Drone ตัวนี้ไม่มี Frame เพราะ PCB คือโครงทั้งลำ

ปกติ Quadcopter จะมี Frame สำหรับยึดมอเตอร์ แล้วค่อยวาง Flight Controller, Sensor และวงจรอื่น ๆ ไว้ด้านใน แต่ ANU Electronics เลือกทำตรงกันข้าม: ตัด Frame แยกออกไป แล้วให้แผงวงจร PCB ทำหน้าที่เป็นโครงของ Drone ไปพร้อมกัน

ผลลัพธ์คือ Quadcopter ขนาดประมาณฝ่ามือที่มองเห็น Electronics ได้แทบทั้งหมด มอเตอร์ติดเข้ากับ Board โดยตรง มี ESP32-S3 และ MPU6050 อยู่ตรงกลางระบบ พร้อม Control Loop ที่ใช้ Sensor Data, PID และ PWM เพื่อพยายามรักษาท่าทางของ Drone ระหว่างบิน

ANU PCB Drone ที่ใช้แผงวงจรเป็นโครงของ Quadcopter
PCB Drone ของ ANU Electronics ใช้แผงวงจรเป็นทั้งโครงสร้างและฐานสำหรับ Electronics ของ Quadcopter
Key Takeaways
  • Drone ไม่มี Frame แยก เพราะ Custom PCB ทำหน้าที่เป็นโครงของตัวเครื่อง
  • Hardware Section ของ Project ระบุ ESP32-S3 แบบ Dual-core เป็น Microcontroller
  • IMU ที่ระบุคือ MPU6050
  • ใช้มอเตอร์ 720 Coreless จำนวน 4 ตัว พร้อม Propeller 2× CW และ 2× CCW
  • Project อธิบาย Control Loop เป็น Sense → Think → PID Correct → PWM → Motor
  • MOSFET Driver ใช้ขับมอเตอร์ตามคำสั่ง PWM
  • ผู้ใช้ควบคุม Drone จาก Smartphone แต่หน้า Project ยังมี Placeholder เกี่ยวกับ Wireless Protocol
  • Drone ถูกออกแบบให้เป็น Platform สำหรับเรียน Sensor Fusion, PID, PWM, Wireless และ PCB Design

The Circuit Board That Learned to Fly คืออะไร?

ภาพ PCB Quadcopter ขนาดเล็กจากโปรเจกต์ The Circuit Board That Learned to Fly
Quadcopter ขนาดเล็กที่ย้ายบทบาทของ Frame มาอยู่บน PCB แผ่นเดียวกับ Electronics

Project นี้เริ่มจากแนวคิดง่าย ๆ ว่า ถ้าอยากให้คนเรียน Embedded System เข้าใจ Real-time Control จริง แค่ทดลอง Blink LED อาจยังไม่พอ

Drone ทำให้ผลของ Software และ Control Algorithm กลายเป็นสิ่งที่มองเห็นได้ทันที: ถ้าควบคุมไม่ดี ตัวเครื่องสั่นหรือ Drift แต่เมื่อระบบ Sensor และ Control ทำงานเข้ากันได้ Drone จึงสามารถรักษาท่าทางได้ดีขึ้น

แนวคิดหลักของ Project: Electronics ไม่ได้ซ่อนอยู่ภายในโครงเครื่อง เพราะ Electronics เองกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างที่บินอยู่ตรงหน้าเรา

ทำไมต้องให้ PCB เป็น Frame?

Project ระบุชัดว่า Drone ไม่มี Plastic Shell และไม่มี Separate Frame มอเตอร์ถูกติดเข้ากับ Board และ Flight Controller อยู่บน PCB เดียวกัน

ในมุมการเรียนรู้ วิธีนี้ทำให้ Trace, Sensor, Driver และ Controller ไม่ถูกซ่อนอยู่ภายใน Body คนเรียนจึงสามารถเชื่อมโยงชิ้นส่วนบนวงจรกับพฤติกรรมของ Drone ได้โดยตรงมากขึ้น

นอกจากนี้ยังทำให้ PCB Design ไม่ใช่เพียงโจทย์ Routing Signal แต่เชื่อมโยงกับการจัดวาง Component และโครงสร้างของระบบจริงด้วย

สิ่งที่ Source ไม่ได้บอก: Project ไม่ได้ให้ Structural Test, PCB Thickness, Material, Copper Weight, Maximum Load หรือ Crash Resistance จึงไม่ควรสรุปว่า PCB Frame แข็งแรงกว่า เบากว่า หรือทนต่อแรงกระแทกมากกว่า Frame แบบทั่วไป

Hardware หลักมีอะไรบ้าง?

