สนุกKids สนกุ Code กับ การทำโครงงาน นางสาวมชั ธิรา มติ ิปญ กรณ วชิ าวทิ ยาการคำนวณ ช้ันมัธยมศึกษาปที่ 4 กลมุ สาระการเรียนรวู ทิ ยาศาสตรแ ละเทคโนโลยี
ก คำ�นำ� หนังสือสนุก Kids สนกุ Code กับการทำ�โครงงานเลม่ น้ี เกิด จากความตง้ั ใจทีจ่ ะรวบรวมองคค์ วามรู้ ด้านบอร์ดสมองกลฝงั ตวั KidBright มาถา่ ยทอดเป็นหนงั สือวิชาการทเี่ ป็นแหล่งความรู้ โดยเนน้ เร่อื ง KidBright และการทำ�โครงงาน ตั้งแต่การรู้จัก KidBright และ โปรแกรม KidBright IDE การตอ่ วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ของบอร์ด KidBright ซง่ึ จำ�ทำ�ใหผ้ อู้ ่านไดเ้ ขา้ ใจและเห็นภาพตาม เพอื่ ให้ผสู้ นใจได้ ศกึ ษาคน้ ควา้ เพิ่มเตมิ ได้ดว้ ยตนเอง สดุ ทา้ ยนี้ผู้จดั ทำ�ขอขอบคณุ อาจารย์ราตรี สุภาเฮือง ทปี่ รึกษาใน รายวชิ าคอมพวิ เตอรเ์ พอื่ การออกแบบและสรา้ งสรรค์สำ�หรบั การศกึ ษา ทม่ี ีสว่ นทำ�ใหห้ นังสือเล่มน้ีใหเ้ สรจ็ สมบูรณ์ บรรลตุ ามวตั ถุประสงคแ์ ละ ผู้จดั ทำ�หวงั เป็นอย่างยิ่งวา่ หนงั สือสนุก Kids สนุก Code กบั การทำ� โครงงานเลม่ น้ี จะเป็นประโยชน์กับผูท้ ่ีสนใจ และหากหนงั สือสนกุ Kids สนุก Code กับการทำ�โครงงานเลม่ นี้ ผิดพลาดประการใด ผู้จดั ทำ� ขออภัยมา ณ ทนี่ ด้ี ว้ ย มัชธริ า มิตปิ ญั กรณ์ หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ิปัญกรณ์
ข สารบญั เน้อื หา เร่อื ง หนา้ คำ�นำ�................................................................................................................ก สารบัญเนอ้ื หา................................................................................................ข สารบัญรูปภาพ..............................................................................................ง บทที่ 1 KidBright และ KidBright IDE...........................................1 1.1 แนะนําบอรด์ KidBright...........................................................1 1.2 Kidbright IDE.........................................................................7 1.3 การใชง้ าน KidBright IDE....................................................10 1.4 รายละเอียดโปรแกรม KidBright IDE................................13 บทที่ 2 เซน็ เซอร์ต่าง ๆ ทีใ่ ช้งานรว่ มกบั บอรด์ KidBright............20 2.1 สวิตซจ์ ํากดั ระยะ (Limit Switch)........................................20 2.2 เซ็นเซอร์วัดระยะดว้ ยแสง (IR Sensor)..............................22 2.3 เซ็นเซอร์สภาพแวดล้อม (DHT sensor)............................24 2.4 เซ็นเซอร์ความชน้ื ในดิน (Soil Moisture)..........................26 2.5 โมดูลขยายสัญญาณอนาล็อก (Analog to Digital).....28 2.6 โมดลู ตัดตอ่ ไฟ (Relay module)........................................30 2.7 มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง (DC motors)............................32 หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มิติปญั กรณ์
ค สารบัญเนอื้ หา (ต่อ) เรอ่ื ง หนา้ บทที่ 3 วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์เบ่อื งตน้ กบั บอรด์ KidBright..............34 3.1.ส่วนประกอบของวงจรไฟฟา้ .....................................................34 3.2 สญั ลักษณว์ งจรอเิ ล็กทรอนิกส์บอร์ด KidBright...............37 3.3 หลักการต่อวงจรอิเลก็ ทรอนิกสบ์ อร์ด KidBright.............38 บทที่ 4 การทำ�โครงงานคอมพวิ เตอร์.......................................................39 4.1 รปู แบบการทำ�โครงงาน...............................................................39 4.2 ผลงานตวั อย่าง...........................................................................59 บรรณานกุ รม................................................................................................70 ดชั น.ี ................................................................................................................71 หนังสือสนุกKids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ปิ ัญกรณ์
ง สารบญั รูปภาพ ภาพท่ ี หน้า บทที่ 1 1-1 บอรด์ Kidbright V1.3............................................................1 1-2 ดา้ นบนบอร์ด KidBright...........................................................2 1-3 ด้านลา่ งบอรด์ KidBright.........................................................2 1-4 สว่ นประกอบหน้าบอร์ด KidBright........................................3 1-5 สว่ นประกอบหลังบอรด์ KidBright........................................4 1-6 เซนเซอรพ์ ืน้ ฐานบน kidbright................................................5 1-7 ขว้ั ต่อ IN1-IN4..........................................................................5 1-8 kidbrightทำ�อะไรไดบ้ า้ ง............................................................6 1-9 Kidbright IDE Program.....................................................7 1-10 ชุดคำ�สงั่ แบบ block-structured programming.......8 1-11 การเชอ่ื มต่อบอร์ด สำ�หรบั ผู้ทใ่ี ชแ้ ทบ็ เล็ต หรือสมารท์ โฟน...........................................................................8 1-12 ข้นั ตอนการสรา้ งโปรแกรมหรือเขยี นชดุ คำ�สง่ั ..................10 1-13 โปรแกรม KidBright IDE.................................................11 1-14 หนา้ ตา่ งขณะติดตั้งโปรแกรม...............................................11 หน้าหลกั หนังสือสนุกKids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ปิ ญั กรณ์
