โครงงานเครื่องนับจำนวนรถยนต์

โดย นายรัฐวัฒน์ เซมา ( rattawat_s@outlook.com )
สาขาวิศวกรรมแมคคาทรอนิกส์ ภาควิชาครุศาสตร์เครื่องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

 

Download: Simulink Model File (KMUTNBproj15_resourse.7z)

Proj15_Main700px

หลักการและเหตุผล

เนื่องจากปัจจุบันมีการใช้รถยนต์ส่วนบุคคลเป็นจำนวนมากในการเดินทางไปในสถานที่ต่างๆ เช่น ห้างสรรพสินค้า สถานที่ท่องเที่ยว เป็นต้น ทำให้เกิดปัญหาในการหาสถานที่จอดรถซึ่งผู้ขับขี่รถยนต์ไม่สามารถทราบได้ว่าสถานที่จอดรถที่นั้นมีรถเต็มแล้วหรือไม่ ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาการจราจรติดขัดบริเวณทางเข้า– ออกลานจอดรถ และเป็นผลให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงโดยไม่จำเป็น

ดังนั้น เพื่อไม่ให้ผู้ขับขี่รถเสียเวลาในการวนหาที่จอดรถ จึงได้ทำการออกแบบเครื่องจำลองการนับจานวนรถ เข้า – ออก ที่มีต้นทุนการผลิตต่ำสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถดูข้อมูลการนับจำนวนรถที่เข้ามาจอดในลานจอดรถผ่านทางจอแสดงผล LCD เพื่อสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานในสถานที่จอดรถจริง โดยสามารถแสดงข้อมูลจานวนรถที่อยู่ในสถานที่จอดรถ ทำให้ผู้ที่ใช้บริการลานจอดรถสามารถรับรู้ปริมาณจำนวนรถภายในลานจอดรถได้และนำข้อมูลการใช้บริการอยู่มาเก็บสถิติการใช้บริการจอดรถ

คุณสมบัติการทำงานของเครื่องนับจำนวนรถยนต์

  1. สามารถนับรถยนต์เข้า-ออกได้
  2. สามารถเพิ่มจำนวนรถยนต์สูงสุดในโรงรถได้
  3. มีการบอกสถานะว่าที่จอดรถยนต์เต็มหรือไม่เต็ม
  4.  มีหน้าจอแสดงข้อมูลจานวนรถยนต์และสถานะที่จอดรถยนต์

การต่อวงจรสำหรับวงจรเครื่องนับจำนวนรถยนต์

รูปที่ 1 วงจรเครื่องนับจำนวนรถยนต์

รูปที่ 1 วงจรเครื่องนับจำนวนรถยนต์

ส่วนประกอบของวงจร

ประกอบไปด้วย

  1. บอร์ด STM32F4
  2. ชุดเปรียบเทียบแรงดัน R-OPAMP
  3. สวิตซ์กดติด-ปล่อยดับ
  4. โฟโตทรานซิสเตอร์และหลอดอินฟาเรด

การต่อการใช้งานของวงจรจะประกอบไปด้วยชุดเซนเซอร์ 2 ชุด โดยแต่ละชุดจะต่อ Output เข้าบอร์ด STM32F4 ขา PA2และ PA3 ตามลำดับ และต่อชุดสวิตซ์ Up – Down โดยขาของสวิตซ์ขาหนึ่งจะต่อกับไฟตรง 3V และอีกข้างต่อกับบอร์ด STM32F4 ขา PC3 และ PA4 ตามลำดับและ จอ LCD การต่อเข้าบอร์ด STM32F4 จะต่อตามรูปที่ 1

โปรแกรม Simulink ของเครื่องนับจำนวนรถยนต์

รูปที่ 2 โปรแกรม Simulink ของเครื่องนับจานวนรถยนต์

รูปที่ 2 โปรแกรม Simulink ของเครื่องนับจำนวนรถยนต์

การเขียนโปรแกรมจะเป็นการรับค่าจากเซนเซอร์ 2 ชุดโดยชุดแรกรับเข้าขา PA2 และอีกชุดเข้าขา PA3 โดยรับเป็นสัญญาณ Digital เพื่อรับค่า 0 และ 1 เข้ามาใน Chart ของ Stateflow เพื่อมาเข้าเงื่อนไขการนับรถเข้า – ออก โดยเมื่อรถเข้าจะส่งสัญญาณ Digital เป็น 1 ออก out และเมื่อรถออก out2 จะเป็น 1 เพื่อส่งไปยังบล๊อก Function3 เพื่อเข้าเงื่อนไขการนับจานวนรถยนต์

