DIY Force Sensor

เมื่อ 2-3 ปีที่แล้วผมได้เคยเขียนบล๊อกเกี่ยวกับการนั่งแงะ strain gauge (รึ load cell) จากเครื่องชั่งน้ำหนักไฟฟ้ามาใช้เป็นเซนเซอร์วัดแรงกด ในคราวนั้นผมพบว่าเจ้า load cell ที่แกะออกมาได้นั้นเหมาะกับงานที่ใช้วัดแรงขนาดมากๆ เช่นน้ำหนักตัวคน ทำให้ผมไม่ได้เอาไปใช้กับแขนกลที่ผมทำอยู่ ณ ตอนนั้น เพราะแรงกำของมือกลไม่ได้แรงขนาดนั้น
เวลาผ่านไป เมื่อปีที่แล้วผมได้มีโอกาสทำวิจัยเกี่ยวกับเซนเซอร์วัดแรงกดอีกรอบ ทำให้ได้อ่านผลงานวิจัยจากหลายๆ กลุ่ม และได้ศึกษาข้อดีข้อเสียของเซนเซอร์แต่ละแบบ กอปรช่วงที่ผ่านมาผมพบว่ามีท่านผู้อ่านหลายท่านที่เข้ามาอ่านบล๊อกเรื่อง strain gauge บางท่านก็โพสสอบถามข้อมูลเกี่ยวกับวงจรขยาย บางท่านก็เข้ามาประกาศขาย strain gauge ก็ถือว่าคึกคักพอดูเลยครับ 555
แต่ในความเป็นจริงแล้วเซนเซอร์วัดแรงกดนั้นไม่ได้มีเฉพาะ strain gauge เท่านั้นที่นิยมใช้กัีน ยังมีเซนเซอร์อีกแบบที่เรียกว่า “Capacitive Force sensor” ซึ่งอาศัยการวัดค่าความจุไฟฟ้า (capacitance) ที่เปลี่ยนไปเนื่องจากแรงกด แทนที่จะอาศัยการวัดความต้านทาน (resistance) ที่เปลี่ยนไปแบบที่ใช้ใน strain gauge ซึ่งเจ้าเซนเซอร์แบบดังกล่าวมีโครงสร้างพื้นฐานที่ง่ายมากๆ! ง่ายจนใครๆ ก็สามารถประดิษฐ์ใช้เองได้ที่บ้าน!! ดังนั้นในบล๊อกนักประดิษฐ์อิสระตอนนี้ ผมจะขอนำเสนอวิธีการประดิษฐ์ “เซนเซอร์วัดแรงกด” (Force sensor) แบบวัดค่าความจุไฟฟ้า โดยอาศัยเพียงอุปกรณ์พื้นฐานที่หาซื้อได้ไม่ยาก และน่าจะนำไปใช้กับงานของทุกท่านได้อย่างแน่นอนครับ🙂

โครงสร้างของเซนเซอร์และหลักการ
ส่วนของเซนเซอร์จะประกอบด้วยแผ่นตัวนำ 2 แผ่นขนาด A ตร.หน่วย วางประกบกันโดยมีระยะห่างแผ่น d หน่วย ความจริงแล้วโครงสร้างแบบนี้เราเรียกว่า “Parallel-plate capacitor” ซึ่งก็เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่หลายท่านได้เคยศึกษามา และถ้ายังจำได้สมการของค่าความจุไฟฟ้าก็คือ
 โดย εr ก็คือ Relative dielectric constant ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุที่อยู่ตรงกลางระหว่างแผ่นตัวนำ 2 แผ่นนั้น คือถ้าเป็นอากาศค่า εr ก็เท่ากับ 1 แต่ถ้าเป็นน้ำกลั่นก็มีค่า 80 ที่อุณหภูมิห้องนั่นเอง
->สามารถอ่านรายละเอียดเพิ่มเติมได้ใน wikipedia ครับ🙂

ส่วนที่ขาดไม่ได้ก็คือไส้ตรงกลางครับ ซึ่งควรจะเลือกวัตถุดิบที่สามารถคือรูปได้อย่างรวดเร็วเมื่อถูกบีบอัด อาทิเช่นแผ่นยาง แผ่นโฟม เป็นต้น และก็ไม่ควรหนาเกินไปเพราะจะทำให้ค่าความจุไฟฟ้ามีค่าน้อยจนยากแก่การวัดและมีค่า Signal-to-Noise Ratio ต่ำ ซึ่งความจริงก็ขึ้นอยู่กับขนาดพื้นที่ A ของแผ่นตัวนำนั่นแหละครับ คิดด้วยกฏของนิ้วโป้ง (rule of thumb) สำหรับเซนเซอร์ขนาดไม่เกิน 1 ตร.ซม.ก็ไม่ควรใช้แผ่นไส้หนาเกิน 5 มม.ครับ นอกจากนี้สาเหตุที่บอกว่าควรจะคืนรูปได้อย่างรวดเร็วก็เพราะหากไปใช้แผ่นโฟมคืนตัวช้า (เช่นโฟมอุดหูกันเสียงรบกวน) เซนเซอร์ก็จะไม่สามารถตอบสนองต่อแรงที่มีความถี่การกดสูงๆ ได้นั่นเองครับ
เซนเซอร์ในโครงสร้างแบบ Parallel-plate นี้เมื่อถูกกดจะทำให้ระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำ d มีค่าลดลง หรืออีกนัยหนึ่งตามสมการค่าความจุไฟฟ้าด้านบน ค่า C ก็จะเพิ่มขึ้นนั่นเองครับ
ขั้นตอนการผลิตเซนเซอร์
1. กัดแผ่นปริ๊นให้เป็นลายแผ่นสี่เหลี่ยมซึ่งจะใช้เป็นแผ่นตัวนำสำหรับวางประกบกันของเซนเซอร์เป็นคู่ๆ  โดยให้มีลายทองแดงสำหรับไว้บัดกรีสายไฟหน่อยก็ดีครับ เพราะจะทำให้ประกอบง่ายขึ้นเยอะ ในครั้งนี้ผมก็ทดลองทำมา 2 ขนาด คืออันใหญ่ 10×10 ตร.มม. กับอันเล็ก 5×5 ตร.มม.

2. เอาเลื่อยฉลุตัดแผ่นปริ๊น เปิดช่องว่างสำหรับจุดเชื่อมสายไฟครับ

3. บัดกรีสายไฟไปยังขั้วที่เตรียมไว้

4. ต่อมาก็ว่าด้วยเรื่องแผ่นไส้ตรงกลางของเซนเซอร์ครับ ผมก็ไปเดินหาในร้าน 100 เยนแถวบ้าน คุ้ยๆ อยู่ซักพักก็เจอ “แผ่นโฟมรองกันลื่น” รูปหัวใจ ลองบีบๆ ดูเห็นว่าคืนตัวเร็วพอใช้ได้ แถมมีขนาดบาง หนาประมาณ 1.5-2 มม.เท่านั้น ก็เลยซื้อกลับมาลองใช้ดูครับ
 
ุ5. กลับมาบ้าน ก็เอามาวัดทาบกับชิ้นแผ่นปริ๊น แล้วตัดออกมา

6. แปะเทป 2 หน้าแบบบ๊างบางไปที่แผ่นทองแดงของเซนเซอร์แต่ละชิ้น เก็บขอบให้งดงาม
ึ7. ลอกเทปออก แล้วก็เอาชิ้นแผ่นโฟมที่ตัดเมื่อกี้แปะไปที่แผ่นปริ๊นด้านนึงก่อน

8. แล้วก็บรรจงประกอบอีกด้าน ให้ชิ้นแผ่นปริ๊นแต่ละิด้านตรงกันมากที่สุด

9. เสร็จแล้วครับ!

