บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... ·...

86
1 บทที่ 1 บทนำ 1.1 ควำมเป็นมำและควำมสำคัญ ในปัจจุบัน พริก กล้วย และ เห็ด นับว่าเป็นพืชที่มีความสาคัญของประเทศ มีการปลูกอยูทั่วไปในประเทศไทย ซึ ่งส ่วนที่เหลือจากการจาหน่ายสด เกษตรกรจะนามาตากแดดหรืออบแห้ง เพื่อยืดอายุการบริโภค และแปรรูปเพื่อเพิ่มมูลค่าด้วย เช่น การนาพริกแห้งมาทาเป็นพริกป่น การทา กล้วยตาก และ การทาเป็นเห็ดแห้งปรุงรส เป็นต้น โดยทั่วไปแต่เดิมจะใช้วิธีการตากให้แห้งด้วย ความร้อนจากดวงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว ซึ ่งบางครั ้งต ้องใช้เวลานานประมาณ 1-3 วัน ขึ ้นกับสภาวะ อากาศและฤดูกาล นอกจากนี ้ยังไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิได้ หากใช้ความร้อนจากพลังงาน ไฟฟ้ ามาทดแทนพลังงานจากแสงอาทิตย์ ก็จะทาให้เพิ่มต้นทุนการผลิตซึ ่งจะทาให้พริก กล้วย และ เห็ดอบแห้งมีราคาสูงขึ ้น ดังนั ้นจึงมีผู ้ค้นคว้าวิจัยเพื่อพัฒนาตู้อบและระบบควบคุม เพื่อช่วย แก้ปัญหาดังกล่าว เช่น จักริน โรจนบุรานนท์ และคณะ [1] ได้ออกแบบและสร้างตู้อบสมุนไพรหมุนตามดวง อาทิตย์โดยอัตโนมัติ เพื่อช่วยอานวยความสะดวกและลดเวลาในการอบแห้งพืชสมุนไพรให้ สอดคล้องกับสภาพอากาศในแต่ละวันโดยอาศัยวงจรอิเล็กทรอนิกส์เข้ามาช่วยในการควบคุมการ ทางาน หลักการสาคัญคือ ใช้โฟโตทรานซิสเตอร์ 2 ตัว ตรวจหาตาแหน่งของดวงอาทิตย์และใช้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ทาหน้าที่รับค่าจากเซนเซอร์มาประมวลผลเพื่อควบคุมการหมุนของมอเตอร์ ไฟฟ้า ที่ฐานรองของตู้อบพืชสมุนไพร ให้สามารถหมุนตามตามดวงอาทิตย์ในเวลาต่างๆ ได้ สันติ หวังนิพพานโต และคณะ [2] ได้ออกแบบและสร้างตู้อบแห้งกล้วยน าว้าโดยใช้ พลังงานแสงอาทิตย์ มีการควบคุมอุณหภูมิ และความเร็วลม รวมทั ้งมีการแสดงผลการเปลี่ยนแปลง าหนักของวัสดุภายในตู้อบแห้งด้วย ทั ้งนี ้ใช้ขดลวดความร้อนและพัดลมขับอากาศเป็น อุปกรณ์เสริม และใช้คอมพิวเตอร์เป็นตัวประมวลผลโดยควบคุมการทางานแบบฟัซซีลอจิก เพื่อ ควบคุมอุณหภูมิภายในตู้อบแห้งและแสดงผลการเปลี่ยนแปลงน าหนักของวัสดุในขณะทาการ อบแห้ง ผลคือทาให้สามารถลดเวลาในการทากล้วยตากลง 3-4 เท่า เมื่อเทียบกับการตากแดด ตามปกติ

Upload: others

Post on 25-Feb-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

1

บทท 1

บทน ำ

1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญ

ในปจจบน พรก กลวย และ เหด นบวาเปนพชทมความส าคญของประเทศ มการปลกอยทวไปในประเทศไทย ซงสวนทเหลอจากการจ าหนายสด เกษตรกรจะน ามาตากแดดหรออบแหงเพอยดอายการบรโภค และแปรรปเพอเพมมลคาดวย เชน การน าพรกแหงมาท าเปนพรกปน การท ากลวยตาก และ การท าเปนเหดแหงปรงรส เปนตน โดยทวไปแตเดมจะใชวธการตากใหแหงดวยความรอนจากดวงอาทตยเพยงอยางเดยว ซงบางครงตองใชเวลานานประมาณ 1-3 วน ขนกบสภาวะอากาศและฤดกาล นอกจากนยงไมสามารถควบคมอณหภมได หากใชความรอนจากพลงงานไฟฟามาทดแทนพลงงานจากแสงอาทตย กจะท าใหเพมตนทนการผลตซงจะท าใหพรก กลวย และ เหดอบแหงมราคาสงขน ดงน นจงมผค นควาวจยเพอพฒนาตอบและระบบควบคม เพอชวยแกปญหาดงกลาว เชน

จกรน โรจนบรานนท และคณะ [1] ไดออกแบบและสรางตอบสมนไพรหมนตามดวงอาทตยโดยอตโนมต เพอชวยอ านวยความสะดวกและลดเวลาในการอบแหงพชสมนไพรใหสอดคลองกบสภาพอากาศในแตละวนโดยอาศยวงจรอเลกทรอนกสเขามาชวยในการควบคมการท างาน หลกการส าคญคอ ใชโฟโตทรานซสเตอร 2 ตว ตรวจหาต าแหนงของดวงอาทตยและใชไมโครคอนโทรลเลอรท าหนาทรบคาจากเซนเซอรมาประมวลผลเพอควบคมการหมนของมอเตอรไฟฟา ทฐานรองของตอบพชสมนไพร ใหสามารถหมนตามตามดวงอาทตยในเวลาตางๆ ได

สนต หวงนพพานโต และคณะ [2] ไดออกแบบและสรางตอบแหงกลวยน าวาโดยใชพลงงานแสงอาทตย มการควบคมอณหภม และความเรวลม รวมทงมการแสดงผลการเปลยนแปลงน าหนกของวสดภายในตอบแหงดวย ท ง นใชขดลวดความรอนและพดลมขบอากาศเปนอปกรณเสรม และใชคอมพวเตอรเปนตวประมวลผลโดยควบคมการท างานแบบฟซซลอจก เพอควบคมอณหภมภายในตอบแหงและแสดงผลการเปลยนแปลงน าหนกของวสดในขณะท าการอบแหง ผลคอท าใหสามารถลดเวลาในการท ากลวยตากลง 3-4 เทา เมอเทยบกบการตากแดดตามปกต

Page 2: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

2

อยางไรกตาม งานวจยดงกลาวขางตนน ถงแมวาไดมการพฒนาเครองอบพชโดยใชเทคโนโลยตางๆ เขามาเสรมเพอการอบใหมประสทธภาพมากขน แตยงสามารถอบแหงพชไดเพยงชนดเดยว และการตงคาอณหภมยงเปนแบบใชมอ (Manual) เพอแกปญหาดงกลาว ทางคณะผท าโครงงานจงมแนวคด ทจะพฒนาเครองอบแหงพชผกและผลไมอเนกประสงค โดยใชความรอนจากแสงอาทตย รวมกบความรอนจากพลงงานไฟฟา สามารถอบแหงพชได 3 ชนด โดยมปมปรบตงคาอณหภมในการอบแหงพชแตละชนด และสามารถควบคมอณหภมไดโดยอตโนมต ซงจะท าใหไดผลผลตทมคณภาพ และปรมาณแนนอน โดยไมขนกบสภาพอากาศ สงผลดตอเกษตรกรทสามารถผลตพรก กลวย และ เหด แหงไดอยางตอเนอง และเพมผลผลตพรก กลวย และ เหดแหงไดมากยงขน

1.2 วตถประสงคของโครงงำน

โครงงานพฒนาเครองอบแหงดวยพลงงานแสงอาทตยความรอนรวมมรายละเอยดของวตถประสงค ดงตอไปน

(1) เพอศกษากระบวนการท าใหพชผกและผลไมแหงโดยใชต อบและระบบควบคม อณหภมอตโนมต

(2) เพอออกแบบและสรางตอบแหงแบบใชพลงงานความรอนจากแสงอาทตยรวมกนกบ ความรอนจากพลงงานไฟฟา พรอมทงระบบการวด และการควบคมอณหภมแบบอตโนมต

(3) เพอทดสอบ และทดลองวเคราะหประสทธภาพของตอบแหงทสรางขน และประเมนความคมคาทางเศรษฐศาสตรของผลผลต

1.3 โครงสรำงของโครงงำน

แนวคดและหลกการในการออกแบบและสรางต อบแหงโดยใชพลงงานความรอนจากแสงอาทตยรวมกบอปกรณท าความรอนจากไฟฟา (Electric Heater) พรอมทงระบบควบคม มองคประกอบทางกายภาพแสดง ดงภาพท 1.1 ซงมรายละเอยด คอ เมอแสงอาทตยสองลงมากระทบแผงรบแสง จะท าใหอากาศภายใตแผง กลายเปนอากาศรอน ซงมความรอนประมาณ 40-90 องศาเซลเซยส แลวแตสภาพอากาศ หากวนใดมฝนตกหรอมแสงแดดนอย จะใชชดท าความรอนไฟฟา (Electric Heater) ชวยใหความรอนเสรม หรอทดแทน ซงการท างานของชดท าความรอน จะ

Page 3: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

3

ถกควบคมโดยอตโนมต โดยใชไมโครคอนโทรลเลอรรวมกบตวเซนเซอรวดอณหภม เปนตวสงตดตอไฟฟา ใหอณหภมความรอนภายในเครองอบแหงมความเหมาะสม ตามคาทตงไว รายละเอยดตามภาพท 1.2 ซงจะท าใหไดผลผลตทมคณภาพด ภายในเวลาทแนนอน สามารถสรางรายไดแกเกษตรกรอยางตอเนอง อกทงไมท าใหวตถดบเนาเสย

ภาพท 1.1 โครงสรางของตอบแหง (1) ประตเปด-ปด (2) ตอบ (3) พดลมระบายอากาศ (4) ตควบคม (5) ฮตเตอร (6) ลอเลอน (7) โครงฐานรองรบ (8) ชองอากาศเขา (9) แผงรบแสง (10) กระจก (11) โหลดเซลล

Page 4: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

4

ภาพท 1.2 โครงสรางของระบบควบคม

1.4 ขอบเขตของโครงงำน

ขอบเขตการคนควาพฒนาของโครงงานมดงตอไปน

(1) สรางตอบพรกชฟา กลวยน าวา และ เหดหอมแหงโดยมพดลมระบายอากาศน าความ รอนภายในตอบออกมาเมออณหภมสงเกนกวาทก าหนดไว

(2) สามารถอบพรกชฟาไดครงละ 4 กโลกรม กลวยน าวาไดครงละ 5 กโลกรม และ เหดหอมไดครงละ 4 กโลกรม

(3) พรกชฟา กลวยน าวา และ เหดหอมสดทอยในตอบจะไดรบความรอนทงจากรงสดวงอาทตยและความรอนจากเครองท าความรอนไฟฟา (Electric Heater)

(4) ตอบสามารถผลตพรกชฟา กลวยน าวา และ เหดหอมแหง ซงสามารถควบคมอณหภมไดโดยอตโนมต

(5) ตวควบคมไมโครคอนโทรลเลอรบอรด Arduino สรางโดยโปรแกรมภาษา C++ (6) เซนเซอรวดคาอณหภมรวมกบการใชงานไมโครคอนโทรลเลอร Arduino (7) สามารถเปดหรอปดโหลด ไดทงทเปนโหลด AC และ โหลด DC สามารถท าผานวงจร

สวตชทใชตวไตรแอค(Triac) และวงจรขบตวรเลยสวตช

Page 5: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

5

1.5 ประโยชนของโครงงำน

ประโยชนทคาดวาจะไดรบจากการท าโครงงานน ไดแก (1) ไดเครองตนแบบของตอบพรกชฟา กลวยน าวา และ เหดหอมแหง ทสามารถน าไป

พฒนาตอใหสามารถใชงานไดในเชงพาณชย (2) ไดความรและความเขาใจในกระบวนการผลตพรกชฟา กลวยน าวาและเหดหอมแหง

ทมคณภาพและมมลคาเพม (3) ไดแนวคดในการแกปญหาทางเทคนคของระบบควบคมอณหภมโดยอตโนมต ซงท า

ใหเกดการพฒนาระบบส าหรบตอบพช หรอผลตภณฑอนตอไปในอนาคต

Page 6: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

6

บทท 2

ทฤษฏทเกยวของ

ในการพฒนาเครองอบแหงดวยพลงงานแสงอาทตยความรอนรวม จ าเปนตองรทฤษฏและหลกการทเกยวของเบองตน เพอน าทฤษฏไปใชในการพฒนาไดอยางมประสทธภาพ ในบทน จะกลาวถงรายละเอยด เนอหา และหลกการ ไดแก ไมโครคอนโทรลเลอร เซนเซอรอณหภมใชไอซ อนฟราเรดฮตเตอร เปนตน ดงตอไปน

2.1 ไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) [3][4] ไมโครคอนโทรลเลอร หมายถง ไอซทประกอบไปดวย หนวยประมวลผลกลาง (CPU) หนวยความจ า (Memory) หนวยตดตอขอมลภายในภายนอก (I/0 Port , : input /output ) อยรวมกนภายในตวถงเดยวกน ซงบางทกอาจเรยกกนวา คอมพวเตอรชปเดยว โดยมากจะใชงานในระบบทเกยวกบการควบคมตางๆ สามารถท างานล าพงได

2.1.1 ไมโครคอนโทรลเลอร ตระกล AVR ดวย Arduino Arduino เปนภาษา อตาล ซงใชเปนชอของโครงการพฒนาไมโครคอนโทรลเลอรตระกล AVR แบบ Open Source ทไดรบการปรบปรงมาจากโครงการพฒนา Open Source ของ AVR และ Arduino มจดเดนดงน

- ราคาไมแพง เนองจากม Source Code และวงจรแจกใหฟร สามารถตอวงจรขนมาใชงานไดเอง

- โปรแกรมทใชพฒนาของ Arduino รองรบการท างานทง Windows, Linux และ Macintosh OSX

Page 7: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

7

- มรปแบบค าสงทงายตอการใชงาน แตสามารถน าไปใชงานจรงๆทมความซบซอนมากๆได และยงสามารถสรางค าสงและ Library ใหมๆ ขนมาใชงานเองได เมอมความช านาญมากขนแลว

- มการเปดเผยวงจรและ Source Code ทงหมดท าใหสามารถน าไปพฒนาตอยอดเพมเตมไดตามความตองการทง Hardware และ Software

Arduino เปนบอรดไมโครคอนโทรลเลอรโดยใช AVR ขนาดเลกเปนตวประมวลผลและสงงาน เหมาะส าหรบน าไปใชในการศกษาเรยนรระบบไมโครคอนโทรลเลอร และน าไปประยกตใชงานเกยวกบการควบคมอปกรณ Input / Output ตางๆไดมากมาย ดงแสดงในภาพท 2.1ท งในแบบทเปนการท างานตวเดยวอสระ หรอเชอมตอสงงานรวมกบอปกรณอนๆเชน คอมพวเตอร PC ทงนกเนองมาจากวา Arduino สนบสนนการเชอมตอกบอปกรณ Input / Output ตางๆไดมากมาย ทงแบบ Digital และ Analog เชน การรบคาจากสวตซ หรออปกรณตรวจจบ (Sensor) แบบตางๆ รวมไปถง การควบคมอปกรณ Output ตางๆ ตงแต LED, หลอดไฟ, มอเตอร, รเลย ฯลฯ โดยระบบฮารดแวรของ Arduino สามารถสรางและประกอบขนใชงานไดเอง ในกรณทผใชพอมความรดานอเลกทรอนกสอยบาง หรอสามารถซอแผงวงจรส าเรจรปทมการผลตออกจ าหนายกนในราคาทไมแพง อกทงยงเผยแพร Source Code และตวอยางตางๆ ใหผใชน าไปใชงาน หรอพฒนาดดแปลงตอยอดไดโดยไมเสยคาใชจายใดๆ

