สวัสดีเพื่อนๆ ชาว Maker, สายหุ่นยนต์ และคนทำระบบไร้สายทุกคนครับ! 📡ซม เวลาที่เราต้องการวัดระยะห่างระหว่างอุปกรณ์ หรือทำระบบระบุตำแหน่งภายในอาคาร (Indoor Positioning) ที่ไม่สามารถจับสัญญาณ GPS จากดาวเทียมได้ โมดูลไร้สายทั่วไปอย่าง Wi-Fi หรือ Bluetooth มักจะวัดระยะได้ไม่แม่นยำเท่าไหร่ใช่ไหมครับ?

วันนี้คุณ **Akash Bag (VU3HAX)** วิศวกรสาย RF และ Maker ชื่อดัง จะพาเรามาทำความรู้จักกับ **Reyax RYUW122-Lite** โมดูล Ultra-Wideband (UWB) ขนาดจิ๋วที่ใช้เทคนิค **Two-Way Time-of-Flight (ToF)** คำนวณระยะทางระหว่างโหนดได้อย่างแม่นยำระดับเซนติเมตร สั่งงานง่ายผ่านพอร์ต UART ด้วย AT Commands เหมาะมากสำหรับงานหุ่นยนต์อัตโนมัติ, ระบบติดตามทรัพย์สิน (Asset Tracking) และระบบเซนเซอร์ไร้สายครับ!

หลักการทำงานของเทคโนโลยี UWB สองทาง (Two-Way ToF) ⚙️💡

โมดูล RYUW122-Lite คำนวณระยะทางโดยแบ่งออกเป็น 2 บทบาทหลัก คือ **Anchor (โหนดอ้างอิง)** และ **Tag (โหนดติดตาม)**:

• Anchor ยิงสัญญาณพัลส์ UWB: โหนด Anchor จะส่งสัญญาณคลื่นวิทยุความถี่กว้างมาก (UWB Pulse) ไปยังโหนด Tag
• Tag หน่วงเวลาประมวลผลแล้วตอบกลับ: เมื่อ Tag ได้รับสัญญาณ จะรอเวลาการประมวลผลช่วงสั้นๆ ที่รู้ค่าแน่นอน แล้วส่งสัญญาณตอบกลับมายัง Anchor
• คำนวณเวลากระทบความเร็วแสง: Anchor วัดเวลาเดินทางรวมของสัญญาณ ลบเวลาหน่วงประมวลผลออก นำเวลาที่เหลือไปคูณด้วยความเร็วแสง ($3 \times 10^8$ m/s) จนได้เป็นระยะห่างที่แม่นยำระดับเซนติเมตร และส่งข้อมูลออกมาทางพอร์ต UART

การตั้งค่าโมดูล Anchor & Tag ด้วย AT Commands 🛠️💻

เราสามารถต่อโมดูล RYUW122-Lite เข้ากับคอมพิวเตอร์ผ่าน **USB-to-TTL Converter** (สาย TX➔RXD, RX➔TXD, VDD➔3.3V, GND➔GND) เปิด Serial Monitor ที่ Baud Rate **115200** (เลือก ทั้ง Both NL & CR) แล้วส่งคำสั่ง AT ดังนี้:

1. ตั้งค่าโมดูล Anchor (โหนดอ้างอิง) 📡

• ส่ง `AT` ➔ ตอบกลับ `+OK` (เช็กการเชื่อมต่อ)
• ส่ง `AT+MODE=1` ➔ ตั้งโหมดเป็น **Anchor** (เช็กด้วย `AT+MODE?`)
• ส่ง `AT+ADDRESS=AKASH002` ➔ ตั้งค่า ID ประจำตัว Anchor (ต้องไม่ซ้ำกัน)
• ส่ง `AT+RSSI=1` ➔ เปิดการรายงานความแรงสัญญาณ RSSI

2. ตั้งค่าโมดูล Tag (โหนดติดตาม) 🏷️

• ส่ง `AT` ➔ ตอบกลับ `+OK`
• ส่ง `AT+MODE=0` ➔ ตั้งโหมดเป็น **Tag** (เช็กด้วย `AT+MODE?`)
• ส่ง `AT+ADDRESS=AKASH001` ➔ ตั้งค่า ID ประจำตัว Tag
• ส่ง `AT+RSSI=1` ➔ เปิดรายงานความแรงสัญญาณ RSSI

