าง Arduino MEGA 2560
(ที่มา: http://forum.arduino.cc/index.php/topic,146511.0.html)
2.6.1 ส่วนประกอบของ Arduino MEGA 2560
1. Power
Arduino Mega สามารถเชื่อมรับพลงั งานโดยการเชื่อมต่อ micro USB connector
หรือจาก power supply จากภายนอกได้ โดยแหล่งพลงั งานจะถูกเลือกโดยอตั โนมตั ิ แหล่งจ่ายจาก
ภายนอกสามารถมาได้จาก AC-to-DC adapter หรือจากแบตเตอร่ี โดยต่อเขา้ กับ 2.1mm center-
positive plug ไปยงั ช่องเสียบแหล่งจ่าย และการต่อเขา้ กับแบตเตอรี่สามารถทาได้โดยการต่อเขา้
กบั GND และ Vin pin header ของ power connecter บอร์ดสามารถทางานไดใ้ นช่วงแรงดนั 6 ถึง 20
volts ถา้ แหล่งจ่ายมีค่าต่ากว่า 7 V อาจส่งผลให้ 5 Vpin มีแรงดนั ที่ต่ากว่า 5V และบอร์ดอาจจะไม่
เสถียร แต่ถา้ หากแรงดนั มีค่าสูงกวา่ 12 V อาจส่งผลใหบ้ อร์ด Overheat และอาจทาใหบ้ อร์ดเสียหาย
ได้ ดงั น้นั ช่วงแรงดนั ที่เหมาะสมกบั บอร์ดคอื 7 V ถึง 12 V
- VIN เป็น input voltage ของบอร์ด Arduino โดยใชแ้ หล่งจ่ายจากภายนอก
- 5V เป็น output pin ที่ควบคมุ 5 V จากบอร์ด

29

- 3V3 เป็น 3.3 volte supply ท่ีสร้างข้ึนจาก regulator บนบอร์ด และใหก้ ระแสไดส้ ูงสุด
50 mA

- GND เป็น ground pin
- IOREF เป็ น pin ท่ีให้ voltage reference กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์ เพ่ือเลือกค่าแรงดนั
ใหก้ บั shield ที่มาเชื่อมตอ่ กบั บอร์ด
2. Memory
ATmega2560 มีหน่วยความจา 256 KB (8 KB ใช้สาหรับ bootloader) นอกจากน้ียงั มี
อีก 8 KB สาหรับ SRAM และ 4 KB สาหรับ EEPROM
3.Input and Output
ในแต่ละ digital pins ท้ัง 54 pins บนบอร์ ด Arduino MEGA 2560 สามารถเป็ นได้
ท้งั input และ output โดยจะทางานท่ีแรงดนั 5 V และใหก้ ระแสสูงสุด 40 mA
4. ฟังกช์ นั อ่ืนๆ เพ่มิ เติม
Serial: 0 (Rx) และ 1(Tx); Serial 1: 19(Rx) และ 18 (Tx); Serial 2:17 (Rx) และ 16(Tx);
Serial 3:15 (Rx) และ 14 (Tx) ใช้สาหรับรับ (Rx) และส่ง (Tx) TTL serial data โดย pin 0 และ 1
จะถูกเชื่อมต่อไปยัง corresponding pins ของ ATmega16U2 USB-to-TTL serial chip External
Interrupts: 2 (interrupt 0) , 3 (interrupt 1), 18 (interrupt 5), 19 (interrupt 4), 20 (interrupt 3), 21
(interrupt 2) pins เหล่าน้ีสามารถท่ีจะกาหนดค่าเรียก interrupt ในค่าต่า ๆ ขอบขาข้ึนและลงหรือ
เปลี่ยนแปลงคา่ PWM: 2 ถึง 13 และ 44 ถึง 46 ให้ output PWM output 8-bits
SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS) ใช้สาหรับรองรับการส่ื อสาร
แ บ บ SPI โ ด ย ท่ี ไ ม่ เ ก่ี ย ว ข้ อ ง กั น กั บ ICSP header ซ่ึ ง จ ะ มี ลั ก ษ ณ ะ ค ล้ า ย กั บ Uno,
Duemilanove และ Diecimila
LED 13 : เป็น build-in LED ที่เช่ือมต่อกบั digital pin 13 เม่ือ pin มีค่าเป็น HIGH LED
จะติด แต่เมื่อ pin เป็น LOW LED จะดบั
TWI : 20 (SDA) and 21 (SCL) รองรับการเช่ือมต่อแบบ TWI(I2C)
บอร์ด Mega2560 มี 16 analog inputs แตล่ ะ pins ใหค้ วามละเอียด 10 bits
AREF. แรงดนั อา้ งอิง สาหรับ analog input
Reset ใช้ในการ reset ไมโครคอนโทรลเลอร์ โดยทวั่ ไปจะใช้โดยการเพ่ิมป่ ุม reset
ไวบ้ น sheild เพอื่ ป้องกนั ป่ มุ ท่ีอยบู่ นบอร์ด