ภาพ Circuit และ Hardware ของ PCB Drone จากโปรเจกต์ ANU Electronics
ภาพ Circuit จาก Project ใช้ประกอบการศึกษาการรวม Flight Controller และวงจรขับมอเตอร์บน PCB
ส่วนประกอบ ข้อมูลจาก Source บทบาทในระบบ
Frame + Flight Controller ANU Custom Single-board PCB PCB เป็นทั้งโครงและฐานของวงจรควบคุม
Microcontroller ESP32-S3, Dual-core ประมวลผล Control Loop และระบบควบคุม
IMU MPU6050 ให้ข้อมูลการหมุนและความเร่ง
Motors 4× 720 Coreless Motor สร้างแรงขับของ Quadcopter
Propellers 2× CW + 2× CCW ใช้กับมอเตอร์ที่หมุนคนละทิศตาม Layout ของ Drone
Motor Drive MOSFET Drivers + PWM ตามคำอธิบาย Project ปรับการขับ Motor ตาม Correction จาก Control Loop
Control Smartphone ส่ง Throttle และ Direction Command
Battery Things Used ระบุ Li-Ion Battery 1000mAh แหล่งพลังงานของระบบ
มีข้อมูลในหน้าเดียวกันที่ยังไม่สมบูรณ์: Things Used ระบุ Li-Ion Battery 1000mAh แต่ Hardware Table ใน Story ยังแสดง Placeholder "[e.g., 1S LiPo, mAh]" ดังนั้นบทความนี้จะไม่สรุป Battery Voltage, Cell Count หรือ Chemistry เพิ่มจากข้อความที่ Source ยังไม่ลงตัว
จำนวน Motor ในหน้า Project มีรูปแบบการแสดงผลต่างกัน: Things Used แสดงรายการ "coreless motor 720" เป็น Component หนึ่งรายการ ขณะที่ Hardware Section ระบุอย่างชัดเจนว่า Drone ใช้ 4× 720 Coreless Motor บทความนี้จึงอ้างจำนวน 4 ตัวตาม Hardware Section โดยไม่ตีความจำนวนใน Shopping-style Component List เป็นจำนวน Motor จริงของ Drone

Drone รักษาสมดุลได้อย่างไร?

แผนภาพ Circuit ของ PCB Drone ที่ใช้ประกอบโปรเจกต์ Flight Control
ภาพ Circuit จาก Source ของ Project ใช้ประกอบการทำความเข้าใจ Hardware ที่อยู่เบื้องหลัง Flight Control

ผู้สร้างอธิบาย Control Loop ของ Drone เป็นกระบวนการที่ทำซ้ำอย่างต่อเนื่อง เพื่อวัดการเคลื่อนไหว ประเมินท่าทาง และปรับ Motor

1. Sense
IMU อ่านข้อมูล Rotation และ Acceleration
↓
2. Think
Microcontroller ใช้ข้อมูล Sensor เพื่อประเมินท่าทางของ Drone เช่น Roll, Pitch และ Yaw
↓
3. Correct
Project ระบุ PID Controller 3 ชุดสำหรับคำนวณ Correction
↓
4. Act
MOSFET Driver ส่งการควบคุมแบบ PWM ไปยัง Motor ทั้ง 4 ตัว
↓
5. Listen
Drone รับ Throttle และ Direction Command จาก Smartphone
↺
Repeat
ระบบวนกลับไปอ่าน Sensor และแก้ท่าทางใหม่อย่างต่อเนื่อง
คำว่า "Hundreds of times per second" มาจากคำอธิบายของ Project แต่ Source ไม่ได้ระบุ Loop Frequency เป็นตัวเลขแน่นอน จึงไม่ควรสร้างค่า Hz หรือ Sampling Rate เพิ่มเอง

PID ทำให้ Control Theory จับต้องได้อย่างไร?