จ สารบญั รูปภาพ (ต่อ) ภาพที ่ หน้า บทที่ 1 (ต่อ) 1-15 หนา้ ต่างโปรแกรมเมอื่ ตดิ ตง้ั เสรจ็ แล้ว................................12 1-16 ท่อี ยู่ของโปรแกรม.................................................................12 1-17 บลอ็ กพ้นื ฐาน..........................................................................13 1-18 บล็อกการกําหนดค่า..............................................................13 1-19 บล็อกการกำ�หนดเงอื่ นไข.....................................................14 1-20 บล็อกคำ�ส่ังทำ�งานวนซ้ำ�.......................................................14 1-21 บลอ็ กคำ�ส่งั ใหห้ ยุดการทำ�งานช่ัวคราว..............................15 1-22 บล็อกคำ�สัง่ เล่นเสียงโน๊ตดนตร.ี ..........................................15 1-23 บลอ็ กคำ�สั่งใช้งานเซ็นเซอร์..................................................16 1-24 บลอ็ กคำ�สั่งใชง้ านฐานเวลาจริง..........................................16 1-25 บล็อกคำ�สง่ั ใชข้ าใช้งานตา่ ง ๆ..............................................17 1-26 บลอ็ กเสรมิ .............................................................................17 1-27 บลอ็ กเกจวดั ..........................................................................18 1-28 บล็อกกราฟ............................................................................18 1-29 บล็อกแจง้ เตอื น......................................................................19 1-30 บลอ็ กส่วนขยาย.....................................................................19 หนา้ หลัก หนังสอื สนุกKids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มัชธิรา มิตปิ ัญกรณ์
ฉ สารบญั รูปภาพ (ต่อ) ภาพท่ี หนา้ บทที่ 2 2-1 สวติ ซ์จํากัดระยะ (Limit Switch)........................................20 2-2 การตอ่ วงจรสวิตซ์จํากดั ระยะ.................................................21 2-3 เซ็นเซอร์วัดระยะด้วยแสง (IR Sensor) .............................22 2-4 การต่อวงจรเซ็นเซอรว์ ดั ระยะดว้ ยแสง.................................23 2-5 เซน็ เซอรส์ ภาพแวดล้อม (DHT Sensor)............................24 2-6 การตอ่ วงจรเซน็ เซอรส์ ภาพแวดลอ้ ม....................................25 2-7 เซน็ เซอรค์ วามช้ืนในดิน (Soil Moisture Sensor)........26 2-8 การต่อวงจรเซ็นเซอรค์ วามช้ืนในดิน.....................................27 2-9 โมดลู ขยายสญั ญาณอนาลอ็ ก (ADS Sensor)...............28 2-10 การตอ่ วงจรโมดูลขยายสญั ญาณอนาลอ็ ก.....................29 2-11 โมดูลตดั ตอ่ ไฟ (Relay)........................................................30 2-12 การตอ่ วงจรโมดูลตัดต่อไฟ.................................................31 2-13 มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง (DC Motors).........................32 2-14 การต่อวงจรมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง...............................33 บทที่ 3 3-1 วงจรไฟฟา้ เบอ้ื งต้น.................................................................34 หนา้ หลัก หนังสอื สนุกKids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มชั ธริ า มิตปิ ัญกรณ์
ช สารบัญรูปภาพ (ต่อ) ภาพที ่ หนา้ บทท่ี 3 (ต่อ) 3-2 ทิศทางการไหลของไฟฟ้ากระแสตรง......................................36 3-3 ไฟฟ้ากระแสสลับ........................................................................36 3-4 สญั ลกั ษณ์วงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ สบ์ อรด์ kidbright............37 3-5 สัญลักษณ์.................................................................................37 3-6 ข้อควรทราบ..............................................................................38 3-7 การต่อวงจร kidbright........................................................38 บทท่ี 4 4-1 ผลงานตวั อยา่ งขอบอร์ด KidBright..................................59 4-2 ผลงานตวั อย่างขอบอร์ด KidBright..................................59 4-3 ตัวอยา่ งผลงงานเคร่ืองเตอื นภัยน้ำ�ท่วม 24 ชม................60 4-4 โปสเตอร์ตวั อยา่ งผลงงานเคร่อื งเตอื นภยั นำ้ �ทว่ ม 24 ชัว่ โมง...................................................................................61 4-5 ตวั อยา่ งผลงงานโครงงาน Kid Bright โรบอท ชวนน้องออม...............................................................62 4-6 โปสเตอร์ตวั อย่างผลงงานโครงงาน Kid Bright โรบอท ชวนน้องออม...............................................................63 หนา้ หลัก หนังสอื สนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มิตปิ ัญกรณ์
