ถ้าใช้โอเพนซอร์สได้ ก็สร้างฮาร์ดแวร์ได้เหมือนกัน
(redeem-tomorrow.com)- แม้ฮาร์ดแวร์จะยังคงยุ่งยากเพราะข้อจำกัดทางกายภาพ แต่ด้วย ความสามารถในการนำโค้ดโอเพนซอร์สมาใช้ และระบบนิเวศของชิ้นส่วน ทำให้นักพัฒนาซอฟต์แวร์ก็สร้างอุปกรณ์ที่ใช้งานได้จริงด้วยตัวเองได้ง่ายขึ้น
- หลังยุค Arduino บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ก็มีความหลากหลายมากขึ้นอย่างมาก และบอร์ดอย่าง ESP32 กับ Pico W ก็รวม WiFi·Bluetooth มาให้ ทำให้สามารถพัฒนาลอจิกเฉพาะทางซ้ำ ๆ บนชิ้นส่วนราคาประหยัดได้
- ชิ้นส่วนที่ใช้ I2C และ StemmaQT/Qwiic ช่วยให้เชื่อมต่อเซนเซอร์และอุปกรณ์รับอินพุตได้โดยไม่ต้องบัดกรี ทำให้โฟกัสกับการผสมผสานไลบรารีและโค้ดตัวอย่างได้มากกว่าการออกแบบวงจร
- หากใช้เครื่องพิมพ์ 3D และเครื่องมือ CAD ก็สามารถสร้าง เคสแบบกำหนดเอง สำหรับบรรจุวงจรได้เอง และด้วยต้นทุนวัสดุที่ต่ำกับการพิมพ์ที่รวดเร็ว ก็สามารถแก้ปัญหาเรื่องการจัดวางและความร้อนได้แบบวนซ้ำ
- เมื่อความสามารถในการประกอบต่อแบบโอเพนซอร์ส เอกสารประกอบ และการสนับสนุนจากชุมชนเข้ามาสู่การสร้างฮาร์ดแวร์ด้วย ก็เกิดสภาพแวดล้อมที่เปิดให้คนทั่วไปสร้างผลิตภัณฑ์จริงเพื่อแก้ปัญหาของตัวเองได้
เหตุผลที่การสร้างฮาร์ดแวร์ยังยาก แต่ก็ง่ายขึ้น
- ฮาร์ดแวร์มีพลังในแบบที่ซอฟต์แวร์อย่างเดียวให้ไม่ได้ เพราะมันสร้างผลลัพธ์ทางกายภาพที่จับต้องได้ แต่ในขณะเดียวกัน ความซับซ้อน ก็สูงตามไปด้วย
- วงจรอาจดีบักได้ยากกว่าโค้ด และถึงแม้ลอจิกกับแรงดันไฟจะถูกต้อง ก็ยังต้องรับมือกับ ข้อจำกัดทางกายภาพ อย่างการเดินสาย การจัดวางพื้นที่ และการระบายความร้อนด้วย
- การพัฒนาผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์คือการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทั่วไปที่มีข้อจำกัดของโลกจริงเข้ามาซ้อนเพิ่มอีกชั้น
- โปรเจกต์ ThermTerm ถูกสร้างขึ้นเพื่อเปลี่ยน UI ที่อ่านยากและประสบการณ์การตั้งโปรแกรมที่ไม่สะดวกของรีโมตฮีตปั๊มเดิม รวมถึงเพื่อผนวกรวมฮีตปั๊มเข้ากับระบบโฮมอัตโนมัติ
- อุปกรณ์ที่ทำเสร็จแล้วถูกติดตั้งไว้ 5 จุดในบ้าน
- ผู้พัฒนาไม่ใช่วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ แต่ก็สร้างอุปกรณ์นี้สำเร็จได้ด้วยการใช้โค้ดโอเพนซอร์สและระบบนิเวศของชิ้นส่วน
- การใช้โค้ดโอเพนซอร์สไม่ได้หมายถึงแค่คัดลอกโค้ดมาใช้ แต่รวมถึงการสำรวจรีโพซิทอรี การทำความเข้าใจโค้ดของคนอื่น การแก้ปัญหา การหาความช่วยเหลือจากชุมชน และการแยกแยะโปรเจกต์ที่ดีออกจากโปรเจกต์ที่ไม่ดี
- ประสบการณ์แบบนี้สามารถขยายจากโลกของบิตไปสู่โลกของอิเล็กตรอนและอะตอมได้
