วงล้อ มหัศจรรย์

        วงล้อ มหัศจรรย์

                  วงล้อ มหัศจรรย์

แนวคิดในการใช้กลไกกับวงจรดิจิตอล จากนิตยสาร Hobby Electronics ปีที่ 11 ฉบับที่ 126 ธ.ค. 2545

    ในการทดลองดิจิตอล สิ่งที่จำเป็นในอดีตและปัจจุบัน คือต้องมีบอร์ดทดลอง ภาคจ่ายไฟ เกตต่าง ๆ แถมยังต้องมีสายไฟที่ใช้ในการเชื่อมต่อวงจรบนโฟโต้บอร์ด แต่ถ้าใครทันสมัยหน่อยอาจะหาคอมพิวเตอร์สักเครื่องบวกกับโปรแกรมที่ใช้ตรวจสอบการทำงานของวงจรดิจิตอลที่เราออกแบบไว้ (ขอแนะนำโปรแกรมมีชื่อว่า MAXPULS2 ) เมื่อเราใช้โปรแกรมเขียนวงจรและวิเคราะห์การทำงานได้ตามที่เราออกแบบไว้แล้วก็นำไปทำส่วนของชิ้นงานจริง ๆ ได้เลย อาจต่อวงจรโดยการหาเกตมาต่อรวม ๆ กันหรือใช้แบบทันสมัย แต่ก็มาคู่กับค่าใช้จ่ายที่มากอยู่สักหน่อยคือใช้ชิพที่เรียกว่า FPGA ซึ่งเริ่มมีออกมาจำหน่ายกันแล้วตามท้องตลาดแต่ในส่วนของโครงงานนี้จะเหมาะสมกับการเรียนดิจิตอลเบื้องต้นจริง ๆ
ในการออกแบบโครงงานชุดนี้ได้แบ่งการออกแบบออกเป็น 2 ส่วนคือ ส่วนที่เป็นระบบกลไกและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แต่ก่อนอื่นจะขอกล่าวถึงระบบกลไกเสียก่อนครับ โดยเริ่มจากแนวคิดการสะท้อนและดูดกลืนของแสง
ในที่นี้จะใช้แสงอินฟาเรด ซึ่งเจ้าตัวแสงอินฟาเรดนี้มีคุณสมบัติคือ เมื่อตัวแสงวิ่งมากระทบวัตถุใด ๆ ที่มีสีแตกต่างกัน แสงที่วิ่งตกกระทบนั้นจะถูกวัตถุดูดกลืนหรือพูดกันง่าย ๆ ก็คือมีการสะท้อนแสงอินฟาเรดกลับมาสู่ตัวรับแสงอินฟาเรดได้แตกต่างกันนั้นเอง จากคุณสมบัติในข้อนี้ผมจึงได้ทำการทดลองดูและสรุปได้ว่า เมื่อแสงอินฟาเรดมากระทบกับวัตถุที่มีสีขาวจะมีการสะท้อนแสงกลับมาสู่ตัวรับแสงอินฟาเรดได้มาก แต่ในทางกลับกันจะเกิดการสะท้องกลับได้น้อยมากเมื่อแสงอินฟาเรดมีการกระทบกับวัตถุสีดำ ดังนั้นเราจึงได้ออกแบบระบบกลไกขึ้นมาเพื่อทำงานตามสิ่งที่ได้ทดลองก่อนหน้านี้ ซึ่งก็จะได้วงกลมที่มีช่องเป็นช่วง ๆ ตามรูปที่เห็นในโครงงาน ซึ่งต้องมีการระบายสีสลับกันระหว่างสีดำหรือสีขาวตามที่เราต้องการ ซึ่งการทาหรือระบายสีดำหรือสีขาวนั้นจะขึ้นอยู่กับความต้องการเรียนรู้ในวงจรส่วนใด โดยจะขอกล่าวในส่วนต่อไปนะครับ ต่อไปมาดูกันในส่วนที่2 ก็คือ ส่วนของตัววงจรได้เสนอแนวคิดการทดลองออกเป็น 3 ส่วน โดยมีส่วนของการถอดรหัส BCD เป็นเลขฐาน 16, การถอดรหัสเลขฐาน 7 เป็น ฐาน 10, การทดลองการควบคุมการทำงานของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ ซึ่งผมได้ทำการเสนอเพียงการทดลองแบบง่าย ๆ ถ้าใครต้องการที่จะทำเพิ่มก็ลองทำกันดูนะครับ โดยเราจะใช้ภาคส่งแสงและรับแสงอินฟาเรดมาเป็นตัวจับแสง ซึ่งอาจจะลองทำเพิ่มเป็นวงจรขับมอเตอร์ดีซีกลับซ้ายขวา, วงจรขับมอเตอร์ดีซีแบบเป็นจังหวะ, วงจรการควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้า, วงจรทำไฟกระพริบ ซึ่งก็ลองคิดเพิ่มเติมกันดูนะครับ