30

5. Communication
Arduino MEGA 2560 ส า ม า ร ถ สื่ อ ส า ร กั บ ค อ ม พิ ว เ ต อ ร์ Arduino ตั ว อ่ื น
หรือ microcontroller ไดโ้ ดยท่ีไมโครคอนโทรลเลอร์บนบอร์ด คือ ATmega32U4 จะใหก้ ารส่ือสาร
แบบอนุกรม UART TTL (5 V) ซ่ึงมีอยใู่ น pins 0 (Rx) และ 1 (Tx) นอกจากน้ี 32U4 สามารถใชก้ าร
ส่ือสารแบบอนุกรมผ่าน USB และจะปรากฏเป็ น COM port เสมือนไปยงั Software แต่อย่างไร
ก็ตามตอ้ งใช้ ไฟล์ .inf บนระบบปฏิบตั ิการ Windows แต่ OSX และ Linux สามารถ recognize ได้
โดยอตั โนมตั ิ
6. Programming
Arduino MEGA 2560 สามารถรองรับการโปรแกรมดว้ ย Arduino Software โดยสามารถ
ใชไ้ ดท้ ้งั ในระบบปฏิบตั ิการ Windows , Mac OS X และ Linux

(ก) ดา้ นหนา้ บอร์ด Arduino MEGA2560 (ข) ดา้ นหลงั บอร์ด Arduino MEGA2560

รูปที่ 2.16 บอร์ด Arduino MEGA 2560
(ที่มา : http://arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega2560)

31

2.7 เวบ็ แคม (Webcam)

เว็บแคม (Webcam) หรือเรียกเต็ม ๆ ว่า Web Camera แต่ในบางคร้ังก็มีคนเรียกว่า Video
Camera หรือ Video Conference เป็นอุปกรณ์พุตท่ีสามารถจบั ภาพเคลื่อนไหวของเราไปปรากฏใน
หน้าจอมอนิเตอร์ และสามารถส่งภาพเคล่ือนไหวน้ีผ่านระบบเครือข่ายเพ่ือให้คนอีกฟากหน่ึง
สามารถเห็นตวั เราเคลื่อนไหวไดเ้ หมือนอยตู่ ่อหนา้ ถือวา่ เป็นอุปกรณ์ที่มีประโยชน์อีกตวั หน่ึง และ
เริ่มมีความจาเป็ นมากข้ึนเรื่อย ๆ ย่ีห้อกลอ้ งเว็บแคมที่มีช่ือเสียงและใช้กนั ทวั่ ไป โดยที่เด่นท่ีสุด
ในตอนน้ี คือ กลอ้ งเว็บแคมของ Logitech ซ่ึงผลิตกลอ้ งเว็บแคมออกมาในทอ้ งตลาดมากที่สุด
ท้งั เร่ืองคุณภาพและความสวยงามกจ็ ดั อยใู่ นอนั ดบั ตน้ ๆ