สังเกตว่าถ้าหากเราไม่ตัดแผ่นปริ๊นในขั้นตอนที่ 2 เวลาประกบเข้าไปแล้วกด แผ่นปริ๊นด้านนึงก็จะไปชนกับจุดบัดกรีสายไฟ ทำให้กดไม่ค่อยลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากใช้แผ่นไส้บางเฉียบ บางทีอาจจะประกบไม่เข้าเลยก็ได้

ออกแบบวงจร
การวัดค่าความจุไฟฟ้านั้นมีหลากหลายวิธีให้เลือกสรรครับ ในครั้งนี้ผมจะขอรีวิวเพียง 2 วิธี คือ
1.แบบที่ใช้วงจรอนุกรม RC แล้ววัดค่า time constant ที่เปลี่ยนไปเนื่องจากค่า C ที่เปลี่ยนไป
2.ใช้วงจรกำเนิดสัญญาณกระแสสลับ sine wave แล้ววัดค่า Impedance ที่เปลี่ยนไปของ Xc เนื่องจากค่า C ที่เปลี่ยนไปครับ

ในวงจรแบบที่ 1 วิธีการต่อจะเป็นไปตามแผนภาพด้านล่างซ้ายครับ คือต่อขานึงเซนเซอร์เข้า Port ของไมโครคอนโทรลเลอร์ (โดยส่วนตัวใช้ PIC16F877) ส่วนอีกขานึงก็ต่อลงกราวน์ และก็จะมีตัวต้านทานค่าสูงๆ ต่อขนานกับเซนเซอร์ (ซึ่งเรามองว่าเป็นตัวเก็บประจุ) เนื่องจากค่า time constant ของระบบเท่ากับค่าตัวต้านทาน คูณกับ ค่าตัวเก็บประจุ ดังนั้นยิ่งใช้ค่าตัวต้านทานมากก็จะทำให้ค่า time constant สูงอยู่ในระดับที่เราสามารถวัดได้ด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ครับ
  
วิธีการวัดก็คือในตอนแรกเราจะกำหนดให้ขา Port เป็น Output ก่อน แล้วสั่งให้เป็น low เพื่อคายประจุในเซนเซอร์เสียก่อน หลังจากนั้นก็จะชาร์จเซนเซอร์โดยสั่งให้ Output เป็น high ใช้เวลาเพียง 1 มิลิวินาทีก็พอ แล้วหลังจากนั้นก็เปลี่ยนสถานะ Port ให้กลายเป็น Input จังหวะนั้นเองเซนเซอร์ก็จะคายประจุผ่านตัวต้านทานที่เราต่อขนานไว้ลงกราวน์ ซึ่งการวัดค่าช่วงเวลาตั้งแต่ตอนที่สลับ Port จาก Output เป็น Input จนถึงที่ Port อ่านค่าได้เป็น Low ก็จะทำให้เราได้ค่า time constant ซึ่งแปรผันตรงกับค่าความจุของเซนเซอร์ที่เปลี่ยนไปตามแรงกดนั่นเอง

วิธีการต่อตัวต้านทานขนาด 10M ohm ขนานกับเซนเซอร์สไตล์ gaprobot ;P

ต่อมาก็เป็นวงจรแบบที่ 2 ครับ ซึ่งจะดูยุ่งยากขึ้นมานิดนึง (มั้ง)
ในรูปด้านล่างนี้ เป็นการต่อวงจร 4 แบบเข้าด้วยกัน (ไล่จากซ้ายมาขวา)
1. วงจร Wien Bridge Oscillator  เพื่อสร้างสัญญาณ Sine Wave โดยมีความถี่คือ f = 1/(2πRC) โดย R3 = R4 = R และ C3 = C4 = C และสามารถปรับขนาด (amplitude) ได้โดยปรับที่ R2 สัญญาณขาออกจากวงจรนี้ก็จะต่อเข้าไปยังเซนเซอร์โดยตรงครับ
2. วงจร Current to Voltage กระแสที่ไหลผ่านเซนเซอร์จะถูกแปลงให้เป็นแรงดัน (เพราะ Port A2D ของไมโครคอนโทรลเลอร์วัดระดับแรงดันอนาล็อก) โดยผมเลือกใช้ R5 ขนาด 3.3M ohm เพราะคาดว่ากระแสที่ไหลผ่านเซนเซอร์คงจะน้อยมาก เนื่องจากค่าความจุไฟฟ้าที่มีค่าน้อย ดังนั้นหากใช้ R5 สูงหน่อยก็จะทำให้ค่าแรงดันสูงตาม เป็นไปตามสมการ Vout = (Iin)(R5)
3. วงจร Full-wave Precision rectifier สัญญาณที่ออกจากวงจร current to voltage ยังเป็นกระแสสลับอยู่เราเลยต้องแปลงมันให้กลายเป็นกระแสตรง ซึ่งนิยมใช้ค่า R8 เป็น 2 เท่าของค่า R6,R7 ส่วนเจ้า C5 ที่ต่อเข้าไปก็เพื่อทำให้สัญญาณขาออกเรียบนั่นเองครับ (ถ้าไม่ต่อสัญญาณจะยังเป็นลูกๆ)
4. วงจร Non-Inverting DC gain สุดท้ายก็เพื่อขยายสัญญาณ ให้อยู่ในช่วงแรงดันที่เราวัดได้ด้วย Port A2D ของไมโครคอนโทรเลอร์ครับ โดยอัตราขยายคือ Gain = 1 + (R9/R10)

เนื่องจากวงจรนี้ใช้ Op-amp 4 ตัว เราก็อาจเลือกใช้ Op-amp ที่มี 4 channels อย่างเบอร์ LM324 เป็นต้น เพื่อจะได้ทำบอร์ดวงจรแยกออกมาสำหรับวัดค่าความจุไฟฟ้าเลยก็ได้ครับ

ผลการทดสอบ
ความจริงแล้วในคลิปด้านบนก็มีผลการทดสอบเซนเซอร์ทั้งหมดครับ แต่ในส่วนของบล๊อกผมก็จะขอนำเสนอเฉพาะส่วนที่เป็นกราฟ แต่จะเพิ่มบทการวิเคราะห์ และพูดถึงข้อดีข้อเสียแทนครับ🙂

การทดสอบ 1 : ใช้วงจร RC วัดค่าเซนเซอร์ทั้งแบบเล็ก(5×5 ตร.มม.) และแบบใหญ่(10×10 ตร.มม.)  พบว่าในขณะที่ยังไม่ต่อ เซนเซอร์ทั้ง 2 แบบเข้ากับวงจร ไมโครคอนโทรลเลอร์อ่านค่า time constant ได้ประมาณ 60 คาดว่าเป็นผลเนื่องจากค่า parasitic capacitance ภายในวงจรเอง

ผลการทดลองและวิเคราะห์
-ค่า time constant ขณะที่ยังไม่ีมีการกดใดๆ เซนเซอร์อันเล็กมีค่าประมาณ 73 ในขณะที่อันใหญ่ มีค่าประมาณ 80 ทั้งนี้ก็เนื่องจากสมการของค่าความจุไฟฟ้าบ่งชี้ว่า ยิ่งพื้นที่แผ่นตัวนำมีค่าน้อยค่าความจุไฟฟ้าก็จะน้อยตามไปด้วย แต่เนื่องจากค่า off set ของวงจรวัดขณะที่ยังไม่ต่อเซนเซอร์อยู่ที่ 60 ดังนั้นความแตกต่างระหว่างค่า C อันเล็กกับใหญ่จึงเป็น (73-60)/(80-60) =  0.35 ซึ่งผิดไปจากค่าที่ควรจะเป็นตามสมการ (5X5)/(10×10) = 0.25 เท่ากับ (0.35-0.25)/0.25 = 40% ซึ่งคาดว่าเกิดจากระยะห่าง d ของเซนเซอร์ทั้ง 2 ขนาดไม่เท่ากันเนื่องจากการทดลองกดๆ ก่อนหน้านี้ และแผ่นโฟมยังไม่คืนตัวเต็มที่
-แม้ว่าเซนเซอร์ตัวเล็กจะมีการเปลี่ยนแปลงของ time constant เมื่อถูกกดแรงสุด น้อยกว่าเซนเซอร์ตัวใหญ่ (หมายเหตุ: ความจริงควรจะใช้การวัดที่มีการคุมตัวแปร เช่นใช้น้ำหนักก้อนหนึ่งกดทับ จะได้สามารถเทียบค่าได้อย่างชัดเจนไปเลย แต่ ณ ที่นี้เนื่องจากเป็นการทดสอบแบบลูกทุ่งๆ ก็ขออนุมานเอาว่าการบีบเซนเซอร์ของผมในแต่ละครั้งผมออกแรงพอๆ กันละกัน >_<) แต่เมื่อคิดเป็นอันตราส่วนการเปลี่ยนแปลง (ค่าที่อ่านได้/ค่าเริ่มต้น) จาก 73 เป็น 90 (1.23) ในส่วนของเซนเซอร์ขนาดเล็ก และจาก 80 เป็น 105 (1.3) ในเซนเซอร์ขนาดใหญ่ ก็จะพบว่าอัตราส่วนนี้ไม่ได้ต่างกันมากนัก
-ความผันผวน (fluctuation) ของสัญญาณขณะที่ยังไม่ทำการบีบด้วยมือ กับระหว่างบีบ(ช่วงที่กราฟสูงขึ้น) สัญญาณมีความผันผวนที่ต่างกันอย่างชัดเจน สาเหตุก็เป็นเพราะร่างกายของผม (และของมนุษย์ทั่วไป) มีลักษณะเป็นตัวนำไฟฟ้า ดังนั้นระหว่างที่กำลังบีบเซนเซอร์ ประจุที่มาสะสมที่นิ้วก็จะเหนี่ยวนำให้เกิดความผันผวนของสัญญาณนี้ขึ้นมา แต่พอปล่อยมือกราฟก็จะตกกลับมาที่ค่าเริ่มต้นและสัญญาณนิ่งเหมือนเดิม