3. ทดสอบยิงสแกนระยะทางด้วยคำสั่ง Manual 🎯

บน Serial Monitor ของโมดูล Anchor ให้ส่งคำสั่ง: `AT+ANCHOR_SEND=AKASH001,2,AB`
หากสื่อสารสำเร็จ Anchor จะตอบกลับมาว่า: `+ANCHOR_RCV=AKASH001,0,,80 cm,-70`
หมายความว่า Tag ID **AKASH001** อยู่ห่างออกไป **80 เซนติเมตร** และมีความแรงสัญญาณ RSSI อยู่ที่ **-70 dBm** ครับ!

การต่อวงจรใช้งานกับ ESP32 และจอ 128x64 OLED 🔌🖥️

การใช้งานจริง เราจะใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ **ESP32** ต่อเข้ากับโมดูล Anchor เพื่อคอยส่งคำสั่ง AT และนำค่าระยะทางมาโชว์บนจอ OLED ส่วนโมดูล Tag เพียงแค่ต่อไฟเลี้ยง 3.3V ก็ทำงานได้ทันทีครับ!

• RYUW122-Lite Anchor ➔ ESP32: RXD ➔ Pin 17 (TXD2) / TXD ➔ Pin 16 (RXD2) / VDD ➔ 3.3V / GND ➔ GND / NRST ➔ Pin 5 (สำหรับสั่งฮาร์ดแวร์รีเซ็ตชิป)
• จอ 128x64 OLED (SSD1306) ➔ ESP32: VCC ➔ 3.3V / GND ➔ GND / SDA ➔ Pin 21 / SCL ➔ Pin 22

ขั้นตอนการ Calibrate และผลการทดสอบระยะทางจริงกลางแจ้ง 📏🌳

เมื่อลองวางทดสอบบนไม้บรรทัดระยะ 30 cm ในครั้งแรก โมดูลอ่านค่าได้ 26 cm (ขาดไป 4 cm) คุณ Akash จึงทำการ Calibrate ค่าชดเชยโดยส่งคำสั่งผ่าน USB-to-TTL:

`AT+CAL=+4`

หลังจากสั่งชดเชย +4 cm เมื่อนำไปวางทดสอบบนโต๊ะยาว 190 cm โมดูลอ่านค่าได้ **189–190 cm** ตรงเป๊ะแม่นยำสุดๆ!

ผลการทดสอบระยะส่งสัญญาณจริงกลางแจ้ง (Real-World Range Test) 🌳

• ระยะ 10 เมตร (1000 cm): RSSI -90 dBm ➔ ทำงานได้สมบูรณ์แบบ ไร้ปัญหา
• ระยะ 32 เมตร (3200 cm): RSSI -93 dBm ➔ ทำงานได้ดี มีสัญญาณหลุดบ้างเป็นครั้งคราว
• ระยะ 45 เมตร (4500 cm): RSSI -96 dBm ➔ ทำงานได้เสถียร เชื่อถือได้
• ระยะ 66 เมตร (6600 cm): RSSI -100 dBm ➔ สัญญาณเริ่มอ่อน สูญเสียแพ็กเกจเพิ่มขึ้น แต่ยังคงพอใช้งานได้
• ระยะ 73 เมตร (7300 cm): สัญญาณขาดหายเป็นส่วนใหญ่ ถือเป็นขีดจำกัดระยะใช้งานจริง

รูปภาพส่วนประกอบ การตั้งค่า และคลิปวิดีโอสาธิต 📸🎬

แผนผังแสดงตำแหน่งพินของโมดูล Reyax RYUW122-Lite UWB

การต่อสายระหว่าง USB-to-TTL Converter กับโมดูล RYUW122-Lite สำหรับตั้งค่า AT Commands