ภาพท 2.1 Arduino Board

Page 8: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

8

สวนภาษาในการเขยนโปรแกรมลงบน Arduino นนจะใชภาษา C++ ซงเปนรปแบบของโปรแกรม ภาษาซประยกตแบบหนง ทมโครงสรางของตวภาษาโดยรวมใกลเคยงกนกบภาษาซมาตรฐาน (ANSI-C) อนๆ เพยงแตไดมการปรบปรงรปแบบในการเขยนโปรแกรมบางสวนทผดเพยนไปจาก ANSI-C เลกนอย เพอชวยลดความยงยากในการเขยนโปรแกรมและใหผเขยนโปรแกรมสามารถเขยนโปรแกรม ไดงายและสะดวกมากขนกวาการเขยนภาษาซตามแบบมาตรฐานของ ANSI-C โดยตรง

2.1.2 Chip และ IC ภำยใน Arduino Board ตวบอรด Arduino ทใชในโครงการนจะกลาวถงสถาปตยกรรมของ AVR ขนาด 8 บต

โดยใน สถาปตยกรรม AVR ซงออกแบบโดย ATMEL เมอป 1996 เปนซพยแบบ RISC (Reduced Instruction Set Computer) มสถาปตยกรรมการตอหนวยความจ าแบบ Harvard ซงแยกหนวยความจ าโปรแกรม และหนวยความจ า ขอมลออกจากกนโดยเดดขาด ดงแสดงใน ภาพท 2.2 โดยใชหนวยความจ า แบบ Flash ส าหรบเปนหนวยความจ าโปรแกรม และใชหนวยความจ า แบบ SRAM ส าหรบหนวยความจ าขอมล และ นอกจากนยงมหนวยความจ า แบบ EEPROM ซงสามารถเกบขอมลเอาไวไดโดยไมจ าเปนตองมไฟเลยงอกดวย

ภาพท 2.2 ซพย ATMEGA328P ขนาด 28 ขา

จากภาพท 2.3 จะเหนวาโพรเซสเซอรทใชสถาปตยกรรมแบบ Harvard จะแยกหนวยความจ าส าหรบเกบขอมลออกจากโปรแกรมอยางชดเจนสถาปตยกรรม AVR และ MCS-51จะใชรปแบบนในการจดการหนวยความจ าสวนสถาปตยกรรมแบบ Von-Neumann การตดสนใจวาจะเกบโปรแกรมหรอขอมลจะแบงเกบอยางไรจะท าไดอยางอสระ โดยขนอยกบโปรแกรมเมอรหรออาจจะเปนระบบปฏบตการเปนผด าเนนการใหลกษณะเดนของสถาปตยกรรมAVRคอค าสง

Page 9: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

9

สวนใหญสามารถท างานไดเสรจภายใน 1Clock Cycle ตวซพย AVR ขนาด 8 บต จะแบงออกเปนประเภทการใชงานได 5 กลม ไดแก

- Tiny AVR เปนซพยในรนเลกซงตองการความเลกกะทดรดของวงจรโดยเหมาะกบระบบควบคมขนาดเลกๆทตองการหนวยความจ า และวงจรสนบสนนไมมากนกซพยในรนนจะมราคาถกกวากลมอน

- Mega AVR จะมชออกอยางวา AT Mega โดยมวงจรสนบสนนภายในเพมเตมตลอดจนเพมขนาดของหนวยความจ าใหใชงานมากกวาตระกล Tiny เหมาะกบงานควบคมทวๆ ไป

- XMEGA เพมความละเอยดของวงจร A/D จากปกตมความละเอยด 10 บตในรนเลกกวาเปน 12 บต และวงจร DMA Controller ซงชวยลดภาระของซพยในการควบคมการรบสงขอมลระหวางอปกรณ I/O กบหนวยความจ า

- FPSLIC (AVR Core With FPGA) ส าหรบงานทตองการควบคมทตองการความยดหยนในขนตอนการออกแบบและพฒนา โดยผออกแบบสามารถออกแบบวงจรในระดบฮารดแวรเพมเตมดวยภาษาบรรยายฮารดแวร (HDL: Hardware Description Language) เชน ภาษา VHDL หรอภาษา Verilog และใหวงจรทออกแบบท างานรวมกบซพย AVR core

- Application Specific AVR เปนซพยทออกแบบมาโดยเพมวงจรควบคมเฉพาะดานเขาไปซงไมพบในซพยกลมอนๆ เชนวงจร USB Controller หรอวงจร CAN Bus เปนตน

ภาพท 2.3 เปรยบเทยบการจดการหนวยความจ าของสถาปตยกรรม แบบ Von-Neumann และ Harvard

Page 10: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

10

ซพย AVR มใหเลอกใชงานหลายเบอร แตละเบอรจะมขนาด ราคา ความสามารถ และ

ขนาดหนวยความจ า ตลอดจนถงวงจรสนบสนนภายในทแตกตางกนออกไป ในโครงงานนจะเลอกใชซพยรน AT Mega328P ซงมคณสมบตดงน

- หนวยความจ าโปรแกรมแบบ FLASH ขนาด 32 กโลไบต - หนวยความจ าขอมลแบบ SRAM ขนาด 2 กโลไบต - หนวยความจ าขอมลแบบ EEPROM ขนาด 1 กโลไบต - สนบสนนการเชอมตอแบบ I2C Bus - พอรตอนพตเอาตพตจ านวน 23 บต - วงจรสอสารอนกรม -วงจรนบ/จบเวลาขนาด 8 บต จ านวน 2 ตว และ u3586 ขนาด 16 บตจ านวน 1 ตว - สนบสนนชองสญญาณส าหรบสราง Pulse Width Modulation (PWM) จ านวน 6 ชอง - วงจรแปลงอนาลอกเปนดจตอลขนาด 10 บตในตวจ านวน 8 ชอง - ท างานไดตงแตยานแรงดน 1.8-5.5 Volts - ความถใชงานสงสด 20 MHz

2.1.3 โครงสรำงกำรเขยนโปรแกรมภำษำซ ของ Arduino ภาษาซของ Arduino จะจดแบงรปแบบโครงสรางของการเขยนโปรแกรมออกเปน

สวนยอยๆหลายๆสวน โดยเรยกแตละสวนวา ฟงกชน และ เมอน าฟงกชน มารวมเขาดวยกน กจะเรยกวาโปรแกรมโดยโครงสรางการเขยนโปรแกรมของ Arduino นน ทกๆโปรแกรมจะตองประกอบไปดวยฟงกชนจ านวนเทาใดกได แตอยางนอยทสดตองมฟงกชน จ านวน 2 ฟงกชน คอ Setup () และ Loop () ดงตวอยาง ภาพท 2.4

Page 11: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

11

#include <Servo.h> // สงผนวกไฟล ชอ Servo.h เขามาใชในโปรแกรม int Servo1 =9; // ก าหนดให Servo1 แทน Pin Digital-9 Servo myservo; // สราง object ชอ myservo เพอควบคม Servo void setup() { myservo:attach(Servo1); // ก าหนดใหขา Digital-9 สรางสญญาณควบคม Servo } void loop () { myservo.write (180); // ก าหนดคาต าแหนงใหกบ Servo = 180 องศา

ภาพท 2.4 ฟงชนภาษาซของ Arduino

จะเหนไดวาโครงสรางพนฐานของภาษาซทใชกบ Arduino นน จะประกอบไปดวย 3

สวนใหญๆดวยกน คอ - Header ในสวนนจะมหรอไมมกได ถามตองก าหนดไวในสวนเรมตนของโปรแกรม ซง

สวนของHeader ไดแก สวนทเปน Compiler Directive ตางๆ รวมไปถงสวนของการประกาศตวแปร และคาคงทตางๆทจะใชในโปรแกรม

- Setup () ในสวนนเปน ฟงกชนบงคบทตองก าหนดใหมในทกๆโปรแกรม ถงแมวาในบางโปรแกรมจะไมตองการใชงานกยงจ าเปนตองประกาศไวดวยเสมอ เพยงแตไมตองเขยนค าสงใดๆไวในระหวางวงเลบปกกา { } ทใชเปนตวก าหนดขอบเขตของฟงกชน โดยฟงกชนนจะใชส าหรบบรรจค าสงในสวนทตองการใหโปรแกรมท างานเพยงรอบเดยวตอนเรมตนท างานของโปรแกรมครงแรกเทานน ซงไดแกค าสงเกยวกบการ Setup คาการท างานตางๆ เชน การก าหนดหนาทการใชงานของ PinMode และการก าหนดคา Baudrate ส าหรบใชงานพอรตสอสารอนกรม เปนตน

- Loop () เปนสวนฟงกชนบงคบทตองก าหนดใหมในทกๆโปรแกรมเชนเดยวกนกบฟงกชน Setup ( ) โดยฟงกชน Loop ( ) นจะใชบรรจค าสงทตองการใหโปรแกรมท างานเปนวงรอบซ าๆกนไปไมรจบ ซงถาเปรยบเทยบกบรปแบบของ ANSI-C สวนนกคอ ฟงกชน Main ( ) นนเอง โดยมรายละเอยด ดงแสดงภาพท 2.5

Page 12: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

12

#include < Servo.h>

int Servo1 = 9;

Servo myservo; Setup ()

{ Myservo.attach (9);

} Loop ()

{ Myservo.write (180);

}

ภาพท 2.5 โครงสรางโปรแกรมของ Arduino

2.2 ไอซเซนเซอรอณหภม (Integrated – Circuit Temperature Sensors)[5][6] ในหวขอนเปนการกลาวถงเซนเซอรตรวจวดอณหภมซงอยในรปแบบของวงจรรวมหรอไอซ โดยทนจะใชไอซในการตรวจวดอณหภม คอ ชปไอซวดอณหภมรน LM335โดยมรายละเอยด ดงน

2.2.1 เซนเซอรอณหภมใชไอซ เบอร LM335 เซนเซอรอณหภมใชไอซ เบอร LM335 ผลตโดยบรษท National Semiconductor เปนตว

ตรวจจบอณหภมดวยวงจรอเลกทรอนกสทอยในชปไอซ เพอชวยในการแกไขขอจ ากดของตวเซนเซอรอณหภมชนดอนๆ เชน ชดเชยความไมเปนเชงเสน ขนาดสญญาณต า มระดบสญญาณรบกวนมาก และ เปนเซนเซอรอณหภมทบรรจอยภายในตวถง ดงภาพท 2.6 มใหเลอกใชงานทงแบบ TO-92,TO-46 และ ตวถงแบบเซอรเฟสเมาทอยาง SO-8 ใหเราเลอกใชงาน แตทหางายในบานเราเปนตวถงพลาสตก แบบTO-92 ลกษณะการท างานเหมอน ซเนอรไดโอดจงตองมการจดวงจรแบบไบอสกลบ แตซเนอรไดโอดตวนจะมความไวตออณหภมทเปลยนแปลงมากกวาซเนอรไดโอดธรรมดาเนองจากความตงใจของผผลต เซนเซอรตวนสามารถปรบแรงดนไฟฟาทตกครอมตวมน (ไบอสกลบ) ตอการเปลยนแปลงอณหภมไดตงแต -40 °C จนถง 100 °C เมอวดแบบตอเนองแตถาวดแบบชวขณะสามารถวดไดถง 125 °C ตามขอมลคณสมบต (Datasheet) ทผผลตระบ

#Header

Setup ()

Loop ( )

Page 13: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

13

ภาพท 2.6 มมมองจากดานลางของไอซ เบอร LM 335 ในตวถงแบบตางๆ

การเลอกใชไอซตรวจวดอณหภมตระกล LM135/LM235/LM335 พจารณาไดจากยานวดอณหภมในการวดและประเภทของการใชงาน ดงตารางท 2.1 ตารางท 2.1 ยานวดอณหภม LM235/LM335 ของ LM135

อปกรณ ยานวด(° C) การใชงาน

LM135

LM235

LM335

-55 ถง +150

-40 ถง +125

-40 ถง +100

ทางทหาร

งานอตสาหกรรม

เชงธรกจ

ทมา : (J. Michael Jacob. 1995: 185) ไอซเบอร LM335 เปนซเนอรไดโอดทไวตออณหภม เมอเราจายแรงเคลอนไบอสกลบให

อยในยานเบรกดาวน จะท าใหมความไวทางดานเอาตพตเปน 10 mV/° K หรอ

VZ =

T (2.1)

Page 14: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

14

โดยท T คอ คาอณหภมในหนวยองศาเคลวน หากอณหภมมหนวยเปนองศาเซลเซยสแลวจะไดแรงดนเอาตพต และพบวาองศาเคลวน และองศาเซลเซยสมคาเหมอนกน แตจะมออฟเซตเปน 273° นนคอ

0° C = 273° K

ดงนนเอาตพตของ LM335 จงกลายเปน

VZ = 2.73 V +

T (2.2)

กระแสจากภาพท 2. 7 จะตองจ ากดใหอยท

5 mA > IZ > 400 µA

ดวยเหตนจงเหนวาทกระแสสงๆ LM335 จะรอนเนองจากก าลงงาน IZVZ แตทกระแสต ากวา 1 mA จะท าใหความแนนอนลดนอยลง เพอหาคาของตวตานทานทเหมาะสมทจะน ามาตออนกรมกน ดงภาพท 2.7 อนดบแรก ตองหาแรงเคลอนตกครอมซเนอรไดโอดทอณหภมปกตทใชงาน ซงหาไดจาก

Rbias =

(2.3)

ภาพท 2.7 แสดงทรานสดวเซอรอณหภมอยางงายโดยใช LM335

Page 15: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

15

โดยตองแนใจวากระแสโหลดตองนอยกวากระแสต าสดทไหลผานซเนอรไดโอดจรงนนคอ

I load << I z min

<<

ความเปนเชงเสนของ LM335 มคาเทากบ ± 1°C สงทตองระวงในวงจรนคอ ออฟเซต

2.73 โวลต อาจจะสรางสญญาณรบกวนใหกบวงจร จากวงจรดานบนทอณหภม 0° C แรงเคลอนทางเอาตพตจะมคาเปน 0 โวลตไฟกระแสตรง ในการสอบเทยบเปนแบบสองจด (Two – Point Calibration) โดยมล าดบขนดงนคอ

- ปรบขา (Wiper) ของโพเทนชโอมเตอรศนยใหไดแรงเคลอน -2.73 โวลต - ปรบโพเทนชโอมเตอร10 kΩ โดยการ set zero น าตวโพเทนชโอมเตอรไปวางท

อณหภมต าสด ณ จดทตองการใชงาน - ปรบโพเทนชโอมเตอรโดยการ Set Zero เพอก าจดคาความผดพลาดออกครงหนง แลว

น าโพเทนชโอมเตอรไปวางไวยงจดทมอณหภมสงสดทตองการใชงาน - ปรบโพเทนชโอมเตอร 10 kΩ โดยการ Set Zero เพอก าจดคาความผดพลาดดานบนออก

สลบกนวางตวเซนเซอรทอณหภมสงและต าอยางนแลวปรบอยางนอยอก 2 ครงโดยใชการปรบศนยทดานลางและปรบคา 10 kΩ ทดานบน

จากการทดลองดานบน ตองไมลมชวงเวลาทจะท าใหตวเซนเซอรเขาสจดเสถยรทอณหภมใหม ในแตละครงกอนทจะท าการปรบ นอกจากนนตองแนใจวาจะสามารถรกษาให RZERO มคานอยกวา RBIAS ซงท าใหการปรบไมมผลกบคา IZ

2.2.2 กำรออกแบบวงจร (Design Considerations) ในการออกแบบระบบควบคมกระบวนการทงหมดตองก าหนดความตองการของอปกรณ

แตละตวในระบบ และระมดระวงความเขากนไดระหวางคณสมบตของอปกรณแตละตวในวงจรตอระบบทงหมดทเราตองการ

