โครงงาน IoT 04: ถังขยะอัจฉริยะเปิดฝาอัตโนมัติ

Project Overview

แนวคิดโครงงาน

โครงงานนี้ออกแบบถังขยะอัจฉริยะที่เปิดฝาโดยไม่ต้องสัมผัส โดยใช้ Ultrasonic Sensor ตรวจจับมือหรือวัตถุที่เข้าใกล้บริเวณฝาถัง เมื่อระยะอยู่ในช่วงที่กำหนด ระบบจะสั่ง Servo Motor ให้เปิดฝา จากนั้นหน่วงเวลาปิดฝาอัตโนมัติ สามารถเพิ่มเซ็นเซอร์วัดระดับขยะภายในถัง เพื่อแจ้งเตือนเมื่อขยะใกล้เต็ม และแสดงสถานะผ่าน OLED หรือ Dashboard ได้

Ultrasonic Sensor Servo Motor Arduino / ESP32 Waste Level Alert

ข้อมูลสรุปโครงงาน

ระดับความยากเริ่มต้น–กลาง

งบประมาณประมาณ 350–1,200 บาท

เหมาะกับPrototype ใช้งานจริง

ผลลัพธ์หลักเปิดฝาแบบไม่สัมผัส

ดูรายการส่งงาน

System Infographic

แผนภาพอธิบายการทำงานภาพรวมของระบบ

ภาพด้านล่างแสดงลำดับการทำงานของถังขยะอัจฉริยะ ตั้งแต่การตรวจจับมือด้วย Ultrasonic Sensor การประมวลผลระยะ การสั่ง Servo เปิดฝา การหน่วงเวลาปิดฝา และการแจ้งเตือนระดับขยะผ่าน Dashboard

Prototype Design

แบบ Prototype ถังขยะอัจฉริยะเปิดฝาอัตโนมัติ

ภาพนี้แสดงแนวคิดการออกแบบถังขยะอัจฉริยะสำหรับโครงงาน Project04 โดยรวมเซ็นเซอร์ Ultrasonic, Servo Motor สำหรับเปิด–ปิดฝา, OLED, LED แสดงสถานะ, Buzzer, บอร์ด ESP32/Arduino และส่วนตรวจระดับขยะ เพื่อให้นักศึกษานำไปใช้เป็นแนวทางสร้าง Prototype ที่เป็นระเบียบและสาธิตการทำงานได้จริง

Prototype ถังขยะอัจฉริยะเปิดฝาอัตโนมัติ IoT Project04

ส่วนตรวจจับระยะ

ใช้ Ultrasonic Sensor ตรวจจับมือหรือวัตถุที่อยู่ใกล้ฝาถัง เพื่อสั่งให้ระบบเปิดฝาโดยไม่ต้องสัมผัส และสามารถเพิ่มเซ็นเซอร์อีกตัวสำหรับตรวจระดับขยะภายในถังได้

ส่วนเปิด–ปิดฝา

ใช้ Servo Motor ควบคุมมุมฝาถัง เช่น เปิด 70–90 องศา และปิดกลับอัตโนมัติหลังหน่วงเวลา เพื่อให้ใช้งานสะดวกและลดการสัมผัสฝาถัง

ส่วนแสดงผลและ Dashboard

แสดงระยะ สถานะฝา และระดับขยะผ่าน OLED/LED/Buzzer พร้อมเชื่อมต่อ Wi‑Fi เพื่อส่งข้อมูลขึ้น Dashboard เช่น จำนวนครั้งที่เปิดฝาและสถานะถังใกล้เต็ม

Problem & Motivation

ปัญหาและแนวทางแก้ไข

ถังขยะทั่วไปต้องใช้มือสัมผัสฝาถัง ทำให้เกิดความเสี่ยงด้านสุขอนามัย โดยเฉพาะในห้องเรียน ห้องปฏิบัติการ หรือพื้นที่สาธารณะ นอกจากนี้ผู้ใช้มักไม่ทราบว่าถังใกล้เต็มหรือยัง โครงงานนี้จึงพัฒนาถังขยะที่เปิดฝาอัตโนมัติเมื่อตรวจพบมือหรือวัตถุ และสามารถต่อยอดด้วยการวัดระดับขยะเพื่อแจ้งเตือนเมื่อใกล้เต็ม