การทดสอบ 2: ใช้วงจรกำเนิดสัญญาณ Sine Wave เข้าสู่เซนเซอร์ทั้ง 2 แบบแล้วอ่านค่าแรงดันที่ผ่านการขยายแล้วด้วย Port A2D ของไมโครคอนโืทรลเลอร์ ในขณะที่ยังไม่ต่อเซนเซอร์เข้ายังวงจร Port A2D อ่านค่าได้ประมาณ 30

ผลการทดลองและวิเคราะห์
– ขณะยังไม่ทำการกด อ่านค่าแรงดันที่ออกจากวงจรขยายของเซนเซอร์ขนาดเล็กได้ประมาณ 250 ในขณะที่ขนาดใหญ่อ่านได้ประมาณ 400 คิดเป็นความแตกต่างระหว่างอันเล็กกับอันใหญ่คือ (250-30)/(400-30) = 0.59 ซึ่งผิดไปจากทฤษฎี 0.59/0.25 = 236%
– ในการทดลองนี้พบว่า ค่าสูงสุดของสัญญาณขาออกเมื่อได้รับแรงกด เซนเซอร์ขนาดเล็กเปลี่ยนจาก 250 เป็น  390 (1.56) ส่วนในฝั่งเซนเซอร์ขนาดใหญ่เปลี่ยนจาก 400 เป็น 570 (1.42) ซึ่งเหมือนกับการทดลองที่ 1 ที่อัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงของเซนเซอร์ทั้งสองตัวนี้มีค่าพอๆ กัน
– ความผันผวน: สิ่งหนี่งที่เห็นได้อย่างชัดเจนคือ การวัดแรงกดโดยใช้วงจร Sine wave นี้ ขณะที่เซนเซอร์ถูกกดด้วยนิ้วมือซึ่งเป็นตัวนำ กลับไม่พบความผันผวนอย่างมีนัยสำคัญของสัญญาณ
– แต่อย่างไรก็ดีผลของตัวนำที่เข้ามาใกล้ หรือ proximity effect สามารถเห็นได้ชัดเจนในจังหวะที่ นิ้วมือเข้าไปใกล้ผิวเซนเซอร์ สัญญาณที่อ่านได้จะตกลงมาเล็กน้อยเนื่องจากค่าความจุไฟฟ้าที่ลดลง รวมถึงจังหวะที่คลายการบีบ นิ้วมือเริ่มออกห่างจากผิวเซนเซอร์ ซึ่งเป็นผลจากการที่ร่างกายมนุษย์เราต่ออยู่กับกราวน์เสมือน (virtual ground) ความจริงแล้วปรากฎการณ์นี้ก็ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการผลิตหน้าจอสัมผัส Touch Screen ซึ่งถ้าใกล้ตัวสุดก็คงหนีไม่พ้นโทรศัพท์ตระกูล smart phone นั่นเอง
– นอกจากนี้พบว่าแม้จะปล่อยมือแล้ว แต่สัญญาณที่วัดได้จากเซนเซอร์ยังอ่านค่าได้สูงกว่าค่าก่อนกด แต่จะค่่อยๆ ตกลงทีละน้อย โดยในเซนเซอร์ขนาดเล็กมีอัตราการลดลง จาก 310 เป็น 277 (33 หน่วย) ภายในช่วงการวัดค่า 30 ค่า (ตำแหน่งแกนนอนที่ 210 ถึง 240) แต่ในเซนเซอร์ขนาดใหญ่ พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงจาก 460 เป็น 450 (10 หน่วย) ภายในช่วงการวัด 30 ค่า (ตำแหน่งแกนนอนที่ 154 ถึง 184) โดยระบบมีอัตราการสุ่มวัดค่า (sampling rate) เท่ากัน ทำให้สรุปได้ว่าเกิดจากแผ่นโฟมยังไม่คืนสภาพเต็มที่ และที่เห็นได้ชัดคืออัตราการคืนตัวของแผ่นโฟมแผ่นเล็กจะเร็วกว่าโฟมแผ่นใหญ่

บทสรุป
เซนเซอร์วัดแรงกดที่ใช้หลักการการวัดค่าความจุไฟฟ้านี้แสดงให้เห็นว่าการใช้อุปกรณ์พื้นฐานที่สามารถหาซื้อได้ทั่วไปมาเป็นชิ้นส่วนในการประดิษฐ์ เซนเซอร์ที่ได้ก็มีความสามารถเพียงพอที่วัดและแสดงระดับของสัญญาณขาออกแปรผันตรงกับความแรงของการกด แม้ว่าปัญหาหลักๆ ที่พบในเซนเซอร์แบบ capacitive นี้จะเป็นเรื่องของสัญญาณรบกวนเนื่องจากการเข้ามาใกล้ของตัวนำ แต่โดยปรกติแล้ววิธีการแก้ปัญหาที่่ผู้คนนิยมใช้ก็คือการ shielding ระบบทั้งตัวเซนเซอร์และสายสัญญาณด้วยแผ่นตัวนำที่ต่อกราวน์ ซึ่งแม้ว่าการทำเช่นนั้นจะทำให้ค่าของสัญญาณเริ่มต้นนั้นลดลงไปอย่างมีนัยสำคัญ แต่ก็จะเป็นการยกระดับความคงที่ของสัญญาณ (stability) อันจะเป็นการเพิ่มความน่าเชื่อถือ (reliability) และความเที่ยงตรง (precision) ในการวัดแต่ละครั้ง

และก็จะขอสรุปข้อดีข้อเสียของเซนเซอร์แต่ละขนาด และวงจรแต่ละแบบตามความเห็นผมไว้ดังนี้..

วงจร RC อ่านค่าด้วยการวัด time constant
ข้อดี     วงจรไม่ซับซ้อน
ข้อเสีย  Sensitivity ต่ำ, ปัญหาเรื่องของ Parasitic capacitance ของบอร์ดวงจรเอง, ความผันผวนสูง
, ความละเอียดของการวัด (resolution) ไม่สามารถเพิ่มสูงได้มากนักเนื่องจากความเร็วขอ
ไมโครคอนโทรเลอร์มีข้อจำกัด รวมถึง Parasitic capacitance

วงจร Sine wave อ่านค่าด้วย A2D
ข้อดี     สามารถปรับอัตราการขยายและความถี่ให้เหมาะสมกับเซนเซอร์ได้อย่างอิสระ, ความผันผวน
ต่ำ, สัญญาณที่ได้เป็นเกือบทั้งหมดเป็นค่าที่วัดได้จาก sensor -แทบไม่มีผลของ parasitic
capacitance
ข้อเสีย วงจรซับซ้อน, ผลของ proximity effect ค่อนข้างชัดเจน

เซนเซอร์ขนาดเล็ก
ข้อดี     แผ่นไส้โฟมสามารถคืนตัวได้อย่างรวดเร็ว (อันนี้เป็นผลจากการทดลอง)
ข้อเสีย  ค่าความจุไฟฟ้าต่ำกว่าเซนเซอร์ที่ใหญ่กว่า ทำให้อ่านค่าได้ละเอียดน้อยกว่า โดยเฉพาะอย่าง
ยิ่งหากวัดด้วยวงจร RC, หากทำให้เล็กลงมากๆ อาจพบปัญหาเรื่อง signal-to-noise ration

เซนเซอร์ขนาดใหญ่
ข้อดี     ค่าความจุไฟฟ้าที่วัดได้สูงกว่าแบบเล็ก ทำให้อ่านได้ละเอียดและไม่ต้องใช้อัตราการขยายที่
สูงนัก,
ข้อเสีย  แผ่นไส้โฟมคืนตัวช้า, ในบางการใช้งานอาจมีขนาดใหญ่เกินไป 

สุดท้ายนี้ ก็เชื่อว่าบล๊อกนี้น่าจะมีประโยชน์สำหรับท่านที่กำลังหาเซนเซอร์วัดแรงกด แต่ไม่อยากไปหาซื้อมาใช้ แต่อยากประดิษฐ์ขึ้นมาเองเพื่อที่จะได้ปรับแต่งคุณสมบัติ (specification) ของเซนเซอร์ได้ตามใจชอบ นอกจากนี้สิ่งที่ผมนำเสนอมาทั้งหมดนี้เป็นเพียงแค่ความเห็นส่วนตัว และได้ทำการทดสอบอย่างลวกๆ เท่านั้น ในการใช้งานจริง การจะเลือกใช้เซนเซอร์แบบไหน วงจรแบบใดเพื่อให้เหมาะสมกับงานของท่านผู้อ่านที่สุดนั้น ก็ขึ้นอยู่กับการตัดสินใจของท่านผู้อ่านเองครับ!!

gap
03 Apr 2012

Posted in My Previous Projects | 12 Comments

What I found in Miraikan

สวัสดีครับ
วันนี้ขอไม่โพสอะไรเนิร์ดๆ แต่อยากพูดคุยนิดหน่อยกับความประทับใจที่ไปเจอมาใน Miraikan
พูดถึง Miraikan อาจจะมีบางท่านไม่ทราบว่าคืออะไร Miraikan เป็นพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ที่จัดแสดงนวัตกรรมและงานวิจัยที่เด่นๆ ของญี่ปุ่น รวบรวมมาจากหลายห้องวิจัยดังๆ ในประเทศ ซึ่งเค้ามีจุดมุ่งหมายเพื่อเชื่อมโยงว่างานวิจัยเหล่านี้จะทำให้คุณภาพชีวิตของมนุษย์ดีขึ้นได้อย่างไรในอนาคต
คำว่า Miraikan เขียนเป็นภาษาญี่ปุ่นคือ 未来館 ( 未来 = อนาคต, 館 = ตึก อาคาร)
ท่านใดอยากอ่านเพิ่มเติมว่าที่ Miraikan มีกิจกรรมอะไรบ้าง เข้าไปดูได้เวปไซต์ของMiraikan ครับ:)

ถ้าเข้าไปใน Miraikan แล้ว ที่เห็นว่าเป็นจุดถ่ายภาพที่เด่นที่สุด ก็คือจอภาพทรงกลมขนาดยักษ์ ซึ่งปรกติแล้วก็จะมี default เป็นโลกของเรานั่นเอง

ภายในอาคารก็มีผลงานวิจัยในหลายๆ สาขา ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์ พลังงานสะอาด อวกาศ ฯลฯ 
แต่สิ่งที่ผมประทับใจจริงๆ แล้วเกิดขึ้นในบริเวณที่เป็นส่วนของห้องทดลองวิทยาศาสตร์ โดยเค้าจะมีกิจกรรมให้เด็กๆ ป.5 ขึ้นไปสามารถสมัครเข้าร่วมได้ เพื่อมาเข้าคอร์สครึ่งวันทำการทดลอง สร้างหุ่นยนต์อะไรทำนองนี้ ซึ่งวันที่ผมไปเป็นหัวข้อเรื่อง “Conductive Plastic” หรือ “พลาสติกนำไฟฟ้า”

ซึ่งวิทยากรที่มาสอนเด็กๆ ในวันนี้ก็ไม่ใช่ใครอื่น แต่เป็นศ.ฮิเดคิ ชิรากาวะ ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล สาขาเคมี ปี 2000 ในการค้นพบ “Conductive Polymer” นั่นเอง
ประวัติของศ.ฮิเดคิ ชิรากาวะ ในเวปรางวัลโนเบล 
ลองไปดูบรรยากาศการสอนเด็กๆ ของศ.ชิรากาวะกันครับ
 
รูปบนซ้าย เป็นป้ายแปะด้านหน้าประตูเกี่ยวกับหัวข้อที่เด็กๆ กำลังเรียนในวันนี้ครับ บรรยายโดยอ.ชิรากาวะ ส่วบนขวาก็เป็นบรรยากาศภายในห้องที่เราสามารถยืนดูกิจกรรมข้างในได้ผ่านกระจก

 
ตอนที่ไปถ่ายรูปนี่กำลังใช้สาร PEDOT อยู่ ซึ่งนิยมใช้กันใน Flexible electrode ส่วนรูปด้านขวาเป็นบรรยากาศที่อ.ชิรากาวะกำลังสอนเด็กๆ

                        
รูปซ้าย นักวิทยาศาสตร์สาวๆ ก็มีนะ (เข้าใจว่าเป็นเด็กใน Lab อ.แก) ส่วนรูปขวาก็คืออ.ชิรากาวะ

   สรุปแล้วสาเหตุที่ผมประทับใจก็คือ เด็กๆ ญี่ปุ่นได้มีโอกาสลองทำ Wet Lab ด้วยอุปกรณ์และสารเคมีจริงจังตั้งแต่เด็ก โดยมีผู้ที่มาสอนก็คือคนที่เชี่ยวชาญในหัวข้อวิจัยนั้นที่สุดในโลก
   ประเทศญี่ปุ่นมีประชากรประมาณ 127 ล้านคน ซึ่งมากกว่าประชากรไทยไม่ถึง 2 เท่า และคนทั้งหมดนี้ก็ไม่ได้เป็นพวกนักวิทยาศาสตร์ไปทั้งหมด เพราะคนที่เป็นพนักงานบริษัท แม่บ้าน ชาวบ้านขูดหวย พวกที่เชื่อว่ากินปลาดิบแล้วดีจริง ใส่เพาเวอร์บาลานซ์แล้วช่วยได้จริง รวมแล้วก็มีมากกว่าครึ่ง…
   ….แต่คำถามก็คือทำไมในทุกๆ 5 ปีจะมีชื่อนักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นอย่างน้อย 1 คนไปติดอยู่ในทำเนียบรางวัลโนเบล?
    ทำอย่างไรประเทศไทยจึงจะมีขีดความสามารถทางวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นอย่างยิ่งยวด? ทำอย่างไรเราจึงจะมีองค์ความรู้ทางวิศวกรรมเป็นของตนเอง เช่นสร้างเฮลิคอปเตอร์ได้เอง? ทำอย่างไรเราจะเพิ่มอัตราส่วน GDP ที่เกิดขึ้นจากธุรกิจของไทยให้มากกว่าทุนต่างชาติ?

    ผมว่าถ้าเมื่อไหร่เรามีคำตอบให้กับเรื่องนี้ และเราทุกคนพยายามอย่างยิ่งที่จะตอบคำถามนี้
         …เมื่อนั้นค่าแรงขั้นต่ำเพิ่มขึ้นเป็น 300 บาทคงไม่ใช่ฝันไปครับ อิๆ🙂

ก็ขอจบ blog นี้ด้วยคำคมที่เจอบนกำแพงภายใน Miraikan ครับ                                           “Kagaku ga wakaru, Segai ga kawaru” 
                                      “เมื่อใดที่เข้าถึงวิทยาศาสตร์ โลกก็จะเปลี่ยนไป”

