บทความวิจัย - sc.npru.ac.thsc.npru.ac.th/present/file/1413446966.pdfบทความวิจัย –วิชาการ การประชุมวิชาการ

บทความวจย –วชาการ การประชมวชาการ งานวจย และพฒนาเชงประยกต ครงท 6 การพฒนาเทคโนโลยเพอใหโลกมสนตสข ECTI-CARD Proceedings 2014, Chiang Mai, Thailand

วนท 21-23 พฤษภาคม พ.ศ. 2557 ณ มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลลานนา ภาคพายพ เชยงใหม

การออกแบบและสรางวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟสชารตแบตเตอรจากโซลลาเซลลสาหรบ ระบบการเฝาระวงนา

Design and Implementation Non-inverting Buck-Boost Converter Solar Battery Charger for Water Monitoring System

ธวชชย ทองเหลยม1 และ บรรเจด เจรญพนธ2 โปรแกรมวชาวศวกรรมอเลกทรอนกส1, โปรแกรมวชาวศวกรรมโทรคมนาคม2

คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏนครปฐม นครปฐม E-mail: [email protected]

บทคดยอ

งานวจยนนาเสนอการออกแบบและสรางวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟส ทาหนาทเปนวงจรชารตแบตเตอร ไอซ MC34167 ทาหนาทกาเนดสญญาณ PWM และควบคมแรงดนเอาตพตของวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร อนดกเตอรถกออกแบบมคาเทากบ 190 μH และ ตวเกบประจมคาเทากบ 1,000 μF วงจรตดตอการชารตแบตเตอรถกออกแบบใหสามารถตดการชารตเมอแบตเตอร และตดตอโซลาเซลลกบวงจรชารต จากผลการทดลองพบวาวงจรสามารถรกษาระดบแรงดนเอาตพตเทากบ 14.3 V และกระแสเทากบ 0.27 A แรงดนตาสดของโซลาเซลลทวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร สามารถทางานเทากบ 7.5 V และวงจรตดตอการชารตแบตเตอร วงจรสามารถทางานไดตามทออกแบบไว

Abstract In this paper, design and implementation non-inverting buck-boost

converter which used to charging battery is proposed. The MC34167 is used to the PWM generator and control the output voltage. In our design, the inductor and the capacitor are 190 μH and 1,000 μF, respectively. The switch battery charging detector is used to closed or open between the battery charger circuit and Battery and solar cell. The experimental result of the output voltage and the output current are 14.3V and 0.27 A, respectively. The minimum voltage of solar cell is 7.5 V. Finally, the switch battery charging detector can be operated in our design.

Keywords: non-inverting buck-boost converter, battery charger, solar cell, IC MC34167

1. บทนา ระบบตรวจวดคณภาพน า มความสาคญอยางมาก เนองจากปญหา

มลพษทางน า ปญหาน าเนาเสย ซงน าเสยทเกดจากกระบวนการผลตและการเลยงมผลกระทบตอแมน าทมการเพาะเลยงปลากระชงอยางมาก และหลงจากเกดปญหาน าทวมในประเทศไทยเมอป 2554 ไดมงานวจยในเรอง

การเฝาระวงระดบน าดวยการตดตงเครองวดระดบน าตามสะพานตาง ๆ แลวสงขอมลเขาไปทศนยเฝาระวง [1]

งานวจย [2-3] มการนาระบบแหลงจายไฟเลยงทใชพลงงานแสงอาทตยถกนามาใชสาหรบระบบเฝาระวงน า เชน ระบบตรวจวดคณภาพน า ระบบตรวจวดระดบน า เปนจานวนมาก และมการวจยททาการออกแบบวงจรชารตแบตเตอรสาหรบการเฝาระวงเปนจานวนมาก ซงจากการทแสงอาทตยในแตละวนอาจจะมากหรอนอย สงผลใหแรงดนเอาตพตอาจจะมากหรอนอย และโซลาเซลลขนาด 15 W เหมาะสมกบแหลงจายไฟเลยงใหกบระบบเฝาระวง จากเหตผลดงกลาว วงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร จงเหมาะสมสาหรบการออกแบบเพอชารตแบตเตอรใหกบระบบเฝาระวง

งานวจยนนาเสนอ การออกแบบและสรางวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟส ซงทาหนาทนาพลงงานจากแสงอาทตยมาชารตแบตเตอร เพอใชเปนแหลงจายไฟเลยงใหกบระบบตรวจวดคณภาพน าแบบอตโนมตสาหรบเกษตรทเลยงปลากระชงทบทม

