วงล้อ มหัศจรรย์

นำเสนอแนวคิด  การเรียนรู้ดิจิตอลแบบใหม่
โดยใช้ระบบกลไกและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ง่าย ๆ
เพื่อให้เข้าใจถึงการทำงานของวงจรดิจิตอลเบื้องต้น
พร้อมกับความสนุกเพลิดเพลินในการเรียนรู้

แนวคิดในการใช้กลไกกับวงจรดิจิตอล จากนิตยสาร Hobby Electronics ปีที่ 11 ฉบับที่ 126 ธ.ค. 2545

ในการทดลองดิจิตอล สิ่งที่จำเป็นในอดีตและปัจจุบัน คือต้องมีบอร์ดทดลอง ภาคจ่ายไฟ เกตต่าง ๆ แถมยังต้องมีสายไฟที่ใช้ในการเชื่อมต่อวงจรบนโฟโต้บอร์ด แต่ถ้าใครทันสมัยหน่อยอาจะหาคอมพิวเตอร์สักเครื่องบวกกับโปรแกรมที่ใช้ตรวจสอบการทำงานของวงจรดิจิตอลที่เราออกแบบไว้ (ขอแนะนำโปรแกรมมีชื่อว่า MAXPULS2 ) เมื่อเราใช้โปรแกรมเขียนวงจรและวิเคราะห์การทำงานได้ตามที่เราออกแบบไว้แล้วก็นำไปทำส่วนของชิ้นงานจริง ๆ ได้เลย อาจต่อวงจรโดยการหาเกตมาต่อรวม ๆ กันหรือใช้แบบทันสมัย แต่ก็มาคู่กับค่าใช้จ่ายที่มากอยู่สักหน่อยคือใช้ชิพที่เรียกว่า FPGA ซึ่งเริ่มมีออกมาจำหน่ายกันแล้วตามท้องตลาดแต่ในส่วนของโครงงานนี้จะเหมาะสมกับการเรียนดิจิตอลเบื้องต้นจริง ๆ
ในการออกแบบโครงงานชุดนี้ได้แบ่งการออกแบบออกเป็น 2 ส่วนคือ ส่วนที่เป็นระบบกลไกและวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แต่ก่อนอื่นจะขอกล่าวถึงระบบกลไกเสียก่อนครับ โดยเริ่มจากแนวคิดการสะท้อนและดูดกลืนของแสง
ในที่นี้จะใช้แสงอินฟาเรด ซึ่งเจ้าตัวแสงอินฟาเรดนี้มีคุณสมบัติคือ เมื่อตัวแสงวิ่งมากระทบวัตถุใด ๆ ที่มีสีแตกต่างกัน แสงที่วิ่งตกกระทบนั้นจะถูกวัตถุดูดกลืนหรือพูดกันง่าย ๆ ก็คือมีการสะท้อนแสงอินฟาเรดกลับมาสู่ตัวรับแสงอินฟาเรดได้แตกต่างกันนั้นเอง จากคุณสมบัติในข้อนี้ผมจึงได้ทำการทดลองดูและสรุปได้ว่า เมื่อแสงอินฟาเรดมากระทบกับวัตถุที่มีสีขาวจะมีการสะท้อนแสงกลับมาสู่ตัวรับแสงอินฟาเรดได้มาก แต่ในทางกลับกันจะเกิดการสะท้องกลับได้น้อยมากเมื่อแสงอินฟาเรดมีการกระทบกับวัตถุสีดำ ดังนั้นเราจึงได้ออกแบบระบบกลไกขึ้นมาเพื่อทำงานตามสิ่งที่ได้ทดลองก่อนหน้านี้ ซึ่งก็จะได้วงกลมที่มีช่องเป็นช่วง ๆ ตามรูปที่เห็นในโครงงาน ซึ่งต้องมีการระบายสีสลับกันระหว่างสีดำหรือสีขาวตามที่เราต้องการ ซึ่งการทาหรือระบายสีดำหรือสีขาวนั้นจะขึ้นอยู่กับความต้องการเรียนรู้ในวงจรส่วนใด โดยจะขอกล่าวในส่วนต่อไปนะครับ ต่อไปมาดูกันในส่วนที่2 ก็คือ ส่วนของตัววงจรได้เสนอแนวคิดการทดลองออกเป็น 3 ส่วน โดยมีส่วนของการถอดรหัส BCD เป็นเลขฐาน 16, การถอดรหัสเลขฐาน 7 เป็น ฐาน 10, การทดลองการควบคุมการทำงานของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ ซึ่งผมได้ทำการเสนอเพียงการทดลองแบบง่าย ๆ ถ้าใครต้องการที่จะทำเพิ่มก็ลองทำกันดูนะครับ โดยเราจะใช้ภาคส่งแสงและรับแสงอินฟาเรดมาเป็นตัวจับแสง ซึ่งอาจจะลองทำเพิ่มเป็นวงจรขับมอเตอร์ดีซีกลับซ้ายขวา, วงจรขับมอเตอร์ดีซีแบบเป็นจังหวะ, วงจรการควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้า, วงจรทำไฟกระพริบ ซึ่งก็ลองคิดเพิ่มเติมกันดูนะครับ

โครงสร้างและชิ้นส่วน

ดังรูปที่ 1(ก) สำหรับส่วนฐานที่เราทำขึ้นมานี้ เราจะใช้แผ่นอาคิริคที่มีความหนา 5 มิลลิเมตร กว้าง 19 เซนติเมตร ยาว 23 เซนติเมตร หากเราไม่สามารถหาแผ่นพลาสติกได้ เราก็สามารถใช้แผ่นไม้อัดที่มีขนาดตามแบบแทนได้ครับ แล้วแต่ความสะดวกของแต่ละคน
รูปที่ 1(ข) ในส่วนของแท่งแกนตั้ง เราทำขึ้นมาสำหรับเป็นตัวยึดแกนเหล็กกับวงล้อให้สามารถตั้งและหมุนได้ โดยจะใช้แท่งอาคิริคที่มีขนาดกว้าง 1.5 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร สูง 16.5 เซนติเมตร ตัดให้ได้ตามขนาดจำนวน 1 แท่ง จากนั้นเราจะใช้น้ำยาเชื่อมพลาสติกเป็นตัวยึดระหว่างแท่งแกนกับส่วนฐานเอาไว้ (น้ำยาเชื่อมพลาสติกสามารถหาซื้อได้ตามร้านขายพลาติกทั่วไป) ในส่วนของแท่งแกนตั้งนี้ หากเราไม่มีวัสดุดังกล่าวเราอาจจะหาท่อสวมสายไฟหรือท่อพีวีซีมาใช้แทนกันได้ครับ ต่อไปคือขั้นตอนของการเจาะรู โดยเราจะใช้ดอกสว่านที่มีขนาด 3 มิลลิเมตร ตำแหน่งของจุดที่เจาะให้วัดลงมาจากปลายแท่งแกน 2.5 เซนติเมตร แล้วทำการเจาะรูตามรูป
รูปที่ 1(ค) การที่จะให้แท่งแกนตั้งนั้นตั้งตรงและไม่โอนเอียงไปด้านใดด้านหนึ่ง เราควรทำตัวยึดบริเวณส่วนฐานเอาไว้จะทำให้แท่นแกนตั้งสามารถตั้งตรงได้ โดยเราจะใช้แท่งอาคิริคที่มีขนาดกว้าง 1.5 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร สูง 4 เซนติเมตร แล้วนำไปยึดติดกับแท่งแกนตั้งดังรูป แล้วใช้น้ำยาพลาสติกเชื่อมติดระหว่างแท่งแกนและส่วนฐานเอาไว้ให้แน่น
รูปที่1(ง) ในส่วนของตัวหมุนเราจะใช้ล้อรถกระป๋องที่เราไม่ใช้แล้วที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง

ขนาด2.5เซนติเมตร หากเราไม่มีแผ่นอาคิริคขนาดตามแบบเราก็อาจจะหาวัสดุอื่น ๆ ที่มีรูปทรงกลมและ ขนาดคล้ายตามแบบมาใช้แทนกันก็ได้ครับ โดยเรานำมาเจาะรูตรงกลางให้มีขนาดความกว้างของรูที่จะเจาะเท่ากับแกนเหล็กคือ 3 มิลลิเมตร
สำหรับแท่งแกนเหล็กที่เราใช้นั้น
เราก็หาได้จากนอตเกลียวขนาด 3 มิลลิเมตรและมีความยาว 5 เซนติเมตร เราจะใช้เป็นแกนในการหมุนวงล้อ
รูปที่ 1(จ) ตัวยึดแกนเหล็ก เราจะใช้อาคิริคที่มีความหนา 10 มิลลิเมตร กว้าง 1 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร ตัดจำนวน 1 ชิ้น แล้วเจาะรูตรงกลางโดยใช้ดอกสว่านที่มีขนาด 3 มิลลิเมตร และเจาะอีกด้านหนึ่งของแผ่นอาคิริคดังรูป จากนั้นทำการดราฟเกลียวสำหรับเป็นตัวยึดนอตกับแท่งแกนเหล็กให้แน่น นอตที่ใช้ยึดเราจะใช้ขนาด 3 มิลลิเมตร เช่นกันและมีความยาว 1 เซนติเมตร

ลักษณะของการดราฟเกลียว ท่านผู้อ่านบางท่านอาจจะยังสงสัยอยู่ว่าทำกันอย่างไร ผมจะขออธิบายสั้นเพื่อที่ท่านจะได้ลองไปทำกันนะครับ วิธีการทำก็คือ เมื่อเราเจาะรูวัสดุได้ตามขนาดที่เรากำหนดไว้แล้วจากนั้นเราก็ใช้ตัวดราฟเกลียว 
 โดยใช้หัวดราฟที่มีขนาดใกล้เคียงกับรูที่
 เราเจาะไว้มาเป็นตัวดราฟให้ได้ตามขนาดที่เราต้องการ รูที่ได้จากการดราฟนั้นเราก็จะสามารถนำนอตมาขันได้พอดี สำหรับตัวดราฟเกลียวเราสามารถหาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์ก่อสร้างทั่ว ๆ ไปครับ
รูปที่ 1(ฉ) แผ่นสำหรับยึดตัวแผ่นฐานวงล้อ เราจะใช้แผ่นพารามิเซียมที่มีขนาด 2 มิลลิเมตร กว้าง 2 เซนติเมตร ยาว 2 เซนติเมตร จำนวน 2 ชิ้น จากนั้นก็เจาะรูตรงกลางให้มีขนาด 3 มิลลิเมตร เพื่อที่เราจะสวมเข้าไปที่แท่งแกนเหล็กได้ดังรูป ท่านผู้อ่านอาจจะสงสัยว่าทำไมต้องใช้แผ่นพารามิเซียม  
(เป็นแผ่นยางมีลักษณะคล้ายเนื้อโฟมละเอียดสามารถหาซื้อได้ตามร้านขายเครื่องเขียนทั่วไป) สาเหตุที่เราใช้แผ่นพารามิเซียม เนื่องมาจากว่า แผ่นพารามิเซียมจะมีลักษณะพิเศษคือ จะมีความหนืดของยางอยู่ซึ่งจะทำให้สามารถยึดแผ่นฐานของวงล้อได้ดี เมื่อเราหมุนแกนจะทำให้ส่วนของแผ่นฐานวงล้อหมุนตามไปด้วย

รูปที่ 1(ช) ในส่วนแผ่นฐานวงล้อ เราจะใช้แผ่นอาคิริคที่มีความหนาขนาด 2 มิลลิเมตร ตัดเป็นรูปวงกลม โดยให้มีขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง 21 เซนติเมตร ตัดตามรูป เราสามารถใช้แผ่นไม้อัดแทนได้
รูปที่ 2 เป็นส่วนของแผ่นวงล้อ ในส่วนนี้ถือว่าเป็นส่วนที่สำคัญมาก
เพราะเราจะใช้เป็นตัวกำหนด จำนวนของตัวเลขที่เราต้องการจะให้แสดงผลออกมาที่ 7-Segment ตามที่เราได้ระบายสีไว้ในแผ่นวงล้อนี้ โดยเราจะวาดแบบลงบนกระดาษขาว A4 ขนาด 70 แกรม ซึ่งจะมีขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตรจากนั้นทำการแบ่งช่องภายในพื้นที่วงกลมให้ได้ช่องละ 30 องศา จะได้จำนวนช่องทั้งหมด 12 ช่องพอดี ดังรูป
จากนั้นวาดรูปวงกลมลงไปภายในพื้นที่จำนวน 4 วง นับแล้วเราจะได้วงกลมทั้งหมด 5 รูป ภายในพื้นที่แผ่นวงล้อนี้ดังรูป โดยขนาดของวงกลมรูปที่1 ที่เราจะวาดให้เริ่มวัดออกมาจากจุดศูนย์กลางโดยใช้วงเวียนเป็นตัววาด ขนาดของวงเวียนที่ใช้ในวงกลมแรกให้เรากางเวียงเวียนออกให้มีขนาด 1.3 เซนติเมตร วงกลมในรูปที่ 2 กางวงเวียนให้มีขนาด 2.8 เซนติเมตร

วงกลมในรูปที่ 3 กางวงเวียนให้มีขนาด 4.4 เซนติเมตร วงกลมในรูปที่ 4 กางวงเวียนให้มีขนาด 5.7 เซนติเมตรดังรูปและเส้นรอบวงให้เรากางวงเวียนให้ได้ขนาด 7.5 เซนติเมตรจะได้พื้นที่เส้นผ่านศูนย์กลาง 15 เซนติเมตรพอดี
จากนั้นให้ทำการกำหนดช่องที่เราจะระบายสีดำว่าเราต้องการให้ตัวเลขที่จะแสดงออกมาเป็นตัวเลขที่มีค่าเท่าไหร่บ้าง
รูปที่ 3 เวลาที่เราระบายให้สังเกตดูว่า จากเส้นรัศมีของวงกลมเราจะนับจำนวนช่องออกมาได้ 5 ช่องในแต่ละแถว ซึ่งรูปวงกลมที่อยู่ด้านในสุดเราจะไม่ใช้เพราะจะใช้เป็นพื้นที่สำหรับติดกับแกนหมุน ให้เราระบายสีดำทับลงไปเพื่อป้องกันการสะท้อนของพื้นเดิมซึ่งเป็นสีขาว ดังนั้นเราจะเหลือพื้นที่ที่เราจะใช้ระบายได้จำนวน 4 ช่องด้วยกันในแต่ละแถวดังรูป นั่นหมายถึง! ช่องที่อยู่ถัดจากวงกลมด้านในสุด จะเป็นช่องที่แทนค่าด้วย เลข 1 และช่องรองลงมาจะมีค่าเป็น เลข 2 , 4 และ 8 เสมอตามลำดับในแต่ละแถว ตามหลักพื้นฐานวิธีการคิดเลขทางดิจิตอล
วิธีการระบายแบบง่าย ๆ ให้จำไว้เสมอว่า หากเราระบายสีดำลงไปที่ช่องใด นั่นหมายความว่า ช่องนั่นจะมีค่าเป็น 0 (ตามหลักการคิดทางดิจิตอล) ไม่ต้องนำมาคำนวณ
หากช่องใดที่ไม่ถูกระบายพื้นที่ตรงจุดนั้นก็จะมีลักษณะเป็นพื้นสีขาวคงเดิม นั่นแสดงว่าช่องนั้นจะมีค่าสามารถนำมาคำนวณได้
โดยจะมีค่าตามตัวเลขที่เราแทนค่าไว้ก่อนหน้านี้ ซึ่งก็แล้วแต่ว่าค่าของตัวเลขนั้นจะเป็นเลขอะไร อาจจะเป็นเลข 1 , 2 , 4 หรือ 8 ก็ได้ แล้วแต่ตำแหน่งว่าขณะนั้นเราอยู่ ณ จุดใด

รูปที่ 4(ก) ในแถว A จุดที่ถูกระบายสีดำคือ ช่องที่มีค่าเป็นเลข 1 เลข 4 และ เลข 8 ทั้งสามค่านี้จะมีค่าออกมาเป็นเลข 0 ไม่ต้องนำมาคำนวณ
สำหรับจุดที่ไม่ถูกระบายคือ จุดที่มีค่าเป็น 2 นั่นหมายความว่า เมื่อพิจารณาทั้งแถว A แล้วค่าที่ออกมาในแถวนี้จะแสดงผลออกทาง 7-Segment เป็นเลข 2 ดังรูป 4(ข)

รูปที่ 5 แถว B จุดที่ถูกระบายสีดำคือ ช่องที่มีค่าเป็นเลข 2 และ เลข 8 แสดงว่า ทั้ง 2 ค่านี้จะมีค่าเป็น 0 ไม่ต้องนำมาคำนวณ จุดที่ไม่ถูกระบายคือ ช่องที่มีค่าเป็น 1 และ 4 แสดงว่าทั้ง2 ค่าสามารถนำไปคำนวณได้
พิจารณาทั้งแถวB แล้วจะได้ค่าออกมาดังรูป B แสดงว่า ค่าที่แสดงออกมาที่ 7-Segment จะเป็นเลข 5

รูปที่ 6 แผ่นวงล้อที่ 1 ค่าที่กำหนดจากการระบายจะมีค่าตั้งแต่ เลข 0-11 ตามลักษณะที่เราระบาย

รูปที่ 7 แผ่นวงล้อที่ 2 ค่าที่กำหนดจากการระบายจะมีค่า 8 , 4 , 2 ,1 และ 8 , 4 , 2 , 1 และ 8 , 4 , 2 , 1 ตามลักษณะที่เราระบาย ซึ่งในแผ่นวงล้อที่ 2 นี้เราสามารถนำไปขับการหมุนของ สเต็ปปิ้งมอเตอร์ให้สามารถหมุนเดินหน้าและเดินกลับหลังได้ครับ หากท่านผู้อ่านมีเวลาว่าง ๆ ลองนั่งคิดหาวิธีการขับเสต็ปปิ้งมอเตอร์แบบอื่น ๆ ดูนะครับ
เมื่อเราระบายสีเสร็จแล้ว เวลาจะติดแผ่นวงจรกับแผ่นฐานวงจร เราจะใช้เทปกาว 2 หน้า หรือเทปกาวที่มีลักษณะบางกว่าเทปกาว2หน้า ที่เราเรียกกันว่าเทปกาวขี้มูกมาเป็นตัวยึดติด เพื่อป้องกันการงอของแผ่นวงจร เพราะว่าถ้าหากแผ่นวงจรมีลักษณะการงออาจจะทำให้ค่าที่แสดงออกมาทาง 7-Segment ไม่ตรงตามค่าที่เราออกแบบไว้ได้ถือว่าจุดที่ไม่ควรมองข้ามครับ

รูปที่ 8(ก) สำหรับตัวยึดแผ่นวงล้อนั้น เราจะใช้แหวนขนาด 3 มิลลิเมตรและนอตตัวเมียขนาด 3 มิลลิเมตร เป็นตัวยึดแผ่นวงล้อนี้
เราจะใช้ปิดบริเวณด้านปลายของแนวแกนเหล็กเพื่อป้องกันไม่ให้แผ่นวงล้อหลุดออกมา

รูปที่ 8(ข) แผ่นติดแผงวงจร เราจะใช้อาคิริคที่มีความหนาขนาด 5 มิลลิเมตรกว้าง 7 เซนติเมตร ยาว 18 เซนติเมตร โดยใช้น้ำยาเชื่อมพลาสติกเชื่อมติดระหว่างแผ่นติดแผงวงจร
กับส่วนฐานในการทำชิ้นส่วนนี้เราสามารถใช้แผ่นไม้อัดที่มีขนาดใกล้เคียงแทนได้

รูปที่ 8(ค) ลักษณะการติดแผงวงจรลงแผ่นฐานติดแผงวงจร เราจะใช้ขนาดของตัวรองแผ่นปริ้นท์ที่มีขนาดความยาว 8 มิลลิเมตร (เป็นขารองแผ่นปริ้นต์ขนาดเล็กสุด ที่มีขายตามร้านขายอะไหล่อิเล็คทรอนิกส์ทั่วไป) หรือหากเราไม่มีตัวขารองแผ่นปริ้นท์เราอาจจะดัดแปลงโดยหันมาใช้ปลอกของปากกามาตัดให้มีขนาดตามแบบแทนก็ได้นะครับ จากนั้นก็ใช้นอตสวมลงไป โดยนอตเราจะใช้ขนาด 3 มิลลิเมตร และมีความยาว 1.5 เซนติเมตร ขั้นตอนต่อมาคือ ใช้นอตตัวเมียที่มีขนาด 3 มิลลิเมตรล็อคติด เพื่อยึดระหว่างแผงวงจรกับแผ่นฐานติดแผงวงจรให้แน่น

รูปที่ 8(ง) ตัวยึดแผ่นติดแผงวงจร เราจะใช้แท่งอาคิริคที่มีความหนา 15 มิลลิเมตร กว้าง 1.5 เซนติเมตร ยาว 1.5 เซนติเมตร สูง 7 เซนติเมตร เพื่อเป็นตัวยึดแผ่นติดแผงวงจรกับส่วนฐานให้แน่นโดยใช้น้ำยาเชื่อมพลาสติกเป็นตัวเชื่อมติด

รูปที่ 8(จ) สวิตซ์โยก เราจะนำสวิตซ์โยกไปยึดติดไว้กับแผ่นฐานติดแผงวงจร โดยต้องเจาะบริเวณแผ่นฐานติดแผงวงจร ดังรูปให้ใช้ดอกสว่านขนาด 6 มิลลิเมตรเจาะตามแบบ

รูปที่ 8(ฉ) รังถ่านเราจะใช้รังถ่านขนาด 4 ก้อน โดยจะติดไว้บริเวณด้านหลังของแผ่นติดแผงวงจร โดยใช้เทปกาว 2 หน้าเป็นตัวยึดติด

รูปที่ 8(ช) ลักษณะของเสต็ปปิ้งมอเตอร์ เราจะวางไว้บริเวณด้านใต้ของแผงวงจร โดยใช้เทปกาว2หน้าเป็นตัวเชื่อมติดดังรูป

หลักการทำงานของวงจร

ในการทำงานในส่วนของวงจรเราจะมีภาคส่งอินฟาเรด 4 ชุด โดยจะนำเอา แอลอีดีที่กำเนิดแสงอินฟาเรดมาต่ออนุกรมกัน 4 ตัว โดยมี R17 เป็นตัวจำกัดกระแส โดยให้มีการส่งแสงอินฟาเรดที่อ่อน ๆ เพื่อจะได้ไม่กวนกันเวลาเกิดการสะท้อนบนแผ่นกระดาษรับแสง ภาครับแสงอินฟาเรดจะมีการทำงานเหมือนกันมีทั้งหมด 4 ชุด ซึ่งจะขออธิบายเพียงชุดแรกครับ ตัวรับแสงจะเป็นโฟโต้ไดโดด เมื่อเจ้าตัวโฟโต้ไดโอดไม่ได้รับแสงอินฟาเรดจะทำให้ทรานซิสเตอร์ TR1ทำงานซึ่งทำให้จุด A เสมือนว่าเป็นลอจิกต่ำหรือศูนย์ แต่เมื่อมีแสงอินฟาเรดสะท้อนเข้าตัวโฟโต้ไดโอดจะทำให้ทรานซิสเตอร์ TR1 ไม่ทำงานทำให้เกิดเสมือนว่าเป็นลอจิกสูงหรือหนึ่ง ที่จุดA,B,C และ D จะถูกต่อเข้ากับ IC, ใช้เบอร์ 74LS248 ซึ่งไอซีเบอร์นี้อยู่ในกลุ่มของ ไอซีที่เรียกว่า ไอซี TTL โดยเจ้าตัวไอซีนี้จะทำหน้าที่ ถอดรหัสเลข BCD เป็นการแสดงผลบนตัวแสดงผลที่เรียกว่า 7-Segment โดยเราสามารถอ่านค่าเลขได้ทันทีโดยแสดงได้ในส่วนเลข 0-9 แต่ในส่วนของ 10-15 จะเป็นตัวเลขจำเพาะ ซึ่งหาดูได้ในส่วนตัวข้อมูลของไอซีได้ครับ

ต่อไปเรามาดูในส่วนของ IC2 ใช้เบอร์ 74LS138 โดยทำหน้าที่เป็นตัวถอดรหัสจากรหัสเลข 3 ตัวหรือเลขฐาน 7 เป็นฐาน 10 โดยผมได้ต่อให้ขาที่ แสดงข้อมูลคือที่ Y0-Y7 เป็นการต่อแบบรับกระแส เช่นเมื่อ Y0 เป็นลอจิกสูง L1 จะไม่เกิดแสงขึ้น เพราะความต่างศักย์ เทียบเท่ากัน กระแสยังไม่ไหลแต่เมื่อ Y0 เป็นลอจิกต่ำขา Y0 จะทำหน้าที่เป็นตัวรับกระแส โดยจะมีกระแสไหลผ่าน R9,L1และเข้าที่ขา Y0 ซึ่งทำให้ L1 ติดสว่างขึ้นมา ต่อ ไปขอพิจารณาในส่วนสุดท้าย ซึ่งก็คือ ส่วนของการขับเสต็ปปิ้งมอเตอร์ ในส่วนนี้จะใช้ IC3 เบอร์ULN 2003 ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรับกระแสเช่นกัน โดยจะสั่งงานการทำงานของเสต็ปปิ้งมอเตอร์ตามข้อมูลที่ได้รับมา เช่นเมื่อข้อมูลจากภาครับแสงอินฟาเรดจุด A เป็นลอจิกสูงเข้ามาที่ขา 1 ของ IC3 จะทำให้ขา 16 เป็นลอจิกต่ำทันที ซึ่งขดลวดตัวที่ 1 ของเสต็ปปิ้งมอเตอร์จะมีกระแสไหลผ่าน โดยที่ขา 16 จะทำหน้าที่รับกระแสที่ไหลผ่านขดลวดนั้นทันที

ในการทดลองนี้ เนื่องจากต้องการให้เห็นลักษณะการทำงาน หรือการควบคุมแบบต่าง ๆ ของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ แต่ใช้แรงดันไฟเพียง 6 โวลท์เท่านั้น
จึงไม่สามารถนำเจ้าตัวเสต็ปปิ้งมอเตอร์ตัวนี้ไปขับงานจริงได้ แต่เราจะได้หลักการควบคุมแบบง่ายต่อความเข้าใจ ซึ่งทำทดลองตามแล้วคงจะถึงบางอ้อกันทุกคนเลยนะครับ

ทดสอบการทำงาน

นำวงล้อที่ระบายสีเรียบร้อยแล้วมาลองหมุนดูกับแผงวงจร 
ที่ติดตั้งตัวโฟโต้ไดโอดไว้ 4 จุด จุดละ 2 ตัว(ทั้งภาครับและภาคส่ง) หากค่าที่แสงออกมาที่ 7-Seegment นั้นตรงตามที่ได้ตั้งไว้ในการระบายสีแต่ละช่องของแต่ละแถว แสดงว่าการทำงานของโฟโต้ไดโอดทั้งภาครับและภาคส่ง กับแผ่นวงล้อที่ระบายถูกต้อง

ขั้นตอนการประกอบ

เมื่อเราเตรียมอุปกรณ์ต่าง ๆ ครบตามแบบแล้ว ก็มาถึงขั้นตอนของการประกอบให้เกิดขึ้นมาเป็นรูปร่าง “วงล้อมหัศจรรย์” ได้แล้วครับ

ขั้นแรก นำอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เตรียมไว้มาวางตามแบบโดยเริ่ม
จากการติดส่วนฐานกับแท่งแกนตั้งโดยใช้กาวเชื่อมพลาสติกเป็นตัวเชื่อมและ
จากนั้นให้นำตัวยึดแท่งแกนตั้งมาติดตามรูปเพื่อสร้างความแข็งแรงให้กับแท่งแกนตั้ง
(กาวพลาสติกหากไม่มีสามารถใช้กาวตราช้างแทนได้)

ขั้นตอนที่ 2 นำนอตขนาด 3 มิลลิเมตร ยาว 5 เซนติเมตร มาใส่ลงในล้อรถกระป๋องที่เจาะรู 3 มิลลิเมตรแล้วมาจากนั้นมาใส่ที่รูที่แท่งแกนตั้งที่เจาะไว้แล้ว โดยให้ด้านที่มีล้ออยู่ทางด้านซ้ายมือ

ขั้นตอนที่ 3 นำตัวยึกแกนเหล็กมาใส่ที่แกนเหล็กจากนั้นให้นำนอตขนาด 3 มิลลิเมตร ยาว 1 เซนติเมตรมาล็อคให้แน่น

ขั้นตอนที่ 4 นำแผ่นพารามีเซียมที่ตัดไว้แล้ว จำนวน 2 ชิ้นโดยเจาะรูตรงกลางขนาด 3 มิลลิเมตร จากนั้นนำมาใส่ที่บริเวณแกนเหล็ก

ขั้นตอนที่ 5ให้นำส่วนแผ่นฐานรองแผ่นวงล้อที่เจาะรูตรงกลางขนาด 3 มิลลิเมตร มาใส่ที่แท่งแกนเหล็ก

ขั้นตอนที่ 6 นำแผ่นวงล้อที่ระบายสีเรียบร้อยแล้ว เจาะรูตรงกลางขนาด 3 มิลลิเมตร
มาใส่ทับไปที่แผ่นฐานรองแผ่นวงล้อ จากนั้นให้ล็อคโดยใช้วงแหวนและนอตตัวเมียเป็นตัวยึดให้แน่น