เหตุผลสำคัญที่ผู้สร้างเลือก Drone มาใช้สอน Embedded System คือผลของการ Tune Control Loop สามารถมองเห็นได้ทันที

หน้า Project ยกตัวอย่างว่า หาก PID Gain ไม่เหมาะ Drone อาจ Wobble และหากการประเมินจาก Sensor Fusion มีปัญหา ก็อาจเกิด Drift

นี่ต่างจากการเรียน PID ผ่านกราฟเพียงอย่างเดียว เพราะ Output ของ Algorithm กลายเป็นการเคลื่อนที่ของวัตถุจริง

มุมการเรียนรู้: Error → Controller → Motor Correction → Motion → Sensor Feedback เป็น Closed-loop Control ที่ผู้เรียนเห็นผลลัพธ์ตรงหน้าได้ทันที
Source ไม่ได้ให้ PID Gain: ไม่มีค่าของ P, I, D, Loop Period หรือ Tuning Method แบบตัวเลข บทความนี้จึงไม่สร้างค่า Tune สำหรับนำไปใส่ Drone เอง

MPU6050 ทำหน้าที่อะไร?

Hardware Section ระบุ IMU เป็น MPU6050 และคำอธิบายระบบระบุว่า IMU ใช้ข้อมูล Rotation และ Acceleration เพื่อช่วยให้ Flight Controller เข้าใจการเคลื่อนไหวของ Drone

จากนั้นข้อมูลดังกล่าวถูกนำไปใช้ในขั้นตอนที่ Project เรียกว่า Sensor Fusion เพื่อสร้าง Attitude Estimate สำหรับ Roll, Pitch และ Yaw ก่อนนำไปให้ PID Controller คำนวณ Correction

Source ไม่ได้ระบุ Sensor Fusion Algorithm: Project ไม่ได้บอกว่าใช้ Complementary Filter, Kalman Filter หรือ Algorithm แบบใดในบทความนี้ จึงไม่ควรเลือกชื่อ Algorithm มาเติมเอง

Motor 4 ตัวถูกควบคุมอย่างไร?

Quadcopter ใช้ 4× 720 Coreless Motor และ Propeller ถูกแบ่งเป็น 2 ตัวแบบ CW กับ 2 ตัวแบบ CCW

Project อธิบายว่า PID Controller คำนวณว่ามอเตอร์แต่ละตัวควรเร่งขึ้นหรือลดลงเท่าไร จากนั้น MOSFET Driver ใช้ PWM เพื่อควบคุม Motor

แนวคิดนี้ทำให้ Motor ทั้งสี่ไม่ได้ถูกขับด้วยค่าเดียวกันตลอดเวลา แต่สามารถถูกปรับเพื่อสร้าง Correction ตามท่าทางของ Drone

Source ไม่ได้ระบุ Electrical Detail ของ Motor: ไม่มี Motor Voltage, Current, RPM, Propeller Diameter, PWM Frequency, MOSFET Model หรือ GPIO Pinout ดังนั้นบทความนี้จะไม่สร้าง Wiring หรือ Motor Setting เพิ่มเอง

Smartphone Control ทำงานอย่างไร?

Source ยืนยันว่า Drone ถูกควบคุมจาก Smartphone และโทรศัพท์ส่ง Throttle กับ Direction Command ไปยังตัว Drone

แต่หน้า Project ยังมีข้อมูล Wireless ที่ไม่ลงตัว: ใน Control Loop เขียนไว้เป็น Placeholder ว่า [Wi-Fi / BLE] ขณะที่ Hardware Section แสดง Smartphone app via [Wi-Fi] ซึ่งยังมีวงเล็บ Placeholder อยู่

ดังนั้นบทความนี้จะไม่ฟันธงว่าเป็น Wi-Fi หรือ BLE: ข้อมูลที่ยืนยันได้คือ Smartphone-controlled และมี Wireless Communication ส่วน Protocol ที่ใช้จริงกับ Hardware Revision นี้ควรตรวจสอบจาก Source/Firmware ฉบับเต็ม

ก่อนให้ Drone ลอยขึ้น Source แนะนำอะไร?