ไมโครคอนโทรลเลอร์และระบบนิเวศซอฟต์แวร์
- Arduino เป็นจุดเปลี่ยนของประสบการณ์นักพัฒนา เพราะทำให้มือใหม่เขียนโค้ด C ง่าย ๆ แล้วได้สัมผัสกับ ประสบการณ์คอมพิวติ้งเชิงกายภาพ ภายในไม่กี่นาที
- หลังจากนั้น ระบบนิเวศของบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ก็ขยายกว้างขึ้นมาก
- มีบอร์ดให้เลือกหลายขนาดและหลายรูปแบบ ตั้งแต่ขนาดเท่าแซนด์วิชไปจนถึงขนาดเท่าแสตมป์ไปรษณีย์
- ไมโครคอนโทรลเลอร์กลายเป็นฐานสำหรับการทำลอจิกเฉพาะทางซ้ำ ๆ บนชิ้นส่วนราคาถูก
- แต่ละบอร์ดมีคอนเน็กเตอร์ อุปกรณ์เสริม และสถาปัตยกรรมชิปต่างกัน
- บอร์ดที่ใช้ ESP32 หรือ Pico W ยังรวมความสามารถด้าน WiFi และ Bluetooth มาด้วย
- สิ่งที่เชื่อมบอร์ดหลากหลายเหล่านี้เข้าด้วยกันคือ ระบบนิเวศซอฟต์แวร์
- มีโค้ด Arduino แบบโอเพนซอร์สที่ช่วยแก้ปัญหาต่าง ๆ เช่น เครือข่ายหรือการจัดการปุ่มกด
- แม้สถาปัตยกรรมบอร์ดจะต่างกัน แต่โดยมากก็มักมีพอร์ตของสภาพแวดล้อม Arduino ให้ใช้ จึงนำโค้ดเดิมมาใช้กับโปรเจกต์ได้
- หากชอบ Python มากกว่า C/C++ ก็สามารถใช้ MicroPython และ CircuitPython เป็นทางเลือกได้
I2C และ StemmaQT/Qwiic ที่ทำให้โปรเจกต์อิเล็กทรอนิกส์ประกอบได้เป็นชิ้นส่วนสำเร็จรูป
- I2C เป็นมาตรฐานข้อมูลอนุกรม 2 สายที่ออกมาตั้งแต่ปี 1982 และเมื่อเพิ่มสายไฟเลี้ยงกับกราวด์อีก 2 เส้น ก็สามารถเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายตัวเข้ากับบัสเดียวกันได้
- สำหรับคนทำฮาร์ดแวร์งานอดิเรก ส่วนที่ยากที่สุดมักจะเป็น การออกแบบวงจร
- อิเล็กทรอนิกส์เป็นโลกที่เต็มไปด้วยกฎทางฟิสิกส์และองค์ความรู้เรื่องชิ้นส่วนที่สั่งสมมาหลายสิบปี
- ต้องคำนึงถึงทั้งการปรับแรงดัน การจัดการความต้านทาน และการจัดวางที่แข็งแรงทางกายภาพและดูแลรักษาได้
- เช่นเดียวกับที่การพัฒนาซอฟต์แวร์สมัยใหม่สามารถประกอบฐานข้อมูล เฟรมเวิร์ก UI และไลบรารี HTTP เข้าด้วยกันได้ ฮาร์ดแวร์ก็เริ่มมี วิธีการประกอบแบบเดียวกัน
- StemmaQT ของ Adafruit และ Qwiic ของ Sparkfun เป็นมาตรฐานสายเคเบิลบนพื้นฐาน I2C ที่ช่วยให้เชื่อมต่อบอร์ดหลายตัวได้รวดเร็วโดยไม่ต้องบัดกรี
- ในคอนโทรลเลอร์ฮีตปั๊ม มีชิ้นส่วนต่อผ่าน I2C ดังนี้
- ไมโครคอนโทรลเลอร์พร้อมหน้าจอในตัวที่ใช้ ESP32
- เซนเซอร์วัดความสว่าง: สำหรับลดความสว่างของไฟที่จ้าเกินไปโดยอัตโนมัติ
- เซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น: สำหรับเก็บข้อมูลอุณหภูมิจริงภายในห้อง
- บอร์ดโรตารีเอนโค้ดเดอร์: สำหรับทำปุ่มหมุนใช้ตั้งอุณหภูมิและสลับเปิดปิดไฟ