ซ สารบญั รปู ภาพ (ตอ่ ) ภาพท่ ี หนา้ บทที่ 4 (ตอ่ ) 4-7 ผลงานตวั อย่างไม้กวาดอัจฉรยิ ะ Broom genius..........64 4-8 โปสเตอรผ์ ลงานตัวอย่างไม้กวาดอัจฉริยะ Broom genius.....................................................................65 4-9 ผลงานตวั อยา่ งโรงเหด็ อัจฉริยะ Smart mushroom house.............................................................66 4-10 โปสเตอร์ผลงานตวั อยา่ งโรงเหด็ อจั ฉริยะ Smart mushroom house..............................................67 4-11 ผลงานตัวอย่างเคร่ืองดักจับแกส๊ คารบ์ อนได- ออกไซดอ์ ัตโนมัติ......................................................................68 4-12 โปสเตอรผ์ ลงานตัวอยา่ งเครอื่ งดักจับแก๊ส คาร์บอนไดออกไซดอ์ ตั โนมตั ิ...................................................69 หน้าหลัก หนังสอื สนกุ Kids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มัชธริ า มติ ิปัญกรณ์
1 บทที่ 1 KidBright และ KidBright IDE 1.1 แนะนําบอรด์ KidBright KidBright เปน็ บอรด์ สง่ เสริมการเรยี นรพู้ ื้นฐานของการเขียนโค้ด หรือ การ เขียนโปรแกรม (Programming) ทมี่ ีจุดเร่ิมต้นจากโครงการสอ่ื การสอน โปรแกรมม่งิ ในโรงเรยี น (Coding at School Project) ของกระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งมีจดุ ม่งุ หมายในการพฒั นาศักยภาพระหวา่ งความคดิ เชงิ ตรรกะ และความคดิ รเิ รมิ่ สร้างสรรค์ ในลักษณะการเรียนรู้แบบ learn and play บอรด์ kidbright น้ีได้รับ การออกแบบโดยทีมนักวจิ ยั และพฒั นาของเนคเทคและสวทช. ให้เหมาะสำ�หรบั เด็กและ เยาวชน ทต่ี อ้ งการเรียน รู้การทำ�งานและการเขยี นโปรแกรมสำ�หรบั อุปกรณส์ มองกล ฝงั ตัว (Embedded Board) และอุปกรณต์ วั เซนเซอร์ตรวจจับพืน้ ฐาน ภาพที่ 1-1 บอรด์ Kidbright V1.3 KidBright คอื บอรด์ สมองกลฝงั ตวั (Embedded Board) ขนาดเล็กท่ี ประกอบไปด้วย ไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32 ทำ�หน้าที่ ประมวลผล และควบคมุ ส่ังงานอุปกรณ์ ทป่ี ระกอบอยบู่ นบอร์ด ซงึ่ ได้แก่หน้าจอแสดงผลแบบ Matrix LED ขนาด 16×8 จุด และเซ็นเซอรต์ รวจจับพ้นื ฐาน ท่ีสามารถปรับใช้ในชีวิตประจำ�วัน ได้แก่ เซ็นเซอรว์ ัดระดบั ความเข้มของแสง และเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ หนา้ หลัก หนงั สอื สนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ปิ ัญกรณ์
2 1) ส่วนประกอบของบอร์ด KidBright บอรด์ มลี ักษณะเปน็ แผงวงจรส่ีเหล่ียม ขนาด 5 x 9 เซนติเมตร ใช้ หนว่ ยประมวล ผล ESP32 ท่ีมคี วามสามารถรองรับการเชือ่ มต่อดว้ ย wifi และ Bluetooth มีหน้า จอแสดงผลชนดิ Matrix LED สแี ดง ขนาด 16 x 8 จุด มีปุ่มกดให้เรียกใชง้ านได้สอง ปมุ่ มีลำ�โพง และตวั เซนเซอร์พน้ื ฐาน สองตวั ไดแ้ ก่ เซนเซอรว์ ัดอณุ หมู ิ และเซนเซอรว์ ัด ความเขม้ ของแสง และมีนาฬกิ าฐานเวลาจรงิ เปรียบเสมอื นคอมพวิ เตอร์พกพาสำ�หรับ เด็ก ภาพท่ี 1- 2 ดา้ นบนบอรด์ KidBright ภาพท่ี 1-3 ด้านล่างบอรด์ KidBright หน้าหลัก หนงั สอื สนุกKids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปัญกรณ์
3 บอร์ด KidBright32 มสี ่วนประกอบต่าง ๆ ดงั นี้ ภาพท่ี 1-4 สว่ นประกอบหน้าบอรด์ KidBright 1. หนา้ จอแสดงผลแอลอีดีขนาด 16x8 ใชแ้ สดงผลตวั เลข ข้อความ และ รปู ภาพต่าง ๆ 2. สวติ ซ์กดตดิ -ปลอ่ ยดบั จำ�นวน 2 ตัว ใช้ปอ้ นขอ้ มูลจากผ้ใู ช้เขา้ สู่บอร์ด 3. เซ็นเซอรแ์ สง ใช้วัดความเขม้ ของแสงท่ีระดบั 0 ถึง 100 4. ชอ่ ง MicroUSB ใชอ้ พั โหลดโปรแกรม และจา่ ยไฟเล้ยี งใหก้ ับบอรด์ KidBright32 5. ชอ่ ง KB Chain ใช้เชือ่ มตอ่ อปุ กรณ์เสริมภายนอกแบบ I2C 6. ชอ่ ง USB Type-A ใชเ้ สยี บอปุ กรณท์ ี่มพี อรต์ เชือ่ มต่อเป็น USB เพอื่ ควบคมุ การทำ�งานด้วยบอรด์ KidBright32 7. บสั เซอร์ ใชส้ รา้ งเสยี งดนตรี และเสียงตา่ ง ๆ 8. สวิตซ์ Reset ใช้เพอื่ เรมิ่ ต้นการทำ�งานของโปรแกรมใหม่ 9. หลอดแอลอีดีแสดงสถานะต่าง ๆ ซงึ่ ประกอบดว้ ย หน้าหลกั หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มติ ปิ ัญกรณ์
4 9.1 หลอดแอลอดี สี นี ำ้ �เงิน แสดงสถานะการใช้งานบลูทธู 9.2 หลอดแอลอีดีสแี สง แสดงสถานการเช่ือมตอ่ WiFi 9.3 หลอดแอลอีดสี สี ้ม แสดงสถานะการอา่ นค่าเวลาจากอนิ เตอรเ์ น็ต 9.4 หลอดแอลอดี สี เี ขียว แสดงสถานะการใชง้ าน IoT 10 ช่องเชือ่ มตอ่ อปุ กรณ์ภายนอก ประกอบด้วย 10.1 5V ชอ่ งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้า 5V เลี้ยงอุปกรณ์ภายนอก โดยใช้กระแส ไฟฟา้ จากชอ่ ง MicroUSB 10.2 IN1 IN2 IN3 และ IN3 ชอ่ งรับสญั ญาณดิจิตอลจากอปุ กรณ์ ภายนอก รองรับแรงดันไฟฟา้ ได้ 0 ถงึ 5V 10.3 OUT1 และ OUT2 ช่องส่งสัญญาณดจิ ิตอลควบคมุ อุปกรณ์ ภายนอก ทำ�งานแบบ Open-drain รองรับการเชื่อมตอ่ กับอุปกรณ์ทีใ่ ช้กระแสไฟฟ้า ไม่เกนิ 200mA 10.4 GND 11. เซน็ เซอร์อุณภูมิ ใชว้ ัดอุณหภูมิปัจจบุ ัน ภาพท่ี 1-5 ส่วนประกอบหลังบอรด์ KidBright 12. โมดลู ESP-WROOM-32 เปน็ โมดูลไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งเปน็ หวั ใจหลกั ของบอร์ด ทำ�หนา้ ที่ประมวลผลการทำ�งาน และทำ�งานตามที่ผ้ใู ช้เขยี นโปรแกรมสั่งงาน เช่อื มตอ่ อุปกรณต์ ่าง ๆ ท้งั อปุ กรณบ์ นบอรด์ และอปุ กรณ์เสรมิ หน้าหลัก หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มติ ิปัญกรณ์