หน้า Project ให้ขั้นตอนระดับ High-level สำหรับนำ Drone ขึ้นบินไว้ดังนี้

  1. Mount Motor เข้ากับตำแหน่งบน PCB ตาม Layout ของ CW/CCW
  2. ติด Propeller ให้สัมพันธ์กับทิศทางหมุนที่กำหนด
  3. เปิดระบบบนพื้นผิวเรียบเพื่อให้ IMU Calibration
  4. Pair Smartphone กับ Drone
  5. เริ่มจาก Low Hover
  6. หากเกิด Drift หรือ Oscillation ให้ปรับ PID ตามแนวทางของ Project
Safety: Propeller และ Coreless Motor สามารถหมุนด้วยความเร็วสูง ควรรักษาระยะจากใบพัดและทำตามขั้นตอนของ Source ต้นฉบับ บทความนี้ไม่ได้ให้ Arm Sequence, Throttle Value, Motor Test Procedure หรือ PID Numeric Value และไม่ควรสร้างขั้นตอนดังกล่าวจากการคาดเดา

Firmware ใช้อะไร?

หน้า Hackster ระบุ Software ว่าเป็น esp-drone และให้ Code ตัวอย่างจาก ESP-Drone Firmware ซึ่งมี Entry Point app_main()

Code ที่แสดงบนหน้า Project เป็นส่วนเริ่มต้นของ Firmware โดยจัดการ NVS, ตรวจ Platform และ Launch System ไม่ใช่ Source Code ของ PID, Sensor Fusion หรือ Motor Mixer ทั้งหมด

ESP-Drone Entry Point — ย่อจาก Code ใน Source 
esp_err_t ret = nvs_flash_init();
ESP_ERROR_CHECK(ret);

if (platformInit() == false) {
  while (1);
}

systemLaunch();

Snippet ด้านบนแสดงเฉพาะ Flow ที่ปรากฏใน Code ต้นฉบับ และถูกย่อเพื่ออธิบายโครงสร้าง ไม่ใช่ Firmware สำหรับ Flight Control แบบ Standalone

ดาวน์โหลด Code จาก Hackster อ่าน Project ต้นฉบับบน Hackster
อย่านำ Snippet นี้ไปตีความว่าเป็น Flight Controller ทั้งหมด: Code ที่หน้า Project แสดงเป็น Entry Point ของ ESP-Drone Firmware ขณะที่ PID, Sensor Processing, Motor Control และ Wireless Stack อยู่ในระบบที่ใหญ่กว่านั้น

PCB Design คือบทเรียนอีกชั้น

เมื่อ PCB ไม่ได้เป็นเพียงวงจร แต่ทำหน้าที่เป็น Frame ของ Drone ด้วย การออกแบบ Board จึงเชื่อม Electronics เข้ากับ Mechanical Layout โดยตรง

Motor ต้องอยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กัน Flight Controller และ Sensor อยู่บน Board และวงจรขับ Motor ต้องถูกวางร่วมกับระบบควบคุม

Hackster ระบุ KiCad เป็นเครื่องมือด้าน Fabrication / PCB ที่ใช้ใน Project

สิ่งที่ Project ทำให้เห็นชัด: PCB ไม่จำเป็นต้องเป็นแค่แผ่นสำหรับเชื่อม Component แต่สามารถมีบทบาทต่อ Form Factor และโครงสร้างของ Product ได้ด้วย

จาก Blink LED ไปถึง Flight Control

ผู้สร้างอธิบายแรงจูงใจว่า นักเรียนจำนวนมากเริ่ม Embedded System จากงานพื้นฐานอย่าง Blink LED แต่ Concept อย่าง Real-time Control, PID และ Sensor Fusion มักยังดูเป็นทฤษฎี

