eBook: บทที่ 6 เรียนรู้และใช้งานเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว

UTEN BOONLIAM Avatar
บทที่ 6

🏃

เรียนรู้และใช้งานเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว

รูปที่ 6.1 เซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวแบบ PIR พร้อมเลนส์ Fresnel

  1. บทนำ

เซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว (Passive Infrared Sensor: PIR Sensor)
เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถตรวจจับการเคลื่อนไหวของมนุษย์หรือสัตว์
โดยอาศัยหลักการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากร่างกายสิ่งมีชีวิต
เซนเซอร์ประเภทนี้ถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในชีวิตประจำวัน เช่น

  • โคมไฟเปิดอัตโนมัติ ตามทางเดิน บันได หรือโรงจอดรถ
    ที่จะเปิดไฟเมื่อมีคนเดินผ่าน

  • ระบบกันขโมย
    ที่ใช้ตรวจจับการเคลื่อนไหวในบ้านหรือร้านค้าเมื่อตั้งระบบรักษาความปลอดภัย

  • เครื่องปรับอากาศอัจฉริยะ ที่ลดพลังงานเมื่อไม่มีคนอยู่ในห้อง

  • ประตูอัตโนมัติ ที่เปิดเมื่อมีคนเข้าใกล้

  • อุปกรณ์สุขภัณฑ์อัตโนมัติ เช่น
    เครื่องเป่ามือหรือโถปัสสาวะที่ทำงานเมื่อมีคนเข้าใกล้

ในระบบ Smart Building เซนเซอร์ PIR
ถือเป็นส่วนสำคัญที่ใช้ในการตรวจสอบสถานะการใช้งานพื้นที่
และช่วยในการควบคุมอุปกรณ์ให้เหมาะสมกับการใช้พลังงาน
ตัวเซนเซอร์ทำงานโดยตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอินฟราเรดที่แผ่ออกมาจากร่างกาย
เมื่อมีการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นในบริเวณที่ตรวจจับ
ระบบจะส่งสัญญาณดิจิทัลออกไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ (เช่น ESP32) เพื่อสั่งงานอุปกรณ์อื่น ๆ
ต่อไป

A close up of a white sphere AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.2 เซนเซอร์ PIR ติดตั้งในกล่องพร้อมใช้งาน

🏃6.2 ส่วนประกอบของโมดูล

  • เลนส์ Fresnel: รวมรังสี IR เพื่อเพิ่มความไว

  • Pyroelectric Sensor: ตรวจจับความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

  • Amplifier & Comparator: ขยายและเปรียบเทียบสัญญาณ

  • Potentiometer: ปรับ Sensitivity และ Delay Time

  • Digital Output: ส่ง HIGH/LOW ไปยัง ESP32

A diagram of a program AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.3 Block Diagram แสดงองค์ประกอบและการทำงานของโมดูลเซนเซอร์ PIR

🏃6.3 หลักการทำงานของเซนเซอร์

เซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวแบบ PIR (Passive Infrared Sensor)
ทำงานโดยอาศัยหลักการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอินฟราเรด (Infrared
Radiation) ที่แผ่ออกจากร่างกายของมนุษย์หรือสัตว์ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าสิ่งแวดล้อม

A diagram of a dog and a ball AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.4 หลักการตรวจจับอินฟราเรดจากร่างกายมนุษย์ผ่านเลนส์ Fresnel ด้วยเซนเซอร์
PIR

โดยทั่วไป PIR Sensor จะมีโครงสร้างหลักดังนี้:

  • เลนส์ Fresnel:
    ช่วยรวมแสงอินฟราเรดจากหลายทิศทางให้ตกกระทบยังตัวเซนเซอร์

  • Pyroelectric Sensor: ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอินฟราเรด
    หากมีการเคลื่อนไหวผ่าน จะเกิดการเปลี่ยนแปลงในปริมาณรังสีอินฟราเรด
    ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้า

  • วงจรขยายสัญญาณ (Amplifier): เพิ่มความแรงของสัญญาณ

  • วงจรเปรียบเทียบ (Comparator): เปรียบเทียบกับค่าเกณฑ์เพื่อตัดสินว่า
    “มีการเคลื่อนไหวหรือไม่”

  • ขาเอาต์พุตแบบ Digital: ส่งสัญญาณ High (1) เมื่อมีการเคลื่อนไหว และ Low (0)
    เมื่อไม่มี