- แต่ละบอร์ดซ่อนรายละเอียดการทำงานภายในไว้ เหมือนไลบรารีที่ออกแบบมาดี
- จึงไม่จำเป็นต้องจัดการรายละเอียดอย่างการจ่ายไฟหรือการตีความสัญญาณจากโรตารีเอนโค้ดเดอร์ด้วยตัวเอง
- หลังต่อสายแล้ว ก็แค่หา โค้ดตัวอย่าง ของแต่ละชิ้นส่วนมาแก้ให้เข้ากับโปรเจกต์
- ผู้ขายชิ้นส่วนเหล่านี้มักดูแลไลบรารีและเอกสารสนับสนุนอย่างจริงจัง และ Adafruit ก็มี บอร์ดที่มีประโยชน์และแปลกน่าสนใจ หลายร้อยแบบเพื่อรองรับแนวทางการประกอบเช่นนี้
ทำให้วงจรกลายเป็นวัตถุจริง
- หลังจากสร้างวงจรที่ใช้งานได้แล้ว ก็สามารถออกแบบและสร้าง เคสแบบกำหนดเอง ได้ด้วยตัวเอง
- ด้วยเงินราว $500 ก็ซื้อ เครื่องพิมพ์ 3D ของ Prusa ได้
- เครื่องพิมพ์ของ Prusa ใช้งานได้ดีตั้งแต่แกะกล่อง
- ทำงานร่วมกับ ซอฟต์แวร์ slicer แบบข้ามแพลตฟอร์ม ของ Prusa ได้ดี
- มีชุมชนผู้ใช้ที่คึกคักมาก จึงหาความช่วยเหลือได้ง่าย
- แม้ปริมาตรการพิมพ์ในช่วงราคานี้จะไม่ใหญ่มาก แต่ก็เพียงพอสำหรับโปรเจกต์อิเล็กทรอนิกส์
- ผู้ขายฮาร์ดแวร์แบบเปิดมักให้โมเดล 3D ของผลิตภัณฑ์มาด้วย ทำให้สามารถออกแบบเคสที่แม่นยำในโปรแกรม CAD ได้
- การพิมพ์ 3D มีต้นทุนต่อรอบต่ำและทำได้รวดเร็ว
- การทดลองแบบใหม่หนึ่งครั้งใช้เพียงค่าวัสดุไม่กี่เซนต์และเวลาในการพิมพ์
- ในคอนโทรลเลอร์ฮีตปั๊ม ความร้อนทิ้งจากไมโครคอนโทรลเลอร์ทำให้ค่าจากเซนเซอร์อุณหภูมิเพี้ยนไป และแก้ได้ด้วยการออกแบบวนซ้ำโดยย้ายเซนเซอร์ทั้งสองไปไว้ด้านบนของเคส
- การพิมพ์ 3D ก็มีเส้นโค้งการเรียนรู้เช่นกัน
CAD และชุมชนที่ช่วยลดกำแพงการเริ่มต้น
- แม้จะต้องมีทักษะ CAD ด้วย แต่ก็อาจเจ็บปวดน้อยกว่าที่คิดและสนุกกว่าที่คาด
- งาน CAD ใกล้เคียงกับการสเก็ตช์รูปทรง 2D แบบง่าย ๆ แล้วดันหรือดึงให้เป็นวัตถุ 3D ก่อนจะค่อย ๆ ตัดแต่งรายละเอียดเล็ก ๆ
- ซอฟต์แวร์ CAD เดสก์ท็อปราคาย่อมเยาหลายตัวเคยใช้งานอึดอัดเหมือนใช้แอป Flash เก่า ๆ บน IE6 แต่ Shapr3D บน iPad ทำให้การโมเดล 3D แบบใช้งานง่ายด้วย Apple Pencil เป็นไปได้
- เวลาเรียนรู้เทคโนโลยีใหม่อย่างการพิมพ์ 3D ชุมชน มีบทบาทอย่างมาก
- ผู้ใช้งานสายงานอดิเรกจำนวนมากมีส่วนร่วมกับการพิมพ์ 3D อย่างจริงจัง
- สามารถหาความช่วยเหลือได้ตั้งแต่การวางแผนโมเดลไปจนถึงการดีบักปัญหาเรื่องความร้อนระหว่างการพิมพ์
- สภาพแวดล้อมการสร้างฮาร์ดแวร์ในปัจจุบันได้นำเอาการลดแรงงาน ความสามารถในการประกอบต่อ และความสนุกแบบโอเพนซอร์สเข้ามาแล้ว
- คนทั่วไปก็สามารถสร้างอุปกรณ์ที่ตัวเองต้องการได้โดยตรง และอาจไปไกลถึงขั้นทำระบบอัตโนมัติและควบคุมจากระยะไกลให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานมากที่สุดในบ้าน อย่างคอนโทรลเลอร์ฮีตปั๊มได้ด้วย
