ทดสอบการใช้งานวงจร LAG3 ร่วมกับบอร์ด WEMOS D1 R2

ในหนังสือ ตัวควบคุมป้อนกลับบนอินเทอร์เน็ตโดย ESP8266 และใน IoFC workshop ที่ ม.นเรศวร เราได้ใช้บอร์ด ESPino ที่ผลิตโดย ThaiEasyElec ทำหน้าที่ควบคุมบอร์ดจำลองถังน้ำ 3 ระดับ เรียกโดยย่อว่าบอร์ด LAG3 มาจากชื่อ 3rd order lag [1] ซึ่งเป็นพลานต์ที่มีความเหมาะสมมากในการศึกษาการวิเคราะห์และออกแบบระบบควบคุม การสร้างโมเดลโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ให้ผลที่ใกล้เคียงกับการจำลองโดยคอมพิวเตอร์และมีความสะดวกในเชิงปฏิบัติการ คือมีขนาดเล็ก สามารถใช้ไฟเลี้ยงจากบอร์ดควบคุม และใช้ทดสอบตัวควบคุมได้ตั้งแต่แบบ PID จนถึงการป้อนกลับสเตต (state feedback) เนื่องจากเอาต์พุตของออปแอมป์ทั้ง 3 ภาคสามารถวัดค่าได้ ผู้เขียนได้ใช้บอร์ด LAG3 นี้ทดสอบตัวควบคุมแบบไม่เป็นเชิงเส้นตามแนวคิดใหม่ที่นำเสนอในงานประชุมวิชาการ ICCRE2017 [2]

บอร์ดจำลองพลวัตของดีซีมอเตอร์

ดีซีมอเตอร์ (DC motors) เป็นอุปกรณ์ตัวขับเร้า (actuators) ที่นิยมใช้ในระบบควบคุมการเคลื่อนที่พื้นฐาน เช่นเครื่องซีเอ็นซีหรือแขนกลขนาดเล็ก มีข้อดีหลายประการเช่น พลวัตที่ง่ายต่อการโมเดล มีขนาดเล็ก ไม่ต้องการชุดขับที่ซับซ้อน และราคาไม่สูงมาก ทำให้มีความเหมาะสมเป็นอย่างยิ่งสำหรับการทดลองในห้องปฏิบัติการของสถานศึกษาหรือแผนกวิจัยของภาคเอกชน

อย่างไรก็ตามการใช้ดีซีมอเตอร์ประกอบการสอนในวิชาบรรยายหรือการจัดอบรมนอกสถานที่ยังเป็นปัญหาเรื่องความสะดวกในการขนย้ายและจัดเตรียมการทดลอง เพราะเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าเชิงกลที่ยังต้องการชุดขับและแหล่งจ่ายกำลัง ต้องมีการเดินสายและติดตั้ง ผนวกกับขนาดและน้ำหนักของตัวมอเตอร์เอง

ด้านการใช้งานในห้องปฏิบัติการหรือวิจัย ปัญหาอีกประการที่สำคัญและเกิดขึ้นเสมอคือหากมีความผิดพลาดในระบบ หรือเมื่อตัวควบคุมเสียเสถียรภาพอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อตัวมอเตอร์/ชุดขับ หรือถึงขั้นเกิดอันตรายกับผู้ปฏิบัติงานได้กรณีมอเตอร์กำลังสูง

First IoFC workshop ที่ ม.นเรศวร

ภาพบรรยากาศจาก workshop นอกสถานที่ครั้งแรก จัดขึ้นที่ภาควิชาพิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยนเรศวร เนื้อหาเกี่ยวกับการอิมพลิเมนต์ตัวควบคุมป้อนกลับที่สามารถควบคุมและแสดงผลผ่านอินเทอร์เน็ต โดยอาศัย ESP8266, ซอฟต์แวร์ Scilab และ NETPIE

วิทยากรขอขอบคุณ ผศ.อนันตชัย สุวรรณาคม ผู้ติดต่อประสานงานและจัดการให้ workshop ครั้งนี้เกิดขึ้นได้และประสบความสำเร็จตามเป้าหมาย

การใช้งาน NETPIE FEED เบื้องต้น

NETPIE Series

Freeboard widgets พื้นฐานที่กล่าวในหนังสือ “ตัวควบคุมป้อนกลับบนอินเทอร์เน็ตโดย ESP8266” จะใช้ในการแสดงข้อมูลปัจจุบันให้ผู้ใช้งาน ในกรณีที่ต้องการเก็บข้อมูลเป็นชุดตามฐานเวลาในลักษณะเช่นเดียวกับการใช้ ThingSpeak ในบทที่ 4 จะต้องใช้บริการอีกรูปแบบหนึ่งที่มีให้ใน NETPIE เรียกว่า Feeds ซึ่งจากการทดสอบใช้งานได้ดีแม้จะมีข้อจำกัดการใช้งานอยู่บ้าง เช่นอัตราการเก็บข้อมูลเฉลี่ยประมาณ 15 วินาทีต่อหนึ่งจุด เพื่อการแบ่งปันทรัพยากรสำหรับการใช้งานฟรีโดยผู้ใช้ทั่วไป แต่โดยรวมแล้วเห็นว่าเหมาะสมเพราะสามารถเชื่อมต่อกับ Freeboard ได้

การส่งข้อมูลจาก Freeboard Slider หลายตัวไปยัง ESP8266 microgear

NETPIE Series

จากตัวอย่าง ex5_3.ino ในหนังสือ “ตัวควบคุมป้อนกลับบนอินเทอร์เน็ตโดย ESP8266” ได้แสดงการควบคุมและแสดงผลผ่าน NETPIE เบื้องต้น โดยใช้ slider widget ส่งคำสั่งอ้างอิงให้กับตัวควบคุม และส่งข้อมูล 3 ค่ากลับไปแสดงผล จากตัวอย่างจะเห็นว่าการส่งข้อมูลหลายชุดไปยัง NETPIE สามารถทำได้โดยง่าย แต่การที่จะส่งข้อมูลจาก NETPIE ไปยังบอร์ดมากกว่าหนึ่งตัวยังคงเป็นปัญหาที่ยังไม่มีการแสดงวิธีการอย่างชัดเจน ซึ่งจากการบรรยายในชั้นก็มีคำถามนี้จากผู้เรียน