ลดการสัมผัส

เปิดฝาโดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง ลดโอกาสปนเปื้อนจากฝาถัง

ใช้งานสะดวก

เปิดฝาอัตโนมัติและปิดเองหลังครบเวลาที่กำหนด

รู้สถานะถัง

สามารถเพิ่มการตรวจระดับขยะเพื่อแจ้งเตือนเมื่อใกล้เต็ม

Objectives

วัตถุประสงค์ของโครงงาน

ตรวจจับมือ/วัตถุ

ใช้ Ultrasonic Sensor ตรวจจับวัตถุที่เข้าใกล้ฝาถังในระยะที่กำหนด

เปิด–ปิดฝาอัตโนมัติ

ควบคุม Servo Motor ให้เปิดฝาและปิดฝาหลังหน่วงเวลา

แจ้งเตือนถังใกล้เต็ม

เพิ่มการตรวจระดับขยะภายในถังและแจ้งเตือนด้วยไฟ เสียง หรือ Dashboard

แสดงผลสถานะ

แสดงสถานะฝา ระยะตรวจจับ จำนวนครั้งการใช้งาน และระดับขยะ

Scope

ขอบเขตของโครงงาน

ขอบเขตที่ควรทำให้สำเร็จ

อ่านค่าระยะจาก Ultrasonic Sensor ได้อย่างต่อเนื่อง
กำหนดระยะตรวจจับ เช่น 10–25 เซนติเมตร เพื่อสั่งเปิดฝา
ควบคุม Servo Motor เปิดฝาและปิดฝาอัตโนมัติหลังหน่วงเวลา
แสดงสถานะเปิด/ปิดฝา และจำนวนครั้งการใช้งาน
เพิ่มฟังก์ชันวัดระดับขยะภายในถังเพื่อแจ้งเตือนเมื่อใกล้เต็ม

ข้อจำกัดของ Prototype

ระยะตรวจจับอาจคลาดเคลื่อนตามมุมวัตถุและพื้นผิวสะท้อนเสียง
Servo ต้องเลือกแรงบิดให้พอเหมาะกับน้ำหนักฝาถัง
หากใช้ถังจริงควรออกแบบฐานยึด Servo ให้มั่นคง
การวัดระดับขยะอาจคลาดเคลื่อนหากขยะมีรูปทรงไม่สม่ำเสมอ

Equipment

อุปกรณ์และเทคโนโลยีที่ใช้

อุปกรณ์	หน้าที่	หมายเหตุ
Ultrasonic Sensor HC‑SR04	ตรวจจับมือ/วัตถุและวัดระดับขยะ	อาจใช้ 1–2 ตัว แยกตัวตรวจฝาถังและตัวตรวจระดับขยะ
Arduino UNO / ESP32	อ่านค่าระยะ ตัดสินใจ และควบคุม Servo	ESP32 เหมาะเมื่อต้องการ Dashboard ผ่าน Wi‑Fi
Servo Motor	เปิด–ปิดฝาถัง	เลือกแรงบิดให้เหมาะกับน้ำหนักฝา เช่น SG90/MG996R
LED / Buzzer	แจ้งสถานะการทำงานหรือถังใกล้เต็ม	ไฟเขียว/เหลือง/แดง หรือเสียงเตือน
OLED/LCD Display	แสดงระยะ สถานะฝา และระดับขยะ	เป็นอุปกรณ์เสริมเพื่อให้ Prototype สมบูรณ์ขึ้น
Blynk / ThingSpeak / Web Dashboard	แสดงข้อมูลและแจ้งเตือนผ่านเครือข่าย	เหมาะสำหรับทีมที่ใช้ ESP32

