โปรเจกต์ ระบบ Smart Automatic Toll Gate โดยใช้ Arduino และ RFID

สร้าง Automated Toll Gate ด้วย Arduino ที่สามารถตรวจจับยานพาหนะ ตรวจสอบบัตรชำระเงิน RFID หักค่าธรรมเนียม และควบคุม Servo-driven gate ได้อย่างราบรื่น

🚧 ภาพรวมโปรเจกต์

นี่คือโปรเจกต์ ระบบไม้กั้นเก็บค่าผ่านทางอัตโนมัติ (Automatic Toll Gate System Project Using Arduino) ที่ใช้การ์ด RFID และโมดูล sensor พื้นฐานเพื่อทำให้การเก็บค่าผ่านทางเป็นระบบอัตโนมัติ ออกแบบมาเพื่อการเรียนรู้และประยุกต์ใช้ได้จริง ระบบนี้จะตรวจจับรถยนต์, ยืนยันการชำระเงินผ่าน RFID, เปิดไม้กั้นที่ควบคุมด้วย Servo และรีเซ็ตเพื่อรอรถคันถัดไป โดยไม่ต้องใช้คนควบคุม

ระบบไม้กั้นอัตโนมัตินี้แสดงให้เห็นว่า embedded systems และอุปกรณ์ราคาประหยัดสามารถเปลี่ยนด่านเก็บค่าผ่านทางแบบเดิมให้เป็นโซลูชันแบบ contactless ที่มีประสิทธิภาพและขยายขนาดได้ ซึ่งเหมาะสำหรับโปรเจกต์นักศึกษา, การสาธิต IoT และต้นแบบ smart city

🔍 หลักการทำงาน

ระบบไม้กั้นอัตโนมัติทำงานผ่านขั้นตอนแบบ event-driven ที่ชัดเจนดังนี้:

1. การตรวจจับรถยนต์ (Vehicle Detection)

IR sensor ที่ทางเข้าจะตรวจจับรถที่กำลังเคลื่อนที่เข้ามา และสั่งให้ระบบเริ่มรอสัญญาณจากการ์ด RFID

2. การยืนยันตัวตนด้วย RFID (RFID Authentication)

คนขับแตะการ์ด RFID ใกล้กับเครื่องอ่าน RC522 จากนั้น Arduino จะอ่านค่า ID ที่เป็นเอกลักษณ์และตรวจสอบว่ามีการบันทึกไว้ใน database ของระบบและมียอดเงินคงเหลือเพียงพอหรือไม่

3. ตรรกะการตรวจสอบ (Validation Logic)

การ์ดถูกต้อง + ยอดเงินเพียงพอ: หักค่าธรรมเนียมโดยอัตโนมัติ

การ์ดไม่ถูกต้อง / ยอดเงินไม่พอ: ปฏิเสธการเข้าถึง; LED สีแดงจะสว่างขึ้น

การ์ดที่ไม่ได้ลงทะเบียน: ปฏิเสธพร้อมแจ้งข้อผิดพลาด

4. การควบคุมไม้กั้น (Gate Control)

เมื่อชำระเงินสำเร็จ:

LED สีเขียวจะสว่างขึ้น

Servo motor จะหมุนเพื่อเปิดไม้กั้น (ประมาณ 90 องศา)

เมื่อ IR sensor ตัวที่สองตรวจพบว่ารถออกไปแล้ว ไม้กั้นจะปิดลงโดยอัตโนมัติ

ระบบจะเริ่มขั้นตอนเดิมใหม่สำหรับรถคันถัดไปโดยไม่ต้องรีเซ็ต Arduino ด้วยตนเอง

🔌 การเดินสายและการเชื่อมต่อ

ข้อมูลอ้างอิงสำหรับการต่อสายอุปกรณ์หลักมีดังนี้:

เครื่องอ่าน RFID RC522

RFID Pin Arduino

SDA D10

SCK D13

MOSI D11

MISO D12

RST D9

3.3V 3.3V

GND GND

IR Sensors

IR Sensor Arduino

Entry Sensor OUT D2

Exit Sensor OUT D3

VCC 5V

GND GND

LED Indicators

LED Arduino

Red D6

Green D7

GND GND

Servo Motor

Servo Pin Arduino

Signal D5

VCC 5V

GND GND

sensor ทุกตัวใช้ ground ร่วมกัน ส่วน RFID ใช้แรงดันไฟ 3.3V ดังนั้นควรตรวจสอบแรงดันไฟให้ถูกต้องเพื่อป้องกันความเสียหาย

💻 ไฮไลต์โค้ด Arduino

Arduino sketch ของคุณประกอบด้วย:

1. Libraries: SPI (สำหรับการสื่อสาร), MFRC522 (สำหรับ RFID), Servo (สำหรับการควบคุมไม้กั้น)
2. การกำหนด Pin และการ Setup: กำหนดค่า pin ของ hardware ให้เป็นชื่อตัวแปรที่เข้าใจง่าย
3. Main Loop: เฝ้ารอการตรวจจับรถยนต์ (IR) และการ์ด RFID
4. ตัวยืนยันตัวตน (Authenticator): เปรียบเทียบ UID กับการ์ดที่อนุญาตและตรวจสอบยอดเงิน
5. การควบคุม Servo: เปิด/ปิดไม้กั้น และควบคุมสถานะ LED ตามลำดับ

ตัวอย่างโค้ดบางส่วน:

#include <SPI.h> 

#include <MFRC522.h> 

#include <Servo.h> 

#define SS_PIN 10 

#define RST_PIN 9 

#define IR_ENTRY 2 

#define IR_EXIT 3 

#define LED_RED 6 

#define LED_GREEN 7 

#define SERVO_PIN 5 

Servo gateServo; 

MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); 

void setup() { 

	 Serial.begin(9600); 

	 SPI.begin(); 

	 mfrc522.PCD_Init(); 

	 gateServo.attach(SERVO_PIN); 

	 pinMode(IR_ENTRY, INPUT); 

	 pinMode(IR_EXIT, INPUT); 

	 pinMode(LED_RED, OUTPUT); 

	 pinMode(LED_GREEN, OUTPUT); 

	 gateServo.write(0); // เริ่มต้นโดยให้ไม้กั้นปิดอยู่ 

} 

ตรรกะเพิ่มเติมจะจัดการเรื่องการเปรียบเทียบ UID, การอัปเดตยอดเงิน และลำดับเหตุการณ์ต่างๆ

🌟 การประยุกต์ใช้งานในชีวิตจริง

นอกจากจะเป็นโปรเจกต์ในห้องเรียนแล้ว โครงสร้างนี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้จริง:

1. ด่านเก็บค่าผ่านทางบนทางหลวง: ช่วยให้การเก็บค่าผ่านทางเร็วขึ้นและไร้สัมผัส
2. การจัดการที่จอดรถ: ติดตามการเข้าและออกโดยอัตโนมัติ
3. หมู่บ้านจัดสรร: เพิ่มประสิทธิภาพในการเข้า-ออกรถยนต์ของผู้อยู่อาศัย
4. โรงงานอุตสาหกรรม: ติดตามการเคลื่อนที่ของรถบรรทุกและอนุญาตการเข้าถึง

🚀 การพัฒนาต่อยอดในอนาคต

เมื่อระบบพื้นฐานทำงานได้แล้ว คุณสามารถขยายความสามารถได้ดังนี้:

1. หน้าจอ LCD: แสดงยอดเงิน, ข้อความทักทาย และสถานะระบบ
2. การบันทึกฐานข้อมูล: เก็บประวัติการทำรายการลงใน SD card หรือ cloud (ESP32/Firebase)
3. การเชื่อมต่อ Mobile App: ดูและจัดการยอดเงินผ่านแอปมือถือ
4. ระบบ OCR จดจำป้ายทะเบียน: เชื่อมโยงข้อมูลรถยนต์กับ ID ของ RFID
5. การรวมระบบพลังงาน Solar: ทำให้ด่านเก็บค่าผ่านทางสามารถใช้พลังงานสะอาดและพึ่งพาตนเองได้