การจะสรางระบบการตรวจวดอณหภม มขอเสนอแนะดงตอไปน (1) ศกษาและก าหนดธรรมชาตของการวด ประกอบดวยคาในสภาวะปกตเดม (nominal

value) และยานของการวดอณหภม สภาวะทางกายภาพของธรรมชาตในระบบทจะวดความเรวตอบสนองทตองการวด และลกษณะอนๆทจะตองพจารณา

Page 16: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

16

(2) ก าหนดความตองการของสญญาณทางดานเอาตพต ในการใชงานสวนใหญเอาตพตจะเปนสญญาณกระแสมาตรฐาน 4-20 มลลแอมป หรอแรงเคลอนทเปนสเกลเดยวกนเพอแสดงยานของอณหภมในการวด โดยอาจมหวขออนทตองพจารณาไดแกการแยกระบบทางไฟฟาออกจากกน (isolation) อมพแดนซทางดานเอาตพตหรอตวประกอบอนๆ เชนในบางกรณอาจจะตองก าหนดเอาตพตใหอยในรปของการเขารหสในระบบดจตอลดวย

(3) การเลอกตวเซนเซอร พนฐานเบองตนในการเลอกเซนเซอรคอ เซนเซอรมคณสมบตทพอดกบยานทตองการวดหรอไม สงแวดลอมเปนอยางไร แลวจงจะเลอกตวเซนเซอรนน รวมถงตวประกอบอนๆทตองเลอก เชน ราคา และความนาเชอถอซงเปนสงส าคญ นอกจากนนความตองการของสญญาณเอาตพตกเปนตวหนงทตองพจารณา แตกจดวามความส าคญนอยกวาเพราะเราสามารถออกแบบวงจรปรบสภาพสญญาณใหเปนไปตามตองการไดในภายหลง

(4) การออกแบบการปรบสภาพสญญาณทตองการ โดยการใชเทคนคการปรบสภาพสญญาณการตรวจจบอณหภมโดยตรงของตวเซนเซอรจะถกเปลยนไปเปนสญญาณเอาตพตทตองการ การจะก าหนดชนดของการปรบสภาพสญญาณจะขนอยกบชนดของตวเซนเซอรทใชและคณสมบตของสญญาณเอาตพตทตองการ

2.3 ฮตเตอรอนฟรำเรด (Infrared Heater)[7] ในหวขอนเปนการกลาวถง ฮตเตอรอนฟราเรดแบบแทง+โคม โดยมรายละเอยด ดงน

2.3.1 ฮตเตอรอนฟรำเรดแบบแทง+โคม ฮตเตอรอนฟราเรด มหลกการท าความรอน คอ ใหก าเนดแสงอนฟราเรดและสงไปยงวตถ

โดยเปนแสงคลนยาวทไมสามารถมองเหนไดดวยตามนษย ซงรงสคลนยาวน จะท าใหโมเลกลของวตถทไดรบรงสนเขาไปเกดการสน ท าใหเกดความรอนขน หลกการนจะมประสทธภาพมาก เมอน าไปประยกตใชกบวตถทมโครงสรางโมเลกลขนาดใหญเรยงกนเปนแถวยาว เชน ส, กาว, อาหาร, พลาสตก, แลกเกอร สวนลกษณะรปรางแสดงใหเหน ดงภาพท 2.8

Page 17: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

17

ภาพท 2.8 รปรางฮตเตอรอนฟราเรด แบบแทง+โคม

หนวยเลกทสดของวตถ คอ โมเลกล ซงประกอบดวยอะตอมของธาตตาง ๆ การทวตถสามารถอยรวมกนเปนกลมกอนได เนองจากโมเลกลเหลานนมแรงยดเหนยวระหวางกน ซงสามารถแสดงใหเหนได ดงภาพท 2.9

ภาพท 2.9 โครงสรางโมเลกล

อะตอมของวตถไฮโมเลกล (โมเลกลทเกาะกนเปนสายยาว เชน ส, พลาสตก, ยาง) จะยดเกาะกนคลายสปรง ซงจะมการสนอยบาง เมอวตถไฮโมเลกลไดรบรงสอนฟราเรด ซงมความถของคลนใกลเคยงกบการสนของโมเลกล จะสงผลใหโมเลกลตาง ๆ มการสนทรนแรงขน เนองจาก อเลกตรอนอสระ มพลงงานมากขน จงสงผลใหเกดความรอนขนทตววตถ ชวงรงสทเหมาะสมทจะน ามาใชในการท าความรอนกบวตถ คอ ชวงรงสคลนยาว คลนความยาวชวงอนจะถอเปนความสญเสย (เนองจากวงทะลวตถ หรอถกสะทอนกลบ) ดงนน Infrared Heater ทมประสทธภาพ จะตองมความสามารถในการแปลงพลงงานไฟฟา ใหอยในรปของคลนอนฟราเรดใหมากทสด คอ

Page 18: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

18

ชวง 3 – 10 mm. องคประกอบส าคญทตองพจารณา คอ แหลงก าเนดคลนอนฟราเรด และวตถเปาหมาย ในขณะทการท าความรอนดวยวธการพา และการน าความรอน จะเนนทตวกลาง

2.3.1 ลกษณะของ Infrared Heater - เปนการสงผานความรอนแบบแผรงส (เหมอนกบทดวงอาทตยสงความรอนมายง

โลก) จงมประสทธภาพสง ความสญเสยต า ประหยดไฟได 30-50% - สามารถใหความรอนวตถไดถงเนอใน จงท าใหประหยดเวลาได 1-10 เทา (การใหความรอนแบบการพาและการน าความรอนจะท าใหวตถรอนเฉพาะทผว แลวคอยๆซมเขาไปเนอในจงใชเวลามาก - มขนาดเลกกวา ฮตเตอรแบบทวๆไป ท าใหประหยดเนอท - การตดตง และการถอดเปลยนเพอซอมบ ารงงาย - มความปลอดภยสง เนองจากไมมเปลวไฟ ตวเรอนมความเปนฉนวนสงไฟไมรว - ใหรงสชวง 3 – 10 mm. ซงเปนชวงทวสดเกอบทกชนดสามารถดดซบรงสไดด การประยกตใชงาน - ใชในการอบแหงตางๆ เชน ส, แลกเกอร,กาว, เมลดพนธพช, อพอกซ - ใชกบอตสาหกรรมพลาสตก อบพลาสตกใหออนตวกอนน าไปเขาเครองเปา - ใชกบอตสาหกรรมอาหาร ขนมปงเบเกอร - ใชในวงการแพทย เชน การอบฆาเชอ, หองอบเดกทารก - ใชกบอตสาหกรรมเคลอบผวตาง ๆ เชน เคลอบส, ผว, เซรามค, มรามน ขอควรระวง

- การใหความรอนแบบอนฟราเรด สงทส าคญทสด คอ ตววตถจะตองดดซบรงสไดด ดงนน วตถบางชนดทมผวมนวาว หรอมคณสมบตการสะทอนแสงทดจะไมเหมาะกบการใหความรอนดวยวธน

- ถาตองการควบคมอณหภม พยายามวางหววดอณหภมใหใกลวตถมากทสด หรอใชหววดอณหภมแบบอนฟราเรด

2.3.2 ควำมรเบองตนเกยวกบกำรท ำควำมรอน การใหความรอนจะมอย 3 วธหลก ๆ คอ การพาความรอน ,การน าความรอน ,และการแผ

รงสความรอน

Page 19: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

19

- กำรพำควำมรอน คอ การใหความรอนแกตวกลาง (โดยมากเปนของไหล เชน อากาศหรอน า) จากนนกพา

ตวกลางทถกท าใหรอนเคลอนทไปสวตถเปาหมาย ขอเสยของวธนคอ ความรอนของวตถเปาหมายจะขนชา (ซงหมายถงจะตองพงระบบหมนเวยน ตวกลาง เชน พดลมหรอใบพดกวนของเหลว ในกรณทตวกลางเปนของเหลว) และจะมความสญเสยความรอนมาก อยางไรกดวธนกยงคงเปนทนยมทสด เนองจากเปนระบบทงายแกความเขาใจ สามารถหาแหลงความรอนไดงาย เชน น ามน ,กาซ ,หรอฮทเตอรทวๆไป

- กำรน ำควำมรอน จะคลายกบการพาความรอน แตจะใชตวกลางทมการน าความรอนไดด ซงมกจะเปน

โลหะความรอนจะถกน าจากปลายขางหนงของตวกลางไปสปลายอกขางโดยทตวกลางเองจะไมเคลอนท (การพาความรอนนนตวกลางจะเคลอนทจากแหลงความรอนไปสวตถเปาหมาย

- กำรแผรงส จะเปนการแผรงสทมคลนยาวไปยงวตถเปาหมาย ซงแสงคลนยาวจะท าใหโมเลกลของ

วตถเปาหมายสน ซงสงผลใหเกดความรอนขน วธการนจะเปนวธทมประสทธภาพทสดถาเลอกวตถเปาหมายทเหมาะสม เนองจากพลงงานความรอนประเภทนจะอยในรปคลนแมเหลกไฟฟา ซงจะเคลอนทดวยความเรวแสงมายงวตถ (แบบเดยวกบการทดวงอาทตยสงความรอน มายงโลก)

2.4 โหลดเซลล (Load Cell )[8] โหลดเซลล คอ เซนเซอรชนดหนงทใชส าหรบการทดสอบแรงกดหรอแรงดงของชนงาน,การทดสอบความแขงแรงของชนงานการทดสอบการเขารปชนงานทท างานโดยอาศย แรงดง (Tension) แรงกด (Compression), และแรงเฉอน (Shear) แลวเปลยนเปนสญญาณไฟฟาเอาตพต mV/Vex citation เพอใหอปกรณอน ๆ รบสญญาณไปใช เชน Panel Meter เพอแสดงคาน าหนกทชงได ผใชสามารถจ าแนกโหลดเซลลออกไดเปน 3 ประเภท ไดแก โหลดเซลลแบบกด (Compression Load cell), โหลดเซลลแบบดง (Tension Load Cell) และ โหลดเซลลแบบกดและดง (Compression and Tension Load Cell) ดงแสดงภาพท 2.10

Page 20: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

20

ภาพท 2.10 โหลดเซลล (Load cell )

กำรชงน ำหนกโดยใช Load Cell ในกระบวนการอตสาหกรรมตาง ๆ มกจะตองมการชงน าหนกวตถดบเพอใหได

สวนผสมในปรมาณทถก ตองอยเสมอ เชน อตสาหกรรมคอนกรตทตองชงน าหนกของ ปน, หน, ทรายและน า เพอใหไดคอนกรตทเหมาะสมกบการกอสรางทตองการ เชน การหลอเสาคอนกรต, การเทพน เปนตน และในการชงปรมาณวตถดบทมน าหนกมาก ๆ นนกตองมเครองชงทสามารถชงน าหนกไดในปรมาณมาก ๆ และมความถกตองแมนย าซงกคอ Load Cell

2.5 ทฤษฎกำรอบแหง [9] การอบแหงคอกระบวนการลดความชนโดยใชความรอนถายเทไปยงวสดชนเพอไลความชนออกโดยการระเหยน าออกจากวสด ซงจะเกดกระบวนการถายเทความรอนและมวลสารเกดขนพรอมๆกนเมอใชอากาศเปนตวกลางในการอบแหงโดยการผานอากาศรอนไปยงวสด ความรอนจะถกถายเทใหแกวสดท าใหน าในวสดระเหยกลายเปนไอ และไอน าทไดจะถกน าออกมาโดยกระแสอากาศหรอการดดอากาศ

การอบแหงวสดทมโครงสรางภายในลกษณะเปนรพรนแบงออกได 2 ชวงคอ ชวงอตราการอบแหงคงท (Constant rate Period) และชวงอตราการอบแหงลดลง (Falling Rate Period) เมอ

Page 21: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

21

วสดถกท าใหแหงลงในลกษณะชนบาง ทสภาวะของอากาศคงท (อณหภม ความชน และความเรวของกระแสอากาศคงท) อตราการอบแหงจะคงทในชวงระยะเวลาหนง หลงจากนนจะเรมลดลง และความชนของวสดทอตราการอบแหงเรมเปลยนจากคงทเปนลดลงเรยกวา ความชนวกฤต ดงแสดงในภาพท 2.11

ภาพท 2.11 การอบแหงในชวงอตราการอบแหงคงทและลดลง ทมา : สมชาต โสภณรณฤทธ(2540)

ในชวงอตราการอบแหงคงทความชนของวสดมคาสงกวาความชนวกฤต ทผวของวสดจะมน าเกาะอยเปนจ านวนมาก เมอผานกระแสอากาศไปบนวสด น าจะระเหยออกจากวสดไปยงอากาศการถายเทความรอนและมวลจะเกดขนเฉพาะทผวของวสดเทานน และชวงอตราการอบแหงลดลง ความชนของวสดมคาต ากวาความชนวกฤต (Critical Moisture Content) น าจะเคลอนทจากภายในตววสดมาทผวในลกษณะของเหลว ซงปรากฏการณนจะเกดขนในระยะแรกทวสดยงมความชนสง เมอความชนลงต าลงการเคลอนทของน าจะอยในรปของไอน า และในเมลดพชจะมแตชวงอตราการอบแหงลดลงเทานน

2.5.1 ศกยภำพแหลงพลงงำนแสงอำทตยในประเทศไทย แสงจากดวงอาทตยเกดจากปฏกรยาเทอรโมนวเคลยร (Thermonuclear Reaction) หรอ

ปฏกรยาหลอมตวทางนวเคลยรในดวงอาทตย เมอแสงอาทตยเดนทางมาถงนอกชน บรรยากาศของ

Page 22: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

22

โลกจะมความเขมแสงโดยเฉลยประมาณ 1,350 วตตตอตารางเมตร แตกวาจะลงมาถงพนโลก พลงงานบางสวนตองสญเสยไปเมอผานชนบรรยากาศตาง ๆ ทหอหมโลก เชน ชนโอโซน ชนไอน า ชนกาซคารบอนไดออกไซด ท าใหความเขมแสงลดลง เหลอประมาณ 1,000 วตตตอตารางเมตร หรอประมาณ รอยละ 70

แผนทความเขมรงสดวงอาทตยจากรายงานวจยเรองศกยภาพการผลตไฟฟาดวยพลงงานแสงอาทตยระบบความรอนรวมแสงในประเทศไทย โดยกรมพลงงานทดแทนและอนรกษพลงงาน กระทรวงพลงงาน รวมกบหองปฏบตการวจยพลงงานแสงอาทตย ภาควชาฟสกส คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยศลปากร ป พ.ศ.2549 ท าใหเราทราบศกยภาพของพลงงานแสงอาทตยในประเทศไทย ดงน คอ บรเวณทมศกยภาพพลงงานแสงอาทตยสง ไดแผเปนบรเวณกวางทางตอนลางของภาคตะวนออกเฉยงเหนอ โดยครอบคลมพน ทบางสวนของจงหวดนครราชสมา บรรมย สรนทร ศรสะเกษ รอยเอด ยโสธร อบลราชธาน และตอนบนของภาคตะวนออกเฉยงเหนอทจงหวดอดรธาน นอกจากนยงมบรเวณทศกยภาพสงในพนทบางสวนของภาคกลางทจงหวดสพรรณบร ชยนาท อยธยาและลพบร พนทดงกลาวไดรบรงสรวมรายวนเฉลยตอป 19-20 MJ/m2-day โดยคดเปนพนท 14.3 % ของพนททงหมดของประเทศ นอกจากนพบวา 50.2 % ของพน ททงหมดของประเทศไดรบรงสรวมรายวนเฉลยตอปในชวง 18-19 MJ/m2-day และมพนทเพยง 0.5 % ทไดรบรงสดวงอาทตยนอยกวา 16 MJ/m2-day และเมอพจารณาคาความเขมรงสรวมรายวนเฉลยตอป โดยเฉลยทกพน ททวประเทศ พบวามคาเทากบ 18.2 MJ/m2-day นบไดวากวาครงของพน ทของประเทศไทยไดรบพลงงานแสงอาทตยอยในระดบคอนขางสง ดงภาพท 2.2