5 13. กระบะถ่าน 3V ใช้ใส่แบตเตอร่ี CR1220 เพอื่ จ่ายไฟเลย้ี งให้กับโมดูลนาฬิกา เพอื่ ให้บอรด์ KidBright32 จำ�ค่าเวลาได้ 2) เซนเซอรพ์ ้ืนฐานบน kidbright ภาพที่ 1-6 เซนเซอร์พ้นื ฐานบน kidbright kidbright มีเซนเซอรพ์ น้ื ฐานท่เี หมาะสมสำ�หรับการเรยี นรู้ของเด็กอย่สู องตวั คือ เซนเซอร์วัดความเข้มของแสง และ เซนเซอรว์ ดั อุณหภมู ิ เซนเซอร์ท้งั สองตวั นี้ สามารถนำ�มาประยุกต์ใชใ้ นชีวติ ประจำ�วนั ได้มากมาย ยกตวั อย่างเชน่ สามารถออกแบบ ชุดคำ�สัง่ ทใี่ ชใ้ นการเปดิ ปิดไฟในแบบอัตโนมัติ โดยการใชเ้ ซนเซอร์วัดความเขม้ ของแสง เพื่อวัดความสว่าง และนำ�ไปประมวลผลสัง่ งานเปิดปิดไฟตามระดับความเข้มของแสง ภาพท่ี 1-7 ขัว้ ตอ่ IN1-IN4 นอกจากนี้ kidbright ยังสร้างมารถเชอื่ มต่อกับเซนเซอรอ์ ื่น ๆ ด้วยการตอ่ สัญญาณเขา้ ท่ขี ้วั ตอ่ IN1-IN4 เชน่ ใชเ้ ซนเซอร์วดั ความช้นื เชอ่ื มตอ่ เขา้ กับบอร์ด kidbright แล้วใชก้ ารเขียนโปรแกรมด้วย application kidbright ในรูปแบบของ IoT เพ่ือวัดค่าความช้นื หน้าหลัก หนังสือสนุกKids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มิตปิ ญั กรณ์
6 3) คุณสมบตั ขิ อง สมองกลฝังตัว Kidbright โปรแกรมสรา้ งชุดคำ�สัง่ ดว้ ย Kidbright IDE รองรับการใช้งานบนคอมพิวเตอร์ PC windows และ Mac รองรับการทำ�งานรปู แบบevent-driven Programming สามารถเขยี น โปรแกรมแบบmultitasking programming ได้สามารถเช่อื มต่อ โมดลู เซนเซอร์ภายนอกได้หลากหลายชนดิ ผ่านทางช่องสือ่ สาร I2C รองรับการเช่ือม ตอ่ ระหวา่ งอุปกรณ์ (IoT) (อ้างอิงจาก: หนังสอื สนุกKIds สนกุ code กับ Kid- bright. หน้า 45) 4) kidbrightทำ�อะไรได้บ้าง ภาพท่ี 1-8 kidbrightทำ�อะไรไดบ้ ้าง หนา้ หลัก หนังสอื สนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ิปญั กรณ์
7 1.2 Kidbright IDE kidbright IDE คือโปรแกรมสร้างชดุ คำ�ส่งั เพ่อื นำ�ชุดคำ�ส่งั ไปใช้ทำ�งานบน บอรด์ kidbright ด้วย ชดุ คำ�ส่ังแบบ block-structured programming คอื จะ ใช้การลากกลอ่ งขอ้ ความหรอื บล็อกคำ�สั่ง มาวางตอ่ กนั (Drag and Drop) จากนน้ั โปรแกรมจะทำ�งานแปลงภาษา ท่เี รียกว่าการ compile เพื่อให้ได้เป็นโค้ดการทำ�งานทีใ่ ช้ กับโปรเซสเซอร์ ESP32 ที่อยู่บนบอรด์ ภาพที่ 1-9 Kidbright IDE Program 1) การเขียนโปรแกรมสำ�หรบั บอรด์ KidBright การเขียนโปรแกรมเพอ่ื ให้บอรด์ KidBright ทำ�งาน สามารถทำ�ไดด้ ้วยโปรแกรม Kidbright IDE ซึง่ เปน็ โปรแกรมที่ถูกพัฒนาข้ึนมา เพื่อให้ผเู้ รียนสามารถเขียน โปรแกรม ไดง้ า่ ยมากขึ้น ดว้ ยวธิ ีการชดุ คำ�สงั่ แบบ block-structured program- ming ซ่ึงเป็นการเขยี นโปรแกรมโดยการลากรูปกล่องคำ�ส่งั พ้ืนฐาน มาวางต่อกนั (Drag and Drop) เพื่อทำ�การเชอื่ มโยงคำ�ส่ัง เหล่าน้นั ข้นึ มาเป็นโปรแกรม จากนัน้ Kidbright IDE จะทำ�การแปลง (compile) โปรแกรม และส่งโปรแกรมดงั กลา่ วไปยงั บอรด์ Kidbright เพื่อให้มนั ทำ�งานตามชดุ คำ�ส่งั ทเ่ี ราได้ออกแบบไว้ หนา้ หลกั หนงั สอื สนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ิปญั กรณ์
8 ภาพท่ี 1-10 ชดุ คำ�สัง่ แบบ block-structured programming ภาพท่ี 1-11 การเชือ่ มตอ่ บอร์ด สำ�หรับผทู้ ใ่ี ชแ้ ทบ็ เลต็ หรือสมาร์ทโฟน สำ�หรบั ผู้ทใ่ี ช้แท็บเล็ต หรอื สมารท์ โฟน ทางทีมผู้ออกแบบกไ็ ดพ้ ัฒนาโปรแกรม Kidbright IDE บนมอื ถอื แทบเลบ็ ทใี่ ชร้ ะบบปฎบิ ตั ิการแอนดรอย์ และ ios รวมทง้ั ยังมี Kidbright IDE ที่ทำ�งานบน web browser ดว้ ย หนา้ หลัก หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มัชธริ า มิติปัญกรณ์
9 2) Block-structured programming แตกต่างจากการเขียนโปรแกรม ทั่วไปอยา่ งไร ? ในการเขยี นโปรแกรมคอมพิวเตอร์ โดยท่วั ไป จะมภี าษารปู แบบเฉพาะทาง เหมาะ สำ�หรับผ้เู ขียนโปรแกรม ทีม่ ีพ้ืนฐานการเขียนโค้ด และเขา้ ใจหลักไวยกรณ์ของภาษา คอมพิวเตอร์นนั้ ๆ จงึ ต้องอาศยั ความชำ�นาญ และเวลาในการเข้าใจระบบการทำ�งาน และสามารถเขียนโปรแกรมได้ โปรแกรมเหลา่ นอี้ าจจะไมเ่ หมาะสมสำ�หรบั การเรยี นรู้ของ เด็ก เพราะความยากให้การจดจำ�ข้อมูล ซง่ึ จะเปน็ อปุ สรรคต่อการเรยี นรู้ได้ การเรียนรูด้ ว้ ยโปรแกรม kidbright IDE ท่ีถูกออกแบบมาเพ่อื ใหง้ ่ายแก่การ เขา้ ใจของเดก็ รวมไปถึงผู้ท่ไี มม่ ีพนื้ ฐานการเขยี นโค้ดมาก่อน จึงเป็นการเรม่ิ ตน้ ท่ีดี รปู แบบของ kidbright IDE จะมีคำ�สัง่ ใหเ้ ลอื กใชท้ ั้งภาษาไทยและภาษาอังกฤษ คำ�ส่งั ต่าง ๆ เปน็ คำ�สง่ั พ้ืนฐานท่เี ดก็ สามารถเข้าใจงา่ ยๆ เชน่ การใช้เพียงแค่คำ�สั่ง “แอลอีดี 16×18“ และคำ�สงั่ “รอสวทิ ซ์ 1 ปล่อย” เท่าน้ี ก็จะสามารถสร้างโปรแกรมพ้นื ฐาน อยา่ งเชน่ การสง่ั งานจอ LED ใหม้ ีไฟออกและกระพรบิ ได้ 3) เราจะสรา้ งชดุ คำ�ส่งั ไดอ้ ยา่ งไร ? kidbright แยกสว่ นประกอบออกเป็นสองส่วนคือ ส่วนของโปรแกรมสรา้ งชุด คำ�สงั่ โดยใช้ KidBright IDE และ ส่วนที่สองคอื ตวั บอร์ด kidbright ขั้นตอนการสรา้ งโปรแกรมหรอื เขียนชดุ คำ�ส่ังทำ�งานต่าง ๆ จะประกอบด้วยการ ออกแบบการโปรแกรมหรือเขียนชดุ คำ�สั่งในรปู แบบblock-structured program- ming บน kidbright IDE ทีใ่ ชว้ ิธีการลากชุดคำ�สั่งทีต่ อ้ งการมาวางเชอ่ื มต่อ ๆ กนั จากนั้น จะเชื่อมตอ่ พอรต์ USB เพื่อสง่ โปรแกรมไปใหบ้ อรด์ kidbright ทำ�การประ มวลผลและดำ�เนินการตามโปรแกรมทเ่ี ขียน หนา้ หลกั หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ปิ ัญกรณ์