PIR Sensor แบบทั่วไป เช่น HC-SR501 ยังมีตัวปรับค่าด้วย Potentiometer 2 ตัว:

  • ปรับ Sensitivity: ระยะการตรวจจับ (ประมาณ 3–7 เมตร)

Motion Sensor Detection Range

รูปที่ 6.5 แสดงการปรับระยะตรวจจับของเซนเซอร์ PIR โดยใช้ Potentiometer

  • ปรับ Delay Time: เวลาที่สัญญาณเอาต์พุตยังคงอยู่ในสถานะ HIGH
    หลังจากการตรวจจับ

A close-up of a device AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.6 การปรับเวลา Delay Time
และพฤติกรรมสัญญาณเอาต์พุตหลังการตรวจจับการเคลื่อนไหว

A diagram of a time delay AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.7 สัญญาณเอาต์พุตขณะมีการเคลื่อนไหวต่อเนื่อง

🏃6.4 อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

ลำดับที่ รายละเอียดอุปกรณ์
1 เซนเซอร์ HC-SR501 PIR
2. บอร์ด Smart Building IoT (Sensor Board)

ตารางที่ 6.1: รายการอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

🏃6.5 การเชื่อมต่อกับบอร์ด

เชื่อมต่อเซนเซอร์ HC-SR501 PIR ที่คอนเนคเตอร์ MOTION บนบอร์ด Smart Building
IoT (Sensor Board) เพื่อให้ ESP32 ประมวลผล

A circuit board with a antenna AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.8 การเชื่อมต่อโมดูลเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว

🏃6.6 ตัวอย่างโค้ดและการแสดงผล

Example Code 6.1: Motion Sensor

A screenshot of a computer program AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.9 ตัวอย่างโค้ดสำหรับอ่านค่าเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวและแสดงผลผ่าน
Serial Monitor

A qr code with a few squares AI-generated content may be incorrect.

โค้ดนี้ใช้สำหรับอ่านค่าจากเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหว (PIR Sensor)
โดยทำงานร่วมกับไลบรารี tenergy32hub
ซึ่งจะช่วยให้งานเขียนโปรแกรมง่ายและกระชับยิ่งขึ้น

โค้ดนี้ตรวจจับการเคลื่อนไหวโดยใช้เซนเซอร์ PIR ที่เชื่อมต่อกับ GPIO ของบอร์ด Sensor
Board หากตรวจพบการเคลื่อนไหว จะส่งข้อความว่า “Motion detected” ไปยัง OLED และ
Serial Monitor หากไม่พบการเคลื่อนไหว จะแสดงข้อความ “No motion” แทน

ระบบจะทำงานวนซ้ำและอัปเดตสถานะทุก 1 วินาที

Example Code 6.2: PIR Sensor ควบคุม Relay พร้อมแสดงผลบน OLED และ
Serial Monitor

A screenshot of a computer AI-generated content may be incorrect.

รูปที่ 6.10 ตัวอย่างโค้ดควบคุมรีเลย์จาก PIR Sensor พร้อมแสดงผลบน OLED และ
Serial Monitor

A qr code with black squares AI-generated content may be incorrect.

1.เมื่อมีการเคลื่อนไหว (PIR ตรวจจับ HIGH):

  • แสดงข้อความ “Motion Detected!” ทาง Serial

  • แสดง “PIR: Motion!” และ “Relay: ON” บน OLED

  • เปิดรีเลย์ (ถ้ายังไม่เปิด) และบันทึกเวลาที่ตรวจจับการเคลื่อนไหวล่าสุด

2. เมื่อไม่มีการเคลื่อนไหว (PIR LOW):

  • ถ้ารีเลย์ยังเปิดอยู่ จะคำนวณเวลาที่เหลือ (countdown) ก่อนปิดรีเลย์ (30
    วินาที)

  • แสดง countdown ที่เหลือบน OLED (`OFF in: xx s`) และ Serial
    Monitor

  • เมื่อครบ 30 วินาที รีเลย์จะปิดอัตโนมัติ และแสดง “Relay: OFF” บน OLED และ
    Serial

  • ถ้ารีเลย์ปิดอยู่แล้ว จะแสดง “Relay: OFF” บน OLED

🏃การประยุกต์ใช้งาน

  • เซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวสามารถ นำไปประยุกต์ใช้ในสถานการณ์ต่าง ๆ ได้
    เช่น

