เป้าหมายหลักของโปรเจคนี้คือการสร้างระบบไฟสตาร์ทแข่งแบบทำเอง (DIY) เพื่อให้ได้โซลูชันราคาไม่แพงสำหรับคนที่อยากฝึกฝนเวลาปฏิกิริยา (Reaction Time) และคำนวณเวลารวมในการแข่ง

มุมมองของโปรเจค

โปรเจค Dragster Racing Lights (หรือที่รู้จักกันในชื่อ "Christmas Tree") เป็นโซลูชัน DIY ราคาประหยัดสำหรับนักแข่งที่ต้องการฝึกเวลาปฏิกิริยา ด้วยการใช้ Arduino Uno, เลเซอร์ และโครงสร้างที่พิมพ์จากเครื่อง 3D พริ้นเตอร์ คุณก็สามารถสร้างระบบจับเวลาคุณภาพระดับมืออาชีพไว้ใช้ในบ้านหรือแข่งรถโมเดลได้เลย

สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทำงานของไฟสตาร์ทแบบนี้

กลไกการเริ่มแข่ง

ตามมาตรฐานอย่างเป็นทางการของ NHRA (National Hot Rod Association):

Pre Stage

Pre Stage คือระดับแรกที่ <<ล้อรถ>> ตัดลำแสงเลเซอร์ เมื่อยางหน้าของรถแข่งตัดลำแสงเลเซอร์ลำแรก สีฟ้า LED ดวงบนสุดจะติดขึ้นมา ตามที่เห็นในรูปด้านล่างที่เราทำให้เลเซอร์ลำแรกขาดและไฟสีฟ้าด้านบนติด

Stage

Stage คือระดับที่สองที่ <<ล้อรถ>> ตัดลำแสงเลเซอร์ เมื่อยางหน้าของรถแข่งตัดลำแสงเลเซอร์ลำที่สอง ไฟสีฟ้าด้านล่างจะติดขึ้นมา ตามที่เห็นในรูปด้านล่างที่เราทำให้เลเซอร์ลำที่สองขาดและไฟสีฟ้าด้านล่างติด พร้อมกับไฟสีฟ้าด้านบนที่ยังติดอยู่

หลังจากไฟสีฟ้าทั้งสองดวงติดแล้ว ระบบจะสุ่มเวลาระหว่าง 1-3 วินาที ก่อนที่จะจุดไฟสีเหลือง 3 ดวงต่อไป เมื่อไฟเหลืองติดแล้ว จะมีช่วงเวลา 0.4 วินาที ก่อนที่ไฟเขียวจะติด

การทำงานทางเทคนิค: ความแม่นยำของเลเซอร์

ต่างจากระบบปุ่มกดแบบดั้งเดิม โปรเจคนี้ใช้ KY-008 Laser Transmitters และ Laser Receivers เพื่อตรวจจับช่วงเวลาที่รถเคลื่อนที่อย่างแม่นยำ:

ผ่าน (Valid Pass): ถ้าคนขับออกจากเส้นพอดีหรือหลังจากไฟเขียวติด ระบบจะบันทึกว่าการแข่งครั้งนั้นผ่าน
ไฟแดง (Foul): ถ้ายางรถเคลื่อนที่และทำให้ลำแสงเลเซอร์ขาด (un-break) ก่อนช่วงเวลา 0.4s ของไฟเขียว ไฟ LED สีแดง จะติดขึ้นทันที เป็นสัญญาณว่าถูกตัดสิทธิ์ (Disqualification)

ถ้าคนขับออกจากเส้นก่อน <0.4 วินาที การแข่งของเขาถือว่าไม่ผ่าน เพราะเวลาปฏิกิริยาน้อยกว่า 0.4 วินาที และไฟแดงจะติดขึ้นมา ดูได้จากวิดีโอด้านล่าง

ถ้าคนขับออกจากเส้นหลัง >=0.4 วินาที การแข่งของเขาถือว่าผ่าน และไฟเขียวจะติด ดูได้จากวิดีโอด้านล่าง

Valid Pass (Green Light)

Invalid Pass (Red Light)

เส้นชัย

นี่คือจุดสุดท้ายที่เราคำนวณเวลารวมของการผ่านเส้น และก็ความเร็วออกของรถด้วย (แต่ความเร็วยังไม่มีการคำวณในโปรเจคนี้) อาจจะในอนาคตอันใกล้นี้ จะมีการเพิ่มการคำนวณความเร็วเข้าไปให้

โครงสร้างฮาร์ดแวร์

Arduino Uno: สมองหลักจับเวลาแบบมิลลิวินาที เป๊ะเวอร์!
จอ LCD แบบแบ็คไลท์ RGB: เอาไว้โชว์เวลาตอบสนองของนักแข่ง และสถานะ (ผ่าน/ไม่ผ่าน)
เลเซอร์ KY-008: ให้ลำแสงที่โฟกัสดี ไม่โดนหลอกด้วยแสงรอบข้าง
โครงตัวถังพิมพ์ 3D: ออกแบบด้วย Fusion 360 และสไลซ์ด้วย Cura เพื่อยึดไฟ LED กับเซนเซอร์ทั้งหมดให้อยู่ในรูปทรง "ต้นไม้" แนวตั้ง

การติดตั้งและประกอบ

สำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3D เราใช้เครื่องพิมพ์ Creality Ender 3 Pro ส่วนการสร้างไฟล์ 3D (.stl) ใช้ Autodesk Fusion 360 และการสร้างไฟล์ (.gcode) ใช้โปรแกรม Ultimate Cura

นี่เป็นเวอร์ชันแรกของโปรเจค ยังอยู่ในระดับทดลองนะจ๊ะ ระดับต่อไปของโปรเจคคือการย้ายไปทดสอบกับขนาดจริง (ใช้ LED ขนาดใหญ่ขึ้น, หาเลเซอร์กับตัวรับเลเซอร์ที่เหมาะกับขนาด,...) และก็หาวิธีที่มีประสิทธิภาพในการคำนวณความเร็วออกของรถด้วย สุดท้ายแล้ว มันต้องพกพาไปไหนมาไหนได้ง่ายๆ

สิ่งที่ได้เรียนรู้

ความแม่นยำของการจับเวลา: ใช้ millis() และ micros() เพื่อวัดเวลาแบบเป๊ะๆ แทนที่จะใช้ delay() ธรรมดา
อินเตอร์รัพต์: ใช้อินเตอร์รัพต์แบบดิจิตอลเพื่อจับการเคลื่อนไหวเร็วๆ ของล้อที่ตัดลำแสงเลเซอร์
การกรองสัญญาณ: จัดการกับสัญญาณรบกวนในตัวรับเลเซอร์ เพื่อป้องกันการทำงานหลอน (Ghost Triggers)

โปรเจคนี้คือเครื่องมือฝึกซ้อมขั้นสุดสำหรับใครก็ตามที่จริงจังกับ การแข่งรถแบบดราฟ หรือกีฬาที่ใช้การจับเวลา!

เพราะว่าพี่กำลังปรับปรุงโค้ดอยู่ตลอดเวลา โค้ดจะถูกปล่อยออกมาเมื่อโปรเจคทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์ (ในขนาดจริง) อยากฟังคำแนะนำจากน้องๆ ในคอมเมนต์นะจ๊ะ