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

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

รูปที่ 6.3 Block Diagram แสดงองค์ประกอบและการทำงานของโมดูลเซนเซอร์ PIR

🏃6.3 หลักการทำงานของเซนเซอร์

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

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)

รูปที่ 6.5 แสดงการปรับระยะตรวจจับของเซนเซอร์ PIR โดยใช้ Potentiometer

• ปรับ Delay Time: เวลาที่สัญญาณเอาต์พุตยังคงอยู่ในสถานะ HIGH
  หลังจากการตรวจจับ

รูปที่ 6.6 การปรับเวลา Delay Time
และพฤติกรรมสัญญาณเอาต์พุตหลังการตรวจจับการเคลื่อนไหว

รูปที่ 6.7 สัญญาณเอาต์พุตขณะมีการเคลื่อนไหวต่อเนื่อง

🏃6.4 อุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

ตารางที่ 6.1: รายการอุปกรณ์ที่ใช้ในการทดลอง

🏃6.5 การเชื่อมต่อกับบอร์ด

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

รูปที่ 6.8 การเชื่อมต่อโมดูลเซนเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว

🏃6.6 ตัวอย่างโค้ดและการแสดงผล

Example Code 6.1: Motion Sensor

รูปที่ 6.9 ตัวอย่างโค้ดสำหรับอ่านค่าเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวและแสดงผลผ่าน
Serial Monitor

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

รูปที่ 6.10 ตัวอย่างโค้ดควบคุมรีเลย์จาก PIR Sensor พร้อมแสดงผลบน OLED และ
Serial Monitor

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.”