esp32 อ่านค่าจากขาอนาล็อก
ในหัวข้อนี้ คุณจะได้เรียนรู้วิธีการอ่านค่าจากขาอนาล็อกบนบอร์ด ESP32 ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการอ่านค่าจากอุปกรณ์ อย่างตัวต้านทานปรับค่าได้ (Potentiometer) หรือเซนเซอร์อนาล็อกอื่น ๆ
การเรียนรู้เรื่องนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจการใช้งานบอร์ด ESP32 มากยิ่งขึ้น และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในโครงการต่าง ๆ ได้ง่ายขึ้น
- หากคุณยังไม่เคยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ esp32 ตัวนี้ แนะนำให้อ่าน — ESP32 คืออะไร? จุดเด่นและการใช้งานเบื้องต้น ก่อนเริ่มลงมือ
- ศึกษาแผนผังขา — ESP32 Pinout Devkit V1 เพื่อเลือกใช้งาน GPIO ได้อย่างถูกต้อง
- ถ้าคุณยังไม่รู้ว่า ESP32 ADC คืออะไร แนะนำให้เริ่มจากบทความนี้ก่อน: ESP32 ADC คืออะไร — พื้นฐานที่ต้องรู้ก่อนอ่านค่า Analog
VDO สอนพื้นฐานใช้งาน analogRead()
การอ่านค่าจากขาอนาล็อก
การอ่านค่าจากขาอนาล็อกบนบอร์ด ESP32 หมายถึงการวัดระดับแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงได้ในช่วง 0V ถึง 3.3V โดยแรงดันที่วัดได้จะถูกแปลงเป็นค่าตัวเลขระหว่าง 0 ถึง 4095
- แรงดัน 0V จะให้ค่าเป็น 0
- แรงดัน 3.3V จะให้ค่าเป็น 4095
- หากแรงดันอยู่ระหว่าง 0V และ 3.3V ค่าเลขที่ได้ก็จะอยู่ในช่วงนั้นเช่นกัน
ADC ของ ESP32 มีพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้น (Non-linear)
ในทางทฤษฎี เราคาดหวังว่าขา ADC (Analog-to-Digital Converter) ของ ESP32 จะทำงานอย่างเป็นเชิงเส้น ซึ่งหมายถึงค่าที่ได้จากการแปลงแรงดันไฟฟ้าควรเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นในอัตราส่วนคงที่
แต่ในความเป็นจริง ADC ของ ESP32 ไม่ได้ทำงานในลักษณะนั้น ค่าที่ได้จะมีพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งหมายความว่า ค่าที่อ่านได้อาจไม่ตรงตามที่คาดไว้เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
ฟังก์ชัน analogRead()
การอ่านค่าจากขาอนาล็อกบน ESP32 ด้วย Arduino IDE สามารถทำได้ง่าย ๆ โดยใช้ฟังก์ชัน analogRead() ฟังก์ชันนี้จะรับค่า GPIO ที่คุณต้องการอ่านเป็นอาร์กิวเมนต์ ดังตัวอย่างด้านล่าง:
| analogRead(GPIO); |
หมายเหตุ:
ขา ADC2 บน ESP32 ไม่สามารถใช้งานได้ในขณะที่เปิดใช้งาน Wi-Fi หากคุณใช้ Wi-Fi และพบปัญหาในการอ่านค่าจากขา GPIO ที่เชื่อมต่อกับ ADC2
คำแนะนำ:
ลองเปลี่ยนไปใช้ขา GPIO ที่เชื่อมต่อกับ ADC1 แทน วิธีนี้จะช่วยแก้ปัญหาได้
ตัวอย่างโครงงาน
มาลองทำตัวอย่างง่าย ๆ เพื่ออ่านค่าจากตัวต้านทานปรับค่าได้ (Potentiometer) และดูวิธีการทำงานกันนะครับ
การต่อวงจร
รายการอุปกรณ์ที่คุณต้องใช้ในการต่อวงจรมีดังนี้:
- บอร์ด ESP32 DOIT DEVKIT V1
- ตัวต้านทานปรับค่า (Potentiometer)
- แผ่นทดลอง (Breadboard)
- สายจั้มเปอร์ (Jumper wires)
เชื่อมต่อขาต่าง ๆ ของตัวต้านทานปรับค่าไปยังบอร์ด ESP32 ตามแผนผังที่แสดงด้านล่าง โดยขากลางของตัวต้านทานปรับค่าจะเชื่อมต่อกับ GPIO 35
การเลือกใช้ GPIO 35 จะทำให้คุณหลีกเลี่ยงปัญหาหากมีการใช้งาน Wi-Fi บนขา ADC2 (GPIO 34) ของ ESP32 และสามารถใช้งานได้ปกติ
ก่อนเขียนโปรแกรมให้บอร์ด esp32 อย่าลืมติดตั้ง IDE ให้ถูกต้องก่อน ตามคำแนะนำใน — Arduino IDE Download & Install
โค้ดตัวอย่าง ด้วย Arduino IDE
// ตัวต้านทานปรับค่า (Potentiometer) เชื่อมต่อกับ GPIO 35 (Analog ADC1_CH6) const int potPin = 35; // กำหนดหมายเลขขา GPIO ที่เชื่อมต่อกับตัวต้านทานปรับค่า // ตัวแปรสำหรับเก็บค่าที่อ่านจากตัวต้านทานปรับค่า int potValue = 0; void setup() { Serial.begin(115200); // เริ่มต้นการสื่อสารผ่านพอร์ตอนุกรมที่ความเร็ว 115200 บิตต่อวินาที delay(1000); // รอ 1 วินาที (1000 มิลลิวินาที) ก่อนเริ่มต้นการทำงาน } void loop() { // อ่านค่าจากตัวต้านทานปรับค่า potValue = analogRead(potPin); // อ่านค่าอนาล็อกจากขา GPIO 35 (ADC1_CH6)