หน้าจอ Serial Terminal แสดงการส่งคำสั่ง AT Commands ตั้งค่าโมดูล Anchor

หน้าจอ Serial Terminal แสดงการส่งคำสั่ง AT Commands ตั้งค่าโมดูล Tag

ผังวงจรการเชื่อมต่อระหว่าง ESP32, RYUW122-Lite Anchor Module และจอแสดงผล OLED

การทดสอบ Calibrate ความแม่นยำระยะทางโดยวางโหนดบนระยะ 30 เซนติเมตร

การทดสอบระยะส่งสัญญาณจริงกลางแจ้งในพื้นที่เปิดโล่งระยะทางสูงสุด 73 เมตร

หน้าจอ OLED แสดงผลระยะทาง (D: cm) และความแรงสัญญาณ (RSSI dBm) เรียลไทม์

ภาพรวมชุดทดลองวัดระยะทางด้วยโมดูล RYUW122-Lite และ ESP32 พร้อมใช้งาน

---

คลิปวิดีโอสาธิตการทำงานและการทดสอบระยะทางจริงโดย AkashWave RF 🎬

---

ตัวอย่างโค้ด ESP32 C++ อ่านค่าระยะทางจาก RYUW122-Lite แสดงผลบนจอ OLED 💻

// [ESP32 C++] โค้ดอ่านค่าระยะทางจากโมดูล RYUW122-Lite UWB และโชว์บน OLED SSD1306
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64

Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, -1);
HardwareSerial UWB(2); // ใช้งาน HardwareSerial 2 บน ESP32

#define RXD2 16
#define TXD2 17

String tagID = "";
int distanceCM = 0;
int rssiValue = 0;

unsigned long lastPingTime = 0;
unsigned long lastResponseTime = 0;
const unsigned long pingInterval = 1000; // สแกนทุก 1 วินาที
const unsigned long timeoutLimit = 1000;

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // ฮาร์ดแวร์รีเซ็ตโมดูล RYUW122 ผ่านพิน D5
  pinMode(5, OUTPUT);
  digitalWrite(5, LOW);
  delay(100);

  UWB.begin(115200, SERIAL_8N1, RXD2, TXD2);
  delay(100);

  digitalWrite(5, HIGH);

  if(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) {
    Serial.println("OLED failed");
    while(1);
  }

  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(0,0);
  display.println("UWB Anchor Ready");
  display.display();
  delay(2000);
}

void loop() {
  unsigned long currentMillis = millis();

  if (currentMillis - lastPingTime >= pingInterval) {
    sendPing();
    lastPingTime = currentMillis;
  }

  while (UWB.available()) {
    String line = UWB.readStringUntil('\n');
    line.trim();

    if (line.startsWith("+ANCHOR_RCV=")) {
      parsePacket(line);
      lastResponseTime = millis();
      updateDisplay();
    }
  }

  if (millis() - lastResponseTime > timeoutLimit) {
    showTagLost();
  }
}

void sendPing() {
  // ส่งคำสั่งสแกนยิงไปหา Tag ID "AKASH001"
  String cmd = "AT+ANCHOR_SEND=AKASH001,1,Q\r\n";
  UWB.print(cmd);
}

void parsePacket(String packet) {
  packet.replace("+ANCHOR_RCV=", ""); // ตัวอย่าง: AKASH001,0,,57 cm,-62
  
  int firstComma = packet.indexOf(',');
  tagID = packet.substring(0, firstComma);

  int lastComma = packet.lastIndexOf(',');
  rssiValue = packet.substring(lastComma + 1).toInt();

  int cmIndex = packet.indexOf(" cm");
  int secondLastComma = packet.substring(0, cmIndex).lastIndexOf(',');
  distanceCM = packet.substring(secondLastComma + 1, cmIndex).toInt();
}

void updateDisplay() {
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.setCursor(0, 0);
  display.print("RYUW122_Lite UWB");
  display.setCursor(0, 16);
  display.print("Tag ID: ");
  display.print(tagID);
  
  display.setCursor(0, 32);
  display.setTextSize(2);
  display.print("D: ");
  display.print(distanceCM);
  display.print(" cm");

  display.setCursor(0, 52);
  display.setTextSize(1);
  display.print("RSSI: ");
  display.print(rssiValue);
  display.print(" dBm");
  display.display();
}

void showTagLost() {
  display.clearDisplay();
  display.setCursor(0,20);
  display.setTextSize(2);
  display.println("Tag Lost!");
  display.display();
}

Copy Code