การเริ่มโปรเจคแรกด้วย Arduino Uno วงจรไฟกระพริบ

การเริ่มต้นโปรเจคแรกด้วย Arduino Uno นั้นไม่ยากอย่างที่คิด ในบทความนี้เราจะพาคุณสร้างวงจรไฟกระพริบแบบง่ายๆ ที่จะช่วยให้คุณเข้าใจการใช้งานเบื้องต้นของ Arduino Uno พร้อมอธิบายการดูขาของหลอด LED เหตุผลในการใช้ตัวต้านทาน และวิธีคำนวณค่าตัวต้านทานที่เหมาะสม

วัสดุและอุปกรณ์ที่ต้องใช้

1. บอร์ด Arduino Uno 
2. หลอด LED
3. ตัวต้านทาน (Resistor) 220 โอห์ม
4. สายจัมเปอร์
5. บริดบอร์ด (Breadboard)
6. สาย USB สำหรับเชื่อมต่อ Arduino กับคอมพิวเตอร์

การดูขาของหลอด LED

หลอด LED มีขา 2 ขา ซึ่งสามารถแยกออกได้ดังนี้:

• ขาที่ยาวกว่าเรียกว่า Anode (ขั้วบวก)
• ขาที่สั้นกว่าเรียกว่า Cathode (ขั้วลบ)

ที่มาภาพประกอบ

การเชื่อมต่อหลอด LED ให้ขา Anode ต่อเข้ากับขา Digital Pin ของ Arduino (เช่น ขา 13) และขา Cathode ต่อเข้ากับขา GND ผ่านตัวต้านทาน "สามารถใช้ขา อื่นๆ ทดแทนขา 13 ได้โดยสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้ที่บทความนี้ การใช้งานขา Arduino Uno"

เหตุผลในการใช้ตัวต้านทานและวิธีคำนวณ

ตัวต้านทาน (Resistor) ใช้เพื่อจำกัดกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอด LED เพื่อป้องกันไม่ให้หลอด LED เสียหาย

การคำนวณค่าตัวต้านทาน: เราจะใช้กฎของโอห์ม (Ohm's Law) ในการคำนวณ

$V = IR$

โดย:

• $V$ คือ แรงดันไฟฟ้า (โวลต์)
• $I$ คือ กระแสไฟฟ้า (แอมแปร์)
• $R$ คือ ความต้านทาน (โอห์ม)

เรารู้ว่าแรงดันไฟฟ้าจาก Arduino ที่จ่ายให้หลอด LED คือ 5V และหลอด LED ส่วนใหญ่จะมีแรงดันตกคร่อมประมาณ 2V และต้องการกระแสไฟฟ้าประมาณ 20mA (0.02A) ดังนั้นเราสามารถคำนวณค่าตัวต้านทานได้ดังนี้:

$R = \frac{V_{source} - V_{LED}}{I}$

$R = \frac{5V - 2V}{0.02A}$

$R = \frac{3V}{0.02A} = 150 \Omega$

ดังนั้น เราจะเลือกใช้ตัวต้านทานที่มีค่าประมาณ 150 โอห์มหรือสูงกว่า เช่น 220 โอห์มเพื่อความปลอดภัย แต่เราไม่ควรใช้งานค่าที่น้อยกว่า 150 โอห์มเพราะจะทำให้หลอด LED ได้รับกระแสที่สูงและเสียหายได้

การต่อวงจร

• ต่อสายจากขา Digital Pin 13 ของ Arduino ไปยังขา Anode ของ LED บนบริดบอร์ด
• ต่อสายจากขา Cathode ของ LED ผ่านตัวต้านทาน 220 โอห์ม ไปยังขา GND ของ Arduino (ขาของตัวต้านทานไม่มีขั้ว บวกหรือลบ ดังนั้นคุณจะเชื่อมขาต่อฝั่งไหนก็ได้)
• เชื่อมต่อ Arduino กับคอมพิวเตอร์ผ่านสาย USB

การเขียนโปรแกรม

เปิดโปรแกรม Arduino IDE และสร้างโปรเจคใหม่ดังนี้

จากนั้นเขียนโค้ดดังต่อไปนี้

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT); // กำหนดขา 13 เป็นเอาต์พุต
}