Posted in Daily Experience | Leave a comment

MEMS-based ACTUATOR ตอน แมลงวันกระพรือปีก

สวัสดีครับ!
   หลังจากคราวที่แล้วได้พูดคุยไปกับเรื่องโครงงานเครื่องฟังเสียงหัวใจ วันนี้ผมก็จะมาพูดคุยเกี่ยวกับเรื่องสิ่งที่ผมเรียนและทำวิจัยอยู่บ้างแล้วกันครับ นั่นก็คือเทคโนโลยี MEMS นั่นเอง
   เชื่อว่าพูดถึงเรื่อง MEMS แล้วเชื่อว่าท่านผู้อ่านบางท่านคงมีประสบการณ์โดยตรงกับงานวิจัย/สายการผลิตด้านนี้ แต่ก็คงมีหลายท่านที่อาจจะพอคุ้นหู แต่ไม่ได้คุ้นเคยนัก เนื่องจากในประเทศเราไม่ได้เด่นอะไรทางสาขานี้มากเท่าไหร่เมื่อเทียบกับเกาหลีใต้ ไต้หวัน ญี่ปุ่น ดังนั้นผมจะขอแนะนำคร่าวๆ เกี่ยวกับเทคโนโลยี MEMS ก่อนที่จะเข้าเรื่องวันนี้แล้วกันครับ
   เทคโนโลยี MEMS หรือ Micro Electro Machanical System เป็นเทคโนโลยีที่ผสมผสานระหว่างศาสตร์ทางไฟฟ้าและเครื่องกลขนาดเล็กเข้าด้วยกัน ในระดับไมโครเมตร (เส้นผ่านศูนย์กลางเส้นผมคนเราประมาณ 100 ไมโครเมตร) รึเล็กลงจนไปถึงนาโนเมตร โดยใช้เทคนิคการกัดด้วยสารเคมีและแก๊ส การสกีนลวดลายด้วยแสงยูวี การระเหยโลหะให้ฉาบเป็นฟิลม์บาง ฯลฯ เพื่อทำให้เกิดโครงสร้างรูปแบบที่มีความสามารถในการทำงานหนึ่งๆ ได้ โดยแผ่นฐานเริ่มต้นที่นิยมใช้กันก็คือซิลิกอน (Silicon) นั่นเอง
   โดยเทคโนโลยี MEMS นี้มีการประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายในหลายสาขา อาทิเช่น กระบวนการผลิตทรานซิสเตอร์ มอสเฟต ไดโอด แอลอีดี เหล่านี้ก็มีพื้นฐานจากเทคโนโลยี MEMS รึในส่วนของเซนเซอร์อาทิเช่น เซนเซอร์วัดความเร่ง (ในมือถือ iPhone) ก๊าซเซนเซอร์ ก็ถูกผลิตขึ้นบนสายการผลิตของ MEMS นั่นเอง
    ในส่วนของการทำวิจัยนั้น ขั้นแรกสุดที่หนีไม่พ้นก็คือการอ่าน Papers ของชาวบ้านว่าเค้าทำอะไรกัน และใช้เทคนิคใด ซึ่ง paper ที่เค้าเขียนกันและได้รับการตีพิมพ์ก็ดี ได้ไป conference ใหญ่ๆ ก็ดี มักจะได้รับการยอมรับจากคณะกรรมการ (reviewers) แล้วว่าสามารถทำซ้ำได้จริง ดังนั้นการอ่าน paper พวกนี้ทำให้เราร่นระยะเวลาไม่ต้องไปนั่งลองผิดลองถูกเอง เรียกได้ว่าศึกษาเทคนิคจากประสบการณ์ของผู้อื่น ต่อมาหลังจากอ่าน papers มาเยอะๆ แล้วเราก็จะเกิดคำถามว่า “เฮ้ย! ทำไมถึงไม่ใช้วิธีนี้แทนหล่ะ มันน่าจะดีกว่าไม่ใช่เหรอ?”
 ซึ่งหลังจากคุณเกิดคำถามคุณก็ต้องพยายามขุด papers ต่อไปเรื่อยๆ ว่ามีใครตอบคำถามคุณหรือยัง ซึ่งถ้ายังไม่มีคุณก็จะสามารถข้ามไปขั้นตอนต่อไปนั่นคือ ทำวิจัยเกี่ยวกับมันซะ ว่ามันดีจริงอย่างที่คิดรึเปล่า? และถ้าผลออกมาดีกว่าอย่างที่คาด คุณก็จะได้รับเชิญไป conference เพื่อเผยแพร่เทคนิคใหม่ที่คุณคิดขึ้นมาให้กับโลกนั่นเอง
    เอาล่ะครับ อย่าเพิ่งด่วนใจร้อนรีบตีพิมพ์ paper ในขั้นตอนการสร้างเซนเซอร์ชนิดหนึ่งโดยเทคโนโลยี MEMS ขึ้นมา ขั้นตอนแรกสุดที่ควรทำคือ ทำการคำนวณ หรือใช้โปรแกรม simulation ดูผลลัพธ์เสียก่อนว่าควรกำหนดค่าต่างๆ (parameters) เป็นอย่างไร เช่นความสูง ความกว้าง ความหนา รวมไปถึงการเลือกใช้วัสดุ โดยถ้าเป็นไปได้ก็ควรคำนึงถึงความคุ้มทางเศรษฐศาสตร์ด้วย หลังจากคำนวณเสร็จปุ๊บเราก็จะมาออกแบบสิ่งที่เรียกว่า “MASK” แปลเป็นไทยว่าหน้ากาก แต่ในทีนี้คือส่วนที่จะกำหนดลวดลายให้กับเซนเซอร์ของเรา เทียบได้กับการสกีนเสื้อคุณก็ต้องสร้างบล๊อกที่มีลวดลายก่อนที่จะเริ่มลงมือสกรีน ซึ่ง MASK ของเราในที่นี้ก็คือบล๊อกของการสกรีนเสื้อนั่นเอง เพียงแต่ว่าในขั้นตอนการผลิตนั้นจะไม่ได้ใช้หมึกพิมพ์ แต่เป็นการฉายแสง UV ลงไปยังแผ่นเวเฟอร์ที่ฉาบด้วยสารเคมีทีไวต่อแสงUV (Photoresist) แล้วล้างด้วยน้ำยากัด เราก็จะได้ลวดลายที่มีขนาดเล็กระดับไมโครเมตรถึงนาโนเมตร
    พูดเรื่อง MASK แล้วอาจจะมีคำถามนอกประเด็นว่า แล้วเราทำขั้นตอนเหล่านี้ที่ไหน? คำตอบคือทำในห้องทดลองที่มีการป้องกันฝุ่นละออง ที่นิยมเรียกว่าห้อง Clean room นั่นเอง ซึ่งผู้ที่จะเข้าห้องนี้ก็ต้องแต่งตัวชุดขาวปิดปากหุ้มส่วนต่างๆ ของร่างกายให้เรียบร้อยเพื่อมิให้ฝุ่น(ส่วนใหญ่คือหนังกำพร้ากับเส้นขน)จากร่างกายร่วงในห้อง แบบนี้..
                                            
   ต่อมาเราก็จะมาพูดถึงเรื่องหัวข้อของวันนี้บ้างครับ นั่นคือ Micro Actuator  ซึ่งสาเหตุที่ผมต้องทำเจ้านี้ความจริงแล้วไม่ได้เกี่ยวกะงานวิจัยที่ทำอยู่ตอนนี้ แต่เนื่องจากไปลงเรียนวิชา “Micro Machine System” (マイクロ知能機械) แล้วเค้าให้ส่งการบ้านโดยให้ออกแบบ Micro Actuator อะไรก็ได้พร้อมทั้งคำนวณหาระยะทางเคลื่อนที่มากสุด(Maximum deformation) และความถี่ reasonance ของเจ้า Actuator ที่ออกแบบมา ผมเองก็ไม่ค่อยมีไอเดียว่าจะทำอะไรเลยออกแบบเป็นรูปแมลงวัน โดยติด actuator ขนาบไว้ 2 ข้างให้กลายเป็นปีกนั่นเอง
   เกี่ยวกับ Actuator ที่ออกแบบนี้มันจะเคลื่อนที่ได้ด้วยการจ่ายศักย์ไฟฟ้า (Voltage) ให้เกิดความต่างศักย์ขึ้นระหว่าง Actuator 2 ข้าง โดยตามหลัก Electrostatic แล้วเจ้า Actuator ทั้งสองก็จะเกิดแรงดึงดูดเข้าหากันโดยยิ่งความต่างศักย์สูงเท่าไหร่ แรงก็จะยิ่งมากขึ้นเป็นกำลังสอง สำหรับท่านที่งงว่าแล้วมันจะดูดเข้าหากันได้อย่างไร ก็ขอให้นึกถึงปรินเตอร์เลเซอร์ที่ทำให้ผงหมึกมีประจุลบแล้วสร้างตัวอักษรบนกระดาษให้มีประจุบวกทำให้ผงหมึกบินเข้าไปเกาะกับกระดาษนั่นเอง (ถ้าผมอธิบายแล้วยังงงๆ ก็ลองอ่านเพิ่มเติมได้ใน wikipedia ครับ เรื่อง Electrostatics ครับ)
   ได้ไอเดียแล้วก็มาออกแบบ MASK ครับ โดยใช้โปรแกรม L-Edit ซึ่งใช้ความรู้การออกแบบ Rotary Comb Drive ที่เคยอ่านเจอมาแปะไว้เป็นปีกสองข้างของตัวแมลงวันซึ่งผลลัพท์ก็จะได้ MASK หน้าตาแบบนี้
                                                
    ส่วนสีน้ำเงินคือ Silicon ครับ ส่วนสีขาวตรงกลางเราจะกัดด้วยแก๊สเพื่อทำเป็นรูปให้ Actuator ของเรามันไม่ติดกับแผ่นด้านหลัง ทำให้สามารถขยับได้นั่นเอง ซึ่งหน้าที่ผมในการทำการบ้านนอกจากเขียนแบบก็คือคำนวณว่าเจ้าแมลงวันนี้จะกระพรือปีกได้โดยมี resonance  frequency เท่าไหร่ ซึ่งท่านที่สนใจก็เอารายงานผมไปอ่านได้เลยครับ 
Download the report: Fly Wing Actuator
..
   เวลาผ่านไป 1-2 อาทิตย์ อาจารย์ทาคาฮาตะก็ไปผลิต Actuators ที่นักเรียนแต่ละคนส่ง แล้วก็นำมาโชว์ให้นักเรียนดูครับ ซึ่งพวกเราก็ตามอ.ไปที่ห้องทดลอง แล้วบรรยากาศจะเป็นอย่างไรติดตามชมกันได้เลยครับ!
 