10 ภาพที่ 1-12 ขั้นตอนการสร้างโปรแกรมหรือเขียนชดุ คำ�สง่ั 1.3 การใช้งาน KidBright IDE โปรแกรมสรา้ งชุดคําสั่งดว้ ยKidbright IDE รองรบั การใช้งานบนคอมพิวเตอร์ ระบบปฏิบัตกิ าร Windows และ Mac โดยสามารถใชง้ านได้โดยการเปดิ ใช้งานจาก Flash Drive หรือติดตัง้ ลงบนคอมพวิ เตอร์เครอื่ งนั้น ๆ ซงึ่ สามารถดาวน์โหลด โปรแกรมไดจ้ าก www.kid-bright.org/download หนา้ หลกั หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มิตปิ ญั กรณ์
11 ภาพท่ี 1-13 โปรแกรม KidBright IDE ภาพท่ี 1-14 หนา้ ต่างขณะติดตั้งโปรแกรม หนา้ หลกั หนังสือสนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธริ า มติ ิปญั กรณ์
12 ภาพที่ 1-15 หน้าตา่ งโปรแกรมเมือ่ ติดต้งั เสรจ็ แล้ว ภาพท่ี 1-16 ที่อยขู่ องโปรแกรม หนา้ หลัก หนงั สือสนกุ Kids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ปิ ัญกรณ์
13 1.4 รายละเอยี ดโปรแกรม KidBright IDE 1) Basic Tab พ้นื ฐาน ภาพที่ 1-17 บล็อกพนื้ ฐาน 2) Math Tab คณติ ศาสตร์ ภาพท่ี 1-18 บลอ็ กการกําหนดคา่ หน้าหลกั หนงั สอื สนุกKids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มัชธริ า มิตปิ ัญกรณ์
14 3) Logic Tab ตรรกะ ภาพท่ี 1-19 บล็อกการกำ�หนดเงือ่ นไข 4) Loop Tab วนรอบ ภาพที่ 1-20 บล็อกคำ�ส่ังทำ�งานวนซำ้ � หน้าหลัก หนังสือสนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปญั กรณ์
15 5) Wait Tab รอการทำ�งาน ภาพที่ 1-21 บลอ็ กคำ�สัง่ ใหห้ ยุดการทำ�งานช่ัวคราว 6) Music Tab โน๊ตดนตรี ภาพที่ 1-22 บล็อกคำ�สั่งเล่นเสยี งโน๊ตดนตรี หน้าหลัก หนงั สอื สนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปัญกรณ์
16 7) Sensor Tab เซน็ เซอร์ ภาพท่ี 1-23 บล็อกคำ�ส่งั ใช้งานเซ็นเซอร์ 8) Clock Tab ฐานเวลาจริง ภาพท่ี 1-24 บลอ็ กคำ�สัง่ ใชง้ านฐานเวลาจริง หนา้ หลัก หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มชั ธิรา มิติปญั กรณ์
17 9) I/O Tab ขาใช้งาน ภาพที่ 1-25 บล็อกคำ�สั่งใชข้ าใช้งานต่าง ๆ 10) Advance Tab ขั้นสงู ภาพที่ 1-26 บล็อกเสรมิ หนา้ หลกั หนงั สอื สนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มิตปิ ญั กรณ์
18 11) IoT Tab อนิ เทอร์เนต็ ในทุกสรรพสิ่ง A ) เกจวดั : Gauge ภาพที่ 1-27 บลอ็ กเกจวัด B ) กราฟ : Graph ภาพที่ 1-28 บลอ็ กกราฟ หนา้ หลัก หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มัชธิรา มิตปิ ญั กรณ์
19 C ) แจ้งเตือน : Messaging ภาพท่ี 1-29 บลอ็ กแจ้งเตอื น 12) Plugins Tab สว่ นขยาย ภาพท่ี 1-30 บลอ็ กสว่ นขยาย หนา้ หลัก หนงั สอื สนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มัชธริ า มติ ปิ ญั กรณ์
20 บทท่ี 2 เซน็ เซอร์ต่าง ๆ ทีใ่ ชง้ านรว่ มกบั บอรด์ KidBright 2.1 สวิตซจ์ ํากดั ระยะ (Limit Switch) ภาพท่ี 2-1 สวิตซ์จํากัดระยะ (Limit Switch) สวิตซ์จํากัดระยะ หรอื ลิมติ สวติ ซ์ หลกั การทำ�งานจะอาศยั แรงกดจากภายนอก มากระทำ� คลา้ ยกับสวิตซป์ ุม่ กด ซ่ึงจะแตกตา่ งตรงท่ลี มิ ติ สวิตซ์ จะมสี ่วนรบั แรงทย่ี ่ืน ออกไปจากตวั สวิตซ์ทำ�ให้สามารถจํากดั ระยะในการทำ�งานของสวิตซไ์ ด้ โดยโมดลู ลมิ ิต สวิตซ์ในชดุ ฝึกนี้ มีคุณสมบัติดังต่อไปน้ี 1. ระดับแรงดันใช้งาน 3 - 12 โวลต์ 2. สญั ญาณดจิ ติ อลลอจกิ 0 และลอจิก 1 3. ขนาดโดยประมาณ 2.5 x 1.3 เซนติเมตร 4. ขาใช้งาน 3 ขา คือ a. VCC คอื ระดบั แรงดันใช้งาน b. GND คือ กราวด์ของวงจร c. OUT คอื สายสญั ญาณ หน้าหลกั หนังสอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธริ า มติ ปิ ญั กรณ์
21 5. การต่อใช้งาน 1) สายสีแดง คือ VCC ต่อเข้า 5V 2) สายสีดำ� คือ GND ต่อเข้า GND 3) สายสเี หลือง คือ D0 ต่อเข้า IN1 ภาพที่ 2-2 การตอ่ วงจรสวิตซ์จํากัดระยะ หน้าหลกั หนังสอื สนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มติ ิปญั กรณ์
22 2.2 เซน็ เซอร์วัดระยะดว้ ยแสง (IR Sensor) ภาพท่ี 2-3 เซ็นเซอรว์ ัดระยะดว้ ยแสง (IR Sensor) เซน็ เซอรว์ ัดระยะด้วยแสง หรอื เซ็นเซอร์ตรวจจบั เสน้ หลักการทำ�งานอาศยั การสะท้อนกลับของรังสอี นิ ฟราเรด โดยเซ็นเซอร์ในชุดฝกึ น้ี จะใชเ้ ซน็ เซอร์เบอร์ TCRT5000 ซ่งึ เป็น คลื่นแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ทีมคี วามยาวคล่ืน 950nm อยใู่ นชว่ งของ แสงท่ีสายตามองไมเ่ ห็น โดยจะยงิ แสงไปในทศิ ทางเดียวกับตัวรบั ท่ีเปน็ phototrans- istor ทำ�ให้สามารถนํามาตอ่ ใชง้ านได้ง่าย มคี ุณสมบตั ดิ ังตอ่ ไปน้ี 1. ระดบั แรงดนั ใชง้ าน 3.3 - 5 โวลต์ 2. สัญญาณดิจิตอลลอจิก 0 และลอจิก 1 3. สญั ญาณอนาลอ็ ก 0 - 5 โวลต์ 4. ขนาดโดยประมาณ 2.5 x 1.3 เซนตเิ มตร 5. ภายในมไี อซี LM393 สามารถปรับระยะการตรวจจับได้ 6. ขาใชง้ าน 4 ขาคอื a. VCC คือ แหล่งจ่ายไฟฟ้า b. GND คือ กราวด์ของวงจร c. D0 คือ สญั ญาณดิจติ อล d. A0 คือ สัญญาณอนาลอ็ ก หน้าหลัก หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ปิ ญั กรณ์