2. ระบบแหลงจายไฟสาหรบชดควบคมคณภาพนา รปท 1 แสดงระบบตรวจวดคณภาพน าในกระชงปลาทบทม [2]

นอกจากสวนของประมวลผล เซนเซอร และการแสดงผลแลว วงจรแหลงจายไฟเลยงกมความสาคญอยางมากกบระบบตรวจวดคณภาพน า หรอระบบตรวจวดทตองตดตงกลางแจง ซงแผลโซลาเซลลแปลงพลงงานแสงอาทตยเปนแรงดนไฟฟาแลวใชวงจรชารตแบตเตอรทาหนาทนาแรงดนจากแผลโซลาเซลลมาเกบไวทแบตเตอรแลวจายใหกบวงจรตาง ๆ

Fisherman

TemperatureOxygen pH

Water quality monitoring

Krachang-Taptim fish

LCD Display

Solar Cell

DC supply

LED Alarm

รปท 1 ระบบตรวจวดคณภาพน า

Paper ID 1030

D67



3. วงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟส [4-5] รปท 2 วงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟส ซงใช IC

MC34167 PWM มความถ 70 kHz ทางานในโหมดกระแสไมตอเนอง (DCM) รายละเอยดของโซลาเซลลทใชในการออกแบบวงจรมดงน 1) กาลงไฟฟาสงสดเทากบ 15 W 2) แรงดนไฟฟาขณะเปดวงจรเทากบ 21 V 3) กระแสไฟฟาขณะลดวงจรเทากบ 0.92 A 4) แรงดนไฟฟาสงสดเทากบ 17.4 V 5) กระแสไฟฟาสงสดเทากบ 0.86 A และ 6) แรงดนเอาตพตทใชชารจแบตเตอรเทากบ 14.5 V

• จากแรงดนอนพตเทากบ 7.5-17.4 V และแรงดนเอาตพตเทากบ 14.5 V เมอวงจรชารตทางานบก คอนเวอรเตอร คาดวตไซเคล D1 < 0.5 % และเมอวงจรชารตทางานบส คอนเวอรเตอร คาดวตไซเคล D1 ≥ 0.5 % ดงนน คาอนดกเตอรมคาเทากบ

−≥ 1

min

(1 )2

OUT

OUT

TV DL

I (1)

× −≥

×min

14 14.5 (1 0.5)2 0.5

ns VL

A (2)

μ≥min 145L H

• คาคาปาซแตนซเทากบ

−≥ 1100 (1 )OUT

OUT

OUT

I D TC

V (3)

× −≥

100 0.5 (1 0.5)1414.5OUT

A nsC

V (4)

μ≥ 34OUTC F

รปท 2 วงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟส

• กาหนดให R1 = 10 kΩ แรงดนเอาตพตเทากบ 14.5 V ดงนน

⎛ ⎞= +⎜ ⎟

⎝ ⎠2

15.05 1OUT

RV

R (5)

⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠2 11

5.05OUTV

R R (6)

⎛ ⎞= − × Ω⎜ ⎟⎝ ⎠2

14.51 10

5.05V

R k

R2 = 62.5 kΩ

D1

RC

Non-inverting Buck-Boost Converter

RA

RB

BATTERY

V4 A2

VREF3 = 5 V

LM31174LS86

M1

VBAT

V4

V3

RELAY 2

M2

100k

200k

4M

1.05M

1

LM311

100k

VREF2 = 5 V

IRFZ44N

RELAY 12

3 41

7 1k

V3 A3

LM311

2

3 41

7 1k

A12

3 41

7 1k

IRFZ44N

V2

VBATT

100k

500k

V2MUR1560

1W

1W

1W

15 W

12 V

VBATT VBATT VBATT

VBATT VBATT

VBATT VBATT

DZ1

DZ3

DZ2

1N4689

VREF1 = 5 V1N4689

1N4689

รปท 3 วงจรตดตอวงจรชารตแบตเตอรกบโซลาเซลลและแบตเตอร

Paper ID 1030

D68



⎛ ⎞= −⎜ ⎟⎝ ⎠2 11

5.05OUTV

R R (6)

⎛ ⎞= − × Ω⎜ ⎟⎝ ⎠2

14.51 10

5.05V

R k

R2 = 62.5 kΩ

เมอ VOUT คอ แรงดนเอาตพต VS คอ แรงดนจากโซลาเซลล R1 และ R2 คอตวตานทานตรวจวดแรงดนเอาตพต ตารางท 1 แสดงรายละเอยดของตวอปกรณทไดจากการออกแบบ