   Actuator หนึ่งตัวมีขนาดกว้างxยาวประมาณ 2มมx2มม หนา 50 ไมโครเมตรครับ ส่วนรูปด้านขวาเรียกว่าเครื่อง manipulator ที่จะมีเข็มเอาไว้ลงไปแตะที่ Electrode ของ Actuator และมี Piezo Driver เพื่อสร้างศักย์ไฟฟ้าแต่ไม่มีกระแสไหลครับ
  
   รูปด้านซ้ายจะเห็นว่าแผ่น Actuator ของผมมีขนาดกระจิ๋วเดียว จุดสีดำๆ ตรงกลางนั่น ส่วนด้านขวาหลังจากมองผ่านกล้องจุลทรรศน์จะเห็นแมลงวันเป็นตัวเป็นตน ส่วนปีกซ้ายนั่นคือ rotary comb drive ที่ออกแบบไว้เป็นปีกแมลงวันครับ
    เอาล่ะ ส่วนการขยับจะเป็นอย่างไรมั่ง ลองไปชมวีดีโอกันครับ!

จบแล้วครับ สำหรับการนำเสนอผลงานที่เป็นการบ้านวิชา Micro Machine System สำหรับท่านใดที่มีคำถามเพิ่มเติมรึข้อเสนอแนะอะไรก็สามารถคุยกันได้ที่นี่ รึอาจหาข้อมูลเพิ่มจาก google ได้เช่นกันครับ!

Posted in My Previous Projects | Leave a comment

X PRIZE- Tricorder 2011

เมื่อ 2 อาทิตย์ก่อนมูลนิธิรางวัล ‘X’ (X Prize foundation) ได้ประกาศการแข่งขันตัวใหม่ล่าสุดที่ท้าทายเหล่าผู้พัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดสัญญาณทางการแพทย์แบบกระเป๋าหิ้ว หรือถ้าเป็นจากศัพท์ภาพยนต์เรื่อง Star Trek จะเรียกว่า “Tricorder” โดยรางวัลดังกล่าวจะมอบเงิน 10 ล้านเหรียญให้กับทีมนักวิจัยที่สามารถสร้างอุปกรณ์กระเป๋าหิ้วที่สามารถวินิฉัยโรคได้ในราคาย่อมเยาแต่คุณภาพไม่แพ้อุปกรณ์การแพทย์ตามโรงพยาบาล โดยอาจจะใช้เทคโนโลยี lab-on-a-chip, wireless ฯลฯ

ผู้สนใจเงิน 10 ล้านเหรียญก็ไปดูได้นะคร้าบบ : )
http://www.xprize.org/prize-development/life-sciences

| Leave a comment

+DIY เครื่องฟังเสียงหัวใจ+

สวัสดีครับทุกท่าน!
  ห่างหายไปนานแต่สุดท้ายผมก็มีโอกาสได้กลับมาอัพเดต blog จนได้ครับ ฮ่าๆ
แต่ถึงแม้จะไม่ได้มีอะไรมานำเสนอใหม่ในช่วงยุคมืดที่ผ่านมา ผมก็พบว่าก็มีท่านผู้อ่านหลายท่านมาเขียนแสดงความเห็นบ้างอะไรบ้างใน blog เก่าๆ ที่เคยเขียนไว้ ผมเอง 2-3 อาทิตย์ก็จะเข้ามาเช็คทีแต่ถ้าเห็นมีคำถามเข้ามา ทำให้อาจจะตอบคำถามได้ไม่เร็วทันใจบ้าง แต่อย่างไรก็จะพยายามรีบตอบเท่าที่ความรู้พอจะตอบได้นะครับ😀

  ก่อนที่จะเข้าสู่เนื้อหาวันนี้ ก็มาคุยกันสบายๆ ก่อนฮะ เรื่องของเรื่องคือหลายท่านอาจจะทราบแล้วว่าตอนนี้ผมยังเรียนโทอยู่ที่ญี่ปุ่นครับ ตอนนี้ก็ยังอยู่ปี 1 เทอมแรก เพราะปีที่แล้วก็ต้องสอบเข้า เรียนภาษาและก็เริ่มทำวิจัยล่วงหน้าก่อน พอตอนนี้เข้าป.โทแล้วเวลาเลยหายฮวบไปยิ่งกว่าเดิมอีกครับ!
  เชื่อว่าทุกท่านคงรู้ข่าวเหตุการณ์วันที่ 11 มีนาคม 2554 เวลา 14:30 น.ตามเวลาท้องถิ่น ว่าเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ขนาด 9.0 ริคเตอร์ที่ญี่ปุ่นบริเวณทะเลจังหวัดเซ็นได ตอนนั้นผมเองก็นั่งเตรียมการทดลองอยู่ที่ชั้นหนึ่งของตึกในมหาวิทยาลัยโตเกียวครับ แต่กระนั้นจังหวะที่แผ่นดินไหวเกิดขึ้นบริเวณที่ผมอยู่ก็ไหวแรงเหมือนกันฮะ ยืนตรงไม่ค่อยอยู่ เลยทำตามคำแนะนำของรุ่นพี่คนญี่ปุ่นให้หลบใต้โต๊ะกันฝ้าเพดานหรือของอะไรหล่นลงมาทับ ซึ่งก็เป็นเคราะห์ดีฮะที่ตึกและห้องออกแบบมาสำหรับเหตุการณ์แผ่นดินไหวแล้ว ทำให้ไม่เกิดความเสียหายใดๆ
  ทั้งนี้พอแผ่นดินไหวระลอกแรกหยุด ก็ต้องออกนอกตึกไปจุดรวมพลครับ ซึ่งบางคนใช้โทรศัพท์มือถือดูทีวีก็เห็นความเสียหายที่จังหวัดเซ็นได ซึ่งก็เป็นภาพที่ทุกท่านได้เห็นตามข่าวทีวีในเวลานั้นครับ ก็ขอแสดงความเสียใจกับผู้เคราะห์ร้ายและครอบครัวมา ณ ที่นี้ด้วยครับ
  หลังจากแผ่นดินไหวแล้ว ก็มีเหตุการณ์โรงไฟฟ้าพลังงานปรมาณูที่จังหวัดฟุคุชิมะ เกิดรั่วไหล ซึ่งอันนี้แหละที่เป็นสาเหตุให้ผมกลับไปไทยไปลี้ภัยชั่วคราว เนื่องจากทางบ้านและคนที่เมืองไทยหลายคนเป็นห่วงมาก และจากเหตุการณ์ครั้งนี้ก็ทำให้ผมทราบเลยว่าความจริงแล้วมีคนรอบตัวผมมากแค่ไหนที่เป็นห่วงเป็นใยผมอยู่ ซึ่งปรกติผมเองก็ไม่ทราบเพราะไม่เคยมีการแสดงออกเท่าไหร่จนกระทั่งเกิดเหตุการณ์คับขันแบบนี้ฮะ :D    

Continue reading

Posted in My Previous Projects | 17 Comments

Power Balance กับ GT200.. ความต่างที่เหมือนกัน

วันนี้ผมก็ไปซื้อลูกเทนนิสที่แผนกกีฬาของห้างแห่งหนึ่งแถวอุเอโนะ เมืองโตเกียวฮะ ระหว่างเลือกซื้อก็พบว่าข้างๆ แผนกอุปกรณ์เทนนิสก็มีโซนวางขาย “Power balance” อย่างโอ่อ่า มีหลากหลายยี่ห้อ ทั้งแบบนำเข้าจากต่างประเทศ และที่เป็นยี่ห้อของญี่ปุ่นเอง ด้วยความสงสัยเลยหันไปดู พิจารณาคร่าวๆ พบว่า แบบที่เป็น wristband ใส่ที่ข้อมือ จะตกเส้นละประมาณ 3000 เยน และก็มีแบบที่ห้อยคอ หลากหลายสีสัน ราคาบวกลบแตกต่างกันไป

สำหรับท่านที่ไม่เคยได้ยินข่าวเรื่อง Power Balance สามารถดูโฆษณาตัวอย่างได้ที่นี่   

ลักษณะภายนอกจะเป็นสายรัดข้อมือทำจากยาง และก็แปะเจ้าโลโก้ที่เป็นโฮโลแกรมไว้ 2 ด้าน  