  • ระบบไฟเปิดอัตโนมัติเมื่อมีคนผ่าน หรือเคลื่อนไหวในพื้นที่

  • ระบบแจ้งเตือนบุกรุก เช่น ระบบกันขโมย ประตูอัตโนมัติ หรือลำโพงเตือนภัย

  • ควบคุมการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าอัตโนมัติ เช่น พัดลม หลอดไฟ
    หรือระบบควบคุมแสง

  • ใช้งานร่วมกับระบบ Smart Building
    เพื่อเพิ่มความปลอดภัยและประหยัดพลังงาน

  • สั่งเปิด–ปิดอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ ผ่านเสียงเตือนหรือเงื่อนไขที่กำหนด

🏃สรุปผลการเรียนรู้

  • สามารถเชื่อมต่อเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหวเข้ากับบอร์ด Smart Building IoT
    ได้อย่างถูกต้อง

  • เข้าใจหลักการทำงานของเซนเซอร์และสามารถวิเคราะห์สัญญาณที่ตรวจจับได้

  • สามารถอ่านค่าเซนเซอร์ผ่าน Serial Monitor และ OLED
    ได้อย่างถูกต้อง

  • สามารถตั้งค่า threshold เพื่อตรวจจับการเคลื่อนไหวตามสถานการณ์

  • สามารถประยุกต์ใช้งานจริงร่วมกับระบบควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าอัตโนมัติในพื้นที่ต่าง ๆ
    ได้

✅ กิจกรรมการทดลอง (Lab Exercise)

1: ทดลองปรับ Sensitivity และวัดระยะตรวจจับ

  • หมุน potentiometer บนโมดูล PIR Sensor เพื่อปรับค่าความไว
    (Sensitivity)

  • วางเทียนหรือวัตถุให้เคลื่อนไหวในระยะต่างๆ (1–7 เมตร)
    แล้วสังเกตว่าระยะสูงสุดที่เซนเซอร์จับได้อยู่ที่กี่เมตร

  • บันทึกค่า “Range (ม.)” กับ “ตำแหน่ง trim-pot” ลงในตาราง

  • วิเคราะห์ความสม่ำเสมอ: เมื่อกลับค่าแบบ Clockwise และ Anti-Clockwise
    ผลจะเป็นอย่างไร

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………

2: ทดสอบ Time Delay และเปรียบเทียบ

  • ตั้งค่า Time-Delay บนโมดูล PIR Sensor ให้ได้ช่วงเวลาต่างๆ (3 – 300
    วินาที)

  • สั่งให้ผู้ช่วยเดินเข้าไปยืนในเขตตรวจจับค้างไว้ แล้วจับเวลา (ด้วย Stopwatch)
    ว่าสัญญาณที่ออกจาก OUTPUT เป็น High นานกี่วินาที

  • เปรียบเทียบค่าที่วัดได้กับค่าที่ตั้งบนบอร์ด (ปรับ trim-pot)

  • สรุปความคลาดเคลื่อนและปัจจัยที่อาจมีผลกับค่า Time-Delay

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………

3: ทดลองตรวจจับความเคลื่อนไหวและแสดงผลผ่าน OLED Display

  • ต่อเซนเซอร์ PIR Sensor กับบอร์ด Smart-Building IoT
    ตามแผนผังที่กำหนด

  • เปิดโปรแกรมตัวอย่าง Example Code 6.2 และอัปโหลดไปยังบอร์ด

  • เคลื่อนไหวในบริเวณหน้าตัวเซนเซอร์ และสังเกตข้อความที่แสดงบน OLED

  • บันทึกข้อความที่ปรากฏบนจอ OLED เมื่อมีการเคลื่อนไหว
    และเมื่อไม่มีการเคลื่อนไหว

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………

📝 พื้นที่สรุปผลการเรียนรู้

🔹 หลังจากทำกิจกรรมและศึกษาข้อมูลจากชุดฝึกนี้ ฉันได้เรียนรู้ว่า…

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………

🔹 ความเข้าใจเพิ่มเติมที่ได้รับจากใบงานนี้คือ…

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………

🔹 ข้อเสนอแนะ/ข้อสงสัยเพิ่มเติม

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………………………………………

“ระบบที่ดีต้องเคลื่อนไหวทันการเปลี่ยนแปลง”

“A smart system moves with change, not against
it.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *