โครงงานระบบเปิดปิดน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้าอัตโนมัติ
(ม.ต้น)
ผู้จัดทำ
- เด็กชายธนพัฒน์ ศรีภักดี
- นางสาวพัชรินทร์ ขาวล้วน
- เด็กหญิงวรรณนิษา ทองฉิม
อาจารย์ที่ปรึกษา: นายชนาเมธ แซ่เตียว และนางสาวอุบลวรรณ เมืองแก้ว
สถานศึกษา : โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์พัทลุง
บทนำ
จากปัญหาการใช้พลังงานในการดำเนินชีวิตและมีอัตราความต้องการเพิ่มสูงขึ้นทุกปีตามจำนวนประชากรที่เพิ่มสูงขึ้น แหล่งพลังงานที่มีการใช้ในโลกในยุคปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นพลังงานที่ใช้แล้วหมดไป ยิ่งใช้สอยมากยิ่งทำให้ทรัพยากรลดน้อยลงไปเรื่อย ๆ และอาจจะหมดไปในอนาคตอันใกล้ ปัญหาดังกล่าวได้ทวีความรุนแรงมากขึ้น
โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์พัทลุง จัดการศึกษาให้กับผู้ด้อยโอกาส 10 ประเภท เปิดสอนระดับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1 ถึงมัธยมศึกษาปีที่ 6 เป็นโรงเรียนประจำ นักเรียนพักอาศัยอยู่ในโรงเรียนตลอดเวลา ประสบกับปัญหาเกี่ยวกับการใช้น้ำในอ่างอาบน้ำประจำหอนอน ปัญหาที่พบได้เป็นประจำ คือ ปริมาณน้ำไม่เพียงพอต่อการใช้งาน เนื่องจากเจ้าหน้าที่เปิด-ปิดน้ำพร้อมกันทุกหอนอน หรืออีกกรณีหนึ่ง คือมีการเปิดน้ำทิ้งไว้หรือเปิดน้ำมากเกินไปจนล้น นอกจากนี้ ยังมีปัญหานักเรียนลืมปิดไฟและพัดลมภายในหอนอน รวมถึงห้องเรียนบ่อยครั้ง ทำให้สิ้นเปลืองพลังงานและทรัพยากรธรรมชาติโดยไม่จำเป็น และโรงเรียนต้องเสียค่าใช้จ่ายเป็นค่าน้ำและค่าไฟฟ้าสูงมากในแต่ละเดือน คณะผู้จัดทำจึงมีแนวคิดที่จะพัฒนาระบบควบคุมการเปิด-ปิดน้ำและไฟอัตโนมัติโดยใช้สมองกลฝังตัวและนำความรู้ด้านอิเล็กทรอนิกส์และการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์มาประยุกต์ใช้
คณะผู้จัดทำได้นำความรู้และแนวคิดจากการเข้าร่วมฝึกอบรมกิจกรรมพัฒนาทักษะด้านอิเล็กทรอนิกส์และการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ในการพัฒนาระบบเปิด-ปิดน้ำ ไฟส่องสว่าง และพัดลมแบบอัตโนมัติ เพื่อให้มีการเปิด-ปิดน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้าได้ตามความต้องการและความจำเป็นในการใช้ และช่วยแก้ปัญหาการสูญเสียน้ำและพลังงานไฟฟ้าโดยเปล่าประโยชน์ ซึ่งจะทำให้สามารถบริหารจัดการทรัพยากรและพลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ส่งผลกระทบต่อความสะดวกสบายของผู้ใช้ และเป็นการลดภาระค่าใช้จ่ายของโรงเรียน โดยใช้ระบบควบคุมการเปิด-ปิดน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้าอัตโนมัติด้วยเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำ เซ็นเซอร์ตรวจวัดความเข้มแสง และเซ็นเซอร์ตรวจจับการเคลื่อนไหว สำหรับหอนอน ห้องเรียน และห้องน้ำของโรงเรียน ซึ่งการจัดทำโครงงานในครั้งนี้ได้พัฒนาต่อยอดให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ควบคุมการเปิด – ปิดเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่น ๆ โดยอัตโนมัติได้เช่นกัน เช่น กาต้มน้ำร้อนไฟฟ้า เป็นต้น
- วัตถุประสงค์
- เพื่อฝึกทักษะการทำโครงงานและพัฒนาการเขียนโปรแกรมอัตโนมัติที่ใช้สมองกลฝังตัว