ตารางท 1 รายละเอยดของตวอปกรณทไดจากการออกแบบ รายละเอยดอปกรณ

R1 10 kΩ D1,2 SB550A COUT 1,000 μF R2 62.5 kΩ L1 190 μH CF 0.47 μF RF 4.7 kΩ Cin 1,000 μF M1 IRFZ44N RG 330 Ω

4. วงจรตดตอวงจรชารตแบตเตอรและโซลาเซลล รปท 3 วงจรตดตอวงจรชารตแบตเตอรกบโซลาเซลลและแบตเตอร

ประกอบดวย วงจรเปรยบเทยบแรงดนดวย LM311 ซง A1 ทาหนาทตรวจวดแรงดนจากโซลาเซลล A2 ทาหนาทตรวจวดการชารตแบตเตอร และ A3 ทาหนาทตรวจวดระดบแรงดนแบตเตอร แรงดนไฟเลยงของวงจรจะตอจากแรงดนแบตเตอร งานวจยนไดใชรเลยทาหนาทเปนสวตชตดตอวงจรชารต

การทางานของวงจรตดตอวงจรชารตแบตเตอรสามารถอธบายไดดงน วงจรตดตอการชารตแบตเตอรถกออกแบบใหสามารถตดการชารตวาแบตเตอรชารตเตมหรอไมดวยการวดกระแสทไหลผานแบตเตอร กลาวคอ เมอถกแบตเตอรชารตจนเตมกระแสทไหลผานแบตเตอรจะนอยมากจนไมไหลเลย และเมอแรงดนตากวา 5 V วงจรจะเชอมตอวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร กบแบตเตอร ในการตดตอวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร กบโซลาเซลล วงจรจะตดการเชอมตอระหวางโซลาเซลลกบวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร เมอแรงดนจากโซลาเซลลต ากวา 6 V และเมอแรงดนจากโซลาเซลลมากวา 5 V วงจรจะเชอมตอโซลาเซลลกบวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร ไอซ XOR ทาหนาทเลอกการตดหรอตอวงจรชารตแบตเตอร ซงเมอแบตเตอรเตม เอาตพตของไอซ XOR มคาเทากบไฟเลยง (ลอจก 1) ทาใหมอสเฟตนากระแส สวตชรเลยจะตดวงจรการชารต และเมอแรงดนแบตเตอรตากวา 5 V เอาตพตของไอซ XOR มคาเทากบไฟเลยง (ลอจก 0) มอสเฟตหยดนากระแส รเลยหยดทางานวงจรกลบมาชารตอกครง

วงจรตดตอโซลาเซลลกบวงจรชารต สามารถอธบายไดดงน เมอแรงดนจากโซลลาเซลลนอยกวา 5 V เอาตพตของ LM311 เทากบไฟเลยง

มอสเฟตนากระแส ทาใหรเลยทางาน ในทางกลบกน เมอแรงดนมากกวา 5 V เอาตพตของ LM311 เทากบศนย มอสเฟตหยดนากระแส ทาใหรเลยไมทางาน โซลาเซลลจะตอกบวงจรชารตอกครง

5. การทดลองและผลการทดลอง การทาลองวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร แบบไมกลบเฟส ดวยการตอ

เอาตพตกบโหลดตวตานทาน 53 Ω และตอแหลงจายไฟกบอนพตของวงจร แลวปรบแหลงจายไฟตงแต 7.5 V – 18 V ซงแรงดนเอาตพตเทากบ 14.3 V รปท 4 แสดงสญญาณ PWM ทตกครอม VGS และ VDS ของทมอสเฟต M1 รปท 4(ก) แสดงสญญาณ VGS = 17 V และแรงดน VDS = 6 V ซงวงจรทางานสภาวะบก คอนเวอรเตอร รปท 4(ข) แสดงสญญาณ VGS = 17 V และแรงดน VDS = 14 V ซงวงจรทางานสภาวะสงผานแรงดน รปท 4(ค) แสดงสญญาณ VGS = 16 V และแรงดน VDS = 15 V ซงวงจรทางานสภาวะบสต คอนเวอรเตอร

รปท 5 แสดงการทดลองวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร เมอแรงดนอนพตเทากบ 7.5 V แรงดนเอาตพต เทากบ 14.3 V และกระแสเทากบ 0.27 A รปท 6 แสดงการทดลองวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร ชารตแบตเตอรจากโซลาเซลล ซงมแรงดนเอาตพตเทากบ 5-17.5 V และกระแสเอาตพตเทากบ 0.86 A

(ก)

(ข)

Paper ID 1030

D69



(ค)