System Architecture

สถาปัตยกรรมระบบ

Input

Ultrasonic อ่านระยะมือ/วัตถุและระดับขยะ

Controller

Arduino/ESP32 ประมวลผลและตัดสินใจ

Output

Servo เปิด–ปิดฝา พร้อม LED/Buzzer แจ้งเตือน

Dashboard

แสดงสถานะฝา ระดับขยะ และประวัติการใช้งาน

Circuit Connection

ตารางการต่อวงจร

อุปกรณ์	ขาอุปกรณ์	ต่อกับ Arduino/ESP32	คำอธิบาย
Ultrasonic HC‑SR04	VCC / GND	5V / GND	จ่ายไฟให้เซ็นเซอร์
Ultrasonic HC‑SR04	Trig	D9 / GPIO5	ส่งสัญญาณ Trigger เพื่อเริ่มวัดระยะ
Ultrasonic HC‑SR04	Echo	D10 / GPIO18	รับสัญญาณสะท้อนกลับเพื่อคำนวณระยะ
Servo Motor	Signal	D6 / GPIO13	ควบคุมมุมเปิด–ปิดฝาถัง
LED / Buzzer	Signal	D4 / GPIO26	แจ้งเตือนเมื่อฝาเปิดหรือถังใกล้เต็ม
OLED I2C	SDA/SCL	A4/A5 หรือ GPIO21/22	แสดงระยะ สถานะฝา และระดับขยะ

ข้อควรระวัง: Servo Motor อาจใช้กระแสสูงกว่าที่บอร์ดจ่ายได้ ควรใช้แหล่งจ่ายไฟแยกและต่อ GND ร่วมกับบอร์ดควบคุม

Working Process

กระบวนการทำงานของระบบ

อ่านค่าระยะ

ระบบอ่านระยะจาก Ultrasonic Sensor ทุกช่วงเวลาที่กำหนด เช่น ทุก 0.5–1 วินาที

ตรวจสอบระยะ Threshold

หากพบมือหรือวัตถุอยู่ใกล้กว่าระยะที่กำหนด เช่น น้อยกว่า 20 ซม. ให้เตรียมเปิดฝา

สั่ง Servo เปิดฝา

หมุน Servo ไปยังมุมเปิด เช่น 80–100 องศา เพื่อให้ผู้ใช้ทิ้งขยะได้โดยไม่สัมผัส

หน่วงเวลาปิดฝา

เมื่อครบเวลาที่กำหนด เช่น 3–5 วินาที และไม่มีวัตถุอยู่ใกล้ฝา ระบบจะสั่งปิดฝา

ตรวจระดับขยะและแจ้งเตือน

หากเพิ่มเซ็นเซอร์วัดระดับขยะ ระบบจะแสดงสถานะว่าง/ปกติ/ใกล้เต็ม และส่งแจ้งเตือนผ่าน Dashboard

Example Code

ตัวอย่างโค้ด Arduino เบื้องต้น

#include <Servo.h>

const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
const int servoPin = 6;
const int buzzerPin = 4;

Servo lidServo;
int openDistance = 20;
int openAngle = 90;
int closeAngle = 0;

long readDistanceCM() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  return duration * 0.034 / 2;
}

void setup() {
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);
  lidServo.attach(servoPin);
  lidServo.write(closeAngle);
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  long distance = readDistanceCM();
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance);
  Serial.println(" cm");

  if (distance > 0 && distance <= openDistance) {
    lidServo.write(openAngle);
    digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
    delay(150);
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
    delay(3000);
    lidServo.write(closeAngle);
  }
  delay(500);
}

แนวทางต่อยอด: หากใช้ ESP32 สามารถเพิ่ม Dashboard เพื่อแสดงจำนวนครั้งที่เปิดฝา ระดับขยะ และแจ้งเตือนเมื่อถังใกล้เต็มได้

Dashboard Design

แนวทางออกแบบ Dashboard

Dashboard ควรแสดงข้อมูลที่จำเป็นต่อการติดตามการใช้งานถังขยะ เช่น ระยะตรวจจับ สถานะฝา ระดับขยะ จำนวนครั้งที่เปิดฝา และการแจ้งเตือนถังใกล้เต็ม

ระยะวัตถุปัจจุบัน เช่น 18 cm
สถานะฝา: OPEN / CLOSED
ระดับขยะ: ว่าง / ปกติ / ใกล้เต็ม / เต็ม
จำนวนครั้งที่เปิดฝาในแต่ละวัน
แจ้งเตือนเมื่อถังใกล้เต็มหรือ Servo ทำงานผิดปกติ