ต่อมาส่วนของการเพิ่มจานวนรถสูงสุดจะเป็นการกดสวิตซ์ Up – Down โดยสัญญาณการกดสวิตซ์สองตัวโดยจะส่งเข้าขา PC3 เป็น Up และขา PA4 เป็น Down โดยสัญญาณส่งออกมาเป็น Digital เนื่องจากเป็นการเปิด-ปิดสวิตซ์เมื่อการสวิตซ์แล้วสัญญาณจะถูกส่งเข้าบล๊อก Function1 เพื่อเข้าเงื่อนไขการนับโดยสัญญาณ Out ของ Function1 จะถูกส่งไปเก็บค่าในตัวแปร cn2 เพื่อส่งค่าสัญญาณไปยังบล๊อก Function3 เพื่อเข้าเงื่อนไขการตรวจสอบสถานะการเต็มของจำนวนรถยนต์ระหว่างค่าจำนวนรถยนต์เข้า-ออกและจำนวนรถยนต์สูงสุด เพื่อส่งสัญญาณให้บล๊อก Switch ทำงานเมื่อมีค่าสัญญาณ 1 เข้ามา เมื่อมีค่าสัญญาณ 1 เข้ามาในบล๊อก Switch จะทำให้เกิดการเปลี่ยนทางการทำงานโดยเมื่อรถยนต์เต็ม บล๊อก Function3 จะส่งค่า 1 ออกมาเพื่อให้ Switch ทำงานเพื่อโชว์สถานะโรงรถยนต์ “FULL” บนจอ LCD แต่ถ้าในโรงรถยนต์ยังมีที่ว่าง บล๊อก Function3 จะส่งค่า 0 ออกมา Switch จะไม่ทำงานสถานะโรงรถยนต์ “NOT FULL” บนจอ LCD โดยบนจอ LCD ในบรรทัดที่ 1 จะโชว์ค่าจำนวนรถยนต์สูงสุด “MAX CAR : . . . . . ” และในบรรทักที่ 2 จะโชว์ค่าจำนวนรถยนต์เข้า – ออก “CAR : . . . . . ” และบรรทัดที่ 3 จะโชว์สถานะของโรงรถยนต์

การเขียนโค้ด M-File

โค้ดในบล็อก Function1

Proj15_003

โค้ดในบล๊อก Function3

Proj15_004

 

การเขียนโค๊ต State – Flow

รูปที่ 3 บล๊อก Chart ของ State – Flow

รูปที่ 3 บล๊อก Chart ของ State – Flow

โปรแกรมในบล๊อก Chart ของ State – Flow

รูปที่ 4 โปรแกรมในบล๊อก Chart ของ State - Flow

รูปที่ 4 โปรแกรมในบล๊อก Chart ของ State – Flow

ในโปรแกรมจะมีการรับค่า Input คือ data1 และ data2 และ Output คือ out และ out2 ตามรูปที่ 3 โดยเริ่มโปรแกรม โปรแกรมจะเริ่มจากบล๊อก OF ก่อน โดยในบล๊อก OF จะให้ค่าของ out และ out2 เป็น 0 เพื่อเป็นสถานะเริ่มต้นของ Output ของ Chart

เมื่อมีการติดตั้งใช้งานจริงรถยนต์เข้ามาในจังหวะแรกเซนเซอร์ชุดแรกจะทางานแล้วจะส่งค่าเป็น 1 เข้ามา ให้ data1 = 1 และ data2 = 0 เมื่อ data1 = 1 และ data2 = 0 จะทำให้เข้าเงื่อนไขใน Chart ในเส้นลูกศรที่ 2 เพื่อส่งให้บล๊อก IN1 ทำงานและในบล๊อก IN1 จะสั่งให้บล๊อก A ทำงานเป็นเงื่อนไขของจังหวะสองคือรถยนต์ผ่านเซนเซอร์ชุดสองแล้วทำการนับรถเข้า โดยในบล๊อก A จะเป็นการทำงานในจังหวะสอง โดยจะตรวจเงื่อนไขถ้า data1 = 0 และ data2 = 1 ให้ out = 1 เพื่อเริ่มการนับรถยนต์ขาเข้า

ต่อมาเมื่อมีรถยนต์ออกในจังหวะแรกเซนเซอร์ชุดสองจะทำงานแล้วจะส่งค่าเป็น 1 เข้ามา ให้ data1 = 0 และ data2 = 1 เมื่อ data1 = 0 และ data2 = 1 จะทำให้เข้าเงื่อนไขใน Chart ในเส้นลูกศรที่ 1 เพื่อส่งให้บล๊อก OUT ทำงานและในบล๊อก OUT จะสั่งให้บล๊อก B ทำงานเป็นเงื่อนไขของจังหวะสองคือ รถยนต์ผ่านเซนเซอร์ชุดแรกแล้วทำการนับรถออก โดยในบล๊อก B จะเป็นการทำงานในจังหวะสอง โดยจะตรวจเงื่อนไขถ้า data1 = 1 และ data2 = 0 ให้ out2 = 1 เพื่อเริ่มการนับรถยนต์ขาออก