รปท 4 สญญาณ PWM (ก) VS > VOUT และ D < 50 % (ข) VS = VOUT และ D = 50 % (ค) VS < VOUT และ D > 50 %

รปท 5 การทดลองวงจรบก-บส คอนเวอรเตอร

รปท 6 การทดลองวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร ชารตแบตเตอรจากโซลาเซลล 6. บทสรป

งานวจยนนาเสนอการออกแบบและสรางวงจรบก-บสต คอนเวอรเตอร ทาหนาทเปนวงจรชารตแบตเตอรจากโซลาเซลลสาหรบระบบตรวจวดคณภาพน า หรอระบบตรวจวดระดบน า วงจรดงกลาวไดใช IC MC3416 ทาหนาทควบคมวงจรชารตแบตเตอรเพอรกษาระดบแรงดนและกระแสคงท จากผลการทดลอง แรงดนจากโซลลาเซลลเทากบ 7.5 – 17.4 V และแรงดนเอาตพตเทากบ 14.3 V และกระแสเอาตพตเทากบ 0.27 A เมอแรงดนโซลลาเซลลนอยกวา 7.5 V หรอมากกวา 14.5 V วงจรตดตอ

วงจรชารตแบตเตอรสามารถตดหรอตอโซลาเซลลกบวงจรชารต และเมอวงจรชารตแบตเตอรชารตแบตเตอรเตม หรอแรงดนแบตเตอรนอยกวา 7.5 V วงจรตดตอวงจรสามารถตด หรอตอแบตเตอรกบวงจรชารตไดอยางถกตอง

7. กตตกรรมประกาศ คณะผวจยขอขอบคณคณะกรรมการอดมศกษา สนบสนนทนวจย

โครงการทนวจย SPII ประจาป 2554

เอกสารอางอง [1] -, “ระบบตรวจวดระดบนา ปรมาณนาฝนวดระยะบานประตนาพร อม

ทงอปกรณสอสารวทยและโปรแกรมประยกต ให แกเจาหนาทกรมชลประทานสานกชลประทานท 14,” http://irrigation.rid.go.th/rid14/Live/UnionTSL.pdf.

[2] วระศกด ชนตา ธวชชย ทองเหลยม และหฤทย ดนสกล, “ระบบตรวจวดคณภาพนาแบบอตโนมตและแสดงผลสาหรบผ ทเลยงปลากระชงในแมนาทาจน,” รายงานวจย ทนวจยโครงการวจยเชงบรณาการ (SPII) ประจาป 2554

[3] N. Harid, “A solar-power wireless Data acquisition system for monitoring,” International Conference on Electronics, Hardware, Wireless and Optical Communications (EHAC '13), 20-22 February 2013. pp. 23-28.

[4] STMicroelectronics, “An MCU-based low cost non-inverting Buck-boost Converter for battery chargers,” Application note AN2389, August 2007.

[5] Motolola, “Power switching regulator,” MC34167 datasheet, 1996.

Paper ID 1030

D70



ระบบตรวจวดคณภาพนาและประมวลผลแบบอตโนมตสาหรบกระชงปลาทบทม Automatic Water Quality Measurement and Processing for Krachang-Taptim Fish

ธวชชย ทองเหลยม1, วระศกด ชนตา2, หฤทย ดนสกล1 และ บรรเจด เจรญพนธ3

โปรแกรมวชาวศวกรรมอเลกทรอนกส1, โปรแกรมวชาเทคโนโลยคอมพวเตอรอตสาหกรรม2, และโปรแกรมวชาวศวกรรมโทรคมนาคม3 คณะวทยาศาสตรและเทคโนโลย มหาวทยาลยราชภฏนครปฐม

E-mail: [email protected]

บทคดยอ งานวจยนนาเสนอระบบตรวจวดคณภาพนาและประมวลผลแบบ

อตโนมตสาหรบกระชงปลาทบทม ออกซเจนเซนเซอร pH เซนเซอร และ เซนเซอรอณหภม ทาหนาทวดปรมาณออกซเจน วดความเปนกรดดาง และวดอณหภม คาทไดจะถกสงไปขยาย และปรบแตงระดบแรงดนทเหมาะสม จากนนสงคาตาง ๆ ไปประมวลผลดวยไมโครคอมพวเตอร X86 รน VSX6117 แลวสงคาไปแสดงผลท LCD และสงใหไอซ GAL22V10 ควบคม LED แสดงสถานะของคณภาพนา งานวจยนไดใชทาการเกบผลการทดลองเปนระยะเวลา 2 เดอน ซงผลการทดลองแสดงใหเหนวาระบบตรวจวดคณภาพนาสามารถตรวจวดคณภาพนาได 3 สถานะคอ สถานะคณภาพนาปกต LED สเขยวสวาง สถานะคณภาพนาเฝาระวง LED สเหลองสวาง และสถานะคณภาพผดปกต LED สแดงสวาง