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH); // เปิดไฟ LED
  delay(1000); // รอ 1 วินาที
  digitalWrite(13, LOW); // ปิดไฟ LED
  delay(1000); // รอ 1 วินาที
}
    

ส่วนที่ 1: ฟังก์ชัน setup()

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT); // กำหนดขา 13 เป็นเอาต์พุต
}
    

• void setup(): ฟังก์ชันนี้จะถูกรันเพียงครั้งเดียวเมื่อเริ่มต้นการทำงานของบอร์ด
• pinMode(13, OUTPUT);: คำสั่งนี้กำหนดให้ขา 13 ของ Arduino เป็นเอาต์พุต (OUTPUT) ซึ่งหมายความว่าเราจะใช้ขา 13 เพื่อส่งสัญญาณไฟฟ้าออกไป (ในกรณีนี้คือเพื่อควบคุมการเปิด-ปิดไฟ LED)

ส่วนที่ 2: ฟังก์ชัน loop()

void loop() {
  digitalWrite(13, HIGH); // เปิดไฟ LED
  delay(1000); // รอ 1 วินาที (1000 มิลลิวินาที)
  digitalWrite(13, LOW); // ปิดไฟ LED
  delay(1000); // รอ 1 วินาที (1000 มิลลิวินาที)
}
    

• void loop(): ฟังก์ชันนี้จะถูกรันซ้ำๆ ตลอดเวลาหลังจาก setup() เสร็จสิ้น
• digitalWrite(13, HIGH);: คำสั่งนี้ใช้เพื่อส่งสัญญาณไฟฟ้า (แรงดันสูง หรือ HIGH) ออกไปที่ขา 13 ทำให้ไฟ LED ที่ต่อกับขา 13 สว่างขึ้น
• delay(1000);: คำสั่งนี้หยุดการทำงานของโปรแกรมชั่วคราวเป็นเวลา 1000 มิลลิวินาที (หรือ 1 วินาที)
• digitalWrite(13, LOW);: คำสั่งนี้ใช้เพื่อหยุดส่งสัญญาณไฟฟ้า (แรงดันต่ำ หรือ LOW) ไปที่ขา 13 ทำให้ไฟ LED ดับลง
• delay(1000);: คำสั่งนี้หยุดการทำงานของโปรแกรมชั่วคราวเป็นเวลา 1000 มิลลิวินาที (หรือ 1 วินาที)

สรุปการทำงานของโปรแกรม

เมื่อเริ่มต้นการทำงาน ฟังก์ชัน setup() จะถูกรันครั้งเดียว โดยกำหนดให้ขา 13 เป็นเอาต์พุต หลังจากนั้น ฟังก์ชัน loop() จะทำงานซ้ำๆ ตลอดเวลา โดยมีขั้นตอนดังนี้:

• เปิดไฟ LED ที่ขา 13 (สัญญาณ HIGH)
• รอ 1 วินาที
• ปิดไฟ LED ที่ขา 13 (สัญญาณ LOW)
• รอ 1 วินาที

โปรแกรมนี้จะทำให้ไฟ LED กระพริบเปิด-ปิดทุกๆ 1 วินาที เป็นลูปไปเรื่อยๆ ซึ่งเป็นการเริ่มต้นที่ดีสำหรับการเรียนรู้การใช้งาน Arduino เบื้องต้น

อัพโหลดโปรแกรม

• ตรวจสอบการเชื่อมต่อบอร์ด Arduino Uno กับคอมพิวเตอร์
• เลือกพอร์ตและบอร์ดใน Arduino IDE

• คลิกที่ปุ่ม Upload เพื่ออัพโหลดโปรแกรมลงในบอร์ด Arduino

นี่คือวิธีการเริ่มต้นโปรเจคแรกด้วย Arduino Uno โดยการสร้างวงจรไฟกระพริบ การดูขาของหลอด LED การใช้ตัวต้านทานและการคำนวณค่าตัวต้านทาน หากมีคำถามหรือข้อสงสัยสามารถแสดงความคิดเห็นด้านล่างและอย่าลืมแชร์บทความนี้กับเพื่อนๆ ที่สนใจ Arduino!