การติดตั้งใช้งานจริง

รูปที่ 5 การติดตั้งใช้งานจริง

รูปที่ 5 การติดตั้งใช้งานจริง

การติดตั้ง Sensor

การติดตั้งจะทำการติดตั้ง Sensor ตามทางเข้าของโรงจอดรถยนต์ โดยจะมี Sensor ทำงาน 2 ชุด  ซึ่งจะติดตั้งตามรถยนต์เข้าโรงจอดรถยนต์ โดยจะติดตั้งชุด Sensor 1 ก่อน แล้วติดตั้งชุด Sensor 2 ตามลำดับ และจะทำการติดตั้งในระนาบแนวเดียวกัน โดยให้ LED infrared และ Phototransistor ของแต่ละชุด Sensor จะต้องส่องถึงกันเพื่อให้ชุด Sensor ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การติดตั้งจอแสดงผลหรือจอ LCD แสดงผล

การติดตั้งจอแสดงผลหรือจอ LCD แสดงผล จะทำการติดตั้งไว้หน้าโรงจอดรถยนต์หรือก่อนรถยนต์เข้าเพื่อให้ผู้ขับขี่รถยนต์เห็นก่อนการเข้ามาจอดรถยนต์ในโรงจอดรถยนต์เพื่อช่วยในการตัดสินใจของผู้จะใช้บริการ

การติดตั้งชุดเพิ่มจำนวนรถสูงสุด

การติดตั้งชุดเพิ่มจำนวนรถถสูงสุด ควรจะติดตั้งในห้องควบคุมของโรงจอดรถยนต์ หรือ ตู้ควบคุมโรงจอดรถยนต์

หลักการทำงาน ชุด Sensor การตรวจจับ

รูปที่ 6 วงจรชุด Sensor การตรวจจับ

รูปที่ 6 วงจรชุด Sensor การตรวจจับ

รูปที่ 7 การต่อ Sensor ใช้งานจริง

รูปที่ 7 การต่อ Sensor ใช้งานจริง

การทางานจะมีภาคส่งคือ หลอด LED Infrared และภาครับเป็น Phototransistor โดยการทำงาน ที่ขา OUTPUT จะมีแรงดันสูง เนื่องจากภาค ส่ง มีการส่งคลื่น Infrared ให้ภาครับตลอดหรือภาครับมีการรับคลื่น Infrared ปริมาณมากจึงทำให้มีค่าแรงดันสูง แต่เมื่อภาครับมีการรับคลื่น Infrared ปริมาณน้อยจะทำให้ค่าแรงดันออกขา OUTPUT มีค่าต่ำ โดยปัจจัยการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน จะเกิดขึ้นเมื่อมีวัตถุบังการรับส่งของคลื่น Infrared ระหว่างภาครับและภาคส่ง

หลักการทำงานของชุดเปรียบเทียบแรงดัน(R-OPAMP)

รูปที่ 8 วงจร R-OPAMP ขนาด 1 ช่องสัญญาณ

รูปที่ 8 วงจร R-OPAMP ขนาด 1 ช่องสัญญาณ

 

รูปที่ 9 ลักษณะโครงสร้างของบอร์ด R-OPAMP

รูปที่ 9 ลักษณะโครงสร้างของบอร์ด R-OPAMP

หลักการทำงานของบอร์ด R-OPAMP เป็นบอร์ดเปรียบเทียบแรงดัน โดยให้สภาวะทาง Output เป็นแบบ Logic TTL โดยสามารถกำหนดค่าแรงดันอ้างอิงได้เองตามต้องการภายในบอร์ด โดยการปรับตั้งค่าแรงดันจากตัวต้านทานปรับค่าได้แบบเกือกม้าเพื่อใช้เป็นจุดอ้างอิงในการเปรียบเทียบแรงดัน

โดยการใช้งานนั้นจะป้อนแรงดันเข้ามายังจุด Input เพื่อทำการเปรียบเทียบค่าระดับแรงดันอ้างอิงที่กำหนดไว้แล้วภายในบอร์ด ซึ่งเมื่อค่าแรงดัน Input มีค่าต่ำกว่าแรงดันอ้างอิงที่กำหนดไว้ภายในบอร์ด จะได้สถานะของสัญญาณ Output เป็น Logic “1” (LED สถานะจะดับ) แต่เมื่อค่าแรงดันของ Input มีค่ามากกว่าค่าแรงดันอ้างอิงที่กำหนดไว้จะทำให้ได้สถานะของ Output เป็น Logic “0” ซึ่ง LED สถานะจะติดสว่างให้เห็น

 

โครงงานนี้เป็นผลงานของนักศึกษา สาขาวิศวกรรมแมคคาทรอนิกส์ ภาควิชาครุศาสตร์เครื่องกล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ เนื้อหาในบทความเป็นการออกแบบและความเห็นส่วนตัวของผู้ทำโครงงาน บริษัท เอมเมจิน จำกัด อาจไม่เห็นด้วยเสมอไป