PCB Drone ถูกใช้เป็น Project ที่รวมหลาย Skill เข้าด้วยกัน:

Skill เห็นใน Project อย่างไร?
Sensor Fusion นำข้อมูล IMU มาใช้สร้าง Attitude Estimate
PID Control คำนวณ Correction เพื่อช่วยรักษาท่าทาง Drone
PWM Motor Control ปรับ Motor 4 ตัวผ่าน Motor Driver
Wireless Communication รับ Command แบบ Real-time จาก Smartphone
PCB Design Board ทำหน้าที่เป็นทั้ง Circuit และ Structure

จุดสำคัญคือ Skill เหล่านี้ไม่ได้ถูกเรียนแยกเป็นบท แต่ต้องทำงานร่วมกันในระบบเดียวจึงจะทำให้ Drone บินได้ตามที่ Project ตั้งใจ

CoreStack Engineer's Kit คืออะไร?

CoreStack Engineer's Kit ที่รวม Development Board หลายแพลตฟอร์มและ ANU PCB Drone
PCB Drone ถูกนำเสนอเป็น Project ช่วงท้ายของ Learning Journey ใน CoreStack Engineer's Kit

หน้า Project ระบุว่า Drone เป็นส่วนท้ายของ CoreStack Engineer's Kit ซึ่งออกแบบแนวคิดไว้ว่า “One Kit. One Journey. Every Skill.”

Source ระบุ Development Board ใน Journey ได้แก่:

  • Arduino Uno R4 WiFi
  • Raspberry Pi Pico 2
  • CYD ESP32
  • ESP32-CAM
  • STM32 Nucleo-F446RE

แล้วนำ Skill จาก Board ต่าง ๆ มารวมกันใน ANU PCB Drone เพื่อเข้าสู่หัวข้อ Flight Control

เรื่อง Kickstarter: หน้า Hackster ที่เผยแพร่วันที่ 21 กันยายน 2026 ระบุว่า CoreStack Campaign กำลัง Live บน Kickstarter ในขณะเผยแพร่ สถานะ Campaign, Tier และเงื่อนไขสามารถเปลี่ยนภายหลังได้ จึงควรตรวจสอบหน้า Kickstarter ต้นฉบับหากต้องการข้อมูลปัจจุบัน

ดูข้อมูล CoreStack บน Kickstarter

โปรเจกต์นี้มีหลายส่วน แนะนำอ่านต้นฉบับควบคู่กัน

เนื่องจากหน้า Project ยังมี Placeholder บางตำแหน่ง และ Code ที่แสดงเป็นเพียงส่วนหนึ่งของ ESP-Drone Firmware ผู้ที่ต้องการสร้างหรือศึกษาระบบจริงควรเปิด Source ต้นฉบับควบคู่กับบทความนี้

อ่าน Tutorial ต้นฉบับบน Hackster ดาวน์โหลด Source Code ที่แนบใน Project เปิดภาพ Circuit ต้นฉบับ ดู CoreStack Project

FAQ: คำถามที่พบบ่อย

1. PCB Drone คืออะไร?

ใน Project นี้คือ Quadcopter ที่ใช้ Custom PCB เป็นทั้งแผงวงจรและโครงของ Drone โดยไม่มี Separate Frame

2. Drone ใช้ Microcontroller อะไร?

Hardware Section ระบุ ESP32-S3 แบบ Dual-core

3. IMU ใช้รุ่นอะไร?

Source ระบุ MPU6050

4. ใช้มอเตอร์กี่ตัว?