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
ผมอยากพูดให้ซับซ้อนขึ้นอีกหน่อยว่า “ถ้าใช้โอเพนซอร์สเป็น ก็สร้างต้นแบบฮาร์ดแวร์ได้”
การสร้างฮาร์ดแวร์ยังรวมถึงการทำให้มันแข็งแรงพอจะทนอยู่ในโลกจริงได้เป็นเวลานานด้วย ต้องพิจารณาว่าเซ็นเซอร์ความชื้นได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมรอบตัวอย่างไร รวมไปถึงถุงบรรจุภัณฑ์ด้วย และผมก็เคยเจอปัญหาจากจุดนั้นจริง ๆ ต้องมีแผนปรับเทียบใหม่เมื่อ drift มากขึ้นด้วย คอนเน็กเตอร์สำหรับ wiring harness ต้องทนจำนวนครั้งการเสียบ/ถอดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นตลอดอายุผลิตภัณฑ์ได้ และความยาวของ harness ก็ต้องพอดีเพื่อไม่ให้เสียหายเวลาเปิด enclosure เพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ ฯลฯ
ต้องคิดถึงผลกระทบที่สภาพแวดล้อมรอบตัวมีต่อส่วนอื่นของการออกแบบด้วย เช่น ในสภาพแวดล้อมที่มีความชื้นสูง ควรหลีกเลี่ยงสถานการณ์ที่ต้องคอยทำความสะอาดหน้าสัมผัสเป็นระยะ เพราะไม่ได้ใช้หน้าสัมผัสชุบทองทั้งฝั่ง harness และคอนเน็กเตอร์
แน่นอนว่าส่วนใหญ่ผมก็เรียนรู้ด้วยตัวเอง และนักพัฒนาสาย hobbyist ก็ไปถึงจุดนั้นได้พอสมควร เพียงแต่มีความต่างกันมากระหว่างการเปลี่ยน smart relay controller ตัวหนึ่งไปใช้อีกตัวหนึ่ง กับการทำ smart relay controller ที่ดีพอจะมอบให้พี่สะใภ้เป็นของขวัญคริสต์มาสได้
ต่อให้ไปถึงขั้นต้นแบบแล้ว ฮาร์ดแวร์โอเพนซอร์สก็มักมีแนวโน้มจะมีประโยชน์แค่กับคนที่สร้างมันขึ้นมาเพียงคนเดียว
การทำต้นแบบ กับการจัดทำเอกสารกระบวนการ build ให้ละเอียดพอที่ hobbyist คนอื่นจะทำซ้ำ ดัดแปลง และใช้งานได้ เป็นคนละเรื่องกันมาก เอกสารฮาร์ดแวร์ยากกว่าเอกสารซอฟต์แวร์มาก และถ้าเป็นโปรเจกต์เจ๋ง ๆ คนที่ไม่เคยมีประสบการณ์บัดกรีหรือสั่งชิ้นส่วนเลเซอร์คัทเลยก็จะอยากเข้ามาลอง ซึ่งการสนับสนุนคนเหล่านั้นทำได้ยาก
ถ้าขยับขึ้นไปอีกขั้น แม้จะแค่ขายเพิ่มอีกไม่กี่ชิ้นบน Tindie ก็กลายเป็นการขายดีไซน์ให้ hobbyist คนอื่นแล้ว และถ้าจะขายให้สาธารณชนทั่วไป ก็ต้องมีการรับรองการรบกวนตาม FCC และถ้าบ้านสักสองสามหลังไฟไหม้เพราะข้อบกพร่องในการออกแบบ ก็ถึงระดับที่บริษัทต้องรับผิดชอบ มีเหตุผลที่บริษัทฮาร์ดแวร์จ้างวิศวกรตัวจริงที่ทำตามมาตรฐานวิชาชีพ อีกทั้งเมื่อไม่ได้มีต้นทุนส่วนเพิ่มต่อหน่วยต่ำกว่า 1 เซนต์เหมือนซอฟต์แวร์ ปัญหาเรื่องกระแสเงินสดและธุรกิจก็ตามมาด้วย
ในแต่ละขั้นแบบนี้ มักต้อง iterate ฮาร์ดแวร์หลายครั้ง และนั่นก็หมายถึง lead time กับต้นทุนที่เพิ่มขึ้น