ตารางท 2.2 เปอรเซนตของพนททไดรบรงสรวมของดวงอาทตยรายวนเฉลยตอป ในระดบตางๆ

Page 23: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

23

2.5.2 กำรแผรงสของวตถด ำ (Blackbody Radiation)

วตถด า (Black Body) คอ ระบบในอดมคตทดดกลนรงส (คลนแมเหลกไฟฟา) ทงหมดทตกกระทบระบบทสามารถประมาณไดวาเปนวตถด า เชน ทรงกลมกลวงทแสงผานเขาไปแลวกลบออกมาไมได วตถด านอกจากจะดดกลนรงสไดดแลว ยงแผรงสไดดมากดวย โดยจะแผคลนแมเหลกไฟฟาในชวงความถของรงสอนฟราเรด (รงสความรอน)

เมอกลาวถงคณลกษณะการแผรงสของผวจรงทวไป จ าเปนจะตองเขาใจแนวความคดของวตถด ากอนวตถด าเปนผวทางจนตภาพ ซงมคณลกษณะดงน

1. วตถด าจะดดรงสกระทบทงหมดไวไมมการสะทอนกลบ โดยไมค านงถงความยาวคลนและทศทาง

2. วตถด าจะแผรงสไดมากกวาวตถอนๆ ทกชนดทอณหภมและความยาวคลนเดยวกน 3. วตถด าจะแผรงสออกโดยไมขนกบทศทาง นนคอวตถด าเปน Diffuse Emitter เนองจากวตถด าเปนการแผรงส และตวดดรงสทดทสด (Perfect Emitter And Absorber)

ดงนนวตถด าจงเปนมาตรฐานในการเปรยบเทยบคณสมบตการแผรงสของผวจรงตางๆ ในขณะทวตถด าเปนผวในอดมคต แตกเปนไปไดในการแผรงสในหองทดลองซงมคา

ใกลเคยงกนทสด จากหลกการเทอรโมไดนามกส พอทจะกลาววารงสทออกจากรเลกๆ ขนอยกบอณหภมผว และสอดคลองกบการปลอยออกของวตถด า เนองจากการปลอยออกของวตถด าเปน Diffuse คาของ Iλ,b ของรงสทออกจากรเปนอสระกบทศทาง เปนผลใหผวเลกๆ ในชองกรวง มคา Gλ = Eλ,b (λ, T) จะสรปไดวา การแผรงสของวตถด าเกดจรงในชองกลวงโดยไมค านงถงวาผวของชองกลวงนนจะสะทอนหรอดดกลนไดดเพยงใด 2.5.3 เทคโนโลยการอบแหงดวยรงสอาทตย

หลกการท างานของการอบแหงดวยรงสอาทตยทมใชกนอยในประเทศไทยคอการไลความชนออกจากวสด โดยการถายเทความรอนใหแกวสดดวยวธกาพาดวยอากาศ (Convection) หรอการแผรงส (Radiation) เพอเพมอณหภมของวสด ใหความชนกลายเปนไอระเหยออกไป โดยเรมตนทพนผวของวสดอบแหงจนเกดการแพรความชนภายในเนอวสดมาสพนผว และจะถกไลออกไปดวยวธการพาดวยอากาศตอไป ท าใหความชนโดยรวมรวมของวสดลดลง โดยทความสามารถของอากาศในการท าใหเกดการระเหยจากวสด (Drying Potential) จะขนอยกบอณหภมและความชนสมพทธของอากาศ รวมถงความเรวลมทน าพาความรอน ซงกระบวนในการ

Page 24: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

24

อบแหง เปนการระเหยน าทอยในผลตภณฑออกไปใหเหลอปรมาณทเหมาะสม ซงผลตภณฑแตละชนดจะมคาความชนสดทายไมเทากน ดงแสดงในตารางท 2.3

ตารางท 2.3 ปรมาณความชนเรมตน-สดทาย และอณหภมสงสด ในการอบแหงวสดทาง เกษตรตางๆ

ล ำดบท พชผลทำงกำรเกษตร

ปรมำณควำมชน เรมตน

(%,w.b)

ปรมำณควำมชน สดทำย (%,w.b)

อณหภมสงสด°C

1 ถว (Pulses) 20-22 9-11 40-60 2 หวหอม (Onions) 80 4 55 3 กระเทยม (Garlic) 80 4 55 4 เหดหอม (mushroom) 90 18 60 5 มนฝรง (Potatoes) 75 13 75 6 พรก (Chilies) 80 5 65 7 องน (Grapes) 80 15-20 70 8 กลวย (Banana) 80 15 70

2.5.4 หลกการท ำงานของการอบแหงดวยรงสอาทตย แบงตามวธการรบรงสอาทตย ของเครองอบแหงสามารถจ าแนกออกเปน 3 แบบ ดงน 1. รบรงสอาทตยโดยตรง (Direct solar drying; DSD)

การอบแหงแบบรบรงสอาทตยโดยตรง การอบแหงดวยวธนวสดอบแหง รบรงสอาทตยโดยตรง วสดอบแหงมกจะอยในวสดโปรงใส อากาศภายในเครองอบแหง ไดรบความรอน และจะพาความชนออกจากวสด และหมนเวยนตามหลกการพาความรอนตามธรรมชาต เครองอบแหงแบบนอณหภมภายในอาจสงกวาบรรยากาศประมาณ 30OC ท าใหเวลาในการอบแหงจะสนลง มโครงสรางพนฐาน ดงแสดงในภาพท 2.12 เปนตอบแหง (Cabinet Solar Dryer) ประกอบดวยวสดโปรงใส เพอใหรงสอาทตยสงผานไปยงวสดอบแหงในตอบ โดยรงสอาทตยสวนหนงจะสะทอนกลบสบรรยากาศ ทเหลอสวนใหญจะผานกระจกเขาไปในตและถกดดกลนโดยวสดอบแหง และแผนดดกลนรงสทาดวยสด า เพอเพมประสทธภาพการดดกลนรงสอาทตย ตามล าดบ จนมอณหภม

Page 25: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

25

สงขน และเปลงรงสความรอนออกมาจากตวมนเอง ซงรงสความรอนดงกลาวอยในยานอนฟราเรด ซงมความยาวคลนยาวกวารงสอาทตย ไมสามารถสะทอนทะลผานกระจกออกไปได ปรากฏการณสภาวะเรอนกระจก (Greenhouse Effect) สงใหอณหภมในหองอบสงขน ตามล าดบ โดยมกระจกใสปด เพอชวยลดความรอนทสญเสยความรอนออกจากตอบสบรรยากาศโดยตรง อยางไรกตามระบบดงกลาวมการสญเสยความรอนโดยการพาความรอน และการระเหยตวของความชนเสมอ เนองจากมการเจาะรทฐานและทดานบนของตอบเพอกอใหเกดการเคลอนทของอากาศภายใน เพอพาความชนออกจากวสดอบแหง เครองอบแหงชนดนเหมาะสมกบการใชงานในเขตทอากาศรอน และคอนขางแหง โดยทสามารถกอสรางและใชงานไดงาย ขอจ ากดของตอบแหงแบบ Cabinet Dryer คอ สวนใหญมความจขนาดเลก สของวสดอบแหงซดจางลง เนองจากสมผสกบรงสอาทตยโดยตรง ความชนกลนตวเปนหยดบรเวณกระจก ท าใหคาสงผานรงสอาทตยลดลงประสทธภาพการดดกลนรงสอาทตยต า เนองจากมวสดอนมาบงแผนดดกลนรงส ซงปจจบนเครองอบแหงแบบนไดรบการพฒนาใหมรปแบบและวสดโปรงใสใหมประสทธภาพสง เชน วสดทใชท าหลงคา ตองโปรงใส ทนทานรงสอลตราไวโอเลต รงสอาทตยผานเขางายและสะทอนออกยาก ท าใหเกบสะสมความรอนไดเปนอยางด และมน าหนกเบาเพอลดน าหนกโครงสราง ปจจยส าคญในการพจารณาปจจยหนงคอ ราคาของวสดทเลอกใช กระจกถอไดวาเปนวสดทมการเลอกใชกนมาก เนองจาก มคณสมบตทด ราคาถก แตมปญหาเรองการแตกหกงาย เครองอบแหงแบบโดยตรงทมใชในปจจบนมหลายรปแบบดวยกน เชน แบบตอบแหง อโมงคหลงคาโคง หรออาจเปนหลงคาทรงจว

ภาพท 2.12 โครงสรางของระบบอบแหงแบบ Direct solar drying (DSD)

Page 26: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

26

2. อาทตยโดยออม (Indirect solar drying; ISD)

เครองอบแหงแบบนวสดอบแหงไมไดรบรงสอาทตยโดยตรง ท าใหลดการเปลยนส และ ผลกระทบอนๆ ของวสดอบแหง ซงเปนผลมาจากการสมผสรงสโดยตรง โดยระบบดงกลาวจะมสวนของอปกรณผลตอากาศรอนแบบตางๆ ส าหรบใชในหองอบแหง ทหมฉนวนไวเพอปองกนการสญเสยความรอนออกภายนอก ภายในหองอบแหงอาจท าเปนชน หลายๆ ชน เพอใหบรรจวสดในการอบแหงไดมากขน ลกษณะโครงสรางของเครองอบแหงแบบนสามารถ แสดงในภาพท 2.13 ประกอบดวยตวเกบรงสอาทตยระบบอากาศ (Solar Air System Collector) หรอใชหลกการสะทอนรงสอาทตยไปยงแผนดดกลนรงส (6) ส าหรบผลตอากาศรอน ในการใหความรอนกบวสดเพอระเหยความชนออกจากวสด โดยหลกการถายเทความรอนโดยการพาระหวางอากาศรอน และวสดเปยก บนพนฐานของความแตกตางความเขมขนของความชน ระหวางอากาศทใชอบแหงกบความชนของอากาศบรเวณผวของวสดเปยก ในสวนของการถายโอนความรอนและมวล ตามล าดบ

ภาพท 2.13 โครงสรางของระบบอบแหงแบบ Indirect solar drying (ISD)

Page 27: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

27

3. รบรงสอาทตยแบบผสม (Mixed Solar Dryers) เครองอบแหงแบบนจะมลกษณะคลายกบแบบ ISD ตางกนตรงหองอบแหงจะท าดวยวสด

โปรงใสดวยเพอใหหองอบแหงสามารถรบรงสอาทตยแบบ DSD ดวย เปนการรบรงสอาทตยสอง

แหลง คอความรอนจากแหลงภายนอก และ ภายในหองอบแหง โดยการเลอกใชงาน พจารณาตาม

คณสมบตของวสดอบแหงวาไดรบผลกระทบจากการรบรงสอาทตยโดยตรงไดหรอไม เชนสของ

วสดอบแหง มความส าคญมากนอยเพยงใด ซงเครองอบแหงดวยรงสอาทตย แบบ Reverse

Absorber Cabinet Dryer (RACD) รบรงสอาทตยแบบผสม ดงภาพท 2.14 พบวาหองอบแหง

แตกตางกนในสวนของ แบบมกระจก และไมมกระจก (7) ซงออกแบบใหมหองอบแหงอยเหนอ

แผนดดซบรงสซงตดตงบรเวณดานลางของตอบ โดยสวนลางสดของระบบดงกลาว ตดตงแผน

สะทอนรงสทรงกระบอก เพอสะทอนรงสไปยงแผนดดกลนรงส รวมถงตดตงกระจกใสปด บรเวณ

แผนสะทอนรงสเพอลดการสญเสยความรอนโดยการพาบรเวณแผนดดกลนรงส อากาศรอนจะ

ลอยตวขนจากแผนดดรงสอาทตยไปยงตอบแหง โดยอากาศเยนจากดานลางจะเขามาทดแทนทาง

ชองอากาศเขาของตอบ เพอท าการไลความชนจากชนวสดอบแหง แลวถกปลอยทงไปทางดานบน

ของตอบแหง ตามล าดบ

ภาพท 2.14 Reverse Absorber Cabinet Dryer (a) แบบ Indirect และ (b) แบบ Mixed

Page 28: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

28

2.5.5 ชนดของระบบอบแหงดวยรงสอาทตย

ปจจบนบนมเครองอบแหงหลายประเภททพฒนาขน เพอตอบสนองวตถประสงคตางๆ ของการอบแหงวสดในทองถนตาง ๆ โดยประเทศในภมภาคเอเชยแปซฟก พบวาเครองอบแหงทมศกยภาพและไดรบความนยม เชนตอบแหงชนดพาความรอนแบบธรรมชาต , เครองอบแหงชนดพาความรอนแบบบงคบทรบรงสอาทตยโดยออม และเครองอบแหงแบบเรอนกระจก นอกจากน เครองอบแหงชนดอโมงคอบแหงรงสอาทตย (Tunnel Dryers) เปนทนยมในการอบวสดทางการเกษตร เชนกน จากขอมลขางตน สามารถจดหมวดหมใหเปนระบบ โดยพจารณาจากการออกแบบ และรปแบบการใชประโยชนจากรงสอาทตย ดงภาพท 2.15 การอบแหงดวยรงสอาทตยแบงตามการหมนเวยนของอากาศในตอบแหงออกเปน 2 ลกษณะใหญ ๆ คอการอบแหงแบบหมนเวยนตามธรรมชาต (Passive System) และแบบหมนเวยนแบบบงคบ (Active System) และสามารถแยกประเภทตามลกษณะการรบรงสไดอก 3 ชนด คอ เครองอบแหงทรบรงสอาทตยโดยตรง (Direct Type) รบรงสอาทตยโดยออม (Indirect Type) และแบบผสม (Mixed Mode Type) ตามล าดบ

ภำพท 2.15 กำรออกแบบระบบอบแหงดวยรงสอำทตย แบบตำง ๆ

Page 29: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

29

2.5.6 กำรเพมสมรรถนะเทคโนโลยกำรอบแหงดวยรงสอำทตย การเพมสมรรถนะเทคโนโลยการอบแหงดวยรงสอาทตย มดงน - ระบบอบแหงดวยรงสอำทตยชนดผสมผสำน (Hybrid Solar Dryer Systems) โดยอาศยพลงงานความรอนจากรงสอาทตยรวมกบแหลงความรอนอน เชน พลงงานไฟฟา - ระบบอบแหงทมกำรสะสมควำมรอน (Heat Storage For Drying Systems) เปนการใชสารท างาน เชน น า น ามน หน ทราย เพอเกบสะสมความรอนจากรงสดวงอาทตยไว และคายความรอนออกมาใหพชผกในเวลาทรงสจากดวงอาทตยมนอย - ระบบอบแหงรวมระบบท ำน ำรอนดวยรงสอำทตย (Solar Water Heating Systems) เปนการประยกตใชระบบท าน ารอนดวยรงสอาทตย เพอน าไปถายเทใหกบอากาศในการผลตอากาศรอนส าหรบระบบอบแหงตามล าดบ - ระบบอบแหงดวยรงสอำทตยรวมฮตปม (Solar Assisted Heat Pump Drying Systems) เปนการดงความรอนจากอากาศรอนทงจากระบบตางๆ มาใชประโยชนทอณหภมทสงกวาไดอยางมประสทธภาพ

Page 30: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

30

บทท 3

กำรออกแบบและสรำงตอบแหง

ในบทน จะกลาวถง การออกแบบโครงสรางทางกายภาพของเครอง การออกแบบระบบบรภณฑไฟฟาภายในเครอง และการสรางและทดสอบการท างานของเครอง โดยมรายละเอยดดงตอไปน

3.1 กำรออกแบบโครงสรำงทำงกำยภำพ

โครงสรางทางกายภาพของเครองอบแหงดวยพลงงานแสงอาทตยความรอนรวม

ประกอบดวย 2 สวนหลก ๆ คอ หองอบแหง แผงรบแสงอาทตย แสดงดงภาพท 3.1

ภาพท 3.1 สวนประกอบของเครองอบ รายละเอยดสวนประกอบเรยงล าดบตามหมายเลข ดงน

1. ประตเปด-ปด 2. ตอบ 3. พดลมระบายอากาศ 4. ตควบคม 5. ฮตเตอร 6 . ลอเลอน 7. โครงฐานรองรบ 8. ชองอากาศเขา 9. แผงรบแสง 10. กระจก 11. โหลดเซลล

Page 31: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

31

โดยการก าหนดขนาด แตละองคประกอบ และมการค านวณหรอแนวทาง ดงน 3.1.1 กำรหำขนำดของตอบแหง - กำรหำขนำดของถำด

จากขอบเขตความตองการใหสามารถอบแหงพชได โดยใหมน าหนกในการอบแตละครง ดงน พรกชฟา 4 กโลกรม กลวยน าวา 5 กโลกรม และ เหดหอม 4 กโลกรม ดงนนจงไดแบงพช แตละชนดออกเปน 3 สวน เทาๆ กน เพอจดเรยงแยกเปน 3 ถาด โดยการทดลองน าพชมาจดเรยงในภาชนะ เปนรปสเหลยมจตรส ตามภาพท 3.2 จะไดถาดขนาดกวาง 40 เซนตเมตร และยาว 40 เซนตเมตร และก าหนดใหมความสงของถาด 2 เซนตเมตร กนไมใหพชผกตกหลน มรายละเอยดตามภาพท 3.3

ภาพท 3.2 แสดงการทดลองพชผกแตละชนดทจดเรยงในภาชนะ

ภาพท 3.3 แสดงขนาดของถาด

Page 32: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

32

- กำรหำปรมำตรพนทถำด

ปรมาตรถาด = ดานกวาง x ดานยาว x ความสง

= 40 cm x 40 cm x 2 cm = 3,200 - กำรหำขนำดควำมกวำงหองอบแหง

วสดท าดวยแผนสงกะสแผนเรยบหนา 3 mm. มรปทรงสเหลยมจตรส ภายในบดวยใยแกว หนา 2 cm. ระยะหางระหวางผนงหองอบกบถาด 3 cm. ดงนนจะหาขนาดหองอบ ไดดงน

ขนาดของถาด = 40 cm. ใยแกวหนา = 4 cm.

