สวัสดีวัยรุ่นสาย Tech และทีมงานซุ้มสงกรานต์ทุกคน! ปัญหาคลาสสิกเวลาตั้งป้อมเล่นน้ำในซอยหรือในชุมชนคือ "น้ำหมดแทงก์ไวมาก" แถมบางทีก็มีคนนอกมาแอบเนียนสูบน้ำไปจนเกลี้ยง จะดีกว่าไหมถ้าเราจับตู้กดน้ำดื่มอัจฉริยะ (Smart Water Dispenser) มาอัปเกรดเป็น "สถานีเติมน้ำสงกรานต์แบบจำกัดโควต้า" ซะเลย!

โปรเจกต์นี้เราจะพามาดูระบบตู้จ่ายน้ำอัจฉริยะที่ใช้ Raspberry Pi 4 เป็นสมองกล ทำงานร่วมกับ Water Flow Sensor เพื่อตวงปริมาณน้ำเป๊ะๆ และใช้ระบบ RFID ในการสแกนบัตร (หรือแท็กพวงกุญแจ) เพื่อยืนยันตัวตนคนในแก๊ง ใครโควต้าน้ำหมดก็อดเติม! แถมยังมีระบบเก็บข้อมูลลง Database ให้ดูสถิติผ่านหน้าเว็บได้ด้วย ลองมาดูกันว่าโปรเจกต์นี้มีสเตปการสร้างยังไงบ้างครับ

เตรียมอุปกรณ์ประกอบร่าง (Supplies & BOM)

อุปกรณ์หลักๆ ที่ใช้ในโปรเจกต์นี้จะเป็นฝั่งอิเล็กทรอนิกส์และเซนเซอร์ครับ:

• บอร์ด Raspberry Pi 4 และ T-Cobbler (สำหรับต่อสายง่ายขึ้น)
• ตัวแปลงไฟ 12V to 5V Converter (เพื่อเลี้ยงบอร์ด Pi) และ 12V Power Supply
• ปั๊มน้ำขนาดเล็ก (Micropump 12V) และวงจรขับปั๊ม (Driver: MOSFET + Transistor)
• Water flow sensor (เซนเซอร์วัดการไหลของน้ำ)
• Temperature sensor (เซนเซอร์วัดอุณหภูมิน้ำ - เอาไว้เช็คว่าน้ำเย็นสะใจไหม!)
• RFID Module (สำหรับสแกนบัตรสมาชิก)
• จอ LCD Display (แสดงสถานะและ IP Address)
• วัสดุทำเคส: ต้นฉบับใช้ไม้ MDF 18mm (แต่อ่าน Pro Tip ด้านล่างก่อนนะ!)

Step 1-4: ต่อวงจรและเซ็ตอัพเซนเซอร์ (Hardware & Circuit)

การเชื่อมต่อเซนเซอร์หลายๆ ตัวเข้ากับ Raspberry Pi ต้องจัดการสายให้ดีครับ โปรเจกต์นี้ใช้ T-Cobbler ช่วยต่อเข้ากับ Breadboard เพื่อให้เดินสายง่ายขึ้น

การอ่านค่าเซนเซอร์หลักๆ:

• Temperature sensor: ใช้โปรโตคอล 1-Wire ที่มีใน Raspberry Pi
• RFID: ใช้งานผ่านไลบรารี SimpleMFRC522 ด้วยภาษา Python
• Water flow sensor: ใช้นับ Pulse ที่น้ำไหลผ่านตัวกังหันเพื่อคำนวณปริมาตรน้ำที่ถูกเติมไป
• จอ LCD: เขียนโค้ดง่ายๆ ให้แสดงผล IP Address ของเครื่อง เพื่อให้เราเอาไปเปิดหน้าเว็บ Dashboard ได้ถูกเครื่อง

การขับปั๊มน้ำ (Powering the Micropump):
ตัวปั๊มน้ำต้องการไฟ 12V แต่บอร์ด Pi จ่ายไฟสัญญาณ (Logic) ได้แค่ 3.3V ซึ่งไม่พอไปทริกเกอร์วงจร เราจึงต้องใช้ Transistor ร่วมกับ MOSFET เป็นสวิตช์ เพื่อดึงไฟ 12V จาก Power Supply มาขับปั๊มให้ทำงานเต็มกำลังครับ

Step 5-6: สร้างฐานข้อมูลและเว็บไซต์ (Database & Website Dashboard)

ความสมาร์ทของตู้ไม่ได้มีแค่ฮาร์ดแวร์ครับ โปรเจกต์นี้มีระบบ Backend สุดเจ๋ง:

• ระบบ Database: ใช้ MySQL ในการเก็บข้อมูลว่าใคร (สแกน RFID รหัสอะไร) เติมน้ำไปแล้วกี่ลิตร/กี่มิลลิลิตร โควต้าหมดหรือยัง
• ระบบ Website: มีหน้าเว็บ HTML/CSS ธรรมดาๆ ที่เชื่อมกับฐานข้อมูล เอาไว้แสดงกราฟสวยๆ ว่าวันนี้คุณดื่มน้ำ (หรือเติมน้ำใส่ปืนฉีดน้ำ) ไปถึงเป้า (Goal) แล้วหรือยัง และอุณหภูมิน้ำตอนนี้กี่องศา

Step 7-8: ออกแบบเคสและประกอบร่าง (Housing & Assembly)

ในต้นฉบับ ผู้สร้างใช้แผ่นไม้ MDF หนา 18mm มาตัดประกอบเป็นตู้ และใช้ถาดสแตนเลส (Inox bucket) รองด้านล่างกันน้ำหกใส่ไม้ จากนั้นก็เอาวงจรอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดไปซ่อนไว้ด้านบนของถังเก็บน้ำ ยึดปั๊มน้ำด้วยแคลมป์ และต่อสายยางดูดน้ำออกมายังจุดจ่ายน้ำครับ

แต่ก็นั่นล่ะครับ... ถ้าคุณจะเอาไอเดียนี้ไปตั้งหน้าบ้านช่วงเทศกาลสาดน้ำ แนะนำให้ใช้เครื่อง 3D Print ปริ้นท์กล่องทนน้ำ หรือดัดแปลงใส่กล่องพลาสติกอเนกประสงค์แทน จะเวิร์กและปลอดภัยต่อระบบไฟที่สุดครับ!

สนใจดู Source Code ทั้งหมดไหม?

ผู้สร้างได้อัปโหลดโค้ดภาษา Python สำหรับอ่านเซนเซอร์ และโค้ด Backend ทำหน้าเว็บ (HTML/CSS) ไว้บน GitHub แล้วครับ คุณสามารถเปิด Terminal บน Raspberry Pi ของคุณและใช้คำสั่งนี้เพื่อดาวน์โหลดโปรเจกต์มาศึกษาได้เลย:

git clone https://github.com/howest-mct/2021-2022-projectone-DepotterLander.git