Abstract In this paper, the automatic water quality measurement and

processing for krachang-taptim fish is presented. The DO probe, the pH probe and the PT100 probe sensors are used to measure the quality of water, which is oxygen, acid or alkaline and temperature, respectively. DO value pH value and Temp value are exported to the micro computer (CPU x86). The LCD is used to display. The IC GAL22V10 controlled LED alarm, which is status of water quality. The experimental of the prototype is measured oxygen acid, alkaline and temperature at the krachang-tabtim fish and spend 2 month. The result shows 3 states, which included 1) the status normal, 2) the status warning and 3) the status alarm. Finally, the monitoring system can process quality of water accurately.

Keywords: automatic water quality, Oxygen probe, PH probe, Temp probe, microcomputer X86

1. บทนา นามสาคญอยางมากตอการดารงชวตของมนษย และการทาการเกษตร

ซงการทาการเกษตรตองใชน าเลยงพชทางการเกษตร ใชน าเลยงสตว และใชน าเลยงปลา รปท 1 แสดงกระชงทบทมของเกษตรกรทเลยงปลา อยทอาเภอ กาแพงแสน จงหวด นครปฐม ซงรายไดทไดจากการจาหนายปลาในกระชงถอเปนรายไดหลกของเกษตรกรกลมน

รปท 1 กระชงปลาทบทม

เนองจากการกระจายตวของภาคอตสาหกรรม เชน โรงงานผลตน าตาล โรงงานผลตแปงมน โรงงานผลตอาหารสาเ รจ รป และเกษตรกรรมอน ๆ [1] เชน ฟารมเลยงเปด ไก และฟารมเลยงสกร การขาดการวางแผนในเรองการใชและอนรกษแหลงน าอาจ กอใหเกดปญหาสงแวดลอมตาง ๆ ตามมา เชน มลพษทางน า ปญหาน าเนาเสย เปนตน น าเสยทเกดจากกระบวนการผลตและการเลยงมผลกระทบตอแมน าทมการเพาะเลยงปลากระชงอยางมาก เนองจากน าเสยทเกดขนจากโรงงานบางแหงไมไดมการบาบดหรอมการบาบดไมไดตามมาตรฐานและน าเสยท เกดจากการเลยงสตวถกปลอยลงแมน าโดยไมไดมการบาบด ถาน าเสยปรมาณทมากถกปลอยลงแมน า เกษตรกรทไมทราบถงสภาวะน าในแมน า เกษตรกรจะไมสามารถนาปลาทเลยงในกระชงขนมาไดทน ปลาในกระชงของเกษตรกรผเลยงตาย เกษตรกรผเลยงปลาขาดทน และเปนหนในการกยมเงนมาลงทนทกครง

งานวจยนนาเสนอ ระบบตรวจวดคณภาพน าแบบอตโนมตสาหรบเกษตรทเลยงปลากระชงทบทม โดยใชอปกรณตรวจวดคาออกซเจน คาความเปนกรดดาง และคาอณหภมของน าในกระชงปลา แลวนาไปประมวลผลดวยไมโครคอมพวเตอรและแสดงผลดวยจอ LCD งานวจยนไดออกแบบใหสามารถแจงเตอนเกษตรกรดวยสญญาณ LED

2. ระบบตรวจวดคณภาพนาและประมวลผลแบบอตโนมต รปท 1 แสดงระบบตรวจวดคณภาพน าในกระชงปลาทบทม แบบ

อตโนมตไดถกออกแบบไว 3 สวน คอ ออกซเจนเซนเซอร pH เซนเซอร และTemp เซนเซอร สงคาไปประมวลผลดวยไมโครคอมพวเตอร แลวแสดงคาดวย LCD และแจงเตอนเกษตรกรทเลยงปลากระชงดวย LED

Paper ID 1029

D124



วงจรแหลงจายไฟเลยงไดนาแรงดนจากแผลโซลาเซลลเกบไวทแบตเตอรแลวจายใหกบวงจรตาง ๆ

รปท 2 ระบบตรวจวดคณภาพน า

3. ระบบประมวลผลการตรวจวดคณภาพนา รปท 3 แสดงระบบประมวลผลคณภาพน า ซงผวจยเลอกใชระบบ

สมองกลฝงตวทใชไมโครคอมพวเตอร X86 รน VSX-6117 เปนหนวยประมวลผลทมพอรตสาหรบสอสารจานวนมากทาใหงายตอการออกแบบสวนเชอมตอกบวงจร และสามารถบนทกขอมลของผลการตรวจวดคณภาพน าในลกษณะ Data logger ไดเปนระยะเวลานานหลายเดอน เมอมการตรวจสอบเครอง คณะผวจยสามารถตรวจสอบขอมลยอนหลงได

