DIY IoT ไร้สายพลังงานแสงอาทิตย์ ด้วย โคมไฟสนามพลังแสงอาทิตย์

กลับมาพบกันอีกครั้งสำหรับบทความนี้เป็นเนื้อหาเบาๆ สนองความอยากรู้อยากเห็นส่วนตัวอีกเช่นเคย วันนี้จะมาเล่าถึงการประยุกต์ของที่หาได้ตามท้องตลาดบ้านเรานำมาสร้างระบบ เครือข่ายไร้สายที่ล่อเลี้ยงด้วยพลังงานธรรมชาติอย่างพลังงานแสงอาทิตย์กันครับ โดยโจทย์ที่ผมตั้งไว้คือ ต้องเป็นของที่หาได้ง่ายและไม่จำเป็นต้องใช้ทักษะมาก เพื่อที่ว่าเพื่อนๆจะสามารถทำตามได้อย่างง่ายดายและสนุกสนาน เคยไหมที่อยากจะทำระบบ ไร้สายเท่ห์ๆที่มีระบบจ่ายพลังงานด้วยโซล่าเซลล์ แต่ก็ต้องปวดหัวจากการจัดการของที่จะต้องมารวมกัน หลักๆก็ต้องมี

• แผงพลังงาน
• วงจรแปลงกระแส
• แบตเตอรี่สำหรับประจุไฟสำรอง
• กล่องหรือวัสดุเปลือกหุ้มที่สามารถทนต่อสภาพอากาศภายนอกได้
• อุปกรณ์ IoT ที่ต้องการใช้งาน

จะเห็นว่าองค์ประกอบเยอะแยะเลยทีเดียว ความวุ่นวายยังไม่จบแค่นั้นเราต้องรวบรวมของเหล่านี้เข้าด้วยกัน หล่อบ้างขี้เหล่บ้างปะปนกันไปแล้วแต่ว่าเราได้อะไรมาทำ ด้วยเหตุผลข้อนี้ผมจึงพับโครงการที่จะทดลองเกี่ยวกับเรื่องดังกล่าวไว้ระยะนึง จนวันหนึ่งบังเอิญได้ไปเดินในห้างค้าวัสดุแถวบ้านแล้วพบเข้ากับโคมสนามรูปทรงสะดุดตาจึงจับมาผลิกไปหมุนมา ทันใดนั้นความคิดก็แล่นเข้ามาในหัวทันทีสนุกล่ะงานนี้

ก่อนอื่นผมขอนำเสนอพระเอกของงานนี้นั่นคือ โคมไฟสนามพลังงานแสงอาทิตย์ที่จะรับบทบาทในการเป็นทั้งแหล่งพลังงานและเปลือกห่อหุ้มชิ้นงานที่แทบจะไม่ต้องทำอะไรเลยหลังจากที่ผมได้สะดุดตากับเจ้าแท่งหรรษาที่ห้างค้าวัสดุ แต่ไม่ได้ซื้อเจ้าชิ้นนั้นกลับมาด้วยเนื่องจากพบว่ามันเก็บและจ่ายไฟได้ไม่มากเพราะเราต้องการจะนำมาใช้กับ ESP8266 ซึ่งตามเอกสารจะบอกไว้ว่าจะใช้พลังงานขณะทำงานรับส่งข้อมูลอยู่ราวๆ 120mA ผมจึงทำการหาข้อมูลทันทีหลังจากกลับถึงบ้าน และได้พบกับข้อมูลว่ามันมีหลายรุ่นให้เลือกมากมายทีเดียว

แล้วผมก็ได้ตัวที่น่าจะตอบโจทย์ของผมเรื่องปริมาณกระแสและแรงดัน ได้เป็นตัวชุดโคม 24 LED แผงโซล่าเซลล์แรงดัน 6 V 120 mAh มาโดยภายในจะมีถ่าน Ni-MH 1.2V มา 3 ก้อน ความจุ 1800 mAh นับลูกคิดดีดนิ้วแล้วพอไหว แต่ต้องตัดวงจร LED ทิ้งเพราะไม่เช่นนั้นการใช้งานช่วงที่ไม่มีแสงจะแย่งพลังงานกันน่าดูทีเดียว

ภาพและข้อมูลสินค้าจาก http://www.solarexpertshop.com

หลังจากได้มาผมก็จับฉำแหละเพื่อดูไส้ใน สิ่งที่พบคือการเรียงวจจรอย่างง่ายที่ใช้ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ไม่กี่ชิ้นแต่ก็เพียงพอที่เราจะประยุกต์ใช้กัน

จากวงจรจะเห็นว่า โคมไฟนี้ใช้ทรานซิสเตอร์สองตัวทำหน้าที่เป็นสวิตซ์เปิดปิดหลอด Led โดยจะทำงานเมื่อแรงดันจากโซล่าเซลล์ลดต่ำลงทำให้ มีกระแสไหลผ่านทรานซิสเตอร์ T2 หลอด LED ก็จะติด ณ จุดนี้เราไม่ต้องสนใจเลยเพราะเราทำการตัดสายเชื่อมต่อหลอด LED ทั้งหมดออกไปแล้วเพื่อลดการดึงกระแสของแบตสำรอง

สิ่งที่เราต้องทำเพียงแค่ บัดกรีสายไฟบวก ไฟลบเข้าที่ขั้วของถ่านสำรอง จากนั้นก็นำไปพักรอเชื่อมต่อกับบอร์ด IoT ของเราได้เลยโดยจะต้องแน่ใจว่าเราต่อมันผ่านขาที่เป็นขาก่อนเข้า วงจรปรับแรงดันเพื่อป้องกันการทำลายบอร์ดจากแรงดันเกินโดยไม่ตั้งใจ

จากนั้นก็ประกอบแล้วเอาไปทดสอบกันเลย จากตัวอย่างผมใช้การทดสอบส่งข้อมูลของเซนเซอร์ตรวจจับอุณหภูมิและความชื้น(ขาประจำ) ส่งค่าไปแสดงผลที่เว็บ thingspeak.com ผลการทำงานเป็นไปได้ด้วยดี

ปล.จากการทดลองเรื่อยๆพบว่า เวลาที่จะมีการเปลี่ยนแหล่งพลังงานจากโซล่าเซลล์มาเป็นแบตสำรองจะเจออาการแรงดันตกฉับพลันทำให้บอร์ดหยุดการทำงานไปชั่วขณะ จากที่ได้ลองปรึกษาพี่ๆหลายท่านแนะนำว่าต้องใส่ตัวกรองเข้าไปหรือหาวงจรเข้ามาช่วยปรับแรงดันให้มันนุ่มนวลขึ้น ก็จะช่วยแก้ปัญหาไปได้ ตรงจุดนี้ผมกำลังทดลองอยู่ว่าแบบไหนที่จะทำให้มีเสถียรภาพมากที่สุดหากได้ข้อสรุปแล้วจะนำข้อมูลมารายงานอีกครั้งนึงนะครับสวัสดีครับ