23 7. การตอ่ ใชง้ าน 1) สายสแี ดง คือ VCC ตอ่ เขา้ 5V 2) สายสีดำ� คอื GND ตอ่ เข้า GND 3) สายสีเหลอื ง คอื D0 ตอ่ เข้า IN1 ภาพที่ 2-4 การตอ่ วงจรเซ็นเซอร์วดั ระยะดว้ ยแสง หนา้ หลกั หนังสือสนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มติ ิปญั กรณ์
24 2.3 เซน็ เซอรส์ ภาพแวดล้อม (DHT sensor) ภาพที่ 2-5 เซ็นเซอร์สภาพแวดล้อม (DHT Sensor) เซน็ เซอรส์ ภาพแวดลอ้ มหรือ DHT sensor ภายในโมดูลจะประกอบไปด้วย เซน็ เซอร์ตรวจวดั อณุ หภูมิด้วย NTC Thermistor และความชื้นสัมพัทธ์แบบ Ca- pacitive โมดลู ออกแบบมาใหส้ ามารถใช้งานไดง้ ่าย โดยการตอ่ ตวั ต้านทานแบบพลู อพั ภายในวงจร ทำ� ใหส้ ามารถใช้งานได้ง่าย และมรี าคาที่ถกู จึงเปน็ ทีน่ ิยมนำ� มาใชง้ าน มคี ุณสมบัตดิ งั ต่อไปนี้ 1. ระดบั แรงดันใชง้ าน 3.3 - 5 โวลต์ 2. สามารถวดั อุณหภูมทิ ี่ 0 - 50 องศาเซลเซยี ส 3. ความแม่นยําในการวดั อณุ หภูมิ ±2º องศาเซลเซียส 4. สามารถวดั ความชน้ื สัมพัทธ์ท่ี 20% - 50% RH 5. ความแมน่ ยําในการวดั ความช้ืนสมั พัทธ์ ±5% RH หนา้ หลัก หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มิติปญั กรณ์
25 6. ขาใชง้ าน 3 ขาคือ a. VCC คอื แหล่งจ่ายไฟฟา้ b. GND คอื กราวด์ของวงจร c. OUT คอื สายสญั ญาณ 7. การต่อใชง้ าน 1) สายสีแดง คอื VCC ต่อเขา้ 5V 2) สายสเี หลอื ง คือ OUT ตอ่ เขา้ 18 3) สายสีดำ� คือ GND ต่อเข้า GND ภาพที่ 2-6 การต่อวงจรเซ็นเซอร์สภาพแวดลอ้ ม หนา้ หลัก หนงั สือสนุกKids สนุกCode กับการทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปญั กรณ์
26 2.4 เซ็นเซอรค์ วามช้ืนในดนิ (Soil Moisture) ภาพที่ 2-7 เซน็ เซอร์ความชนื้ ในดนิ (Soil Moisture Sensor) เซ็นเซอรค์ วามชื้นในดนิ แบบหัววัดความตา้ นทานไฟฟ้าของดิน หลักการทำ�งานจะ อาศัยการเปล่ียนแปลงของคา่ ความตา้ นทานไฟฟา้ ของดิน เมือ่ ดินช้ืนคา่ ความตา้ นทาน จะนอ้ ยลง ทำ�ใหม้ กี ารเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้า โดยตัวเซน็ เซอร์มีวงจรออป- แอมป์ในการเปรียบเทียบระดับแรงดัน เพื่อให้สามารถสง่ สัญญาณแบบดจิ ติ อล และยงั สามารถปรบั ค่าการตรวจจับดว้ ยตวั ต้านทานเกอื กมา้ (Trimpot) โดยมคี ุณสมบัตดิ งั ตอ่ ไปนี้ 1. ระดับแรงดนั ใช้งาน 3.3 - 5 โวลต์ 2. สัญญาณดิจิตอลลอจกิ 0 และลอจิก 1 3. สัญญาณอนาลอ็ ก 0 - 5 โวลต์ 4. ขนาดโดยประมาณ 3 x 1.6 เซนติเมตร 5. ภายในมไี อซี LM393 สามารถปรับระยะการตรวจจบั ได้ หน้าหลัก หนังสอื สนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มิตปิ ัญกรณ์
27 6. ขาใชง้ าน 4 ขาคอื a. VCC คอื แหล่งจ่ายไฟฟ้า b. GND คอื กราวดข์ องวงจร c. D0 คอื สัญญาณดจิ ิตอล d. A0 คอื สัญญาณอนาล็อก 7. การตอ่ ใช้งาน 1) สายสีแดง คอื VCC ต่อเข้า 5V 2) สายสดี ำ� คือ GND ต่อเขา้ GND 3) สายสเี หลอื ง คือ D0 ตอ่ เข้า IN1 ภาพที่ 2-8 การต่อวงจรเซ็นเซอร์ความชนื้ ในดิน หน้าหลัก หนังสือสนกุ Kids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มัชธริ า มิติปญั กรณ์
28 2.5 โมดูลขยายสัญญาณอนาลอ็ ก (Analog to Digital) ภาพที่ 2-9 โมดลู ขยายสญั ญาณอนาล็อก (ADS Sensor) โมดลู ขยายสัญญาณจากอนาลอ็ ก เปน็ ดจิ ติ อลด้วยไอซี ADS1115 ความ ละเอยี ด 16 bit (0 - 65535) จำ�นวน 4 ชอ่ งสัญญาณ โดยตดิ ต่อสือ่ สารผา่ นระบบ บสั I2C สามารถเปล่ยี นแอดเดรสได้ 4 แอดเดรสในโมดลู เดยี ว ทำ�ใหส้ ามารถขยาย ชอ่ งสญั ญาณไดถ้ ึง 16 ชอ่ ง จงึ เป็น ทนี่ ยิ มในการใช้งานรว่ มกับบอรด์ ควบคมุ ที่ไมม่ ี วงจรรบั ค่าอนาล็อก หรอื มขี ารับคา่ อนาล็อกน้อย เชน่ ESP8266 Raspberry Pi โมดูลมคี ุณสมบัตขิ องดังตอ่ ไปนี้ 1. ระดับแรงดนั ใช้งาน 2 - 5.5 โวลต์ 2. เช่ือมตอ่ ด้วยระบบบสั I2C 3. สามารถเปล่ยี นแอดเดรส I2C ได้ (0x48-0x4B) 4. ความละเอยี ดในการอา่ น 16 bit 5. ความเรว็ ในการอ่าน 860 ครง้ั / วินาที หน้าหลัก หนังสือสนุกKids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มัชธริ า มิตปิ ัญกรณ์
29 6. ขาใชง้ าน 4 ขาคือ a. VCC คือ แหล่งจา่ ยไฟฟา้ b. GND คือ กราวด์ของวงจร c. SDA คอื สัญญาณขอ้ มูล d. SCL คือ สัญญาณนาฬกิ า 7. การตอ่ ใชง้ าน 1) สายสแี ดง คือ VCC ตอ่ เขา้ 5V 2) สายสดี ำ� คอื GND ต่อเขา้ GND 3) สายสีเขียว คือ SDA ต่อเขา้ SDA0 4) สายสเี หลอื ง คอื SCL ตอ่ เข้า SCL0 ภาพท่ี 2-10 การตอ่ วงจรโมดูลขยายสัญญาณอนาล็อก หนา้ หลกั หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มิติปญั กรณ์
30 2.6 โมดูลตดั ตอ่ ไฟ (Relay module) ภาพท่ี 2-11 โมดลู ตดั ตอ่ ไฟ (Relay) โมดลู ตัดต่อไฟ หรือรีเลย์ หลกั การทำ�งานอาศัยการเปล่ยี นแปลงพลงั งานไฟฟา้ เป็นพลังงานแม่เหล็ก เพ่อื ใชใ้ นการเปิด ปดิ หน้าสมั ผสั ให้เชือ่ มต่อการทำ�งานของวงจร ไฟฟ้า โดยโมดลู รเี ลย์ มวี งจรขบั รีเลย์ดว้ ย OPTOisolated แยกกราวดร์ ะหวา่ ง บอรด์ ควบคมุ และหนา้ สมั ผัส ทำ�ให้ลดสัญญาณรบกวน และความปลอดภัยต่อบอรด์ ควบคมุ ในการนําไปใช้งาน โดยโมดูลจะใชส้ ญั ญาณควบคุมแบบ Active Low ซึ่งมี คณุ สมบตั ดิ งั ต่อไปนี้ 1. ระดับแรงดันใช้งาน 5 โวลต์ 2. ควบคมุ แรงดันไฟสูงสุด 250VAC 10A และ 30VDC 10A 3. สญั ญาณควบคุมแบบ Active Low 4. หลอดไฟแสดงสถานการณท์ ำ�งาน 5. วงจรแยกกราวด์ ทำ�ให้ปลอดภยั ตอ่ วงจรควบคมุ หนา้ หลัก หนังสอื สนุกKids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มชั ธริ า มิติปญั กรณ์