CPUX86GPIO15..8

GPIO7..0

0x305

ADC 2

ADC 3

ADC 1A1

A2

A3

0x300

0x301

LCD Display

RelayAlarm Control

Temp pHOxygen

Warning NormalAlarm

รปท 3 ระบบประมวลผลคณภาพนา

ตารางท 1 เงอนไขในการตดสนใจระดบของคณภาพน า [2, 3] คณภาพนา DO PH Temp

ปกต >3.75 ppm และ 6.5 – 8.5 และ 23-32OC เฝาระวง 2.01-3.55 ppm

หรอ 6.1-6.4 หรอ 8-8.4

หรอ 15-22OC หรอ 33-

40OC

ผดปกต < 1.9 ppm หรอ < 6 หรอ > 8.5

หรอ < 15OC หรอ >

40OC ตารางท 1 แสดงเงอนไขในการตดสนใจระดบของคณภาพน าเพอใช

เปนเงอนไขในการประมวลผลของไมโครคอมพวเตอร X86 เพอใหไมโครคอมพวเตอรประมวลผลแลวแสดงระดบคณภาพน า รปท 4 แสดงบ ล อ ก ไ ด อ ะ แ ก ร ม ก า ร ท า ง า น ข อ ง ร ะ บ บ ป ร ะ ม ว ล ผ ล ข อ งไมโครคอมพวเตอร X86 รน VSX-6117 ใหทาการรบคาทไดทาการตรวจวดแลวทาการประมวลและบนทกผลการตรวจวดคาคณภาพน า

รปท 4 บลอกไดอะแกรมการทางานระบบประมวลผล

4. ระบบตรวจวดคณภาพนา 4.1 เซนเซอร [4]

รปท 5 (ก) แสดงออกซเจนเซนเซอร ตรวจวดปรมาณออกซเจน รปท 5 (ข) แสดง pH เซนเซอร ตรวจวดความเปนกรดหรอดาง และรปท 5 (ค) แสดงเซนเซอรอณหภม (PT100) ตรวจวดอณหภม

(ก) (ข) (ค)

รปท 5 (ก) ออกซเจน เซนเซอร (ข) pH เซนเซอร และ (ค) เซนเซอรอณหภม (PT100)

4.2 วงจรขยายแรงดน รปท 6 (ก) แสดงวงจรตามแรงดนทาหนาทสงผานแรงดนจาก

ออกซเจนเซนเซอร และ รปท 6 (ข) แสดงวงจรขยายสญญาณ pH เซนเซอร ประกอบดวยวงจรตามแรงดน และวงจรกรองความถตาผานอนดบสามเพอกาจดสญญาณรบกวน รปท 6 (ค) แสดงวงจรบรดจทาหนาทตรวจจบคาความตานทานจาก PT100 และวงจรขยายความแตกตางทาหนาทขยายสญญาณความความแตกตางจากวงจรบรดจ ซงแรงดนเอาตพตของทง 3 วงจร จะสงไปให IC ADC0804CN แปลงเปนสญญาณดจทล

Paper ID 1029

D125



(ก) (ข)

(ค) (ง)

รปท 6 (ก) วงจรบฟเฟอร (ข) วงจรบฟเฟอรและวงจรกรองความถตาผาน (ค) วงจรบรดจและวงจรขยายความแตกตาง และ (ง) วงจร Relay alarm control ดวย IC GAL22V10

4.3 วงจร Relay alarm control งานวจยนไดออกแบบใหใชหลอด LED แจงเตอนของน าใหกบ

เกษตรกรทเลยงปลากระชง วงจร Relay alarm control ทแสดงในรปท 6 (ง) จะใช IC GAL22V10 ซงรบคาสงจากไมโครคอมพวเตอร X86 ใหทาหนาทควบคมหลอด LED ทใชแสดงของน าในกระชงปลา ซงสของ LED จะถกแบงเปน 3 ส คอ LED สเขยว แสดงสถานะปกต สเหลอง แสดงสถานะเฝาระวง และ สแดง แสดงสถานะผดปกต

