009

อุปกรณ์หลักในระบบ IoT IoT Hardware & Components รายงาน / eBook ผู้จัดทำ นาย ณัฐวุฒิเทพชรา แผนก ส ารสนเทศ ชั้น ปชั้วช.2/1 รหัสนักเรียน 68219010009 นำ เสนออาจารย์ ย์นายธงชัย ชาบุดศรี 01 IOT • HARDWARE • SMART SYSTEMคำ นำ บทนำ อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 2 คำ นำ Internet of Things หรือ IoT เป็นแนวคิดที่ทำ ทำให้อุปกรณ์ต่าต่ ง ๆ สามารถ ตรวจวัด ประม วลผล สื่อสสื่าร และทำ งานร่วมกันผ่าผ่นเครือข่าข่ ยได้ รายงานเล่มล่ นี้ จัดทำ ขึ้นเพื่อศึกษศึาส่วส่ นประกอบฮาร์ดแวร์ที่เป็นพื้นฐานของระบบ IoT ตั้งแตั้ต่ บอร์ดควบคุม เ ซ็นเ ซ็ ซอร์ อุปกรณ์สั่งกสั่าร อุปกรณ์แสดงผล ไปจนถึงแหล่งล่จ่าจ่ย พลังงานและโมดูลสื่อสสื่าร จุดประสงค์ ทำ ทำความเข้าข้ใจหน้าที่ของอุปกรณ์แต่ลต่ ะชนิด และสามารถเลือกใช้อุช้ ปกรณ์ให้เหมาะกับงาน IoT ได้ ขอบเขต เน้นอุปกรณ์ที่พบได้บ่ด้อย เบ่ ช่นช่ ESP32, Raspberry Pi, DHT, LDR, PIR, HC-SR04, Relay, OLED/LCD และระบบพลังงาน 02สารบัญ ภาพรวม อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 3 • 1 บทนำ และสถาปัตยกรรมฮาร์ดแวร์ • 2 หน่วยประมวลผลและควบคุม • 3 เซ็นเ ซ็ ซอร์และอุปกรณ์ตรวจวัด • 4 อุปกรณ์สั่งกสั่ารและแสดงผล • 5 ชิ้นชิ้ส่วส่น อุปกรณ์สนับสนุน และการสื่อสสื่าร • 6 ตัวอย่าย่งการประกอบใช้งช้านจริง • 7 สรุปและแนวทางการเลือกใช้ เนื้อหามีตัวอย่าย่งการใช้งช้านและ Code สำ หรับเซ็นเซ็ซอร์สำ คัญ เพื่อใช้เช้ป็นแนวทางใน การทดลองจริง 031. บทนำ : IoT คืออะไร บทนำ อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 4 IoT (Internet of Things) คือแนวคิดที่ให้อุปกรณ์หรือสิ่งสิ่ของสามารถรับข้อข้มูลจากสภาพแวดล้อมล้ ประมวลผล และสื่อสสื่ารข้อข้มูลผ่าผ่นเครือข่าข่ย เพื่อให้เกิดการติดตาม ควบคุม หรือทำ งานอัตโนมัติ Sense รับข้อข้มูล Process ประมวลผล Connect สื่อสสื่าร Act สั่งงสั่าน ตัวอย่าง: เซ็นเซอร์วัดความชื้ ชื้น → ESP32 ประมวลผล → ส่งส่ข้อมูลขึ้น Cloud → สั่งปั๊มน้ำ 04 บทนำบทบาทของฮาร์ดแวร์ใน IoT บทนำ อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 5 • เป็นส่วส่นที่เชื่อมโลกจริงเข้าข้กับระบบดิจิทัล • เซ็นเ ซ็ ซอร์ทำ หน้าที่รับข้อข้มูล เช่นช่อุณหภูมิแสง ความชื้น หรือการ เคลื่อนไหว • ไมโครคอนโทรลเลอร์ประมวลผลข้อข้มูลและตัดสินใ สิจตามโปรแกรม • Actuator เปลี่ยนคำ คำสั่งสั่ดิจิทัลให้เกิดการทำ งานจริง เช่น เช่ ปิดปั๊ม เปิดไฟ หรือหมุนมอเตอร์ • อุปกรณ์สื่อสสื่ารทำ ให้ข้อข้มูลเดินทางไปยังโทรศัพท์ เซิร์ฟเวอร์ หรือ Cloud หลักสำ คัญ ระบบที่ดีต้องเต้ ลือกอุปกรณ์ให้เห้หมาะกับความแม่นม่ยำ ยำ ความเร็ว การใช้พช้ลังงาน งบ ประมาณ และสภาพแวดล้อมล้ 