31 6. ขาใช้งาน 4 ขาคือ a. VCC คือ ระดับแรงดนั ใช้งาน b. GND คอื กราวดข์ องวงจร c. IN1 คือ สญั ญาณช่องท่ี 1 d. IN2 คือ สัญญาณช่องที่ 2 7. การต่อใชง้ าน 1) สายสีแดง คอื VCC ตอ่ เข้า 5V 2) สายสเี ขยี ว คอื IN1 ตอ่ เข้า OUT2 3) สายสเี หลอื ง คอื IN1 ต่อเขา้ OUT1 4) สายสดี ำ� คอื GND ต่อเขา้ GND ภาพท่ี 2-12 การต่อวงจรโมดูลตดั ต่อไฟ หน้าหลัก หนังสือสนุกKids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปญั กรณ์
32 2.7 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC motors) ภาพท่ี 2-13 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motors) มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง หรือทีร่ ู้จกั กนั ในช่ือ ดซี มี อเตอร์ หลักการทำ�งาน อาศยั การเปล่ยี นแปลงไฟฟา้ เป็นพลังงานกล โดยการเหนี่ยวนําแมเ่ หล็กไฟฟา้ ระหวา่ ง ขดลวดตัวนํา และแม่เหล็กถาวร โดยในชดุ ฝกึ นี้ จะใช้มอเตอรด์ ซี ีท่ีมอี ตั ราทดท่ี 1:48 หมายความว่า มอเตอรห์ มุน 48 รอบ แกนมอเตอร์ถงึ จะหมนุ 1 รอบ ดงั นัน้ มอเตอร์ 1:48 จงึ หมนุ ได้เรว็ กวา่ มอเตอร์ 1:120 แต่ในขณะเดียวกนั มอเตอร์ 1:120 ก็มแี รง บิดกวา่ มอเตอร์ 1:48 ดังนนั้ ผู้ใชจ้ ะตอ้ งเลอื กมอเตอรเ์ พือ่ ใหเ้ หมาะสมกบั การนําไปใช้ งาน โดยมอเตอร์ 1:48 มคี ณุ สมบัติดังตอ่ ไปนี้ 1. ระดบั แรงดันใชง้ าน 3 - 6 โวลต์ 2. อัตราทด 1:48 3. แกน 2 ดา้ น 4. ทศิ ทางการหมนุ 2 ทิศทาง 5. ขนาด 70 x 18.9 x 22.3 มลิ ลิเมตร หนา้ หลัก หนงั สอื สนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ิปญั กรณ์
33 6. ขาใชง้ าน 4 ขาคอื a. VCC คือ ระดับแรงดนั ใชง้ าน b. GND คอื กราวดข์ องวงจร 7. การต่อใช้งาน 1) สายสเี หลอื ง คอื VCC ตอ่ เขา้ NO 2) สายสีเขียว คือ GND ต่อเขา้ GND ภาพท่ี 2-14 การต่อวงจรมอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง หน้าหลัก หนังสือสนุกKids สนกุ Code กบั การทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ิปัญกรณ์
34 บทที่ 3 วงจรอิเลก็ ทรอนกิ สเ์ บ่ืองตน้ กับบอรด์ kidbright 3.1.ส่วนประกอบของวงจรไฟฟา้ 1) วงจรไฟฟ้า เปน็ การนำ�เอาสายไฟฟ้าหรือตวั นำ�ไฟฟ้าท่เี ปน็ เสน้ ทางเดินให้ กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านตอ่ ถึงกันไดน้ ้ันเราเรยี กวา่ วงจรไฟฟา้ การเคลอื่ นทขี่ อง อเิ ล็กตรอนทีอ่ ยู่ภายในวงจรจะเร่มิ จากแหลง่ จา่ ยไฟไปยงั อปุ กรณ์ไฟฟ้า ภาพท่ี 3-1 วงจรไฟฟ้าเบ้อื งต้น ดังการแสดงการตอ่ วงจรไฟฟ้าเบอื้ งตน้ โดยการตอ่ แบตเตอรต่ี ่อเขา้ กับหลอด ไฟ หลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะวา่ กระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดท้ังวงจรไฟฟา้ และเม่อื หลอดไฟฟ้าดับกเ็ พราะวา่ กระแสไฟฟ้าไมส่ ามารถไหลไดต้ ลอดท้ังวงจร เน่ืองจากสวติ ซ์ เปิดวงจรไฟฟ้าอยนู่ ่นั เอง หน้าหลัก หนังสอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มิติปัญกรณ์
35 ส่วนประกอบหลัก 3 ส่วน แตล่ ะสว่ นมีหน้าทก่ี ารทำ�งานดงั นี้ 1. แหลง่ จา่ ยไฟฟ้า เป็นแหล่งจา่ ยแรงดนั และกระแสใหก้ ับอปุ กรณท์ ีใ่ ช้ พลังงานไฟฟ้าโดยแหล่งจา่ ยไฟฟ้าสามารถนำ�มาไดจ้ ากหลายแหล่งกำ�เนิด เช่น จาก ปฏิกริ ิยาเคมี จากขดลวดตดั สนามแม่เหลก็ และจากแสงสวา่ ง เปน็ ต้น หน่วยการวดั เปน็ โวลต์ (Volt) หรือ V 2. โหลดหรอื อปุ กรณ์ไฟฟา้ เปน็ อปุ กรณต์ า่ ง ๆ ทใ่ี ช้ไฟฟ้าในการทำ�งาน โหลดจะทำ�หนา้ ทเี่ ปลยี่ นพลังงานไฟฟา้ ใหเ้ ป็นพลงั งานรูปอ่นื ๆ เช่น เสียง แสง ความ ร้อน ความเย็น และการส่นั สะเทือน เปน็ ต้น โหลดเป็นคำ�กลา่ วโดยรวงมถึงอุปกรณ์ ไฟฟ้าทุกชนิดอะไรกไ็ ด้ เชน่ ตเู้ ยน็ พดั ลม เครื่องซักผ้า โทรทศั น์ วทิ ยุ และเครือ่ งปรับ อากาศ เป็นต้น โหลดแต่ละชนดิ จะใชพั ลงั งานไฟฟา้ ไมเ่ ทา่ กัน ซ่ึงแสดงด้วยคา่ แรงดนั กระแส และกำ�ลงั ไฟฟ้า 3. สายไฟตอ่ วงจร เป็นสายตัวนำ�หรือสายไฟฟ้า ใช้เชือ่ มต่อวงจรให้ตอ่ ถึงกนั แบบครบรอบ ทำ�ใหแ้ หลง่ จ่ายแรงดนั ต่อถงึ โหลดเกิดกระแสไหลผา่ นวงจร จาก แหลง่ จ่ายไมโ่ หลดและกลับมาครบรอบท่ีแหล่งจา่ ยอกี ครั้ง สายไฟฟ้าทีใ่ ชต้ อ่ วงจรทำ� ด้วยทองแดงมฉี นวนหุ้มโดยรอบเพ่ือให้เกดิ ความปลอดภยั ในการใชง้ าน 2) หน่วยวดั ทางไฟฟ้า หน่วยวัดไฟฟ้าเบ้ืองตน้ ทชี่ า่ งไฟฟ้าจำ�เปน็ จะตอ้ งรูไ้ ว้ได้แก่ แรงเคล่อื นไฟฟา้ กระแสไฟฟา้ ความตา้ นทานไฟฟา้ กำ�ลงั ไฟฟา้ พลงั งานไฟฟา้ ความถ่ี แรงมา้ ซง่ึ แยก กลา่ วได้ดังน้ี 3) แรงเคลอ่ื นไฟฟ้า (Voltage) แรงเคลื่อนไฟฟ้า คือ แรงดันไฟฟา้ ท่เี กิดจากการสะสมตวั ของประจไุ ฟฟ้าระหว่าง จุดสองจุดทำ�ใหอ้ ิเล็กตรอนเคลอ่ื นทจี่ ากประจุลบไปประจุบวก ทำ�ให้เกิดกระแสไฟฟา้ ไหล ในวงจรหรอื แรงดนั ให้กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นความตา้ นทานของวงจรแรงเคลอ่ื นไฟฟ้า เปน็ แรงเคลอื่ นจากแหลง่ กำ�เนดิ จา่ ยไปยงั loadสว่ นแรงดันไฟฟา้ คือแรงท่ตี กครอ่ ม (Voltage Drop) ท ่ี loadแรงเคลื่อนไฟฟา้ แรงดันไฟฟ้ามีหนว่ ยเป็นโวลต์ ใชส้ ัญลักษณ์เป็น V หนา้ หลกั หนงั สือสนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปญั กรณ์