ระยะหางระหวางผนงหองอบกบถาด = 6 cm ดงนน ขนาดความกวางและความยาวของหองอบ เทากบ 50 cm

มรายละเอยดตาม ภาพท 3.4

ภาพท 3.4 แสดงขนาดความกวางของหองอบ

- กำรหำขนำดควำมสงหองอบแหง

ขนาดความสงของโหลดเซลลและฐานยด = 12 cm. ใยแกวดานบน,ดานลางหองอบ = 4 cm. ระยะหางระหวางฐานรบน าหนกโหลดเซลลกบถาด ชนท 1 = 5 cm. ความสงระหวางถาดชนท 1 กบ ถาดชนท 2,3 ระยะหาง = 24 cm.

Page 33: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

33

ระยะหางระหวางผนงดานบนหองอบกบถาด ชนท 3 = 5 cm. ดงนน ขนาดความสงของหองอบ เทากบ 50 cm.

มรายละเอยดตามภาพท 3.5

ภาพท 3.5 แสดงขนาดความสงและภายในของหองอบ

3.1.2 แผงรบรงสแสงอำทตย

แผงรบแสงอาทตย เปนสวนประกอบทใชส าหรบรบพลงงานจากแสงอาทตยเปลยนเปน

พลงงานความรอน ในทนเลอกใชแผนสงกะสเปนวสดรบรงสแสงอาทตย

ก าหนดใหแผงรบรงสแสงอาทตยวางเอยงท ามมกบแนวราบ 14 องศา และความสงของ

สวนทยดตดกบตอบเทากบ 0.2 เมตร ดงนน จะค านวณความยาว (y) ของแผงรบรงสดวงอาทตย ได

ดงน

Page 34: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

34

= sin14°

y =

=

= 0.8 m

สวนความกวางของแผงรบรงสดวงอาทตย จะเปนไปตามความกวางของตอบ คอ 0.5 เมตร

ดงนน จะไดพนทรบรงส = กวาง x ยาว = 0.5 x 0.8 = 0.4

แผงรบรงสแสงอาทตย ดงกลาวใชโครงส าหรบวางกระจกและเปนทยดของผนงใช

อลมเนยมแผนเรยบเบอร 30 ปดดานลางและดานขางเปนผนงใชฉนวนหนา 3 mm. เปนฉนวนกน

ความรอน ใชกระจกหนา 3 mm. วางอยดานบนแผง และใชแผนเหลกทาสด าท าเปนตวรบรงส

แสดงดงภาพท 3.6

ภาพท 3.6 แสดงขนาดแผงรบรงสแสงอาทตย

Page 35: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

35

3.2 กำรหำขนำดอปกรณใหควำมรอน (Electric Heater)

อปกรณชวยใหความรอนภายในตอบแหงในทนไดเลอกใชฮตเตอรไฟฟา โดยมรายละเอยดและขนตอนในการหาขนาดของฮตเตอรทเหมาะสม ดงน - กำรหำปรมำตรภำยในหองอบ

ตอบมรปทรงเปนลกบาศก ซงจะไดปรมาตรภายในหองอบทงหมด คอ ปรมาตรภายในหองอบแหง = ดานกวาง x ดานยาว x ความสง = 46 cm x 46 cm x 46 cm

= 97,336 - กำรหำมวลอำกำศภำยในตอบ

การหามวลอากาศภายในตอบ พจารณาขอมลจากตารางท 3.1 หากความสงระดบน าทะเล เพมขน 2000 เมตร ความหนาแนนอากาศจะลดลง = 0.001225 – 0.001007 = 0.000218 ในกรงเทพมหานคร มระดบความสงเฉลยเหนอดบน าทะเล 3 เมตร ความหนาแนนอากาศจะลดลง

= –

=

ดงนน ทระดบความสง 3 เมตร จะมความหนาแนนอากาศ คอ D = 0.001225 – =

หรอ D = 0.001225

Page 36: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

36

ตำรำงท 3.1 ควำมหนำแนนของอำกำศทระดบควำมสงจำกน ำทะเลในระดบตำงๆ

ความสงจากระดบน าทะเล ความหนาแนนของอากาศ

กโลเมตร (km) กรมตอลกบาศกเซนตเมตร( g/cm3) กโลกรมตอลกบาศกเมตร (kg/m3)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0.001225

0.001007

0.000819

0.000660

0.000526

0.000414

0.000312

0.000228

0.000166

0.000122

0.000089

1.225

1.007

0.819

0.660

0.526

0.414

0.312

0.228

0.166

0.122

0.089

ทมา : ( กณฑร เพชรทวพรเดช และคณะ 2546, 301)

Page 37: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

37

จะไดมวลของอากาศภายในตอบ = ความหนาแนนของอากาศ x ปรมาตรภายในของตอบ ดงนน D x V

119.24 g หรอเทากบ 0.119 kg

และเมอพจารณาจากตารางท 3.2 หากอณหภมทตองการอบสงสด 70 C จะไดความจความรอนจ าเพาะของอากาศ = 1.009 (kJ/kg.K)

ตำรำงท 3.2 แสดงคณสมบตทวไปส ำหรบอำกำศทควำมดนบรรยำกำศ

ทมา : www.EngineeringToolBox.com

Temperature - t - (oC)

Density - -

(kg/m3)

Specific heat capacity

- cp - (kJ/kg.K)

Thermal conductivity

- k - (W/m.K)

Kinematic viscosity

- ν - x 10-6 (m2/s)

Expansion coefficient

- b - x 10-3 (1/K)

Prandtl's number

- Pr -

-150 2.793 1.026 0.0116 3.08 8.21 0.76

-100 1.980 1.009 0.0160 5.95 5.82 0.74

-50 1.534 1.005 0.0204 9.55 4.51 0.725

0 1.293 1.005 0.0243 13.30 3.67 0.715

20 1.205 1.005 0.0257 15.11 3.43 0.713

40 1.127 1.005 0.0271 16.97 3.20 0.711

60 1.067 1.009 0.0285 18.90 3.00 0.709

80 1.000 1.009 0.0299 20.94 2.83 0.708

100 0.946 1.009 0.0314 23.06 2.68 0.703

120 0.898 1.013 0.0328 25.23 2.55 0.70

140 0.854 1.013 0.0343 27.55 2.43 0.695

160 0.815 1.017 0.0358 29.85 2.32 0.69

180 0.779 1.022 0.0372 32.29 2.21 0.69

200 0.746 1.026 0.0386 34.63 2.11 0.685

Page 38: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

38

ท าใหสามารถหาพลงงานความรอนทตองการได จาก Q = mcT (3.1)

เมอ Q = พลงงานความรอน (J) m = มวลวตถ (kg) c = ความจความรอนจ าเพาะของสาร (kJ/kg.K) ΔT = อณหภมทเปลยนไป (K, C) = T2 (อณหภมทตองการอบ) - T1 (อณหภมทวไป)

ดงนนจากขอมลทหามาไดขางตน คอ

m = 119.24 g = 0.119 kg

C = 1.009 (kJ/kg.K) T = T2 - T1 = (70 - 30) = 40 K เมอแทนคา จะได Q = 0.119 kg. x 1.009 (kJ/kg.K) x 40 K = 4.8 kJ หากตองการใชเวลาเพมอณหภมใหสงขนถงทก าหนดไมเกน 30 วนาท

ดงนนสามารถค านวณหาอตราความรอนทใชในการอบแหง ไดจากสมการ

P =

(3.2)

=

= 0.16 kW

ถาใหระบบมการสญเสยความรอนในสวนตางๆ ดงนนจงตองก าหนดคาสวนเผอไวดวย ในทนเผอไว 130% ดงนนจะไดขนาดฮตเตอร = 0.16 x 1.3

= 0.208 kW = 208 W

เลอกฮตเตอร ขนาด 500 W ซงเปนขนาดเลกสดทมจ าหนายทวไป

Page 39: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

39

ในการใชความรอนจากรงสดวงอาทตย รวมกนกบความรอนจากฮตเตอรไฟฟา จาก

การศกษาส าหรบประเทศไทยพบวา การแผรงสความรอนเฉลยตงแตเวลา 08.00 ถง 16.00 น (8

ชวโมง) มคาประมาณ 500 ( Schirmir และคณะ, 1996) ดงนนปรมาณความรอนจาก

แสงอาทตยในแตละวนหาได ดงน

= 14.4

โดยทวไปประสทธภาพของแผงรบรงสแสงอาทตยมคาอยระหวาง 35 ถง 50 % ดงนน

ความรอนทไดจากแผงรบรงสแสงอาทตย เทากบ

= 5.04 ความรอนทไดจากแผงรบรงส

แสงอาทตยในแตละวน (8 ชวโมง) ค านวณจาก Q = 5.04 จะได

Q = 5.04 x 0.4

= 2.01 MJ

ซงพลงงานความรอนดงกลาว จะท าใหอณหภมของอากาศภายในตอบสงขน สามารถค านวณได

จาก

Q = mcT

เมอ Q = พลงงานความรอน (J) m = มวลอากาศภายในตอบ (kg) c = ความจความรอนจ าเพาะของสาร (kJ/kg.K) ΔT = อณหภมทเปลยนไป (K, C) = T2 (อณหภมทตองการอบ) - T1 (อณหภมทวไป)

เมอ แทนคา m = 119.24 g = 0.119 kg และ c = 1.009 (kJ/kg.K) จะไดอณหภม

Page 40: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

40

T =

(3.3)

T2 - T1 =

T2 – 30 = 16.7° T2 = 16.7+30 T2 = 46.7° อณหภมทตองการอบ เทากบ 60 องศาเซลเซยส ดงนนจะตองใชความรอนจากฮตเตอรชวย ท าใหอณหภมเพมอก = 60°- 46.7° = 13.3° ดงนน สดสวนของพลงงานความรอนทไดจากฮตเตอรไฟฟา ในหนงวนตงแตเวลา 08.00 - 16.00 น (8 ชวโมง) จะได ดงน Qheater / Qsun = 13.3 / 16.7 = 0.79 นนคอ ความจากฮตเตอรคดเปน 79% ของความรอนจากรงสดวงอาทตย

3.3 กำรออกแบบระบบบรภณฑไฟฟำและวงจรควบคม

ระบบบรภณฑไฟฟาของเครองประกอบดวย 2 สวน ไดแก สวนอนพตและสวนเอาตพต แสดงดงภาพ ท 3.7 โดยมรายละเอยดการออกแบบและตดตง ดงน

ภาพท 3.7 บลอกไดอะแกรมองคประกอบของระบบบรภณฑไฟฟาและการควบคม

Page 41: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

41

3.3.1 หลกกำรท ำงำนระบบควบคม

ชดควบคมจะรวมทงปมกดจ านวน 5 ปม ในการรบอนพตจากผใชงาน จอแสดงผลแบบ LCD (16x2) ตวเซนเซอรอณหภมบนบอรด ในสวนของการควบคมโหลดทเปนอปกรณไฟฟาตาง ๆ ใหเปดหรอปดตามเงอนไขทเกดขน ไดทงทเปนโหลด AC และโหลด DC สามารถท าผานวงจรสวตช ทใชตวไตรแอค (Triac) เพอท าการปดเปดอปกรณไฟฟากระแสสลบ ขนาด 220VAC 16A หรอเปนวงจรขบตวรเลยสวตช 12VDC ส าหรบการปดเปดอปกรณไฟฟากระแสตรง ส าหรบการบงคบทศทางการหมนของพดลมเพอดดลมดดออก และควบคมการเปดปดไฟฟากระแสสลลบ 220VAC ส าหรบฮตเตอร อกดวย แสดงดงภาพ ท 3.8

ภาพท 3.8 การใชงานพอรตตาง ๆ ในตวบอรดควบคม

ในสวนของตวบอรดควบคมนน ประกอบดวยพอรตตาง ๆ ไดแกพอรต Analog in [5..0] ใชส าหรบรบสญญาณจากการกดปมตางๆ สวนพอรต Digital [13..0] จ านวน 14 พอรตนนแบงเปนการน าไปใชงานตาง ๆ ดงน (ดภาพท 3.8)

- พอรตดจตอล 0, 1 ตอกบตวเซนเซอร - พอรตดจตอล 2, 3, 4 ตอกบ LCD โมดลเพอรบสงขอมลทใชในการแสดงผลผานจอ

LCD

Page 42: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

42

- พอรตดจตอล 5 ตอกบล าโพงเสยงเตอน - พอรตดจตอล 6, 7 ใชตอกบวงจรรเลยสวตช และวงจรไตรแอคส าหรบการควบคม

อปกรณไฟฟาตาง ๆ กรณใหเปดปดตามเวลาหรอรอบเวลาทก าหนด (Load1T, Load2T) - พอรตดจตอล 8,9,10,11,12,13 ใชตอกบวงจรรเลยสวตช และวงจรไตรแอคส าหรบการ

ควบคมอปกรณไฟฟาตางๆ ไดแก พดลมดดอากาศออก (Fan Out) ฮตเตอร (Heater) รวมทงโหลดอนๆ เพมเตมอกสองจด (Load1x, Load2x) ส าหรบการควบคมอณหภม และตววดการเปลยนแปลงของน าหนก

3.4 กำรสรำงและทดสอบกำรท ำงำนของเครองอบแหง การสรางตเครองอบแหงดวยพลงงานแสงอาทตยความรอนรวม ประกอบดวย 3 สวนหลก ๆ คอ หองอบแหง แผงรบรงสดวงอาทตย และ ระบบบรภณฑไฟฟาและวงจรควบคม แสดงดงภาพท 3.9 - ภาพท 3.22