IoT Dashboard

Smart Trash Bin

ONLINE

Distance

18 cm

Lid

OPEN

Bin Level

62%

Open Count

24

Waste Level

Testing Plan

แผนการทดสอบระบบ

กรณีทดสอบ	วิธีทดสอบ	ผลที่คาดหวัง
ไม่มีวัตถุใกล้ฝาถัง	วางมือห่างเกินระยะ Threshold	ฝาถังปิดอยู่และ Servo ไม่ทำงาน
มีมือเข้าใกล้ฝาถัง	นำมือเข้าใกล้ระยะน้อยกว่า 20 ซม.	ฝาถังเปิดอัตโนมัติ
หน่วงเวลาปิดฝา	รอหลังเปิดฝา 3–5 วินาที	ฝาถังปิดเองโดยไม่ต้องกดปุ่ม
ทดสอบหลายระยะ	ทดสอบที่ 5, 10, 15, 20, 30 ซม.	ระบบเปิดเฉพาะระยะที่กำหนด
ถังใกล้เต็ม	จำลองขยะสูงขึ้นภายในถัง	ระบบแจ้งเตือนด้วยไฟ/เสียง/Dashboard

Development Plan

แผนพัฒนาโครงงาน

แบ่งงานเป็นรอบสั้น ๆ เพื่อให้ทีมตรวจความคืบหน้าได้ต่อเนื่องและลดความเสี่ยงตอนรวมระบบ

ช่วงเวลา	กิจกรรม	ผลลัพธ์ที่ต้องได้
สัปดาห์ที่ 1	วิเคราะห์ปัญหา กำหนด Requirement และออกแบบโครงสร้างถัง	Requirement, รายการอุปกรณ์, Sketch/Block Diagram
สัปดาห์ที่ 2	ต่อวงจร Ultrasonic และทดสอบค่าระยะ	ตารางทดสอบระยะและค่า Threshold ที่เหมาะสม
สัปดาห์ที่ 3	ติดตั้ง Servo กับฝาถังและเขียนโปรแกรมเปิด–ปิด	ฝาถังเปิด–ปิดได้ตามระยะและหน่วงเวลา
สัปดาห์ที่ 4	เพิ่ม Dashboard หรือการแจ้งเตือนระดับขยะ	Dashboard แสดงสถานะฝา ระดับขยะ และประวัติ
สัปดาห์ที่ 5	ทดสอบรวมระบบ ปรับปรุงกล่อง/สายไฟ และเตรียมนำเสนอ	Prototype พร้อมวิดีโอ รายงาน และสไลด์

รายการส่งงาน Project04

นักศึกษาควรส่งทั้งชิ้นงาน Prototype ไฟล์โค้ด วิดีโอสาธิต และรายงานสรุปผลการทดสอบ เพื่อแสดงให้เห็นว่าระบบทำงานได้จริง

แผนภาพการต่อวงจร Ultrasonic + Controller + Servo
โค้ด Arduino/ESP32 พร้อมคำอธิบาย Threshold และ Delay ปิดฝา
ภาพหรือวิดีโอสาธิตการเปิด–ปิดฝาแบบไม่สัมผัส
Dashboard หรือหน้าจอแสดงผลระยะ สถานะฝา และระดับขยะ
ตารางผลการทดสอบระยะตรวจจับและเวลาปิดฝาอย่างน้อย 5 กรณี

กลับขึ้นด้านบน

Optional Extensions

แนวทางต่อยอดเพื่อเพิ่มคะแนน

ตรวจระดับขยะ

เพิ่ม Ultrasonic อีกตัวเพื่อตรวจระดับขยะภายในถังและแจ้งเตือนเมื่อใกล้เต็ม

ประหยัดพลังงาน

เพิ่ม Sleep Mode หรือควบคุมรอบการอ่านค่าระยะเพื่อลดการใช้พลังงาน

แจ้งเตือนมือถือ

ส่ง Notification เมื่อถังใกล้เต็ม ฝาค้าง หรือมีการใช้งานผิดปกติ

วิเคราะห์การใช้งาน

ทำกราฟจำนวนครั้งการเปิดฝา รายชั่วโมง/รายวัน และช่วงเวลาที่มีการใช้งานสูง