ถ้ามันพัง คุณก็ซื้อของใหม่ไม่ได้ และเรียกช่างมาซ่อมในราคาสมเหตุสมผลก็ยาก ถ้ามีซอฟต์แวร์พ่วงมาด้วย ก็มีแนวโน้มสูงว่าจะต้องบำรุงรักษาอีก ถ้าคุณอยากได้สักหนึ่งชิ้น ก็มีแนวโน้มสูงว่าจะต้องการอีกชิ้นเพื่อขยายโปรเจกต์
คุณออกแบบอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่เชื่อถือได้ได้ แต่ถ้างบไม่มาก ก็ทำให้มันทนต่อการโดนไม้เบสบอลฟาดหรือโดนอีพ็อกซีหกใส่คอนเน็กเตอร์ไม่ได้ ดังนั้นเวลามีคนขอให้ทำอะไรให้จริง ๆ ผมจึงพยายามแก้ด้วยชิ้นส่วนสำเร็จรูปให้มากที่สุด
โปรเจกต์อิเล็กทรอนิกส์สนุกมากจริง ๆ แต่ความสนุกลดลงตรงที่สุดท้ายแล้วคุณจะเหลือวัตถุที่มีเอกลักษณ์สุด ๆ และทดแทนไม่ได้ หากใช้กับงานสำคัญมันก็กลายเป็นภาระความรับผิดชอบ และโดยปกติจะถูกผูกกับการใช้งานอย่างเดียว พอไม่จำเป็นอีกต่อไป ก็กลายเป็นขยะ ต่างจากของสำเร็จรูปอเนกประสงค์
ESPHome กับโมดูลจาก Amazon และการพิมพ์ 3D ให้สมดุลที่ค่อนข้างดีในหลายกรณี คุณปรับคอนฟิกใหม่ได้ ได้ความน่าเชื่อถือระดับการบัดกรีด้วยเครื่องจักร ได้ซอฟต์แวร์สแต็กสำเร็จรูป แต่ก็ยังมีความยืดหยุ่นพอจะสร้างของใหม่ได้
การออกแบบฮาร์ดแวร์คือแนวป้องกันด่านสุดท้ายก่อนที่มันจะสร้างความเสียหายในโลกจริง
องค์ประกอบอย่างฟิวส์ การป้องกันไฟฟ้าสถิตและไฟกระชาก รวมถึง watchdog timer มักถูกละเลยในโปรเจกต์ hobby หรือดีไซน์โอเพนซอร์สด้วย การจะรู้ว่าอะไรจำเป็นเมื่อไร บางครั้งก็ต้องอาศัยประสบการณ์ที่ได้มาด้วยความลำบาก
ผมพยายามหลีกเลี่ยงการช่วยออกแบบให้ถึงขั้นนั้น แต่เขาก็คะยั้นคะยอต่อ เลยแนะนำให้เอา 7812 แพ็กเกจ TO-3 หลายตัวมาต่อขนานกัน ทดสอบบน bench แล้วมันทำงานได้ เขาก็กลับไป
หลายปีต่อมาผมถึงได้เรียนรู้ว่าไม่ควรทำแบบนั้น เพราะ regulator ตัวหนึ่งอาจรับโหลดไปเองและ overload ได้ แทนที่จะทำแบบนั้น ควรใช้ pass transistor หรือกลไกอื่นให้ regulator ตัวเดียวเป็นตัวทำงาน ทุกวันนี้ผมยังสงสัยอยู่เลยว่าเครื่องบินของเขาไม่ได้ตกลงมาพร้อมเปลวไฟใช่ไหม
ผมลองดูว่าจะสร้างอะไรที่เกินขอบเขตที่บอร์ดพัฒนา MCU แบบแพ็กเกจเล็กทำได้ แต่รู้สึกว่ามันไม่เข้าหัวเลย มีองค์ประกอบที่ผมไม่ถนัดมากเกินไป
ในคอมเมนต์ที่นี่มีการกีดกันแบบ gatekeeping กับความถากถางอยู่เยอะ ทุกครั้งที่เรื่องยากเริ่มง่ายขึ้น พวก purist ที่เคยลำบากที่สุดก็มักโผล่มาบอกว่า สิ่งที่คุณทำได้ง่าย ๆ นั้นไม่ดีเท่างานยากที่พวกเขาทำมาตั้งแต่ยังเด็กมาก