ภาพท 3.9 สรางฐานโครงเหลกรองรบตอบแหงแผงรบแสงอาทตย

ภาพท 3.10 การน าเอาแผนสงกะสขนรปทรงตอบแหง

Page 43: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

43

ภาพท 3.11 เชอมแผนสงกะสกบโครงเหลกใหไดรปทรงของแผงรบแสงอาทตย

ภาพท 3.12 ประกอบตอบแหงและแผงรบแสงอาทตยเขากบฐานเหลก

ภาพท 3.13 ท าโครงอลมเนยมพรอมถาดตะแกรงบรรจพชในการอบ

Page 44: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

44

ภาพท 3.14 ประตเปด – ปดของเครองอบแหงพรอมมกระจกสงเกตขณะท าการอบ

ภาพท 3.15 ท าการตดตงพดระบายอากาศ

ภาพท 3.16 ท าการตดตงโครงถาดตะแกรงและยดไวกบโหลดเซลล

Page 45: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

45

ภาพท 3.17 การตดตงฮตเตอรไฟฟายดไวต าแหนงระหวางทางเขาแผงรบแสงอาทตยกบตอบแหง

ภาพท 3.18 ท าการตดตงเซนเซอรวดอณหภมของแตละชน

ภาพท 3.19 ท าการตดตงอปกรณไฟฟาคอนโทรลในตควบคม

Page 46: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

46

ภาพท 3.20 การแสดงหนาตควบคมอปกรณคอนโทรลตางๆ

ภาพท 3.21 ท าการทดสอบการท างานอปกรณไฟฟาตางๆภายในเครองอบแหง

ภาพท 3.22 เครองอบแหงทสรางและทดสอบเสรจแลว

Page 47: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

47

บทท 4

กำรทดลองและวเครำะห

ในบทนน าเสนอการทดลองและวเคราะหผลจากการน าตอบแหงไปใชงาน โดยมการศกษา

การกระจายของอณหภมภายในตอบแหงในสภาวะตเปลา และการศกษาการอบแหงพช 3 ชนด

ไดแก พรก กลวย และเหด

วสด อปกรณ และเครองมอในกำรทดลอง

1. ตอบแหงพลงงานแสงอาทตยรวมกบฮตเตอรทสรางขน

2. พรกชฟาสด กลวยน าวา และเหดหอมสด

กำรทดลอง

4.1 กำรศกษำกำรกระจำยของอณหภมภำยในตอบแหงในสภำวะตเปลำ

ศกษาการกระจายของอณหภมภายในตอบแหงทยงไมไดบรรจพชผกชนดใด เพอดแนวโนม

การเปลยนแปลงของอณหภมทระดบวางถาดชนตางๆ ภายในตอบ เทยบกบเวลาทเพมขน โดย

เรมท าการทดลองตงแตเวลา 9.00 น. – 16.00 น. เมอมการใชความรอนจากพลงงานแสงอาทตยอยาง

เดยว และมการใชฮตเตอรรวมกบพลงงานแสงอาทตย แสดงดงภาพท 4.1

Page 48: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

48

ภาพท 4.1 การทดลองวดอณหภมภายในตอบแหงในสภาวะตเปลา

ผลการทดลองวดอณหภมจ านวน 10 ครง และบนทกอณหภมทกๆ 15 นาท ไดขอมล

ส าหรบกรณใชความรอนจากพลงงานแสงอาทตยอยางเดยว แสดงดงตารางท 4.1 ซงเขยนกราฟ

แสดงการเปรยบเทยบอณหภมทระดบถาดชนบน ชนกลาง และชนลาง แสดงดงภาพท 4.2

ตารางท 4.1 อณหภมภายในตอบแหง (องศาเซลเซยส) ในสภาวะตเปลาใชความรอนจากแสงอาทตย

อยางเดยว

ครงทบนทก

ระดบชน

ชนบน 32 33 38 40 41 42 43 45 45 45ชนกลาง 34 34 38 41 41 43 44 44 45 45ชนลาง 34 35 39 41 42 43 45 46 46 47

7 8 9 101 2 3 4 5 6

Page 49: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

49

ภาพท 4.2 กราฟเปรยบเทยบการกระจายของอณหภมทถาดแตละชนภายในตอบแหงกรณ

ทใชความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว

จากขอมลในตารางท 4.1 จะพบวา อณหภมภายในตอบแหงในสภาวะตเปลา เมอใช

พลงงานความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว ระดบถาดชนบนมคาเฉลย 43.0 องศาเซลเซยส ระดบ

ถาดชนกลางมคาเฉลย 43.28 องศาเซลเซยส และระดบถาดชนลางมคาเฉลย 44.28 องศาเซลเซยส

โดยมคาอณหภมแปรผนในบางชวงเวลา เนองจากขณะท าการทดลองมเมฆมาบงดวงอาทตยเปน

บางครง ท าใหความเขมแสงเปลยนแปลงในยานกวาง

เมอพจารณาจากกราฟในภาพท 4.2 จะเหนวาในชวงแรกอณหภมเพมขนอยางรวดเรว และ

เขาสสภาวะคงตวโดยมอณหภมเฉลยภายในตอบประมาณ 43.52 องศา โดยอณหภมเฉลยทถาดแต

ละชนแสดงออกมายงหนาจอแสดงผลภายในตอบแหงกรณทใชความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว

จะเหนไดวาอณหภมใกลเคยงกน

TS คอ อณหภมทตงไว 60 องศาเซลเซยส

TR คอ อณหภมของชนลาง ประมาณ 45.5 องศาเซลเซยส

T1 คอ อณหภมของชนกลาง ประมาณ 40.2 องศาเซลเซยส

T2 คอ อณหภมของชนบน ประมาณ 45.3 องศาเซลเซยส

โดยจะเหนไดวาอณหภม เฉลยแตละชน กรณทใชความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว ในสภาวะคง

ตว จะอยในชวง ประมาณ 40 – 46 องศาเซลเซยส แสดงดงภาพท 4.3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

อณหภ

ม (องศ

าเซล

เซยส

)

ครงทบนทก

ชนบน

ชนกลาง

ชนลาง

Page 50: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

50

ภาพท 4.3 หนาจอแสดงผลของอณหภมทถาดแตละชนภายในตอบแหงกรณ

ทใชความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว

ส าหรบการทดลองกรณทใชความรอนจากฮตเตอรรวมกบพลงงานแสงอาทตย ต งคา

อณหภมไวท 60 องศาเซลเซยส ซงเปนอณหภมทเหมาะสมส าหรบการอบพช ผลการทดลองได

ขอมลการกระจายของอณหภม จากการวดจ านวน 10 ครง และบนทกอณหภมทกๆ 15 นาท แสดง

ดงตารางท 4.2 ซงเขยนกราฟแสดงการเปรยบเทยบอณหภมทระดบถาดชนบน ชนกลาง และชน

ลาง แสดงดงภาพท 4.4

ตารางท 4.2 อณหภมภายในตอบแหง (องศาเซลเซยส) ในสภาวะตเปลาใชความรอนจากแสงอาทตย

รวมกบฮตเตอร โดยตงอณหภม 60 องศาเซลเซยส

ครงทบนทก

ระดบชน

ชนบน 38 53 57 60 61 60 61 60 61 60ชนกลาง 40 54 58 60 61 61 60 61 60 61ชนลาง 41 54 59 60 62 61 61 60 61 62

7 8 9 101 2 3 4 5 6

Page 51: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

51

ภาพท 4.4 กราฟเปรยบเทยบการกระจายของอณหภมทถาดแตละชนภายในตอบแหงกรณ

ทใชความรอนจากฮตเตอรรวมกบพลงงานแสงอาทตย

จากขอมลในตารางท 4.2 จะพบวา เมอใชความรอนจากฮตเตอรรวมกบแสงอาทตย จะได

อณหภมภายในตอบแหงสงกวาแบบแรก โดยทระดบถาดชนบนมคาเฉลย 60.42 องศาเซลเซยส

ระดบถาดชนกลางมคาเฉลย 60.57 องศาเซลเซยส และทระดบถาดชนลางมคาเฉลย 61 องศา

เซลเซยส ซงคาอณหภมภายในตอบแหงมความแปรผนนอย เนองจากความเขมแสงภายนอกไมได

สงผลกระทบมากนก และฮตเตอรท างานใหความรอนเสรมในเวลาทอณหภมต ากวาทตงไว

เมอพจารณาจากกราฟในภาพท 4.4 จะเหนวาในอณหภมภายในตอบแหงเพมขนอยาง

รวดเรว และเขาสสภาวะคงตวทระดบ 57-61 องศาเซลเซยส โดยมอณหภมเฉลยภายในตอบ

ประมาณ 60.66 องศา เปนตามทออกแบบไว ซงผลการทดลองนแสดงใหเหนวา กรณทใชฮตเตอร

ชวยใหความรอนจะท าใหอณหภมภายในตอบแหง มการกระจายอยางสม าเสมอมากกวาการใช

ความรอนจากแสงอาทตยเพยงอยางเดยว นอกจากนระดบอณหภมยงสงกวา และมคาเปนไปตามท

ตองการอกดวย และโดยอณหภมเฉลยทถาดแตละชนแสดงออกมายงหนาจอแสดงผลภายในตอบ

แหงกรณทใชความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร จะเหนไดวาอณหภมใกลเคยงกน

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

อณหภ

ม (องศ

าเซล

เซยส

)

ครงทบนทก

ชนบน

ชนกลาง

ชนลาง

Page 52: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

52

TS คอ อณหภมทตงไว 60 องศาเซลเซยส

TR คอ อณหภมของชนลาง ประมาณ 60.7 องศาเซลเซยส

T1 คอ อณหภมของชนกลาง ประมาณ 61.8 องศาเซลเซยส

T2 คอ อณหภมของชนบน ประมาณ 60.3 องศาเซลเซยส

โดยจะเหนไดวาอณหภม เฉลยแตละชน กรณทใชความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร ใน

สภาวะคงตว จะอยในชวง ประมาณ 60 – 62 องศาเซลเซยส แสดงดงภาพท 4.5

ภาพท 4.5 หนาจอแสดงผลของอณหภมภายในตอบแหงของแตละชนในสภาวะตเปลาใช

ความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอรโดยตงอณหภม 60 องศาเซลเซยส

4.2 กำรศกษำอณหภมภำยในตอบแหงในสภำวะตเปลำ

ศกษาการเปลยนแปลงของอณหภมภายในตอบแหงทยงไมไดบรรจพชผกโดยท ากาทดลอง

5 วน เรมต งแตเวลา9.00น.–17.00น.ของแตละวนแยกเปนเมอมการใชความรอนจากพลงงาน

แสงอาทตยอยางเดยว มการใชพลงงานความรอนจากฮตเตอรอยางเดยว และมการใชความรอนจาก

ฮตเตอรรวมกบพลงงานแสงอาทตย

ผลการทดลองวดอณหภมจ านวน 9 ครง และบนทกอณหภมทกๆ 1 ชวโมง ไดขอมล

ส าหรบกรณใชความรอนจากพลงงานแสงอาทตยอยางเดยว แสดงดงตารางท 4.3 ซงเขยนกราฟ

แสดงการเปรยบเทยบอณหภม แสดงดงภาพท 4.6

Page 53: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

53

ตารางท 4.3 อณหภมภายในตอบแหง (องศาเซลเซยส) ในสภาวะตเปลาใชความรอนจากแสงอาทตย

อยางเดยว

เวลา วน

9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

วนจนทร 34 38 38 40 41 43 45 43 42 วนองคาร 33 37 40 42 44 43 44 42 42 วนพธ 34 40 41 42 42 40 41 42 41 วนพฤหสบด 34 39 41 42 42 44 43 40 40 วนศกร 33 39 41 43 44 43 45 44 43

ภาพท 4.6 เปรยบเทยบการเปลยนแปลงอณหภมภายในตอบแหงแตละวนกรณทตอบแหง

ใชพลงงานแสงอาทตยอยางเดยว

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

อณหภ

ม (องศ

าเซล

เซยล

)

เวลา

วนจนทร

วนองคาร

วนพธ

วนพฤหสบด

วนศกร

Page 54: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

54

จากกราฟในภาพท 4.6 จะเหนไดวาอณหภมภายในตอบแหงมการเปลยนแปลงสวนใหญ

อยในชวงระหวาง 40- 50 องศาเซลเซยส อณหภมสงสดอยในชวงเวลาบาย ประมาณเวลา 14.00 –

15.00 น. และจากตวอยางการบนทกขอมลการทดลองของวนองคาร แสดงดงตารางท 4.3 จะเหนได

วาอณหภมเฉลยทถาดแตละชนแสดงออกมายงหนาจอแสดงผล ภายในตอบแหงกรณทใชความรอน

จากแสงอาทตยอยาง อณหภมใกลเคยงกน

TS คอ อณหภมทตงไว 60 องศาเซลเซยส

TR คอ อณหภมของชนลาง ประมาณ 43.1 องศาเซลเซยส

T1 คอ อณหภมของชนกลาง ประมาณ 37.8 องศาเซลเซยส

T2 คอ อณหภมของชนบน ประมาณ 42.6 องศาเซลเซยส

โดยจะเหนไดวาอณหภม เฉลยแตละชน กรณทใชความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว ใน

สภาวะคงตวในการอบแหง จะอยในชวง ประมาณ 40 – 50 องศาเซลเซยส แสดงดงภาพท 4.7

ภาพท 4.7 หนาจอแสดงผลของอณหภมภายในตอบแหงแตละวนกรณทตอบแหง

ใชพลงงานแสงอาทตยอยางเดยว

ส าหรบการทดลองกรณทใชความรอนจากฮตเตอรเพยงอยางเดยว ตงคาอณหภมไวท 60

องศาเซลเซยส ซงเปนอณหภมทเหมาะสมส าหรบการอบพช ผลการทดลองวดอณหภมจ านวน 9

ครง และบนทกอณหภมทกๆ 1 ชวโมง ไดขอมลแสดงดงตารางท 4.4 ซงเขยนกราฟแสดงการ

เปรยบเทยบอณหภม แสดงดงภาพท 4.8

Page 55: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

55

ตารางท 4.4 อณหภมภายในตอบแหง (องศาเซลเซยส) ในสภาวะตเปลาใชความรอนจากฮตเตอร อยางเดยว

เวลา วน

9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

วนจนทร 34 60.5 61 60 61.5 61.5 62 60 60 วนองคาร 36 60 60 59.5 60.5 61 61 60 60.5 วนพธ 35 61.5 61.5 60 60.5 60 60 61 61 วนพฤหสบด 34 60 59.5 62 60 61.5 60 60.5 60 วนศกร 36 61 61 60.5 60.5 60 60 61.5 61

ภาพท 4.8 เปรยบเทยบการเปลยนแปลงอณหภมภายในตอบแหงแตละวนกรณทตอบแหง

ใชพลงงานความรอนจากฮตเตอรอยางเดยว

0

10

20

30

40

50

60

70

9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

อณหภ

ม (องศ

าเซล

เซยล

)

เวลา

วนจนทร

วนองคาร

วนพธ

วนพฤหสบด

วนศกร

Page 56: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

56

จากกราฟในภาพท 4.8 จะเหนไดวาอณหภมภายในตอบแหงแตละวนจะอยทระดบ 60

องศาเซลเซยสตามทไดตงคาไว โดยอาจจะมการเปลยนแปลงต าสด 59.5 และสงสด 61.5 องศา

เซลเซยส และจากตวอยางการบนทกขอมลการทดลองของวนพฤหสบด แสดงดงตารางท 4.4 จะ

เหนไดวาอณหภมเฉลยทถาดแตละชนแสดงออกมายงหนาจอแสดงผลภายในตอบแหงกรณทใช

ความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร จะเหนไดวาอณหภมใกลเคยงกน

TS คอ อณหภมทตงไว 60 องศาเซลเซยส

TR คอ อณหภมของชนลาง ประมาณ 61.3 องศาเซลเซยส

T1 คอ อณหภมของชนกลาง ประมาณ 61.7 องศาเซลเซยส

T2 คอ อณหภมของชนบน ประมาณ 59.2 องศาเซลเซยส

โดยจะเหนไดวาอณหภมเฉลยแตละชน กรณทใชความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร

ในสภาวะคงตวในการอบแหงจะอยในชวงประมาณ 59 – 62 องศาเซลเซยส แสดงดงภาพท 4.9

ภาพท 4.9 หนาจอแสดงผลของอณหภมภายในตอบแหงแตละวนกรณทตอบแหง

ใชพลงงานแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร

การทดลองในกรณทใชความรอนจากฮตเตอรรวมกบความรอนจากพลงงานแสงอาทตย

ตงคาอณหภมไวท 60 องศาเซลเซยส เชนเดยวกน ผลการทดลองวดอณหภมจ านวน 9 ครง และ

บนทกอณหภมทกๆ 1 ชวโมง ไดขอมลแสดงดงตารางท 4.5 ซงเขยนกราฟแสดงการเปรยบเทยบ

อณหภม แสดงดงภาพท 4.10

Page 57: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

57

ตารางท 4.5 อณหภมภายในตอบแหง (องศาเซลเซยส) ในสภาวะตเปลาใชความรอนจากฮตเตอร

รวมกบพลงงานแสงอาทตย

เวลำ วน

9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

วนจนทร 36 62 60 60 61.5 61 61 60 61.5 วนองคำร 35 60.7 60 60 60.5 60.6 62 62 60.4 วนพธ 34 61 61.3 61.3 60.9 60 62 61 60 วนพฤหสบด 34 61.4 60 60 61.6 62 61.5 60.2 61.1 วนศกร 34 58.2 60.7 61.5 60.4 60.9 60.3 61.3 60.7

ภาพท 4.10 เปรยบเทยบการเปลยนแปลงอณหภมภายในตอบแหงแตละวนกรณทตอบแหง

ใชพลงงานความรอนจากฮตเตอรรวมกบพลงงานแสงอาทตย

จากกราฟในภาพท 4.6 จะเหนไดวาอณหภมภายในตอบแหงแตละวนจะอยทระดบ 60

องศาเซลเซยสตามทไดตงคาไว โดยอาจจะมการเปลยนแปลงต าสด 59.8 และสงสด 62 องศา

เซลเซยส และจากตวอยางการบนทกขอมลการทดลองของวนศกร แสดงดงตารางท 4.5 โดย

0

10

20

30

40

50

60

70

9.00 10.00 11.00 12.00 13.00 14.00 15.00 16.00 17.00

อณหภ

ม (องศ

าเซล

เซยล

)

เวลา

วนจนทร

วนองคาร

วนพธ

วนพฤหสบด

วนศกร

Page 58: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

58

อณหภมเฉลยทถาดแตละชนแสดงออกมายงหนาจอแสดงผลภายในตอบแหงกรณทตอบแหงใช

พลงงานความรอนจากฮตเตอร รวมกบพลงงานแสงอาทตย

TS คอ อณหภมทตงไว 60 องศาเซลเซยส

TR คอ อณหภมของชนลาง ประมาณ 61.5 องศาเซลเซยส

T1 คอ อณหภมของชนกลาง ประมาณ 61.3 องศาเซลเซยส

T2 คอ อณหภมของชนบน ประมาณ 58.2 องศาเซลเซยส

โดยจะเหนไดวาอณหภม เฉลยแตละชน กรณทตอบแหงใชพลงงานความรอนจากฮตเตอร รวมกบพลงงานแสงอาทตย ในสภาวะคงตวในการอบแหงของแตละวน จะอยในชวง ประมาณ 60 – 62 องศาเซลเซยส แสดงดงภาพท 4.11

ภาพท 4.11 หนาจอแสดงผลของอณหภมภายในตอบแหงแตละวนกรณทตอบแหง ใชพลงงานความรอนจากฮตเตอรรวมกบพลงงานแสงอาทตย 4.3 กำรศกษำกำรอบแหงพรกชฟำสด กลวยน ำวำสก และเหดหอมสด

ศกษาการเปลยนแปลงความชนของพชแตละชนด ในระหวางการอบแหง เพอศกษาความชนท

สญเสยไป โดยการชงน าหนกพชตอนเรมตนและขณะอบแหงทก 30 นาท จนกระทงสนสดการ

ทดลอง (ตงแต 11.00 น. – 15.30 น.) แสดงดงภาพท 4.12 - ภาพท 4.15

Page 59: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

59

ภาพท 4.12 การบรรจพรกในตอบแหง

ภาพท 4.13 การจดวางพรกบนถาดเพออบแหง

ภาพท 4.14 การจดวางกลวยบนถาดเพออบแหง

Page 60: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

60

ภาพท 4.15 การจดวางเหดหอมบนถาดเพออบแหง

ผลการทดลองไดขอมลน าหนกของพชแตละชนดทน ามาอบแหง โดยชงน าหนก 10 ครง

กรณทใชความรอนจากแสงอาทตยอยางเดยว แสดงดงตารางท 4.6 และกรณทใชความรอนจากฮต

เตอรรวมกบความรอนจากแสงอาทตย แสดงดงตารางท 4.7

ตารางท 4.6 การเปลยนแปลงของน าหนกพชภายในตอบแหง (กโลกรม) เมอใชความรอนจาก

แสงอาทตยเพยงอยางเดยว

ครงทบนทก ชนดของพช

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

พรก 4.0 4.0 3.9 3.8 3.8 3.7 3.7 3.6 3.6 3.5 กลวย 5.0 5.0 4.9 4.9 4.8 4.7 4.7 4.7 4.6 4.6 เหดหอม 4.0 3.9 3.9 3.8 3.8 3.7 3.7 3.6 3.6 3.5

Page 61: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

61

ตารางท 4.7 การเปลยนแปลงของน าหนกพชภายในตอบแหง (กโลกรม) เมอใชความรอนจาก

ฮตเตอร รวมกบความรอนจากแสงอาทตย

ครงทบนทก ชนดของพช

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

พรก 4.0 3.8 3.7 3.5 3.3 3.2 3.0 2.8 2.7 2.5 กลวย 5.0 4.9 4.8 4.7 4.6 4.5 4.5 4.4 4.3 4.2 เหดหอม 4.0 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.2 3.2 3.1

จากผลการทดลองในตารางท 4.6 และตารางท 4.7 จะเหนวาในการอบแหงพรกโดยใช

ความรอนจากแสงอาทตยเพยงอยางเดยว ในชวงเวลาตงแต 11.00 น. - 15.30 น. มอตราการลดลง

ของน าหนกพรกระหวาง 0 – 2.8 % หรอเฉลย 2.63 % ซงคาดวาจะตองใชเวลาประมาณ 48 ชวโมง

จงจะไดพรกแหงทมความชนมาตรฐานแหง ในขณะทเมอใชความรอนจากฮตเตอรชวย น าหนก

ของพรกลดลงดวยอตราสงถง 7.4 % ซงคาดวาจะใชเวลาในการอบแหงประมาณ 20 ชวโมง ท าให

ลดเวลาถงประมาณ 58 %

อตราการเปลยนแปลงของน าหนกพรกทอบแหง เปรยบเทยบระหวางกรณใชความรอน

จากแสงแดดอยางเดยวกบการใชฮตเตอรชวยใหความรอน แสดงดงภาพท 4.16

ภาพท 4.16 เปรยบเทยบอตราการเปลยนแปลงของน าหนกพรกทอบแหง

0

1

2

3

4

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

น าหน

ก(กโลก

รม)

ครงทบนทก

ใชความรอนจากแสงอาทตย

ใชความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร

Page 62: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

62

ส าหรบการอบแหงกลวยโดยใชความรอนจากแสงอาทตยเพยงอยางเดยว ในชวงเวลาตงแต

11.00 น. - 15.30 น. มอตราการลดลงของน าหนกกลวยระหวาง 0 – 3 % หรอเฉลย 1.56 % ซงคาด

วาจะตองใชเวลาประมาณ 72 ชวโมง จงจะไดกลวยแหงทมความชนมาตรฐานแหง ในขณะทเมอใช

ความรอนจากฮตเตอรชวย น าหนกของกลวยลดลงดวยอตราคงทเฉลย 2.32 % ซงคาดวาจะใชเวลา

ในการอบแหงประมาณ 18 ชวโมง ท าใหลดเวลาถงประมาณ 75 %

อตราการเปลยนแปลงของน าหนกกลวยทอบแหง เปรยบเทยบระหวางกรณใชความรอน

จากแสงแดดอยางเดยวกบการใชฮตเตอรชวยใหความรอนแสดงดงภาพท 4.17

ภาพท 4.17 เปรยบเทยบอตราการเปลยนแปลงของน าหนกกลวยทอบแหง

สวนการอบแหงเหดหอมโดยใชความรอนจากแสงอาทตยเพยงอยางเดยว ในชวงเวลาตงแต

11.00 น. - 15.30 น. มอตราการลดลงของน าหนกเหดหอมระหวาง 0 – 3 % หรอเฉลย 2.63 % ซงคาดวาจะตองใชเวลาประมาณ 20 ชวโมง จงจะไดเหดหอมแหงทมความชนมาตรฐานแหง ในขณะทเมอใชความรอนจากฮตเตอรชวย น าหนกของเหดหอมลดลงดวยอตราเฉลย 3.13 % ซงคาดวาจะใชเวลาในการอบแหงประมาณ 15 ชวโมง ท าใหลดเวลาถงประมาณ 25 %

อตราการเปลยนแปลงของน าหนกเหดหอมทอบแหง เปรยบเทยบระหวางกรณใชความ

รอนจากแสงแดดอยางเดยวกบการใชฮตเตอรชวยใหความรอน แสดงดงภาพท 4.18

3.5

4

4.5

5

5.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

น าหน

ก(กโลก

รม)

ครงทบบนทก

ใชความรอนจากแสงอาทตย

ใชความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร

Page 63: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

63

ภาพท 4.18 เปรยบเทยบอตราการเปลยนแปลงของน าหนกเหดหอมทอบแหง

ดงนนจะเหนไดวา ในการใหความรอนแกพชทอบโดยใชฮตเตอรชวย จะท าใหใชเวลาใน

การอบแหงลดลงอยางมนยส าคญ

4.4 กำรวเครำะหตนทนดำนไฟฟำ

การใชฮตเตอรชวยใหพลงงานความรอนในเวลาทความรอนจากแสงอาทตยไมเพยงพอ

จะตองใชพลงงานไฟฟา คดเปนกโลวตตชวโมง (Kw-h) มากหรอนอยขนกบระยะเวลาทฮตเตอร

ท างาน ในตอบน เลอกใชฮตเตอรขนาด 500 W ดงนน ในเวลา 1 ชวโมง จะตองใชพลงงานไฟฟา

เทากบ 0.5 kW-h หรอ 1 หนวย หากใชอตราคาพลงงานไฟฟาหนวยละ 3 บาท ในเวลา 1 ชวโมง จะ

มตนทนคาไฟฟาเปนเงน 1.5 บาท กรณการอบพรก ซงใชเวลาอบแหง 20 ชวโมง และฮตเตอรท างานตลอดเวลา คดเปน

พลงงานไฟฟาทตองใช เทากบ 10 หนวย คดเปนเงนเทากบ 30 บาท

กรณการอบกลวย ซงใชเวลาอบแหง 18 ชวโมง และฮตเตอรท างานตลอดเวลา คดเปน

พลงงานไฟฟาทตองใช เทากบ 9 หนวย คดเปนเงนเทากบ 27 บาท

กรณการอบเหดหอม ซงใชเวลาอบแหง 15 ชวโมง และฮตเตอรท างานตลอดเวลา คดเปน

พลงงานไฟฟาทตองใช เทากบ 7.5 หนวย คดเปนเงนเทากบ 22.5 บาท

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

น าหน

ก(กโลก

รม)

ครงทบนทก

ใชความรอนจากแสงอาทตย

ใชความรอนจากแสงอาทตยรวมกบฮตเตอร

Page 64: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

64

ซงคาไฟฟาทเพมขน เปนตนทนทตองพจารณา ส าหรบพรกแหง หรอ กลวยอบแหง หรอ

เหดหอมแหง ตอกโลกรม หากในการอบแตละครงไดพรกแหงมาก ตนทนตอกโลกรมจะถกลง

อยางไรกตามราคาขายของพชอบแหงเหลาน จะสงขนตามคณภาพ และปรมาณพชอบแหงทผลตได

ตอวนยงมากกวาเดม ท าใหผลก าไรโดยรวมสงขน และคมคาตอการลงทนใชตอบแหงแบบน

Page 65: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

65

บทท 5

สรปผลโครงงำน อภปรำยผล และขอเสนอแนะ

โครงงานนจดท าขนเพอพฒนาตอบแหงพชพลงงานแสงอาทตยรวมกบพลงงานไฟฟาควบคมอณหภมโดยอตโนมต มวตถประสงค ดงตอไปน

(1) เพอศกษากระบวนการท าใหพชผกและผลไมแหงโดยใชต อบ และระบบควบคม อณหภมอตโนมต

(2) เพอออกแบบและสรางตอบแหงแบบใชพลงงานความรอนจากแสงอาทตยรวมกนกบ ความรอนจากพลงงานไฟฟา พรอมทงระบบการวด และการควบคมอณหภมแบบอตโนมต

(3) เพอทดสอบ และทดลองวเคราะหประสทธภาพของตอบแหงทสรางขน และประเมนความคมคาทางเศรษฐศาสตรของผลผลต

ตอบแหงทไดออกแบบและสรางขน มสวนประกอบส าคญ คอ (1) โครงสรางตท าดวยโลหะสงกะส มฝาเปดดานหลงส าหรบใสถาดพชทจะอบ (2) ชดแผงรบแสงเพอเกบความรอนสงไปใหแกอากาศภายในตอบ (3) ชดอปกรณท าความรอน หรอฮตเตอรไฟฟา (4) ชดเครองวดและควบคมอณหภมภายในตอบ (5) ชดเครองวดการเปลยนแปลงน าหนกของพช หรอโหลดเซลล

โดยสามารถสรปผลของโครงงาน อภปรายผล และมขอเสนอแนะ ดงตอไปน

5.1 สรปผลของโครงงำน ผลของโครงงานสรปได ดงน

(1) ตอบสามารถปรบตงอณหภมภายในตไดตามตองการ เพอใหเหมาะสมกบการอบพช แตละชนด โดยมคาความผดพลาดจากคาทตงไวเฉลย +/- 0.83%

(2) ตอบสามารถชวยลดเวลาในการอบพชได ท าใหมผลผลตตอวนเพมขน โดยมการใชพลงงานไฟฟาเพมไมมาก เมอเทยบกบการใชพลงงานแสงอาทตยเพยงอยางเดยว เปนไปตามผลการทดลอง คอ

Page 66: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

66

- การอบพรกแหงใชเวลาลดลง 58 %โดยแตละครงมการใชพลงงานไฟฟา 20 kW-h

- การอบกลวยตาก ใชเวลาลดลง 75 % โดยแตละครงมการใชพลงงานไฟฟา 18 kW-h

- การอบเหดหอมแหง ใชเวลาลดลง 25 % โดยแตละครงมการใชพลงงานไฟฟา 15 kW-h

(3) อณหภมภายในตอบแหงมความสม าเสมอ และกระจายไปในถาดแตละชนอยางทวถง ท าใหพชทอบแหง มความชนอยในเกณฑมาตรฐาน และมคณภาพ โดยมคาความแตกตางของอณหภมเฉลยทถาดชนบน ถาดชนกลาง และถาดชนลาง เทยบกบอณหภมทตองการ เปน 0.42 องศาเซลเซยส 0.57 องศาเซลเซยส และ 1 องศาเซลเซยส ตามล าดบ

(4) ตอบมขนาดความจเพยงพอทจะน าไปอบแหงพรกชฟาสด กลวยน าวาสก และเหดหอมสด ไดครงละ 4 , 5 และ 4 กโลกรม ตามล าดบ

(5) ตอบแหงสามารถน าไปใชในการอบพชได แมวาไมมแสงแดด หรอในเวลากลางคน ท าใหมผลผลตออกมาอยางตอเนอง แตอาจจะตองใชพลงงานไฟฟาเพมขน

5.2 อภปรำยผลโครงงำน

ตอบแหงสามารถน าไปใชอบแหงผก ผลไม หลากหลายชนด ส าหรบถนอมรกษาใหสามารถเกบไวบรโภคไดนานขน และยงสามารถใชผลตพชอบแหงเพอการพาณชยไดดวย นบวามประโยชนตอเกษตรกรเปนอยางยง

5.3 ปญหำและขอเสนอแนะ ต อบแหงทสรางขนมานทางคณะผจ ดท าไดด าเนนการอยางเตมทแลว แตกมปญหา

ขอจ ากดหลายอยาง ดงนน คณะผจดท าไดเสนอแนวทางความคดทจะน าไปปรบปรงพฒนาไดดกวาเดมดงน

Page 67: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

67

(1) โครงสรางตวตเปนโลหะทท าใหมความรอนสญเสยสภายนอก สมควรมการปรบเปลยนเปนวสดอน หรอมการบฉนวนกนความรอนออก

(2) การถายเทความรอนจากแผงรบแสงอาทตยเขาสภายในตยงมอตราไมสง ท าใหอณหภมภายในตอบเพมขนชา สมควรมการปรบเปลยนพดลมดดและระบายอากาศทมความเรวรอบสงขน และปรบชองลมรอนเขาใหมขนาดเลกลง

(3) การท างานของฮตเตอรตลอดเวลาท าใหสนเปลองพลงงานไฟฟา สมควรมการใชแหลงพลงงานความรอนอนเสรมเพมเตม เชน การน าความรอนทระบายออกไปถายเทใหน า และน าน าทมอณหภมสงไหลเวยนกลบมาถายเทใหแกอากาศภายในตอบ

(4) ขนาดตอบยงอบพชไดปรมาณไมมากนก ในเชงพาณชยควรจะขยายขนาดใหมความจมากขน โดยอาศยหลกการคดและค านวณจากโครงงานนเปนแนวทางก าหนดขนาดของอปกรณและโครงสรางตางๆ

(5) การวดคาการเปลยนแปลงของน าหนกพช ควรเปนแบบควบคมอตโนมต เมอน าหนก

ของพชอบแหงไดน าหนกทเหมาะสมแลว ควรสงการใหอปกรณไฟฟาหยดการท างาน

แบบอตโนมต

Page 68: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

68

เอกสำรอำงอง

[1] จกรน โรจนบรานนท และคณะ “ตอบสมนไพรหมนตามดวงอาทตยอตโนมต”

กรงเทพฯ: มหาวทยาลยราชภฏพระนคร, 2545.