ที่น่าสังเกตอย่างหนึ่งคือ การนำเสนอที่ชั้นวางขายนั้น ไม่ได้เน้นการบอกเล่าว่า มีผลงานวิจัยยืนยัน รึมีผลพิสูจน์ทางการแพทย์ แต่ใช้วิธีบอกว่า “รับประกันว่าได้ผล ไม่พอใจเรายินดีคืนเงินใน 30 วัน” รวมถึงมีรูป เดวิด แบ๊กแฮ่ม คริสเตียนโน โรนัลโด และรูปถ่ายของนักกีฬาอีกหลายหลากสาขาทั้งฝรั่ง ญี่ปุ่น ที่สวมใส่เจ้า Power balance ขณะเดินเล่น หรือแข่งกีฬา   

 

ซึ่งเทคนิคการนำเสนอแบบนี้ก็มีเขียนอยู่แพร่หลายในหนังสือกลยุทธ์การขายตามท้องตลาด เช่นบริษัทผลิตยาแต้มสิวเจ้าหนึ่งก็เคยใช้วิธีรับประกันสินค้าของตนเองแบบนี้ เพราะจากผลการสำรวจแล้ว พบว่าถ้ามีลูกค้าที่ไม่พอใจ 100 คน จะมีเพียง 2-3 คนเท่านั้นที่จะมาขอคืนเงินจริงๆ นอกจากนี้การใช้วิธีการนำรูปดารามาแปะ ก็เป็นหนึ่งในกลยุทธ์การจูงใจคน โดยการนำคนดังมาเป็นพรีเซนเตอร์ เหมือนที่โฆษณาโทรทัศน์เกือบทุกตัวชอบทำ คือเอาดารามานำเสนอสินค้า คนที่ดูก็จะสนใจ และรู้สึกเชื่อมั่นสินค้ามากขึ้นเพราะเชื่อมั่นว่าดาราคนนั้นคงไม่มาเป็นพรีเซนเตอร์ให้ หากของไม่ดีจริง  

553000012509101
แบคแฮ่มก็ยังใส่นะ น่าเชื่อถือมั้ย? 

   ผมก็เลยลองเสริชดูใน internet ว่ามีผลงานวิจัยยืนยันหรือไม่ หรือว่าเจ้าสายรัดข้อมือนี้มีหลักการทำงานอย่างไร ซึ่งจากการสำรวจก็พบว่ามีอีกหลาย blog มากที่นำเสนอเรื่องเจ้าสายรัดข้อมือ power balace นี้ และก็พูดเป็นเสียงเดียวกันว่า หลอกลวงชัดๆ  ยกตัวอย่างเช่นที่ blog http://www.ratbags.com/rsoles/comment/powerbalance.htm ก็มีการทำเรื่องราวไว้อย่างดี ถึงวิธีการโฆษณาชวนเชื่อ และจบลงด้วยผลการทดสอบโดยผู้เชี่ยวชาญด้วยวิธี blind test


    

ดูวีดีโอการทดสอบในช่วงนาทีที่ 3.00 เป็นต้นไป จะพบว่าเมื่อผู้เชี่ยวชาญ(ตัวจริง)เอาบัตร power balance ซึ่งเป็นของจริง 1 ใบ ปนกับบัตรธรรมดาอีก 5 ใบ นำไปใส่ในกระเป๋ากางเกงอาสาสมัคร 6 คน แล้วให้เจ้าหน้าที่ของ Power balance มาลองดึงแขนทดสอบพลังอาสาสมัครทีละคน เพื่อตรวจว่าอาสาสมัครคนไหนมีการ์ดของจริงอยู่ (ถ้ามีการ์ดจริงอยู่ ร่างกายจะมีพลังต้านมากขึ้น) พบว่าหลังจากทดสอบ 3 ครั้ง เจ้าหน้าที่คนดังกล่าวก็ทายผิดหมดทั้ง 3 ครั้ง
    ที่นำมาตีแผ่นี้เพราะเชื่อว่าเดี๋ยวอีกไม่นาน power balance อาจจะมาขายแพร่หลายมากขึ้นในเมืองไทยครับ เพราะกระแสที่ดาราชื่อดังนำมาสวมใส่ เส้นนึงก็อาจราคาสี่ร้อยห้าร้อยบาท ซึ่งในระยะแรกก็คงมีคนไปซื้อมาใส่จริงๆ ทั้งที่หลงเชื่อว่าสายรัดข้อมือดังกล่าวจะสร้างสมดุลในร่างกายจริงๆ รึอาจจะสนใจแค่ว่าเป็นแฟชั่น… แต่ไม่ว่าจะเป็นแบบไหน สุดท้ายเจ้าอุปกรณ์มหัศจรรย์ตัวนี้ ก็คงจะมีบทสรุปแบบเดียวกับ “GT200” ที่คุ้นเคยนั่นเองครับ

Posted in Daily Experience | Leave a comment

+เทคนิคการสร้างนวัตกรรม+

สวัสดีครับ!
นับตั้งแต่อัพเดต blog ครั้งล่าสุดเมื่อช่วงปลายเดือนมีนาคมที่ผ่านมา แล้วอยู่ดีๆ ผมต้องเดินทางมาญี่ปุ่นทำให้ไม่มีโอกาสเขียน blog ไปพักนึง จนตอนนี้ก็ย่างเข้าสู่เดือนกรกฎาคมแล้วครับ หลายๆ อย่างที่ญี่ปุ่นนี่ก็เริ่มลงตัว จึงได้มีโอกาสกลับมานำเสนอเรื่องราวความเป็นไปใหม่ๆ ครับ
สำหรับผู้อ่านท่านใหม่ ทีไม่ได้อ่าน blog อันเก่าๆ มาก่อน เรื่องย่อก็คือ ตอนนี้ผมมาเรียนต่อป.โทที่ญี่ปุ่นครับ คงใช้เวลา 3 ปี กว่าจะเสร็จ คือเรียนภาษาญี่ปุ่นที่มหาวิทยาลัยกะเตรียมตัวสอบเข้าป.โทใช้เวลา 1 ปี กะเรียนอีก 2 ปี ซึ่งตอนนี้เพิ่งเรียนภาษามาได้แค่ 3 เดือนฮะ แถมเดือนหน้าจะต้องสอบเอนทรานซ์แล้ว! ช่วงนี้ก็เลยอ่านหนังสืออย่างเดียวฮะ ส่วนคณะที่กะจะสอบเข้านั้น ก็คือคณะ Information Science and Technology ภาค mechano-informatics ของโตไดคับ
P1010031_resize 

ถ่ายหน้าประตู akamon ของมหาวิทยาลัยฮะ (ไปถ่ายแบบนี้จะสอบตกป่าวเนี่ย หึๆ)
 
 


เอาล่ะครับ มาคุยกันเรื่องของหัวข้อวันนี้กันดีกว่า!
เรื่องของเรื่องก็คือ ผมมีความเชื่อมานานแล้วว่า “วิศวกรรมศาสตร์” กะ “การสร้างไอเดีย” นั้น เป็นสิ่งที่ควรจะถูกพัฒนาควบคู่กันไปฮะ แต่เรื่องที่น่าแปลกใจก็คือ ยิ่งผู้เรียนเรียนวิชาเฉพาะทางวิศวกรรมมากเท่าไหร่ กลับทำให้กรอบบางๆ เกิดขึ้นทีละนิดๆ จนเรียนจบ 4 ปีกลายเป็นกรอบหนากำแพงทึบ.. คือไม่ว่าคิดจะทำอะไร ก็จะรู้สึกไปก่อนเลยว่า “ไอ้ที่ว่านั่นมันทำไม่ได้หรอก.. เพราะอย่างนี้ๆๆๆ” เชื่อว่าหลายท่านคงเป็นเหมือนผม ที่สมัยเด็กๆ มีจินตนาการมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่เรายังไม่รู้ เป็นต้นว่าโลกหมุนได้เพราะอะไร ทำอย่างไรถึงจะบินได้ ฯลฯ พอเราเรียนสูงขึ้นๆ ได้รู้จักกับคำว่า “ทฤษฎีบลาๆ” รึ “กฎของบลาๆ” ก็ทำให้จินตนาการสมัยเด็กกลายเป็นเรื่องเพ้อเจ้อ ไร้สาระไป ซึ่งการโดนล้มล้างความเชื่อแบบนี้.. พอถูกกระทำไปนานๆ เข้า ทำให้ท้ายที่สุดก็กลายเป็นที่มาของความคิดว่า “ไอ้ที่ว่านั่นมันทำไม่ได้หรอก.. เพราะอย่างนี้ๆๆๆ”