แนวทางแบบประกอบจากชิ้นส่วนต่าง ๆ นั้นยอดเยี่ยมสำหรับต้นแบบและการผลิตจำนวนน้อย เมื่อฝีมือดีขึ้นและเรียนรู้การ optimize BOM กับการออกแบบเพื่อการผลิต (DFM) คุณก็จะเริ่มเปลี่ยนบอร์ด MCU ไปเป็นแบบที่ออกแบบเอง แล้วคุณจะเห็นด้วยว่า I2C rotary encoder ราคา 10 ดอลลาร์สามารถถูกแทนที่ด้วยชิ้นส่วนราคา 1 ดอลลาร์ที่ประกอบด้วยตัวต้านทาน คาปาซิเตอร์ Schottky diode และ hex inverter
บริษัทอย่าง JLBPCB หรือ PCBWay มีบริการพิมพ์ 3D และ CNC ดังนั้นคุณไม่จำเป็นต้องซื้อเครื่องพิมพ์ 3D เพื่อเริ่มต้นด้วยซ้ำ
แถมถ้ามี https://wokwi.com/ ก็อาจไม่ต้องมีชิ้นส่วนต้นแบบเลยด้วยซ้ำ
ตลาดซอฟต์แวร์สำหรับวิศวกรฮาร์ดแวร์ให้ความรู้สึกว่ายังไม่สร้างสรรค์หรือทะเยอทะยานเท่าฝั่งซอฟต์แวร์ล้วน ๆ หรือ DevOps และอินฟรา
มีโอกาสใหญ่อยู่
น่าสนใจ และผมก็อยู่ในสถานการณ์เดียวกับผู้เขียน ช่วงหลังเริ่มจับอุปกรณ์ฝังตัวมากขึ้น และกำลังทำ เซ็นเซอร์วัดระดับน้ำในบ่อ
ตอนแรกตั้งใจจะใช้บอร์ดที่ใช้ NRF แต่ไปติดอยู่กับระบบนิเวศของ SDK มันให้ความรู้สึกชัดเจนว่าออกแบบมาสำหรับวิศวกร embedded ที่มีประสบการณ์ในบริษัทมากกว่า เลยกลับมาใช้บอร์ด ESP32-C3/S3 ที่ง่ายกว่ามาก ซึ่งยอดเยี่ยม มีการรองรับแพร่หลาย ตั้งค่าง่าย และค่อนข้างเสถียร ผมต่อเข้ากับเซ็นเซอร์วัดระยะ HC-SR04 จนคำนวณระยะทางได้แล้ว ถ้าจะใช้แบตเตอรี่ก็ต้องเพิ่มตัวแปลงแรงดัน เพราะเซ็นเซอร์ต้องการ 5V แต่หลังจากอ่านนิดหน่อยและลองผิดลองถูกก็พบว่ามันง่ายพอสมควร
หลังจากนั้นบอร์ดกับสายก็จะกลายเป็นกองระเกะระกะ และต้องบัดกรีเข้ากับบอร์ด จึงต้องมีเครื่องมือและลองผิดลองถูกบ้าง ตอนนี้ไม่มี enclosure เลยลองใช้กล่อง junction box ที่มีขายทั่วไปอยู่สองสามแบบ แต่ก็ไม่พอดีเสียที สุดท้ายเลยตัดสินใจซื้อเครื่องพิมพ์ 3D เอง อนาคตมาถึงแล้ว คือพิมพ์เองและเรียนรู้การทำโมเดลเอง
เครื่องพิมพ์ 3D กลับค่อนข้างง่ายเมื่อเทียบกับอย่างอื่นทั้งหมด หลังได้เครื่องพิมพ์มาไม่ถึง 1 ชั่วโมงก็พิมพ์โมเดลแรกได้แล้ว และการทำโมเดลแบบโปรแกรมด้วย OpenSCAD หรือ CadQuery ซึ่งตอนนี้ผมชอบมากกว่า ก็เรียนรู้ได้ง่ายหลังลองใช้ไม่กี่ชั่วโมง ผมมีเครื่องพิมพ์มาครบหนึ่งสัปดาห์พอดี ทำชิ้นงานที่พิมพ์สำเร็จไปเกือบ 12 ชิ้นแล้ว และออกแบบชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริงอยู่หลายชิ้น
ไม่จำเป็นต้องกลัวเครื่องพิมพ์ 3D เครื่องดี ๆ สามารถซื้อได้ถูกกว่า 500 ดอลลาร์มาก ผมซื้อ Sovol SV06 มือสองที่ใช้งานเบา ๆ มาในราคา 150 ยูโร รุ่นใหม่ราคา 220 ยูโร และมันทำงานได้ดีมาก
เพราะหาเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำในบ่อสำเร็จรูปที่ตรงตามวัตถุประสงค์ไม่ได้ เลยกำลังทำเอง ราคา BOM สุดท้ายคงอยู่ราว 20 ยูโร เวลาที่ใช้เรียนรู้และ tinkering น่าจะหลายร้อยชั่วโมง และของที่ซื้อมาเพื่อสิ่งนี้รวม ๆ แล้วตอนนี้ราว 500 ยูโร ทั้งเครื่องพิมพ์ คีมย้ำคอนเนกเตอร์ สายไฟ MCU บอร์ดบัดกรี เซ็นเซอร์ รางใส่แบตเตอรี่ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ฟิลาเมนต์ หัวแร้งบัดกรี ฯลฯ แต่ทั้งหมดก็คุ้มค่า
การพิมพ์ 3D มีช่วงการเรียนรู้ของมัน และอาจเป็นส่วนที่ชันที่สุดในนี้ก็ได้
ผมชอบ CAD แต่เกลียด การพิมพ์ 3D จริง ๆ มันเหมือนอุปกรณ์ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นเพื่ออธิบายกฎของเมอร์ฟีที่ว่า “อะไรที่ผิดพลาดได้ ก็จะผิดพลาด”
หัวฉีดพิมพ์ตันทุกครั้ง ฟิลาเมนต์ขาดในตำแหน่งที่แย่ที่สุด และต้องถอดบางส่วนออกถึงจะเอาออกได้ งานพิมพ์ยาว ๆ หยุดกลางคันโดยไม่มีเหตุผล เตียงพิมพ์ไม่เคยเรียบเสมอกันอย่างแท้จริง ถ้าไม่ปล่อยให้ม้วนฟิลาเมนต์หมุนได้อิสระพอ เครื่องจะดึงฟิลาเมนต์จนทำให้ม้วนตกลงมา แล้วม้วนนั้นก็ลากทั้งเครื่องลงมาราวกับแก้แค้น
แน่นอนว่าทั้งหมดนี้ใช้เวลาหลายชั่วโมง
ผมโชคดีกว่ามากเมื่อใช้ผู้ให้บริการภายนอก ส่งไฟล์ไปแล้วให้เขาส่งชิ้นงานกลับมา ถึงจะแพงและมักใช้เวลานานกว่าทำเองที่บ้าน แต่ความสบายใจนั้นประเมินค่าไม่ได้
เช่น ทางแก้เชิงอุตสาหกรรมสำหรับปัญหาบางอย่างคือการตรวจเครื่องพิมพ์ตาม checklist ก่อนทำงานแต่ละครั้ง แต่ที่บ้านมันจะน่าเบื่อมาก
ซอฟต์แวร์ที่สัมผัสกับความเป็นจริงโดยตรงก็เจอปัญหาแบบนี้เหมือนกัน
ในวิชาโลหวิทยา การหล่อเป็นเทคโนโลยีที่เก่าแก่มาก จะไม่ถึงกับบอกว่าเป็นสิ่งที่ง่ายที่สุด แต่การที่คนยุคก่อนอุตสาหกรรมยังคิดค้นได้ ก็บอกอะไรบางอย่างเกี่ยวกับระดับความซับซ้อน
งานกลึงเริ่มจากทรงกระบอกหรือทรงหลายหน้า
แต่เราใช้แค่วิธีตัดแต่งรูปทรงออกจากทรงหลายหน้า หรือสร้างขึ้นมาจากความว่างเปล่า ถ้าเป็นวัตถุที่ซับซ้อน เว้า หรือพันกัน การผสานการพิมพ์แบบเติมเนื้อวัสดุความละเอียดต่ำกับการกัดแต่งความละเอียดสูงดูจะสมเหตุสมผลกว่า
เครื่อง CNC อาจต้องมีองศาอิสระเพิ่มอีกหนึ่งแกน แม้ไม่ถึงขั้นมี ‘หางสำหรับจับ’ เต็มรูปแบบ แต่ถ้าปรับหัวกัดให้เอียงได้ราว 45 องศา ช่องว่างของรูปทรงที่การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุกับการผลิตแบบตัดเนื้อวัสดุทำได้ก็น่าจะลดลงพอสมควร
ในฐานะคนที่ทำแต่ซอฟต์แวร์ บทความนี้ให้กำลังใจมากสำหรับการลองทำโปรเจกต์ฮาร์ดแวร์ในอนาคต
พูดตามตรง ปัญหาที่ใหญ่กว่าคงเป็นการไม่มี การใช้งาน ที่ชัดเจนให้แก้ด้วยโปรเจกต์ฮาร์ดแวร์ที่ทำเอง ผมไม่ได้รู้สึกว่ามีอะไรในชีวิตหรือในบ้านที่ขาดจนต้องแก้ด้วยโปรเจกต์ฮาร์ดแวร์