[2] สนต หวงนพพานโต และคณะ “เทคโนโลยการวดและระบบควบคมในกระบวนการ

อบแหง” กรงเทพฯ: สถาบนเทคโนโลยปทมวน, 2549.

[3] http://arduino.cc/en/Main/Software

[4] http://arduino.cc/en/Guide/Introduction

[5] http://www.national.com

[6} ทมงานสมารทเลรนนง “เซนเซอรทรานสดวเซอรและการใชงาน” หนสวนสามญ

สมารทเลรนนง, พมพครงท 1, 2552.

[7] http://iq-technician.blogspot.com/2012/03/infrared-heater.html

[8] http://www.circuitshops.com/articles/42056221/Arduino-and-Load-cell.html

[9] คณาจารยภาควชาวทยาศาสตรและเทคโนโลยการอาหาร “วทยาศาสตรและเทคโนโลย

การอาหาร” กรงเทพฯ: ส านกพมพมหาวทยาลยเกษตรศาสตร, พมพครงท 4, 2546.

Page 69: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

69

ภำคผนวก ก

Page 70: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

70

Page 71: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

71

โปรแกรมทใชในกำรควบคม

/***********************************FAN*****************************/ const int PWM = 10; /***********************************FAN****************************/ const int LED_RED = 8; const int LED_GREEN = 9; /******************************ControlHeater*************************/ const int INA = 2; const int INB = 3; const int Limit_up = 11; const int Limit_down = 12; /**********************************Switch***************************/ const int SW_1 = 7; const int SW_2 = 6; const int SW_3 = 5; const int SW_4 = 4; char start = 0; char show_LCD = 1; unsigned int count_up_temp = 0; /*******************************Read Temp****************************/ const int Sensor_Temp = A1; float temp_in_celsius = 0; const int Sensor_Temp_1 = A2; float temp_in_celsius_1 = 0; const int Sensor_Temp_2 = A3; float temp_in_celsius_2 = 0; float temp_set = 60; float Read_Temp(void)

Page 72: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

72

{ long sum = 0;

unsigned int loop_ = 0; float Value = 0; float Temp_K = 0; float Temp_C = 0; for(loop_=0;loop_<100;loop_++) { sum = sum +analogRead(Sensor_Temp); } Value = (float)sum/100.000; Temp_K = Value * 0.004882812 * 100; Temp_C = Temp_K - 2.5 - 273.15; return Temp_C; } float Read_Temp_1(void) { long sum = 0; unsigned int loop_ = 0; float Value = 0; float Temp_K = 0; float Temp_C = 0; for(loop_=0;loop_<100;loop_++) { sum = sum +analogRead(Sensor_Temp_1); } Value = (float)sum/100.000; Temp_K = Value * 0.004882812 * 100; Temp_C = Temp_K - 2.5 - 273.15; return Temp_C;

Page 73: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

73

} float Read_Temp_2(void) { long sum = 0; unsigned int loop_ = 0; float Value = 0; float Temp_K = 0; float Temp_C = 0; for(loop_=0;loop_<100;loop_++) { sum = sum +analogRead(Sensor_Temp_2); } Value = (float)sum/100.000; Temp_K = Value * 0.004882812 * 100; Temp_C = Temp_K - 2.5 - 273.15; return Temp_C; } /*************************Read_Weight*******************************/ const int Sensor_Weight = A0; float Weight = 0; float Value_Ref = 164.0; float Read_Weight_Ref(void) {

long sum = 0; long loop_ = 0; float Value = 0; float kg = 0; for(loop_=0;loop_<2000;loop_++) { sum = sum +analogRead(Sensor_Weight);

Page 74: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

74

} Value = (float)sum/2000.000; return Value; } float Read_Weight(void) { long sum = 0; long loop_ = 0; float Value = 0; float kg = 0; for(loop_=0;loop_<5000;loop_++) { sum = sum +analogRead(Sensor_Weight); } Value = (float)sum/5000.000; Value = Value-(Value_Ref+2); kg = (Value * 0.9000)/18.000; if(kg<0.1) {Value_Ref = Read_Weight_Ref(); kg = 0;} //kg = Value; return kg; } /*******************************Drive_Motor***************************/ #define Left 1 #define Right 2 #define Stop 0 #define up 1 #define down 0

Page 75: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

75

/*****************************Control_Heater***************************/ void Control_Heater(char control,unsigned int T) { switch (control) { case 0 : {if(!digitalRead(Limit_down)) {digitalWrite(INA,HIGH); digitalWrite(INB,LOW); delay(T); digitalWrite(INA,HIGH); digitalWrite(INB,HIGH);}} break; case 1 : {if(!digitalRead(Limit_up)) {digitalWrite(INA,LOW); digitalWrite(INB,HIGH); delay(T); digitalWrite(INA,HIGH); digitalWrite(INB,HIGH);}} break; } } /*****************************Control_Heater**************************/ void Control_Heater_off(void) { while(!digitalRead(Limit_down)) { Control_Heater(down,40); delay(10); } } #include <LiquidCrystal.h> const int RW = 23; // initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(22, 24, 25, 26, 27, 28); void setup() {

Page 76: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

76

pinMode(RW, OUTPUT); pinMode(Sensor_Temp,INPUT); pinMode(Limit_down,INPUT); /**********************Control Fan**********************************/ pinMode(PWM,OUTPUT); pinMode(Sensor_Temp_1,INPUT); pinMode(Sensor_Temp_2,INPUT); pinMode(Sensor_Weight,INPUT); TCCR1B = TCCR1B & 0b11111000 | 0x02; /*********************Control Heater*********************************/ pinMode(LED_RED,OUTPUT); pinMode(LED_GREEN,OUTPUT); /*********************Control Heater**********************************/ pinMode(INA,OUTPUT); pinMode(INB,OUTPUT); pinMode(Limit_up,INPUT); TCCR2A = _BV(COM2A1) | _BV(COM2B1) | _BV(WGM20); TCCR2B = _BV(CS22); OCR2A = 0; //min==>>0 max==>>255 /************************Switch************************************/ pinMode(SW_1,INPUT); pinMode(SW_2,INPUT); pinMode(SW_3,INPUT); pinMode(SW_4,INPUT); digitalWrite(RW,LOW); lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Boot Program "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" Please wait... ");

Page 77: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

77

digitalWrite(LED_GREEN,LOW); digitalWrite(LED_RED,HIGH); Control_Heater_off(); Value_Ref = Read_Weight_Ref(); } void loop() { if(!digitalRead(SW_1)) { if(start==0) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Start Control "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); digitalWrite(LED_GREEN,HIGH); digitalWrite(LED_RED,LOW); start = 1; } show_LCD++; if(show_LCD>2) show_LCD = 1; delay(200); } else if(!digitalRead(SW_2)) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" Stop Control "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); OCR2A = 0; Control_Heater_off(); digitalWrite(LED_GREEN,LOW); digitalWrite(LED_RED,HIGH);

Page 78: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

78

delay(200); start = 0; } else if(!digitalRead(SW_3)) {if(temp_set<=89.5) temp_set = temp_set+0.5; delay(100);} else if(!digitalRead(SW_4)) {if(temp_set>=0.5) temp_set = temp_set-0.5; delay(100);} if(start==1) { if(temp_in_celsius>temp_set+12) {OCR2A = 225; Control_Heater_off();} else if(temp_in_celsius>temp_set+10) {OCR2A = 200; Control_Heater_off();} else if(temp_in_celsius>temp_set+8) {OCR2A = 170; Control_Heater_off();} else if(temp_in_celsius>temp_set+6) {OCR2A = 150; Control_Heater_off();} else if(temp_in_celsius>temp_set+3) {OCR2A = 125; Control_Heater(down,120); count_up_temp = 20;} else if(temp_in_celsius>temp_set+1.5) {OCR2A = 110; Control_Heater(down,100); count_up_temp = 20;} else OCR2A = 0; if(temp_in_celsius<temp_set-12) {Control_Heater(up,600); count_up_temp = 10;} else if(temp_in_celsius<temp_set-10) {Control_Heater(up,400); count_up_temp = 10;} else if(temp_in_celsius<temp_set-8) {Control_Heater(up,300); count_up_temp = 10;}

else if(temp_in_celsius<temp_set-6) {Control_Heater(up,200); count_up_temp = 10;} else if(temp_in_celsius<temp_set-3) {Control_Heater(up,120); count_up_temp = 10;} else if(temp_in_celsius<temp_set-1.5) {Control_Heater(up,100); count_up_temp = 10;} } if(digitalRead(SW_1)&&digitalRead(SW_2)&&digitalRead(SW_3)&&digitalRead(SW_4)) {temp_in_celsius = Read_Temp(); temp_in_celsius_1 = Read_Temp_1();

Page 79: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

79

temp_in_celsius_2 = Read_Temp_2();} if(digitalRead(SW_1)&&digitalRead(SW_2)&&digitalRead(SW_3)&&digitalRead(SW_4)) Weight = Read_Weight(); while(count_up_temp>1) { count_up_temp--; if(digitalRead(SW_1)&&digitalRead(SW_2)&&digitalRead(SW_3)&&digitalRead(SW_4)) { temp_in_celsius = Read_Temp(); temp_in_celsius_1 = Read_Temp_1(); temp_in_celsius_2 = Read_Temp_2(); Weight = Read_Weight(); } else count_up_temp = 0; //if(digitalRead(SW_1)&&digitalRead(SW_2)&&digitalRead(SW_3)&&digitalRead(SW_4)) Weight = Read_Weight(); if(!digitalRead(SW_2)) {count_up_temp = 0; digitalWrite(LED_GREEN,LOW); digitalWrite(LED_RED,HIGH);} if(show_LCD==1) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("TR:"); lcd.print(temp_in_celsius,1); lcd.print(" TS:"); lcd.print(temp_set,1);

lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Weight:"); lcd.print(Weight,1);

Page 80: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

80

lcd.print(" kg. "); } else if(show_LCD==2) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("TR:"); lcd.print(temp_in_celsius,1); lcd.print(" TS:"); lcd.print(temp_set,1); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("T1:"); lcd.print(temp_in_celsius_1,1); lcd.print(" T2:"); lcd.print(temp_in_celsius_2,1); } delay(10); } if(show_LCD==1) { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("TR:"); lcd.print(temp_in_celsius,1); lcd.print(" TS:"); lcd.print(temp_set,1); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("Weight:"); lcd.print(Weight,1); lcd.print(" kg. "); } else if(show_LCD==2)

Page 81: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

81

{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("TR:"); lcd.print(temp_in_celsius,1); lcd.print(" TS:"); lcd.print(temp_set,1); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("T1:"); lcd.print(temp_in_celsius_1,1); lcd.print(" T2:"); lcd.print(temp_in_celsius_2,1); } }

Page 82: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

82

ภำคผนวก ข

Page 83: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

83

คมอกำรใชงำนเครองอบแหงดวยพลงงำนแสงอำทตยควำมรอนรวม

ขนตอนวธกำรใชเครองอบแหงดวยพลงงำนแสงอำทตยควำมรอนรวม

1. เตรยมผลตภณฑทจะน ามาอบแหงมาวางเรยงในถาดตะแกรงอลมเนยมเมอเสรจแลวน า

ผลตภณฑมาใสในตอบ แลวปดประตอบแหงใหเรยบรอย

2. เสยบปลกเปดเบรกเกอรในตควบคมและเปดสวตช ON หนาตควบคม

3. ท าการกดปมสน าเงนเรมการท างาน Start/Cannel หนาตควบคม โดย

หนาจอแสดงผลจะโชวอณหภม ภายในตอบแหงของแตละชนขนมา

โดยTS คอ อณหภมทตงไว TR คอ อณหภมของชนลาง T1 คอ อณหภม

ของชนกลาง T2 คอ อณหภมของชนบน

4. ท าการปรบตงคาอณหภมใหได 60 -70 องศาเซลเซยส โดยกดปมสเขยว

เมอตองการเพมอณหภม (Up) หรอกดปมสขาว (Down) เมอตองปรบลด

อณหภม

5. ปลอยผลตภณฑทงไวจนกระทงผลตภณฑแหงตามความตองการ

6. เมอตองการดน าหนกทเปลยนแปลงของพชอบแหงใหท าการกดปมสน าเงน Start/Cannel หนา

ตควบคม ซ าอกครง

7. เมอตองการใหตอบแหงเรมการท างานใหมอกครง ใหกดปมสแดง Reset

8. เมอไดพชอบแหงทตองการแลวใหกดปมสเหลองหยดการท างาน Stop

9. ปดสวตช OFF หนาตควบคม

10. ปดเบรกเกอรในตควบคมแลวถอดปลก

Page 84: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

84

กำรบ ำรงรกษำ

ในการบ ารงรกษาเครองอบแหงดงกลาวท าได ดงน

1. ตรวจสอบสายไฟตควบคมใหอยในสภาพใชงาน

2. ตรวจเชดสายไฟทตอกบฮตเตอรวาไมหลดออก

3. คอยสงเกตและตรวจสอบบรเวณแผงรบรงสดวงอาทตยวามรอยรวหรอไมหาก

ตรวจพบรอยรวใหใชซลโคนอดรอยรวนน

4 .หากพบวามฝ นมาเกาะแผงรบรงสดวงอาทตยใหท าความสะอาดการฉดพนน าท

ผวดานนอก

5. เกบเศษของผลตภณฑภายในเครองอบทตกอยใตตะแกรง หลงจากอบเสรจแลว

เพอปองกน การรบกวนจากสตวและแมลง

ขอควรระวง

1. ตรวจสอบสวตซ ปด – เปด กอนทกครงกอนเสยบปลก

2. ไมควรท าความสะอาดเครองขณะทเครองยงมอณหภมทสงอย

Page 85: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

85

สวนประกอบตำงๆของเครอง

Page 86: บทที่ 1 บทน ำdspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4678/6/บท... · 2016-10-13 · 4 ภาพที่ 1.2 โครงสร้างของระบบควบคุม

86