30105-2012-อินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง

Workshop 2 – ระบบ Smart Farm รดน้ำต้นไม้อัตโนมัติ (วัดความชื้นดิน + รีเลย์)

นที ศรีนะ

สวัสดีครับนักศึกษาทุกคน ภาคเกษตรไทยกำลังก้าวสู่ Smart Farming และอุปกรณ์พื้นฐานที่สุดที่เกษตรกรต้องการคือ “ตัวช่วยรดน้ำ” ครับ

วันนี้เราจะมาทำระบบที่คอยตรวจจับว่า “ดินแห้งหรือยัง?” ถ้าแห้งแล้ว ให้สั่งเปิดปั๊มน้ำเอง และแจ้งเตือนเข้ามือถือเรา โดยใน Workshop นี้เราจะได้เรียนรู้เรื่องอุปกรณ์ใหม่ 2 ตัว คือ Soil Moisture Sensor (แบบ Capacitive) และ Relay Module ครับ

1. รู้จักอุปกรณ์: Soil Moisture Sensor (แบบไหนดี?)

เซนเซอร์วัดความชื้นดินในตลาดมี 2 แบบหลักๆ ต้องเลือกให้ถูกงานครับ:

  1. แบบความต้านทาน (Resistive): หน้าตาเป็น “ส้อมสีเงินๆ”
    • ข้อดี: ราคาถูกมาก (20-30 บาท)
    • ข้อเสีย: อย่าหาทำ! สำหรับโปรเจกต์ระยะยาว เพราะโดนน้ำกัดกร่อน (สนิมกิน) ภายใน 1-2 สัปดาห์ก็พังแล้วครับ
  2. แบบประจุ (Capacitive): หน้าตาเป็น “แท่งสีดำ” (แนะนำรุ่น v1.2 หรือ v2.0)
    • ข้อดี: ทนทาน ไม่โดนกัดกร่อน แช่น้ำได้นานเป็นปี
    • ข้อแนะนำ: ให้ใช้แบบนี้เสมอสำหรับงาน Smart Farm ครับ

2. รู้จักอุปกรณ์: Relay Module (สวิตช์ตัดต่อไฟ)

เนื่องจาก ESP32 จ่ายไฟได้แค่ 3.3V แต่ปั๊มน้ำใช้ไฟ 12V หรือ 220V เราจึงต้องใช้ Relay เป็นสะพานเชื่อมครับ

  • ขาฝั่ง Input (ต่อเข้า ESP32): VCC, GND, IN
  • ขาฝั่ง Output (ต่อเข้าปั๊ม):
    • COM (Common): ขาไฟเข้า (สาย Line)
    • NO (Normally Open): ปกติเปิด (ไฟไม่ไหล) -> ใช้ขานี้สำหรับปั๊มน้ำ (สั่งให้ทำงานถึงจะไหล)
    • NC (Normally Closed): ปกติปิด (ไฟไหลตลอด)

3. การต่อวงจร (Wiring)

  1. Soil Moisture Sensor (Capacitive):
    • VCC -> 3.3V
    • GND -> GND
    • AOUT (Analog Out) -> GPIO 34 (แนะนำขานี้เพราะเป็น Analog Input Only)
  2. Relay Module:
    • VCC -> 5V (รีเลย์ส่วนใหญ่ชอบไฟ 5V) หรือ 3.3V (ถ้าเป็นรุ่นที่รองรับ)
    • GND -> GND
    • IN -> GPIO 23 (Digital Output)

[Image Suggestion: Diagram showing ESP32, Capacitive Soil Sensor on pin 34, and Relay Module on pin 23]

4. การหาค่า “แห้ง” และ “เปียก” (Calibration)

นี่คือขั้นตอนที่สำคัญที่สุด! ค่าที่อ่านได้จากเซนเซอร์ (0-4095) แต่ละตัวไม่เท่ากัน เราต้องหาค่าจริงก่อนเขียนโค้ดครับ

วิธีทำ:

  1. เขียนโค้ดสั้นๆ เพื่อ analogRead(34) แล้วพ่นออกทาง Serial Monitor
  2. อ่านค่าตอนแห้ง: ถือเซนเซอร์ไว้ในอากาศ (ยังไม่จุ่มน้ำ) -> จดค่าไว้ (เช่น ได้ค่าประมาณ 3000)
  3. อ่านค่าตอนเปียก: จุ่มเซนเซอร์ลงในแก้วน้ำ -> จดค่าไว้ (เช่น ได้ค่าประมาณ 1200)

สมมติว่า:

  • แห้งสนิท (Air) = 3000
  • เปียกชุ่ม (Water) = 1200 สังเกตว่า ยิ่งเปียก ค่าเน็ตยิ่งน้อย (Inverse)

5. เขียนโค้ด Smart Farm (Blynk)

ตั้งค่า Blynk Dashboard:

  • V1 (Gauge): Soil Moisture (0-100%)
  • V2 (Button): Manual Pump Switch (Switch Mode)

โค้ดโปรแกรม:

C++
#define BLYNK_TEMPLATE_ID "TMPLxxxxxx"      // **แก้ไข**
#define BLYNK_TEMPLATE_NAME "Smart Farm"
#define BLYNK_AUTH_TOKEN "YourToken"        // **แก้ไข**

#include <WiFi.h>
#include <WiFiClient.h>
#include <BlynkSimpleEsp32.h>

char ssid[] = "YOUR_WIFI";
char pass[] = "YOUR_PASS";

const int sensorPin = 34; // ขาเซนเซอร์ความชื้น
const int relayPin = 23;  // ขารีเลย์คุมปั๊ม

// ค่าที่ได้จากการ Calibrate (แต่ละคนจะไม่เท่ากัน ต้องแก้ตรงนี้!)
const int dryValue = 3000; // ค่าตอนแห้ง
const int wetValue = 1200; // ค่าตอนเปียก

BlynkTimer timer;
bool isManualMode = false; // ตัวแปรเช็คว่ากำลังเปิดปั๊มด้วยมือไหม

// รับคำสั่งปุ่มจากแอพ (V2)
BLYNK_WRITE(V2) {
  int p = param.asInt();
  if (p == 1) {
    digitalWrite(relayPin, HIGH); // เปิดปั๊ม (Active High) *บางรุ่นเป็น Active Low ต้องแก้เป็น LOW
    isManualMode = true;          // เข้าโหมด Manual
    Serial.println("Manual Pump: ON");
  } else {
    digitalWrite(relayPin, LOW);  // ปิดปั๊ม
    isManualMode = false;         // กลับสู่โหมด Auto
    Serial.println("Manual Pump: OFF");
  }
}

void checkSoil() {
  // ถ้าเปิดปั๊มด้วยมืออยู่ ไม่ต้องเช็ค Auto
  if (isManualMode) return; 

  int rawValue = analogRead(sensorPin);
  
  // แปลงค่า Analog เป็นเปอร์เซ็นต์ (0-100%)
  // map(ค่าดิบ, ค่าแห้ง, ค่าเปียก, 0, 100)
  int percent = map(rawValue, dryValue, wetValue, 0, 100);
  
  // กันค่าเกินขอบเขต (Clamp)
  if (percent > 100) percent = 100;
  if (percent < 0) percent = 0;

  // ส่งขึ้น Blynk
  Blynk.virtualWrite(V1, percent);
  Serial.print("Raw: "); Serial.print(rawValue);
  Serial.print(" | Moisture: "); Serial.print(percent); Serial.println("%");