รปท 7 วงจรแปลงสญญาณอนาลอกเปนดจทล ADC0804CN

4.4 วงจรแปลงสญญาณอนาลอกเปนดจทล เนองจากไมโครคอมพวเตอร X86 ไมมวงจร ADC อยภายใน ดงนน

แรงดนทไดจากวงจรขยาย และปรบแตงแรงดนตองแปลงเปนสญญาณดจทล รปท 7 แสดงวงจรแปลงสญญาณอนาลอกเปนดจทล ADC0804CN จานวน 3 วงจร แปลงแรงดนจากวงจรขยายทง 3 วงจร ใหเปนสญญาณดจทลแลวสงไปใหไมโครคอมพวเตอรประมวลผล

5. การทดลองและผลการทดลองระบบตรวจวดคณภาพนา งานวจยนไดทาการทดลองระบบตรวจวดคณภาพน าทกระชงเลยง

ปลาทบทม ซงใชระยะเวลาในการเกบผลการทดลอง 2 เดอน ดวยการเกบคาทไดจากการวดคาออกซเจน pH และอณหภม ดวยเครองวด DO Meter เครองวด pH meter และเทอรโมมเตอร และทาการเกบคาทไดจาก

เครองวดและประมวลผลคณภาพน าเพอเปรยบเทยบคาความถกตองของระบบตรวจวดคณภาพน า

5.1 ชดตรวจวดคณภาพนา รปท 8 (ก) แสดงอปกรณภายในตชดตรวจวดคณภาพน า ซงชด

ตรวจวดคณภาพน าไดถกออกแบบใหม LCD แสดงคาออกซเจน (DO) pH และอณหภม เนองจาก LCD ทนามาใชสามารถแสดงได 2 บรรทด ดงนน ไดทาการออกแบบใหชดตรวจวดคณภาพน าแสดงคาบน LCD สลบกนตามลาดบดงน 1) DO 2) pH และ Temp รปท 8 (ข) แสดงชดตรวจวดคณภาพน าขณะกาลงวด และแสดงผลคณภาพน า ซงสถานะของการแสดงถกแบงออกเปน 3 สถานะ คอ สถานะคณภาพน าปกต สเขยวสวาง สถานะคณภาพน าเฝาระวง สเหลองสวาง และสถานะคณภาพผดปกต สแดงสวาง

รปท 9 แสดงผลการทดลองวดคณภาพน าทถกแสดงบนจอ LCD รปท 5 (ก) แสดงคา DO = 4.46 ppm รปท 5 (ข) แสดงคา pH = 6.99 และรปท 5 (ค) แสดงคา Temp = 32.75 OC

(ก) (ข)

รปท 8 (ก) ชดตรวจวดคณภาพน า (ข) ชดตรวจวดคณภาพน ากาลงวดและแสดงผลคณภาพน า

Paper ID 1029

D126



(ก) (ข)

(ค)

รปท 9 ผลการทดลองวดคณภาพนา (ก) คา DO (ข) คา pH (ค) คาอณหภม

5.2 ระบบประมวลผลและบนทกผลคณภาพนา งานวจยนทาการทดลองตรวจวดคณภาพน าบรเวณขอบกระชงปลา

ซงผลการทดลองพบวา คาปรมาณออกซเจนมการเปลยนแปลงอยตลอดเวลา คา pH มการเปลยนแปลงเลกนอย และอณหภมมคาคงท และเนองจากคาปรมาณออกซเจนมการเปลยนแปลงอยตลอดเวลา แตไมไดอยในอนตราย LED จงแสดงสเขยวสลบกบสเหลอง ซงหมายถงคณภาพน าอยใน สถานะปกต และผดปกต รปท 7 แสดง LED แสดงผลสถานะของคณภาพน า (ก) สถานะปกต LED แสดงสเขยว (ข) สถานะเฝาระวง LED แสดงสเหลอง

(ก) (ข)

รปท 7 LED แสดงผลสถานะของคณภาพน า (ก) สถานะปกต LED แสดงสเขยว (ข) สถานะเฝาระวง LED แสดงสเหลอง

ตารางท 2 ผลการทดลองวดคณภาพน ากระชงปลาทบทม

วน เดอน ป เวลา เครองมาตรฐาน เครองวดคณภาพนา

DO pH Temp DO pH Temp คณภาพนา 28 พค.2555 10.50 3.1 7.1 30 3.24 7.24 31.02 เฝาระวง

14.50 3.1 7.5 30 2.90 7.41 29.97 เฝาระวง 29 พค.2555 09.25 3.1 7.3 29.5 3.15 7.15 30.10 เฝาระวง