36 4) กระแสไฟฟา้ (Current) กระแสไฟฟา้ คือ อิเลก็ ตรอนท่เี คลือ่ นท่ีจากอะตอมหน่ึงไปสอู่ กี อะตอมหน่งึ เป็นการเคล่อื นท่แี บบต่อเน่อื งขณะนำ�เอาวัตถทุ ่ีมปี ระจุไฟฟ้าตา่ งกนั วางไวใ้ กลก้ นั อิเลก็ ตรอนจะเคลื่อนท่ีจากวัตถุที่มีประจุไฟฟ้าลบ ไปยังวตั ถุท่มี ปี ระจุไฟฟ้าบวก สัญลกั ษณ์ทีใ่ ช้แทนกระแสไฟฟา้ คือ I กระแสไฟฟ้ามหี น่วยวัดเป็นแอมแปร ์ (Ampere) ใชส้ ญั ลักษณ์เปน็ A กระแสไฟฟ้า มี 2 ชนดิ คอื - กระแสไฟฟ้าตรง (Direct Current) หรือฟ้าตรง คอื ไฟฟ้าท่ีมีทศิ ทางการไหล ของอิเลก็ ตรอนไปในทิศทางเดียวตลอด ได้แก่ ถา่ นไฟฉาย, แบตเตอร่ี ภาพท่ี 3-2 ทิศทางการไหลของไฟฟ้ากระแสตรง - กระแสไฟฟา้ สลบั (Alternating Current) คอื ไฟฟา้ ทม่ี ที ศิ ทางการไหลของ อิเล็กตรอนไปในทิศทางเปลี่ยนแปลงซ้ำ� ๆ กันตลอดเวลา ภาพที่ 3-3 ไฟฟ้ากระแสสลับ หน้าหลัก หนงั สือสนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธริ า มติ ปิ ญั กรณ์
37 3.2 สัญลักษณว์ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกสบ์ อร์ด KidBright ภาพท่ี 3-4 สัญลกั ษณ์วงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์บอร์ด kidbright ภาพที่ 3-5 สญั ลกั ษณ์ หนา้ หลัก หนังสอื สนุกKids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มชั ธริ า มติ ิปัญกรณ์
38 3.3 หลกั การตอ่ วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์บอรด์ KidBright ภาพที่ 3-6 ขอ้ ควรทราบ ภาพที่ 3-7 การตอ่ วงจร kidbright หนา้ หลัก หนังสือสนกุ Kids สนกุ Code กับการทำ�โครงงาน มชั ธริ า มิตปิ ญั กรณ์
39 บทท่ี 4 การทำ�โครงงานคอมพวิ เตอร์ 4.1 ร ปู แบบการทำ�โครงงาน โครงงานหมายถึง กิจกรรมทเ่ี ปดิ โอกาสใหผ้ เู้ รยี นได้ศกึ ษา คน้ ควา้ และลงมือ ปฏิบัติดว้ ยตนเองตามความสามารถ ความถนัด และความสนใจ โดยอาศยั กระบวนการ ทางวทิ ยาศาสตร์ หรอื กระบวนการอ่ืนใดไปใชใ้ นการศึกษาหาคำ�ตอบในเรอ่ื งนนั้ ๆ โดย มีครผู สู้ อนคอยกระตนุ้ แนะนำ�และใหค้ ำ�ปรึกษาแก่ผู้เรยี นอย่างใกลช้ ิด ตัง้ แตก่ ารเลอื ก หวั ข้อท่จี ะศกึ ษา ค้นควา้ ดำ�เนินการ วางแผน กำ�หนดขนั้ ตอนการดำ�เนินงาน โดยท่วั ๆ ไป การทำ�โครงงานสามารถทำ�ได้ทุกระดบั การศกึ ษา ซง่ึ อาจทำ�เปน็ รายบุคคลหรือเปน็ ก ลมุ่ กไ็ ด้ ท้ังน้ีขนึ้ อยู่กับลักษณะของโครงงาน อาจเป็นโครงงานเล็ก ๆ ทไ่ี มย่ ุ่งยากซบั ซ้อนหรอื เปน็ โครงงานใหญท่ มี่ ีความยากและซับซ้อนขนึ้ ก็ได้ 1. ประเภทของโครงงาน โครงงานสามารถแบ่งตามลักษณะของกิจกรรมได้ 4 ประเภท ดังนี้ 1.1 โครงงานประเภทสำ�รวจ โครงงานประเภทสำ�รวจ เป็นโครงงานประเภทเก็บรวบรวมข้อมูลเพอื่ หาสาเหตุ ของปญั หาหรือสำ�รวจความคดิ เห็น ข้อมลู ท่ีรวบรวมไดบ้ างอยา่ งอาจเป็นปญั หาทน่ี ำ� ไปส่กู ารทดลองหรือคน้ พบสาเหตขุ องปญั หาทีต่ ้องหาวิธแี ก้ไขปรบั ปรุงรว่ มกนั เชน่ โครงงานการสำ�รวจคำ�ท่ีมักเขยี นผิด โครงงานสำ�รวจการใช้คำ�คะนองในหนังสอื พิมพ์ เปน็ ต้น 1.2 โครงงานประเภทการทดลอง โครงงานประเภทการทดลอง เปน็ โครงงานทตี่ ้องออกแบบทดลอง เพื่อการศึกษา ผลการทดลองว่าเป็นไปตามทต่ี ้ังสมมตฐิ านไว้หรอื ไม่ โครงงานประเภทนตี้ ้องสรุปความ รหู้ รอื ผลการทดลองเป็นหลกั การหรือแนวทางการปฏิบัตไิ ว้ เชน่ โครงงานการทดลอง ยากันยงุ จากพืชสมุนไพร โครงงานการทดลองปลกู พชื สวนครัวโดยใชป้ ยุ๋ วทิ ยาศาสตร์ เปน็ ตน้ หนา้ หลัก หนงั สอื สนกุ Kids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มัชธิรา มติ ปิ ัญกรณ์
40 1.3 โครงงานประเภทสงิ่ ประดษิ ฐ์ โครงงานประเภทส่งิ ประดิษฐ์ เป็นโครงงานทีป่ ระยกุ ต์หลักการทาง วิทยาศาสตร์เขา้ สู่กระบวนการปฏิบัติ โดยอาศยั เครื่องมอื วัสดุ อุปกรณ์ เพอ่ื ประดษิ ฐ์ ช้นิ งานใหม่ อาจเป็นของใช้ เคร่ืองประดับจากวสั ดุเหลอื ใช้ หรอื นำ�วัสดทุ อ้ งถิน่ ท่มี ี มากมายมาใช้ใหเ้ กดิ ประโยชน์ เชน่ โครงงานการประดิษฐเ์ คร่ืองจักสานจากผักตบชวา โครงงานการประดิษฐ์เครื่องชว่ ยสอนวชิ าภาษาองั กฤษ เป็นต้น 1.4 โครงงานประเภททฤษฎี โครงงานประเภททฤษฎี เป็นโครงงานท่ีมีลักษณะเปน็ การหาความรู้ใหม่ โดยการ รวบรวมขอ้ มูลและนำ�มาวเิ คราะห์จากสถิตแิ ลว้ อภปิ ราย หรือเป็นโครงงานที่ศกึ ษา คน้ ควา้ ขอ้ มูลทเี่ กดิ จากข้อสงสยั อาจเป็นการนำ�บทเรียนมาขยายเพื่อศกึ ษาข้อมูล เพมิ่ เติมให้ไดค้ วามรูใ้ นแง่มุมท่ีกว้างและลกึ กว่าเดมิ เช่น โครงงานการศึกษาคำ�ซ้อนใน วรรณคดีรอ้ ยแก้ว โครงงานการศกึ ษาขอ้ คดิ จากเรื่องพระมโหสถชาดก เป็นต้น 2. ข้นั ตอนการทำ�โครงงาน การทำ�โครงงานมขี น้ั ตอนการปฏบิ ตั ิ ดังน้ี 2.1 การคิดและการเลือกหัวเรือ่ ง ผูเ้ รยี นจะต้องคดิ และเลอื กหัวเรอื่ งของ โครงงานดว้ ยตนเองวา่ อยากจะศกึ ษาอะไร ทำ�ไมจงึ อยากศึกษา หวั เรื่องของโครงงาน มักจะได้มาจากปญั หา คำ�ถามหรอื ความอยากรู้อยากเห็นเก่ยี วกับเรอ่ื งต่าง ๆ ของผู้ เรยี นเอง หัวเรอื่ งของโครงงานควรเฉพาะเจาะจงและชดั เจน เมือ่ ใครได้อ่านช่ือเรือ่ ง แล้วควรเข้าใจและรเู้ รื่องว่าโครงงานนท้ี ำ�จากอะไร การกำ�หนดหวั เรื่องของโครงงานนัน้ มีแหลง่ ท่ีจะชว่ ยกระตนุ้ ให้เกิดความคดิ และความสนใจหลายแหล่งดว้ ยกัน เชน่ จากการ อา่ นหนังสือ เอกสาร บทความ การเย่ียมชมสถานท่ีตา่ ง ๆ การฟังบรรยายทางวิชาการ การเข้าชมนิทรรศการหรืองานประกวดโครงงานทางวทิ ยาศาสตร์ การสนทนากับบคุ คล ต่าง ๆ หรือจาการสังเกตปรากฏการณ์ตา่ ง ๆ รอบตวั เปน็ ตน้ นอกจากน้ี ควรคำ�นงึ ถึงประเด็นตอ่ ไปน้ี หน้าหลกั หนังสือสนุกKids สนุกCode กบั การทำ�โครงงาน มชั ธิรา มติ ิปญั กรณ์
Search