Hardware Section ระบุ 4× 720 Coreless Motor

5. Propeller ใช้แบบไหน?

Source ระบุ 2× CW และ 2× CCW แต่ไม่ได้ระบุขนาด Propeller

6. Drone ใช้ PID หรือไม่?

ใช่ หน้า Project ระบุ Three PID Controllers สำหรับคำนวณ Correction ของ Motor

7. PID Gain เท่าไร?

Source ไม่ได้ระบุค่าของ P, I และ D จึงไม่ควรสร้างค่าขึ้นเอง

8. Motor ถูกขับอย่างไร?

Project ระบุ MOSFET Drivers และการควบคุมแบบ PWM แต่ไม่ได้ให้ Motor Driver Schematic หรือ Electrical Specification แบบครบถ้วนในเนื้อหาที่ใช้

9. Drone ควบคุมจากโทรศัพท์ได้หรือไม่?

ได้ Source ระบุว่าเป็น Smartphone-controlled และโทรศัพท์ใช้ส่ง Throttle กับ Direction Command

10. ใช้ Wi-Fi หรือ BLE?

หน้า Project ยังมี Placeholder "[Wi-Fi / BLE]" และอีกจุดใช้ "[Wi-Fi]" จึงยังไม่ควรฟันธง Protocol สำหรับ Hardware Revision นี้จาก Article เพียงอย่างเดียว

11. ใช้แบตเตอรี่แบบไหน?

Things Used ระบุ Li-Ion Battery 1000mAh แต่ Hardware Story ยังมี Placeholder เกี่ยวกับ Battery Source จึงไม่ได้ให้ข้อมูล Cell Count และ Voltage ที่ชัดพอสำหรับบทความนี้

12. Flight Time เท่าไร?

Source ไม่ได้ระบุ Flight Time

13. Drone หนักเท่าไร?

Source ไม่ได้ระบุน้ำหนักของ Drone

14. Sensor Fusion ใช้ Algorithm อะไร?

Source กล่าวถึง Sensor Fusion แต่ไม่ได้ระบุ Algorithm เช่น Complementary Filter หรือ Kalman Filter

15. มี Source Code หรือไม่?

หน้า Hackster มี Code ที่อ้างอิง ESP-Drone Firmware และมีไฟล์ให้ดาวน์โหลด แต่ Code ที่แสดงบนหน้า Project ไม่ใช่ Flight Control Source ทั้งระบบ

16. Project นี้เหมาะเรียนเรื่องอะไร?

Source ระบุ Sensor Fusion, PID Control, PWM Motor Control, Wireless Communication และ PCB Design

References / แหล่งข้อมูลต้นฉบับ

จาก Sensor และ PID สู่ระบบที่ขยับได้จริง

PCB Drone ทำให้เห็นว่า ESP32, IMU, Motor Control และ Control Algorithm สามารถรวมกันเป็น Project ที่ตอบสนองต่อโลกจริงแบบทันทีได้อย่างไร

หากกำลังเริ่ม Project Robotics, ESP32 หรือ Embedded Control สามารถสอบถามทีม Globalbyte เรื่อง Development Board, Sensor, Module และ Maker Accessories ที่เหมาะกับ Project ได้

ช้อปสินค้า / บริการ เข้ากลุ่ม Community สอบถามผ่าน LINE OA
Disclaimer: บทความนี้เป็นการสรุปและเรียบเรียงจากแหล่งข้อมูลภาษาอังกฤษ อาจมีความคลาดเคลื่อน กรุณาตรวจสอบ Source ต้นฉบับก่อนลงมือทำ โปรเจกต์นี้เกี่ยวข้องกับมอเตอร์ ใบพัด แบตเตอรี่ และระบบควบคุมการบิน แต่ Source ไม่ได้ระบุ Motor Voltage, Current, RPM, Propeller Size, Battery Voltage, Flight Time, PID Gain, PWM Frequency, GPIO Pinout หรือ Maximum Safe Operating Condition นอกจากนี้หน้า Project ยังมี Placeholder บางจุดเกี่ยวกับ Battery และ Wireless Protocol จึงไม่ควรเติมค่าดังกล่าวจากการคาดเดา ควรใช้ Source Code, Circuit และ Documentation ฉบับต้นทาง รวมถึงรักษาระยะปลอดภัยจากใบพัดเมื่อทดลอง Hardware จริง

 

แท็ก

ESP32-S3 ESP32-S3-BOX-3 ESP32-S31

Blog posts