10.30 3.4 7.5 29.7 3.30 7.20 29.90 เฝาระวง

15.00 2.6 7.1 30.1 2.80 7.01 29.90 เฝาระวง 30 พค.2555 10.25 3.2 7.1 29.7 3.72 5.60 29.26 เตอน 2 มย.2555 15.20 3.6 6.9 32 3.60 7.05 31.20 ปกต

17.08 3.5 6.9 31 3.60 7.01 31.09 ปกต 25 มย.2555 10.38 4.1 7.0 29 4.19 6.29 31.92 เฝาระวง 19 กค. 2555 12.50 3.5 7.1 31 3.54 7.15 31.65 เฝาระวง

ตารางท 2 แสดงผลการทดลองวดคณภาพน าในกระชงปลาเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน ซงใชระยะเวลา 2 เดอน จากผลการทดลองแสดงใหเหนวาเครองวดคณภาพน าสามาถวดคาปรมาณออกซเจน คา pH และคาอณหภมไดใกลเคยงกบคาทวดไดจากเครองมาตรฐาน และเมอพจารณา

รวมกบระดบของคณภาพน าตามเกณฑการตดสนใจของระบบทกาหนดในตารางท 1 จะเหนวา ในวนท 2 มถนายน 2555 เปนวนทน ามคณภาพในเกณฑด และในวนท 30 พฤษภาคม.2555 ระบบมการแจงเตอนท งนเนองจากคา pH ตากวาทกาหนด

เมอพจารณาขอมลในตารางท 2 พบวามคาผดพลาดเกดขนจากการนาหลายวงจรมาไวในแผงวงจรเดยวกน และขาดการปองกนสญญาณรบกวนทดพอ และระดบแรงดนอางองของ IC ADC มความละเอยดตา ดงนน หากสามารถเพมวงจรกาจดสญญาณรบกวน เพมอปกรณควบคมแรงดนอางองใหคงทมากทสด และเพมความละเอยดของ IC ADC จะสามารถทาใหคาความผดพลาดในตารางท 2 ลดลงได

6. บทสรป

งานวจยนนาเสนอระบบตรวจวดคณภาพน าและประมวลผลแบบอตโนมต ซ ง ถกนาไปใชกบกระชงปลาทบทม งานวจย นไดใชบอรดประมวลผล CPU X86 รน VSX-6117 ทาหนาทประมวลผลและแสดงผลของคาออกซเจน คา pH และคาอณหภม เพอบงบอกถงคณภาพน าในกระชงผเลยงปลาทบทม ผลการทดลองพบวาระบบประมวลผลสามารถสงการให LED แสดงผลสถานะของคณภาพน าปกต เฝาระวง และผดปกตไดถกตอง

7. กตตกรรมประกาศ

คณะผวจยขอขอบคณคณะกรรมการอดมศกษา สนบสนนทนวจยโครงการทนวจย SPII ประจาป 2554 และขอขอบคณ คณ ปภส กองสมบต

ทอย 158 ม.2 ต.กาแพงแสน อ.กาแพงแสน จ.นครปฐม ทใหคณะผวจยทาการทดลองและเกบผลการทดลองในกระชงปลาทบทม ตงอยในคลองทาสารบางปลา

เอกสารอางอง

[1] คณภาพน าและการเตอนภย สานกงานสงแวดลอมภาคท 10 สานกงานปลดกระทรวงทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม; http://web.esanenvi.com/index.php?option=com_content&task=view&id=62&Itemid=40

[2] คมอการเลยงปลาในกระชงทเปนมตรกบสงแวดลอม กรมควบคมมลพษ กระทรวงทรพยากรธรรมชาตและสงแวดลอม; http://wqm.pcd.go.th/water/index.php?start=9

[3] พรบ.กฎหมายและมาตรฐานเกยวกบควบคมมลพษ. เกณฑคณภาพนาเพอคมครองสตวนาจด. เอกสารวชาการ สถาบนประมงน าจดแหงประเทศไทย ฉบบ ท 75/2530. จาก http://www.pcd.go.th/info_serv/reg__water05.html

[4] นายอนศกด ประพฒน. วทยานพนธ. ระบบตรวจสอบปรมาณออกซเจนในนาโดยอตโนมตโดยใชเครอขายเซนเซอรไรสายสาหรบฟารมกง, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ คณะวศวกรรมศาสตร ภาควชาวศวกรรมไฟฟา. ปการศกษา 2551.

Paper ID 1029

D127

Documents

บทความวิจัย - sc.npru.ac.thsc.npru.ac.th/present/file/1413446966.pdfบทความวิจัย –วิชาการ การประชุมวิชาการ