2.7.1 ชนิดของกลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam)
กลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) แบ่งออกได้ 2 ชนิด คือ แบบมีสาย และแบบไร้สาย โดยแต่ละ

ชนิดมีความแตกตา่ งกนั ดงั น้ี
กลอ้ งเวบ็ แคม (WebCam) แบบมีสาย จะมีความยุง่ ยากในเรื่องการใชส้ ายต่อพ่วงเขา้ กบั

เคร่ืองคอมพิวเตอร์ แต่จะมีราคาถูกกว่าแบบไร้สายมาก ทาให้คนส่วนใหญ่นิยมซ้ือกลอ้ งเว็บแคม
(Webcam) แบบมีสายมาใชง้ าน

ขอ้ เสีย ของกลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) แบบมีสาย คือ ทาใหไ้ มส่ ามารถวางตวั กลอ้ งไดไ้ กล
จากเคร่ืองคอมพิวเตอร์ ทาให้กลอ้ งไม่สามารถจบั ภาพเคลื่อนไหวในระยะไกล ๆ ไดเ้ หมือนแบบ
ไร้สาย

1)กลอ้ งเวบ็ แคม (WebCam) แบบมีสาย จะมีความย่งุ ยากในเรื่องการใชส้ ายต่อพ่วงเขา้ กบั
เคร่ืองคอมพิวเตอร์ แต่จะมีราคาถูกกว่าแบบไร้สายมาก ทาให้คนส่วนใหญ่นิยมซ้ือกลอ้ งเว็บแคม
(Webcam) แบบมีสายมาใชง้ าน

ขอ้ เสีย ของกลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) แบบมีสาย คือ ทาใหไ้ ม่สามารถวางตวั กลอ้ งไดไ้ กล
จากเครื่องคอมพิวเตอร์ ทาให้กลอ้ งไม่สามารถจบั ภาพเคลื่อนไหวในระยะไกล ๆ ไดเ้ หมือนแบบ
ไร้สาย

32

รูปท่ี 2.17 กลอ้ งเวบ็ แคมแบบมีสาย
(ที่มา:https://doungja.blogspot.com/2013/08/webcam.html?fbclid=IwAR2OXw7aDnUs7zkrAVp

7NLIK DGjOXzRHWT19oKV_XSQCsfWHw1GHHCI)
2) กลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) แบบไร้สาย จะมีราคาค่อนขา้ งแพงมากเมื่อเทียบกบั แบบมีสาย
เนื่องจากตัวกลอ้ ง ตอ้ งใช้เทคโนโลยีแบบไร้สายท่ีเรียกว่า Wireless WiFi หรือ IEEE 802.11 ท่ี
ค่อนขา้ งมีตน้ ทนุ สูง จึงส่งผลใหต้ วั กลอ้ งมีราคาแพงจึงไมค่ อ่ ยไดร้ ับความนิยมนกั
จุดเด่น ของกลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) แบบไร้สาย คือ สามารถนาไปติดต้งั ท่ีจุดใดก็ได้ โดย
ไมต่ อ้ งคานึงระยะห่างระหวา่ งตวั กลอ้ งกบั คอมพิวเตอร์

33

รูปท่ี 2.28 กลอ้ งเวบ็ แคมแบบไม่มีสาย
(ที่มา:https://doungja.blogspot.com/2013/08/webcam.html?fbclid=IwAR2OXw7aDnUs7zkrAVp

7NLIK DGjOXzRHWT19oKV_XSQCsfWHw1GHHCI)
2.7.2 ส่วนประกอบของกลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam)

โดยหลกั ๆ แลว้ การซ้ือกลอ้ งเว็บแคม (Webcam) มาใช้งาน จะเห็นว่ากลอ้ งเว็บแคม
(Webcam) ประกอบดว้ ยส่วนตา่ ง ๆ ที่สาคญั ดงั น้ี

1. เลนส์กลอ้ ง จะทาหนา้ ที่ในการจบั ภาพเคล่ือนไหวต่าง ๆ ท่ีเคลื่อนไหวผ่านไปมาอยู่
หนา้ กลอ้ งหรืออยใู่ นตาแหน่งท่ีเลนส์กลอ้ งสามารถมองเห็นภาพได้