  // --- Automation Logic ---
  // ถ้าความชื้นต่ำกว่า 40% (ดินแห้ง) -> เปิดปั๊ม
  if (percent < 40) {
    digitalWrite(relayPin, HIGH);
    Blynk.virtualWrite(V2, 1); // อัพเดทสถานะปุ่มในแอพให้ ON ตาม
    Serial.println("Auto: Soil is Dry -> Pump ON");
  } 
  // ถ้าความชื้นเกิน 80% (ดินชุ่มแล้ว) -> ปิดปั๊ม
  else if (percent > 80) {
    digitalWrite(relayPin, LOW);
    Blynk.virtualWrite(V2, 0); // อัพเดทสถานะปุ่มในแอพให้ OFF ตาม
    Serial.println("Auto: Soil is Wet -> Pump OFF");
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  digitalWrite(relayPin, LOW); // ปิดปั๊มก่อนเริ่ม

  Blynk.begin(BLYNK_AUTH_TOKEN, ssid, pass);
  timer.setInterval(10000L, checkSoil); // เช็คทุก 10 วินาที
}

void loop() {
  Blynk.run();
  timer.run();
}

6. ข้อควรระวัง (Active High vs Active Low)

Relay Module ในท้องตลาดมี 2 แบบ:

  1. Active High: สั่ง HIGH แล้วทำงาน (ติด), สั่ง LOW แล้วดับ
  2. Active Low: สั่ง LOW แล้วทำงาน (ติด), สั่ง HIGH แล้วดับ (เจอบ่อยมาก!)

วิธีเช็ค: ลองสั่ง digitalWrite(relayPin, HIGH) ถ้าไฟสถานะที่รีเลย์ติด แสดงว่าเป็น Active High แต่ถ้าไฟดับ แสดงว่าเป็น Active Low (ต้องแก้โค้ดกลับกัน)

7. โจทย์ท้าทาย (Challenge)

  1. เซฟตี้ปั๊ม: ถ้าปั๊มทำงานต่อเนื่องเกิน 1 นาที แต่ความชื้นยังไม่ขึ้น (แสดงว่าน้ำหมดแท็งก์ หรือสายยางหลุด) ให้สั่งตัดปั๊มทันทีเพื่อป้องกันปั๊มไหม้ และแจ้งเตือนผ่าน Blynk
  2. ตั้งเวลารดน้ำ: เพิ่ม Time Input Widget ใน Blynk เพื่อตั้งเวลาให้รดน้ำเฉพาะช่วงเช้า (เช่น 08:00) ได้หรือไม่?

สรุปท้ายบท

การทำ Smart Farm ไม่ใช่เรื่องยากทางเทคนิค แต่เป็นเรื่องของ “การเลือกอุปกรณ์ให้ทนทาน” และ “การ Calibrate ค่า” ให้แม่นยำครับ ถ้านักศึกษาเข้าใจหลักการ Analog Sensor และ Relay นี้แล้ว สามารถเอาไปประยุกต์ใช้กับระบบพ่นหมอกโรงเห็ด หรือระบบเติมอากาศบ่อปลาได้สบายๆ ครับ

ภารกิจต่อไป: เราเดินทางมาถึงบทสุดท้ายแล้วครับ! ในบทความหน้า บทที่ 18 จะเป็น บทสรุปปิดคอร์ส เราจะมาทบทวนสิ่งที่เรียนไปทั้งหมด พร้อมแนวทางการต่อยอดทำ “Project จบระดับ ปวส.” ให้น่าสนใจและผ่านฉลุย รวมถึงอาชีพที่รองรับทักษะ IoT นี้ครับ

หมายเหตุสำหรับคุณครู:

  • จุดที่ต้องเน้นย้ำนักศึกษาคือการ Calibrate (หาค่าแห้ง/เปียก) ครับ ถ้าใช้ค่าดิบตามโค้ดตัวอย่างเลยโดยไม่วัดของจริงก่อน ใช้งานไม่ได้แน่นอน 100% ครับ
  • Relay Module เป็นอุปกรณ์ที่มีไฟ 220V เข้ามาเกี่ยวข้องในการใช้งานจริง ครูควรเน้นเรื่องความปลอดภัยทางไฟฟ้า (การขันสกรูให้แน่น, การไม่จับขณะจ่ายไฟ) เป็นพิเศษครับ

Related Posts