โครงสร้างและชิ้นส่วน

ดังรูปที่ 1(ก) สำหรับส่วนฐานที่เราทำขึ้นมานี้ เราจะใช้แผ่นอาคิริคที่มีความหนา 5 มิลลิเมตร กว้าง 19 เซนติเมตร ยาว 23 เซนติเมตร หากเราไม่สามารถหาแผ่นพลาสติกได้ เราก็สามารถใช้แผ่นไม้อัดที่มีขนาดตามแบบแทนได้ครับ แล้วแต่ความสะดวกของแต่ละคน
รูปที่ 1(ข) ในส่วนของแท่งแกนตั้ง เราทำขึ้นมาสำหรับเป็นตัวยึดแกนเหล็กกับวงล้อให้สามารถตั้งและหมุนได้ โดยจะใช้แท่งอาคิริคที่มีขนาดกว้าง 1.5 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร สูง 16.5 เซนติเมตร ตัดให้ได้ตามขนาดจำนวน 1 แท่ง จากนั้นเราจะใช้น้ำยาเชื่อมพลาสติกเป็นตัวยึดระหว่างแท่งแกนกับส่วนฐานเอาไว้ (น้ำยาเชื่อมพลาสติกสามารถหาซื้อได้ตามร้านขายพลาติกทั่วไป) ในส่วนของแท่งแกนตั้งนี้ หากเราไม่มีวัสดุดังกล่าวเราอาจจะหาท่อสวมสายไฟหรือท่อพีวีซีมาใช้แทนกันได้ครับ ต่อไปคือขั้นตอนของการเจาะรู โดยเราจะใช้ดอกสว่านที่มีขนาด 3 มิลลิเมตร ตำแหน่งของจุดที่เจาะให้วัดลงมาจากปลายแท่งแกน 2.5 เซนติเมตร แล้วทำการเจาะรูตามรูป
รูปที่ 1(ค) การที่จะให้แท่งแกนตั้งนั้นตั้งตรงและไม่โอนเอียงไปด้านใดด้านหนึ่ง เราควรทำตัวยึดบริเวณส่วนฐานเอาไว้จะทำให้แท่นแกนตั้งสามารถตั้งตรงได้ โดยเราจะใช้แท่งอาคิริคที่มีขนาดกว้าง 1.5 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร สูง 4 เซนติเมตร แล้วนำไปยึดติดกับแท่งแกนตั้งดังรูป แล้วใช้น้ำยาพลาสติกเชื่อมติดระหว่างแท่งแกนและส่วนฐานเอาไว้ให้แน่น
รูปที่1(ง) ในส่วนของตัวหมุนเราจะใช้ล้อรถกระป๋องที่เราไม่ใช้แล้วที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง
 ขนาด2.5เซนติเมตร หากเราไม่มีแผ่นอาคิริคขนาดตามแบบเราก็อาจจะหาวัสดุอื่น ๆ ที่มีรูปทรงกลมและ ขนาดคล้ายตามแบบมาใช้แทนกันก็ได้ครับ โดยเรานำมาเจาะรูตรงกลางให้มีขนาดความกว้างของรูที่จะเจาะเท่ากับแกนเหล็กคือ 3 มิลลิเมตร
สำหรับแท่งแกนเหล็กที่เราใช้นั้น
เราก็หาได้จากนอตเกลียวขนาด 3 มิลลิเมตรและมีความยาว 5 เซนติเมตร เราจะใช้เป็นแกนในการหมุนวงล้อ
รูปที่ 1(จ) ตัวยึดแกนเหล็ก เราจะใช้อาคิริคที่มีความหนา 10 มิลลิเมตร กว้าง 1 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร ตัดจำนวน 1 ชิ้น แล้วเจาะรูตรงกลางโดยใช้ดอกสว่านที่มีขนาด 3 มิลลิเมตร และเจาะอีกด้านหนึ่งของแผ่นอาคิริคดังรูป จากนั้นทำการดราฟเกลียวสำหรับเป็นตัวยึดนอตกับแท่งแกนเหล็กให้แน่น นอตที่ใช้ยึดเราจะใช้ขนาด 3 มิลลิเมตร เช่นกันและมีความยาว 1 เซนติเมตร