เป็นส่วนประกอบ - เพื่อออกแบบและสร้างระบบเปิด-ปิดน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้าอัตโนมัติ
- เพื่อศึกษาประสิทธิภาพของระบบเปิด-ปิดน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้าอัตโนมัติ
- เพื่อลดการใช้น้ำและไฟฟ้าที่สิ้นเปลือง
- ขอบเขตของการศึกษาค้นคว้า
- เนื้อหา
– การออกแบบระบบ ศึกษาการทำงานของเซ็นเซอร์ และอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ใช้ในวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์
– การเขียนโปรแกรมให้สามารถทำงานได้โดยควบคุมระบบการทำงานผ่านบอร์ด KidBright ด้วย โปรแกรม KidBright IDE
-
- กลุ่มเป้าหมาย : นักเรียนในโครงการสิ่งประดิษฐ์สมองกลฝังตัวภายใต้โครงการ ทสรช. ระดับมัธยมศึกษาตอนต้น
- สถานที่ : โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์พัทลุง
- ระยะเวลา : ธันวาคม 2562 – กรกฎาคม 2563
- ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
- นักเรียนมีทักษะในการเรียนรู้ การแก้ปัญหา การคิดวิเคราะห์ การคิดสร้างสรรค์ การทำงานร่วมกัน
- เป็นแนวทางในการพัฒนาอุปกรณ์หรือระบบอื่น ๆ ที่ใช้สมองกลฝังตัวเป็นส่วนประกอบได้
- โรงเรียนได้มีต้นแบบการฝึกทักษะการเขียนโปรแกรม การออกแบบ ทดลอง และสร้างเป็นชิ้นงานเพื่อให้นักเรียนเกิดแรงบันดาลใจ และสนใจที่จะศึกษาเกี่ยวกับอาชีพวิศวกรหรือนวัตกรในอนาคต
- คำนิยามศัพท์
- ระบบอัตโนมัติ คือ ระบบใด ๆ หรือกลไกที่สามารถเริ่มทำงานได้ด้วยตัวเอง โดยทำงานตามโปรแกรมที่วางไว้ อาจเป็นการใช้กลไกคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมการทำงาน เช่น ระบบรดน้ำต้นไม้อัตโนมัติ ระบบตอบรับโทรศัพท์อัตโนมัติ ระบบเปิดปิดน้ำอัตโนมัติ เป็นต้น
- ระบบเปิด-ปิดน้ำและเครื่องใช้ไฟฟ้าอัตโนมัติ หมายถึง ระบบหรือกลไกที่มีการทำงานในการเปิดและปิดน้ำ ไฟฟ้าส่องสว่าง และพัดลม ซึ่งสามารถเริ่มทำงานได้ด้วยตัวเองตามโปรแกรมที่ตั้งไว้ โดยควบคุมการทำงานผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) ในบอร์ด KidBright
- สมองกลฝังตัว หรือ ระบบฝังตัว (Embedded system) คือ ระบบประมวลผลที่ใช้ชิปหรือ
ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ เปรียบเสมือนคอมพิวเตอร์ขนาดเล็กที่ฝังไว้
ในอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้าและเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น เพื่อเพิ่มความฉลาดและ ความสามารถให้กับอุปกรณ์เหล่านั้น โดยจะทำงานตามคำสั่ง คือ โปรแกรม หรืออัลกอริทึมที่เขียนไว้ในชิปหรือไมโครคอนโทรลเลอร์นั้น ในที่นี่ หมายถึง บอร์ด KidBright - ไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) หมายถึง อุปกรณ์ควบคุมขนาดเล็ก ซึ่งมีความสามารถคล้ายคลึงกับระบบคอมพิวเตอร์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้งานได้หลากหลายโดยผ่านการออกแบบวงจรให้เหมาะกับงาน และสามารถโปรแกรมคำสั่งเพื่อควบคุมขา Input / Output เพื่อสั่งงานให้ควบคุมอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้
- บอร์ด KidBright หมายถึง บอร์ด KidBright 32 V 1.3