2. ตัวปรับระยะโฟกัส จะทาหน้าท่ีในการปรับโฟกัสของภาพเพื่อให้ภาพมีความ
ชดั เจนมากข้นึ

3. ฐานรองกลอ้ ง มีไวส้ าหรับเป็นที่ต้งั ของตวั กลอ้ งซ่ึงช่วยให้เราสามารถวางกลอ้ งบน
หนา้ จอคอมพิวเตอร์ไดส้ ะดวก

2.7.3 ประโยชนท์ ี่ไดร้ ับจากการใชก้ ลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam)
- ทาให้การติดต่อสื่อสารผ่านอินเทอร์เน็ตมีรสชาติมากข้ึน เน่ืองจากสามารถพูดคุย

แบบเห็นหนา้ และการเคลื่อนไหวตา่ ง ๆ ของคสู่ นทนาเหมือนกบั อยใู่ กลช้ ิดกนั

34

- ประหยดั เวลาไมต่ อ้ งเดินทางไปประชุมกบั ลกู คา้ ตามที่ต่าง ๆ เนื่องจากสามารถนาเอา
กลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) มาดดั แปลงเป็นกลอ้ ง Video Conference เพือ่ ใชใ้ นการติดต่อส่ือสารแบบ
เห็นหนา้ กบั ลกู คา้ ได้

- ช่วยให้ปลอดภยั จากการเดินทางไปประชุมหรือไปสัมมนาตามสถานท่ีต่าง ๆ ท่ีอยู่
ห่างไกลไดเ้ ป็นอยา่ งดี

- นาไปประยกุ ตใ์ ชเ้ ป็นชุดอุปกรณ์รักษาความปลอดภยั คลา้ ยกบั กลอ้ งวงจรปิ ด สามารถ
ใชโ้ ปรแกรมที่ติดมากบั กลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) ทาหนา้ ที่คอยตรวจจบั ภาพเคลื่อนไหว แลว้ ทาการ
บนั ทึกจากตาแหน่งหรือจุดท่ีกาหนดไว้

- ช่วยใหส้ ามารถเผยแพร่ภาพเหตุการณ์ต่าง ๆ จากกลอ้ งเวบ็ แคม (Webcam) ผา่ นทาง
เวบ็ ไซต์ เพือ่ ใหค้ นทวั่ โลกสามารถเขา้ มารับชมได้

2.8 Switching Power Supply

สวิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลาย หรืออาจเรียกกันในช่ือของ Switch Mode Power Supplies (SMPS)
เป็ นอุปกรณ์แหล่งจ่ายไฟตรงคงค่าแรงดนั แบบหน่ึงและสามารถเปล่ียนแรงดนั ไฟสลบั ค่าสูงเป็ น
แรงดนั ไฟตรงคา่ ต่าได้

ในชีวิตประจาวนั สวิตช่ิงเพาเวอร์ซัพพลายได้เข้ามามีบทบาทเป็ นอย่างมาก ตัวอย่างพวก
เครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ต้องการแหล่งจ่ายไฟที่มีกาลังสูง เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์
โทรทศั น์ เครื่องโทรสาร และอีกต่างๆ มากมายก็ลว้ นแลว้ แต่ใชส้ วิตชิ่งเพาเวอร์ซัพพลายในการ
จ่ายไฟแทบท้งั สิ้น

2.8.1 หลกั การทางาน Switching Power Supply
ในปัจจุบนั ไดม้ ีการใชเ้ ทคโนโลยแี หลง่ จ่ายกาลงั สวติ ช่ิงกนั อยา่ งแพร่หลาย ซ่ึง Switching