อีกอย่าง ผมมักต้องการทางออกที่ดีที่สุดภายในขอบเขตที่รับไหว จนถึงตอนนี้ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ก็น่าพอใจพอแล้ว ถ้าจ่ายเงินซื้อผลิตภัณฑ์ที่แก้ปัญหาได้ ผมก็ยินดีทำแบบนั้นมากกว่าจะปวดหัวทำเอง เพราะมองว่าเวลาของผมมีค่าที่สุด
สุดท้ายแล้ว ถ้าจะก้าวเท้าเข้าสู่ฮาร์ดแวร์ คงต้องมีปัญหาที่น่ารำคาญพอสมควรและแก้ไม่ได้ด้วยผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในตลาด เช่น ของสำเร็จรูปแย่มาก หรือไม่มีอยู่เลย
ฟังดูเหมือนคอนเทนต์ทั่วไปบนอินเทอร์เน็ตยุคนี้ มี buzzword มากพอให้เสิร์ชเอนจินหาเจอ แต่ก็เป็นนามธรรมเกินไปจนใช้ประโยชน์จริงไม่ได้
คำกล่าวที่ว่า “ไม่มีใครชนะ Prusa ได้ เครื่องพิมพ์ทำงานได้สมบูรณ์แบบทันทีที่แกะออกจากกล่อง” มีราคาที่ต้องจ่ายคือมันเก่าและช้า
หลังจาก Prusa แทบจะปล่อยตลาดให้คู่แข่งรายอื่นไปแล้ว ก็ยากที่จะชมได้อย่างเดียว
ด้วยเงิน 200 ดอลลาร์ คุณซื้อ Sovol SV06 ได้ ซึ่งเป็นการทำซ้ำ MK3/MK3S อย่างฉลาดกว่า และทั้งฮาร์ดแวร์กับซอฟต์แวร์ก็เป็นโอเพนซอร์ส ด้วยเงิน 500 ดอลลาร์ คุณซื้อ Bambu P1P ได้ ซึ่งเร็วกว่าอย่างมากและมีการผสานแนวดิ่งกับ slicer ได้ดีกว่าด้วย ถ้าเพิ่มอีก 100 ดอลลาร์ คุณจะได้ P1S ซึ่งทำทุกอย่างได้เหมือน P1P พร้อมทั้งรองรับการพิมพ์อุณหภูมิสูงด้วย
ผมคงทำไม่ได้
ตอนอยู่ในกองทัพ ผมเคยซ่อมอุปกรณ์สื่อสารไมโครเวฟ ส่วนที่ทรมานที่สุดในหลักสูตรฝึกคือการบัดกรีพื้นฐาน ผมบัดกรีไม่ได้เลยจริง ๆ และความคล่องแคล่วของนิ้วมือก็อยู่ระดับก้อนอิฐ
เมื่อไม่กี่ปีก่อน ผมเคยเข้ารับการประเมินความถนัดทางอาชีพแบบครอบคลุม ซึ่งมีการทดสอบความคล่องแคล่วของนิ้วมือด้วย หลังสอบผมคิดว่าตัวเองทำได้ค่อนข้างดี แต่ผลออกมาว่าอยู่ในกลุ่มล่างสุด 5% ถ้าผมได้เป็นศัลยแพทย์ ค่าเบี้ยประกันความรับผิดจากการทุรเวชปฏิบัติคงแพงกว่าเงินเดือนทั้งปีของผมเสียอีก
นั่นไม่ใช่การสร้างฮาร์ดแวร์ แต่เป็นการเชื่อมต่อและทำอินเทอร์เฟซกับชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่แล้ว
สำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ วิธีนั้นน่าจะสมเหตุสมผลกว่าการออกแบบชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์เอง
แต่มันไม่เหมือนกับสิ่งอย่างการออกแบบวงจร และในแง่นั้นชื่อเรื่องก็ชวนให้เข้าใจผิดอยู่เล็กน้อย
ต่อให้เอาไม้ใส่เครื่อง CNC เพื่อขึ้นรูป ผมก็ถือว่าผมได้สร้างบางอย่างแล้ว ถึงแม้ผมจะไม่ได้ปลูกต้นไม้เอง ไม่ได้โค่นเอง ไม่ได้อบแห้งเอง และไม่ได้ตัดให้ได้ขนาดพอดีสำหรับใส่เข้า CNC เองก็ตาม
ถ้าต้องการความช่วยเหลือในการทำโปรเจกต์หรือผลิตภัณฑ์ฮาร์ดแวร์ให้เกิดขึ้นจริงและนำออกสู่ตลาด ติดต่อมาได้เสมอ ข้อมูลติดต่ออยู่ในโปรไฟล์