ขั้นตอนที่ 7 ให้นำส่วนฐานติดแผงวงจรมาติดกับส่วนฐาน
โดยให้ใช้กาวเชื่อมพลาสติกเชื่อมจากนั้นยึดให้แน่น
โดยใช้ตัวยึดส่วนแผ่นฐานติดแผงวงจรอีก ให้วางตัวยึดแผ่นฐานวงจรไว้ด้านหลังของแผ่นฐานวงจรเชื่อมด้วยกาวเชื่อมพลาสติก

ขั้นตอนที่ 8นำแผงวงจรที่ประกอบเสร็จเรียบร้อยแล้วมาติดกับแผ่นฐานติดแผงวงจร

ขั้นตอนที่ 9 นำรังถ่านมาติดบริเวณด้านหลังของส่วนแผ่นฐานรองแผงวงจร

ขั้นตอนที่ 10 นำสวิตซ์โยกมาติดบริเวณรูที่เจาะไว้ขนาด 6 มิลลิเมตรในส่วนแผ่นฐานวงจร จากนั้นให้ทำการเดินสายไฟ

ขั้นตอนที่ 11 นำเสต็ปปิ้งมอเตอร์มาติดไว้ด้านใต้ของส่วนแผงวงจร

ขั้นตอนที่ 12 ทำการตกแต่งให้สวยงามแล้วรองหมุนดูว่าตัวเลขที่แสดงที่ 7-Segment ตรงกับแบบที่ระบายไว้หรือไม่
หาตรงตามนั้นก็ขอแนะนำให้ลองนำวิธีการนี้ไปสอนให้กับเด็ก ๆ ลองหัดทำกันด ูเพราะจะทำให้เด็กเกิดความรู้และความเพลิดเพลินความสนุกสนานไปพร้อม ๆ กันได้ครับ

เทคนิคและข้อเสนอแนะ

ณ ตำแหน่งของโฟโต้ไดโอดแต่ละจุด เราต้องใช้ผ้าเทปพันสายไฟสีดำพันไว้ เพื่อป้องกันการสะท้อนกลับของแสงได้ที่
จะทำให้เกิดความผิดพลาดในการแสดงผลได้
การทาสีดำ หรือระบายวงล้อให้เป็นสีดำ เพื่อที่จะนำไปขับให้เสต็ปปิ้งมอเตอร์เคลื่อนที่นั้น
สามารถทำได้มากมายหลายแบบแล้วแต่จิตนาการของแต่ละคน หากใครมีไอเดียในการออกแบบก็ลองหาวิธีการที่
จะทำให้สเต็ปปิ้งมอเตอร์หมุนในลักษณะต่าง ๆ แล้วลองทำเล่นดูนะครับเพราะในบางครั้งอาจจะทำให้เราเกิดไอเดียที่
จะนำไปดัดแปลงในงานส่วนอื่น ๆ ได้ แล้วคุณจะรู้ถึงความมหัศจรรย์ของวงล้อ
ที่เกิดขึ้นด้วยฝีมือของคุณเองนั้นมีจริง

รายการอุปกรณ์

R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 10 k 8 ตัว
R9, R10, R11, R12, R113, R14, R15, R16 1 k 8 ตัว
R17 100 1 ตัว
TR1, TR2, TR3, TR4 2N3904 4 ตัว
C1 10000uf/16v 1 ตัว
IC1 74LS248 1 ตัว
IC2 74LS138 1 ตัว
IC3 ULN2003 1 ตัว
ซ็อกเกต 16 ขา 3 ตัว
LED 3 มิลลิเมตรสีแดง 8 ตัว
7-Segment(คอมมอนคาโทด) 1 ตัว
LEDส่งอินฟาเรด 4 ตัว
โฟโต้ไดโอดรับอินฟาเรด 4 ตัว
เสต็ปปิ้งมอเตอร์ 1 ตัว
รังถ่าน ขนาด 4 ก้อน 1 อัน
สวิตซ์โยก 1 ตัว
ที่พักสาย 2 จุด 1 ตัว
นอต ขนาด 3 ม.ม. ยาว 5 ซ.ม. 1 ตัว
แผ่นวงจรพิมพ์ 1 แผ่น
กระดาษ, หมึกสีดำ
แผ่นพลาสติกตัดตามแบบ
สายไฟ, สว่าน, ที่ทำเกลียว, หัวแร้ง, ตะกั่ว, ฐานรองปริ้นท์,กาวเชื่อมพลาสติก