05สถาปัตยกรรมระดับฮาร์ดแวร์ บทนำ อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 6 Sensors MCU / CPU Network Actuators Cloud / App ข้อมูลไหลจากโลกจริง → การประมว ลผล → การสื่อสาร → การแสดง ผล/ควบคุม 062. หน่วยประมวลผลและควบคุม MCU / CPU อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 7 Microcontroller Unit (MCU) • รวม CPU, หน่วยความจำ จำ และพอร์ต I/O ไว้ในว้ชิปเ ชิ ดียว • เหมาะกับงานอ่าอ่นเซ็นเ ซ็ ซอร์และควบคุมอุปกรณ์แบบ Real-time • ใช้พช้ลังงานต่ำ กว่าว่เครื่องคอมพิวเตอร์ทั่วไป • ตัวอย่าย่งที่นิยม: ESP32, ESP8266 และ Arduino ESP32 Wi‑Fi + Bluetooth เหมาะกับ IoT ที่ ต้องเต้ ชื่อมต่อเต่ครือข่าข่ย ESP8266 ราคาประหยัด มีWi‑Fi เหมาะกับงานพื้น ฐาน Arduino เริ่มต้นต้ง่าง่ย มีบอร์ดและไลบรารีจำ นวนมาก เหมาะกับการเรียนรู้และต้นแต้บบ 07 MCU / CPUESP32 : บอร์ดควบคุมยอดนิยม MCU / CPU อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 8 ESP32 • มีWi‑Fi และ Bluetooth ในตัว • มีGPIO หลายขา รองรับ Digital และ Analog • ใช้เช้ชื่อมต่อเต่ ซ็นเ ซ็ ซอร์ จอ รีเลย์ และอุปกรณ์อื่นได้ • เหมาะกับระบบ Smart Home, Smart Farm และ Data Logger • สามารถเขียนโปรแกรมด้วด้ย Arduino IDE ได้ ตัวอย่างงาน ระบบรดน้ำ ต้นไ ต้ม้อัม้อัตโนมัติที่อ่าอ่น Soil Moisture แล้วล้ควบคุม Relay ข้อควรระวัง: ตรวจสอบแรงดันของ GPIO และแหล่งจ่ายให้ตรงกับบอร์ดก่อน ต่อวงจร 08ESP8266 และ Arduino MCU / CPU อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 9 ESP8266 บอร์ด/ชิปชิ ที่มีWi‑Fi เหมาะกับงาน IoT ที่ต้องกต้ารเชื่อมอินเทอร์เน็ต แต่มี ต่ทรัพยากร และจำ นวนพอร์ตน้อยกว่าว่ ESP32 Arduino ตระกูลบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่เหมาะกับผู้เผู้ริ่มต้น เต้ ช่นช่ Arduino Uno จุดเด่นด่ คือชุมชนผู้ใผู้ช้งช้านจำ นวนมากและตัวอย่าย่ งโค้ดค้หลากหลาย เลือกแบบไหนดี? • ต้องกต้าร Wi‑Fi + Bluetooth และพอร์ตหลากหลาย → ESP32 • ต้องกต้าร Wi‑Fi ราคาประหยัด → ESP8266 • เน้นการเรียนรู้พื้นฐานอิเล็ก ล็ ทรอนิกส์/ส์การควบคุม → Arduino 09Single-Board Computer : Raspberry Pi MCU / CPU อุปกรณ์หลักในระบบ IoT | 10 Raspberry Pi • เป็นคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก ล็ ที่รันระบบปฏิบัติการได้ • เหมาะกับงานที่ต้องประม ต้วลผลสูงกว่าว่ MCU • ใช้เช้ป็น IoT Gateway, Server ขนาดเล็ก ล็ หรือระบบกล้องไ ล้ด้ • รองรับ Python และซอฟต์แต์วร์จำ นวนมาก MCU vs SBC MCU เหมาะกับการควบคุมเฉพาะงานและประหยัดพลังงาน ส่วส่น SBC เหมาะกับงานที่ต้องใ ต้ ช้ ระบบปฏิบัติการและการประมวลผลมากขึ้น 10