// แสดงค่าที่อ่านได้ออกทางพอร์ตอนุกรม Serial.println(potValue); // พิมพ์ค่าของตัวแปร potValue ลงใน Serial Monitor
delay(500); // รอ 500 มิลลิวินาทีก่อนทำงานรอบถัดไป } |
ดาวน์โหลดโค้ดที่นี้
กรุณา เข้าสู่ระบบ เพื่อดาวน์โหลด
อธิบายการทำงานของโค้ด:
กำหนดขา GPIO
โค้ดเริ่มต้นโดยการกำหนดให้ตัวต้านทานปรับค่า (Potentiometer) เชื่อมต่อกับ GPIO 35 ของ ESP32 ซึ่งรองรับการอ่านค่าอนาล็อก (ADC1_CH6)
const int potPin = 35;
การตั้งค่าในฟังก์ชัน setup()
ในฟังก์ชัน setup() จะเริ่มต้นการสื่อสารผ่านพอร์ตอนุกรมด้วยความเร็ว 115200 บิตต่อวินาที (Serial.begin(115200)) และหน่วงเวลา 1 วินาที (delay(1000)) เพื่อให้ตัวระบบเริ่มทำงานก่อน
Serial.begin(115200);
การอ่านค่าจากตัวต้านทานในฟังก์ชัน loop()
ในฟังก์ชัน loop() โค้ดจะอ่านค่าอนาล็อกจาก GPIO 35 (ที่เชื่อมต่อตัวต้านทานปรับค่า) ผ่านฟังก์ชัน analogRead(potPin) และเก็บค่าไว้ในตัวแปร potValue
potValue = analogRead(potPin);
แสดงผลค่าที่อ่านได้
ค่า potValue ที่อ่านจากตัวต้านทานจะถูกพิมพ์ออกทาง Serial Monitor โดยใช้ Serial.println(potValue) ซึ่งจะแสดงค่าที่เก็บใน potValue ทุก ๆ 500 มิลลิวินาที
Serial.println(potValue);
delay(500);
ทดสอบตัวอย่าง
- อัปโหลดโค้ดที่ให้ไปยังบอร์ด ESP32 ของคุณ
- เปิด Serial Monitor ใน Arduino IDE โดยตั้งค่าความเร็วในการสื่อสารที่ 115200 บิตต่อวินาที
- หมุนตัวต้านทานปรับค่า (Potentiometer) และสังเกตค่าที่แสดงใน Serial Monitor ว่าจะเปลี่ยนแปลงไปตามการหมุนของตัวต้านทาน
คุณจะเห็นค่าที่แสดงใน Serial Monitor เปลี่ยนไปในช่วง 0 ถึง 4095 ตามการหมุนของตัวต้านทาน ปรับค่าให้ค่าเพิ่มหรือลดตามระดับแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากตัวต้านทานนั้น ๆ
❓ FAQ: ESP32 Analog Read
1. ESP32 Analog Read คืออะไร?
คือการอ่านค่าสัญญาณไฟฟ้าแบบ Analog ผ่านขา ADC (Analog-to-Digital Converter) แล้วแปลงเป็นค่าตัวเลขดิจิทัลด้วยฟังก์ชัน analogRead()
2. ESP32 มีความละเอียด ADC กี่บิต?
ESP32 มี ADC ความละเอียด 12 บิต ค่าอยู่ในช่วง 0–4095 แต่สามารถปรับเป็น 9, 10, 11 บิตได้
3. ESP32 อ่านแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุดเท่าไร?
อ่านได้สูงสุดประมาณ 3.3V ถ้าเกินกว่านี้อาจทำให้บอร์ดเสียหาย
4. ทำไมค่าที่อ่านได้ไม่ตรงกับแรงดันจริง?
เพราะ ADC ของ ESP32 มีพฤติกรรม ไม่เชิงเส้น (Non-linear) และมีค่า Error ภายใน ทำให้ผลอ่านคลาดเคลื่อน
5. จะแก้ปัญหา Non-linear ของ ADC ได้อย่างไร?
ใช้ การ Calibrate (ปรับเทียบค่า) โดยเก็บค่ามาตรฐานจากแรงดันอ้างอิง แล้วสร้างสมการปรับแก้
6. ขา GPIO ไหนใช้ Analog Read ได้บ้าง?
ESP32 มี ADC 2 ชุด (ADC1 และ ADC2) ส่วนใหญ่ใช้งานที่ GPIO 32–39 (ADC1) ได้เสถียรที่สุด
7. ESP32 Analog Read ต่างจาก Arduino Uno อย่างไร?
- Arduino Uno: ADC 10 บิต (0–1023)
- ESP32: ADC 12 บิต (0–4095) แต่มี Non-linear มากกว่า
8. ใช้ ESP32 Analog Read อ่านเซนเซอร์อะไรได้บ้าง?
ได้หลากหลาย เช่น LDR (วัดแสง), Soil Moisture, Gas Sensor MQ-series, Potentiometer
9. สามารถใช้ ESP32 อ่านค่า Analog พร้อมกันหลายช่องได้ไหม?
ได้ครับ แต่ควรเลือกช่อง ADC1 จะเสถียรกว่า ADC2 (เพราะ ADC2 จะมีปัญหาเมื่อต่อ WiFi)
10. จะเพิ่มความเสถียรของค่า Analog Read ใน ESP32 ได้อย่างไร?
สามารถใช้เทคนิค Averaging (อ่านค่าแล้วเฉลี่ยหลายครั้ง), ใช้ ตัวเก็บประจุ (Capacitor) กรองสัญญาณรบกวน และต่อสายสั้นเพื่อลด Noise