Power Supply น้นั ถกู สร้างข้นึ มาเพอ่ื ใชใ้ นงานอิเลก็ ทรอนิกส์ เป็นแหลง่ จ่ายไฟใหก้ บั อปุ กรณ์ต่าง ๆ
และสามารถเปลี่ยนแรงดันไฟจากไฟสลับโวลต์สูงให้เป็ นแรงดันไฟตรงโวลต์ต่าได้ ซ่ึง
องค์ประกอบพ้ื นฐานน้ ั นโดยท่ัวไปจะคล้ายกันและส่ิ งท่ี ส าคัญท่ี สุ ดขององค์ ประกอบ น้ี คื อ
คอนเวอร์เตอร์

35
Switching Power Supply จะประกอบดว้ ย 3 ส่วนใหญ่ๆ คอื
- วงจรฟิ ลเตอร์และเรกติไฟเออร์ทาหนา้ ท่ีแปลงแรงดนั ไฟสลบั เป็นไฟตรง
-คอนเวอร์เตอร์ ทาหนา้ ที่แปลงไฟตรงเป็ นไฟสลบั ความถ่ีสูง และแปลงกลบั เป็ นไฟตรง
โวลตต์ ่า
-วงจรควบคุม ทาหนา้ ท่ีควบคุมการทางานของคอนเวอร์เตอร์ เพ่ือให้ไดแ้ รงดนั เอาต์พุต
ตามตอ้ งการ

รูปที่ 2.19 แผนผงั Switching Power Supply
(ที่มา : https://mall.factomart.com/principle-of-switching-power-supply/ )

36

การคงค่าแรงดนั จะทาโดยการป้อนค่าแรงดนั ที่ Output กลบั มายงั วงจรควบคุม เพื่อควบคุมให้
การนากระแสมากข้ึนหรือนอ้ ยลงตามการเปล่ียนแปลงของแรงดนั ที่ Output ซ่ึงจะมีผลทาใหแ้ รงดนั
Output คงที่ได้

รูปที่ 2.20 ภาพวงจร Switching Power Supply
(ท่ีมา : https://mall.factomart.com/principle-of-switching-power-supply/)
การจาแนกประเภทของ Switching Power Supply น้ันจะพิจารณาจากรูปแบบของคอนเวอร์
เตอร์ที่ใช้ ซ่ึงรูปแบบของคอนเวอร์เตอร์น้นั มีมากมาย แต่ที่จะกล่าวถึงน้ีจะเป็ นรูปแบบคอนเวอร์
เตอร์ที่นิยมใชก้ นั ในอุตสาหกรรมของสวิตช่ิงเพาเวอร์ซพั พลาย ซ่ึงจะมีดว้ ยกนั 5 รูปแบบดงั น้ี
1. Flyback Converter
เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ Q1 ทาหนา้ ท่ีเป็นเหมือนสวติ ช์ และจะนากระแสตามคาส่ังของพลั ส์
ส่ีเหล่ียมท่ีป้อนให้ทางขาเบส เม่ือ Q1 นากระแส ไดโอด D1 จึงอยู่ในลกั ษณะถูกไบแอสกลบั และ
ไม่นากระแส จึงทาให้มีการสะสมพลังงานที่ขดปฐมภูมิของหม้อแปลง T1 แทน เม่ือ Q1
หยดุ นากระแส สนามแม่เหล็ก T1 จะยบุ ตวั ทาใหเ้ กิดการกลบั ข้วั แรงดนั ที่ขดปฐมภูมิและขดทุติยภูมิ
D1 ก็จะอยู่ในลกั ษณะถูกไบแอสตรง พลงั งานท่ีสะสมในขดปฐมภูมิของหมอ้ แปลงก็จะถูกถ่ายเท
ออกไปยงั ขดทุติยภูมิและมีกระแสไหลผา่ นไดโอด D1 ไปยงั ตวั เก็บประจุเอาตพ์ ุต Co และโหลดได้
ค่าของแรงดันที่เอาต์พุตของคอนเวอร์เตอร์จะข้ึนอยู่กบั ค่าความถ่ีการทางานของ Q1 ช่วงเวลา
นากระแสของ Q1 และอตั ราส่วนจานวนรอบของหมอ้ แปลงและค่าของแรงดนั ท่ีอินพุต