กลับกัน สำหรับคนที่ไม่เคยรับรู้กฎรึทฤษฎีเหล่านั้น แทนที่จะมีอิสระทางความคิด.. กลับกลายเป็น “กลัว” ไปซะอย่างนั้น คือกลัวว่าสิ่งที่ตนเองคิดมันจะทำไม่ได้ เพราะรู้สึกว่าไม่ได้เรียนมา ไม่เคยทำมา และยิ่งพอไปปรึกษากะคนกลุ่มแรกที่เรียนพวกกฎเหล่านั้นมา ก็จะโดนตอบกลับมาอีกว่า “ไอ้ที่ว่านั่นมันทำไม่ได้หรอก.. เพราะอย่างนี้ๆๆๆ” ทำให้ความกล้าที่จะลองผิดลองถูกหายไป.. แม้กระทั่งการลองผิดลองถูกใน “จินตนาการ” ของตนเองก็ตามทีครับ

ผมเองก็รู้สึกกลัว ว่าความกล้าที่จะสร้างไอเดียของตัวเองจะถูกตีกรอบ ด้วยความเชื่อของคุณแมกซ์เวลล์ คุณฟรีอิส คุณมัวส์ รึคุณสนธิก็ตามที ดังนั้นถ้ามีโอกาส เช่นได้รับงานมาให้คิด รึอยู่เฉยๆ ไม่มีอะไรทำ.. ก็จะพยายามลองคิดหาวิธีใหม่ๆ ที่มันไม่ซ้ำกับสิ่งที่ตัวเองเคยทำมา บางท่านอาจจะเคยโดนครับ เวลามีความคิดใหม่ๆ (รึตั้งกระทู้ใหม่) และถูกคนอื่นบอกว่า “อันนั้นเคยมีคนคิด/ทำมาแล้ว” .. ก็ขอให้อย่าเสียกำลังใจฮะ ไม่เป็นไร เพราะอย่างน้อยๆ ไอเดียของคุณในตอนนั้นมันก็ไม่ใช่ไอเดียของคนส่วนใหญ่ละ แต่มันเป็นไอเดียที่แหวกแนวจากเดิม และถ้าได้ฝึกต่อไป คิดต่อไป มันก็จะต้องมีสักครั้งที่มันเป็นของใหม่จริงๆ คือไม่มีใครทำมาก่อน.. ไม่อย่างนั้น คงไม่มีสิทธิบัตรใหม่ๆ เกิดขึ้นทุกวันใช่ไหมครับ?

และแล้ว… ผลจากการฝึกด้วยตนเองของผม ประกอบกับอ่านหนังสือนู่นนี่นั่น.. ทำให้ผมจับกลวิธีการสร้างนวัตกรรมได้อย่างหนึ่ง นั่นก็คือ กลวิธี ยูนิคอน!

ถ้าพูดถึงยูนิคอน.. ทุกท่านคงนึกภาพได้ในฉับพลัน ว่ายูนิคอนคือม้าที่มีเขาฮะ แล้วเคยสงสัยกันไหมครับว่า เออ.. อยู่ดีๆ ทำไมพวกกรีกโบราณถึงไปจินตนาการถึงม้าที่มีเขาได้ (คงเหมือนที่คนไทยจินตนาการว่า แม่นาคยืดแขนได้)
งั้นลองดูสูตรด้านล่างฮะ

3

ยูนิคอนก็คือ ม้าผสมกะตัวนาวาฬฮะ และถ้าลองคิดกลับกัน สมมุติตัวท่านเป็นคนกรีกโบราณ อยากจะผลิตสัตว์แปลกๆ ขึ้นมา 1 ตัว ก็ลองเอาสัตว์สองอย่างมาแล้วรวมเข้าเป็นตัวเดียวกัน คือเอาม้าที่ดูแข็งแกร่ง กับนาวาฬที่มีจุดเด่นตรงเขา.. ได้ออกมาเป็นม้ามีเขา ตั้งชื่อเท่ห์ๆ ว่ายูนิคอนนั่นเองครับ!

เอาล่ะ มาลองดูกรณีศึกษาของสิ่งประดิษฐ์รึนวัตกรรมในโลกทุนนิยมบ้างครับ สมมุติผมอยากสร้างอะไรซักอย่างที่มันแปลกใหม่ ไม่ซ้ำใคร แต่ยังคิดไม่ออก.. วิธีง่ายที่สุดก็ใช้หลักการเดียวกะยูนิคอน คือหาของมาผสมกันฮะ เช่น เห็นรถ กับ เรือ
1 

ก็จะกลายเป็นรถที่สามารถวิ่งในน้ำได้

ถ้าเป็นปากกากับไม้บรรทัด

2

ก็กลายเป็นปากกาที่ใช้วัดขนาดได้

มือถือกับกล้องดิจิทัล (สมัยเมื่อ 10 ปีก่อน)

4

ก็กลายเป็นมือถือที่ถ่ายรูปได้.. และปัจจุบันนี้กลายเป็นมาตรฐานไปเสียแล้ว ว่าโทรศัพท์มือถือทุกยี่ห้อ จะต้องมีกล้องในตัวครับ


ดูตัวอย่างนวัตกรรมที่มีให้เห็นอยู่ในยุคปัจจุบันไปแล้ว เพื่อให้ทุกท่านได้ลองฝึกสร้างไอเดียด้วยวิธีนี้
ผมจะมีโจทย์ให้ลองคิดเล่นๆ ซัก 2 ข้อฮะ ครับ ว่าอุปกรณ์สองอย่างที่ผมไปสุ่มหยิบได้มา พอเอามารวมกันแล้ว จะสร้างเป็นนวัตกรรมอะไรได้บ้าง

โจทย์ที่ 1.หนังสือกะไม้แขวนเสื้อ

q1

โจทย์ที่ 2.โคมไฟกะทิชชู่

q2 

เป็นไงบ้างครับ สำหรับการลองสร้างนวัตกรรมรึสินค้าอะไรใหม่ๆ ด้วยเทคนิคการผสมของ 2 สิ่ง(รึมากกว่า 2 ขึ้นไป) ให้กลายเป็นของชิ้นเดียว เชื่อว่าไอเดียผลลัพธ์นั้นแต่ละท่านคงไม่เหมือนกันฮะ และมันก็ไม่มีอะไรผิดรึถูก แต่สิ่งที่ผมอยากให้ทุกท่านได้ จากการเสียเวลาอ่าน blog คราวนี้ (แลกกับการที่ผมเสียเวลาพิมพ์ แหะๆ) ก็คือความกล้าที่จะสร้างไอเดียใหม่ๆ อยู่เสมอ!
แน่นอนครับ บางทีมันอาจไม่จำเป็นต้องเป็นสินค้าเพื่อส่งเข้าสู่ตลาดก็ได้ฮะ เพราะเทคนิคนี้สามารถใช้ได้กับทุกๆ เรื่องในชีวิต
โดยเฉพาะในเรื่องของการนำเสนออะไรซักอย่างให้กับคนอื่น.. เพราะธรรมชาติของคนคือมักจะใส่ใจกับสิ่งที่แปลกออกไป เป็นต้นว่า สมมุติทำใบปลิวแจก เกี่ยวกับสอนพิเศษ ถ้าใช้วิธีเดิมๆ ใส่ข้อมูล เบอร์โทร ตัวอักษรเพียบเข้าไป.. คนส่วนใหญ่ก็จะโยนทิ้ง แต่ถ้าปรับเปลี่ยนรูปแบบการนำเสนอ คือเอาใบปลิวไปรวมร่างกับหนังสือการตูน.. กลายเป็นใบปลิวที่เป็นการ์ตูนสนุกๆ ไม่ได้ยัดเยียดแต่ข้อมูลให้ผู้อ่าน มันก็จะทำให้ใบปลิวนั้น มีค่ามากกว่ากระดาษนำเสนอข้อมูลนั่นเอง..
 
จากนี้ไป เวลาท่านละสายตาจากงาน รึพักสายตาจากหน้าจอคอมพิวเตอร์ ลองหันซ้ายหันขวาไปเล็กน้อย สำรวจสิ่งของที่อยู่รอบตัวท่าน สุ่มหยิบมา 2 อย่าง แล้วลองคิดดูว่า มันรวมกันแล้วจะกลายเป็นอะไรได้บ้าง

แล้วทุกท่านจะรู้สึกเหมือนผม ว่าทำไมการสร้างของแปลกๆ ใหม่ๆ … มันช่างง่ายจริงๆ!Hot smile 

ขอบคุณที่ติดตามครับ!

ปล. อันนี้โจทย์แถมฮะ.. ลองคิดดูว่าของสองอย่างด้านล่างนี้รวมกันแล้วจะได้เป็นอะไร อิๆ Smile with tongue out

 q3

คำตอบ.. ชา+คิด = ชาคริต

20090810533_09

(ไปล่ะครับ ฟิ้ววว!)

Posted in Daily Experience | 11 Comments