28

บทท 3

การออกแบบโครงสราง

การจดทาโครงงานเครองวดคณภาพน ายางพารา สามารถแบงขนตอนการดาเนนงานได

ดงน

1. การกาหนดรปแบบและการทางานของโครงงาน

2. ผลการทดสอบการอบหารอยละดวยไมโครเวฟ

3. หลกการทางานของระบบ

4. ออกแบบและสรางวงจรตาง ๆ ของเครองวดความคณภาพน ายางพารา

5. ออกแบบและสรางโครงสรางหลกของเครองวดคณภาพน ายางพารา

6. ออกแบบโปรแกรมควบคมการทางานของเครองวดคณภาพน ายางพารา

3.1 การกาหนดรปแบบและการทางานของโครงงาน

การกาหนดรปแบบและการทางานของโครงงานเครองวดคณภาพน ายางพารา ซงมขนตอน

การทางานอยหลายขนตอน เพอใหสามารถใชงานไดจรงและเปนไปตามวตถประสงค จงไดมการ

วางแผนการดาเนนงานเพอใหเกดความตอเนองในการทางาน และเปนลาดบขนตอนใหเหมาะสม

กบเวลาทมอยอยางจากด ผงงานของขนตอนการทางาน เรมจากศกษารายละเอยดขอมลตางๆ จาก

เนอหาทฤษฎทเกยวของเพอนามาวเคราะหหาหลกการและเหตผล เพอทจะนามาอางอง ซงทฤษฎท

เกยวของนนไดมาจากการศกษาคนควา จากหนงสอ อนเตอรเนต และปรญญานพนธจากหลายเลม

เมอไดขอมลทเกยวของจนครบแลว จงนาขอมลมากาหนดรปแบบทางดานการออกแบบฮารดแวร

และการออกแบบทางดานซอฟตแวร โดยในการออกแบบจะพจารณาถงขอบเขตของอปกรณวาจะ

สามารถใชงานไดจรงหรอไม แลวนามาทาการทดสอบวาสามารถใชงานรวมกนไดหรอไมหากเกด

ขอผดพลาดจะทาการแกไข ปรบปรงและทดสอบการทางานจนกวาจะไดงานทเสรจสมบรณ

หลงจากนนสรปผลและวเคราะหผลการทดลองวาตองมการปรบปรงอยางไรจากนนเมอสรปผล

เสรจแลวกจดทาเอกสารประกอบโครงงานและสงโครงงาน

29

ขนตอนการทาโครงงาน

า ราพงา ยา � นยา ขรา ก ธวล มอ ขา วคน

า � นพา ภณ คด วงอ� รคเ งอขงา รสง

ยางพารา

น ตม� รเ

ม คบวคอ� พเ มรกแรปโงอขง า ร

ไมโครคอนโทรเลอร

นา ง ชใรากบอสดท

ง อ รพกบด จาห

ดาลผด ผ

ชใ ง อ ต� ทณรกป อล มอ ขา วคน คาษ

า รา พงายา� นบอรากบ กบย ทเ ด วร

นาง ง รคโา ทด จ

ดสน� ส

ดา ลผด ผอ ขขใ กแ

งอ ตก ถ

ภาพท 3.1 แผนผงภาพขนตอนการ36ทา36โครงงาน

30

3.2 ผลการทดสอบการอบหารอยละดวยไมโครเวฟ

ในการซอขายน ายางพาราสดจะตองผานกรรมวธในการขายหลายอยางกวาจะไดนาน า

ยางพาราไปอบเพอหาคารอยละของน ายางพารา ซงขนตอนกระบวนการหลกๆ มดงน

3.2.1 ลกษณะการชงน าหนกของน ายางพารา

ภาพท 3.2 ลกษณะการชงน าหนกของน ายางพารา

จากภาพท 3.2 ขนตอนแรกในการรบซอน ายางพารา ตองทราบถงน าหนกทงหมดของ

ยางพารากอน ซงทางรานจะใชเครองชงกโลกรม ในการวดหาน าหนกของน ายางพารา

3.2.2 ลกษณะการตวงน ายางพาราเพออบไมโครเวฟ

การตวงน ายางพาราจะใชถวยดนเผาเปนภาชนะ ซงจะชงดวยเครองชงดจตอล เพอใหทราบ

ถงน าหนกของถวยอยางละเอยดกอนทาการใสน ายางพารา โดยน าหนกของถวยดนอยท 51.35 กรม

จงทาการตวงน ายางพาราใส ใหมน าหนกเพมมา 10 กรม

ภาพท 3.3 ลกษณะการตวงน ายางพาราเพออบไมโครเวฟ

3.2.3 ลกษณะการอบหารอยละของน ายางพาราดวยไมโครเวฟ

31

การอบหารอยละของน ายางพาราดวยไมโครเวฟจะใชเวลา 3 นาทในการอบ เมอเสรจจงนา

น ายางพารามาชงน าหนกดวยเครองชงดจตอลอกครง เพอหารอยละของน ายางพารา ดงภาพท 4-3

ภาพท 3.4 การอบหารอยละของน ายางพาราดวยไมโครเวฟ

การคดราคานายางพาราตามคารอยละของนายางพารา

ยกตวอยางในการคดราคา ดงน

นาหนกน ายางพารากอนการอบไมโครเวฟ 10 กรม

นาหนกยางพาราหลงการอบไมโครเวฟ 3.6 กรม

เปอรเซนตน ายางพารา 36 %

เปอรเซนตน ายางแหง = น าหนกน ายางพาราหลงการอบไมโครเวฟ

นาหนกนายางพารากอนการอบไมโครเวฟ

X100

32

3.3 หลกการทางานของเครองวดคณภาพนายางพารา

ภาพท 3.5 แผนภาพบลอกขนตอนการทางานของเครองวดคณภาพน ายางพารา

3.3.1 ขนตอนการทางานของเครองวดคณภาพนายางพารา

1. เมอกด Swilch Start ตวไมโครคอนโทรลเลอร กจะสงใหวงจรขบโซลนอยด (Driver

L298) ทางานเพอใหโซลนอยดเกดการทางาน

2. เมอโซลนอยดทางานกจะทาการปลอยลกเหลกลงในหลอดแกวทมปรมาตร 250

มลลลตรผานน ายางพารา

3. เมอลกเหลกลงในน ายางพาราในสวนของน ายางพารากจะมคณภาพทแตกตางกนออกไป

จะมเวลาทไมเทากนตามคณภาพของน ายางพารา

4. เมอลกเหลกเดนทางไปถงกนหลอดแกว กจะมเซนเซอรโลหะซงจะมเสนผาศนยกลางท

เทากบหลอดแกว ตรวจสอบอยวาลกเหลกมาถงกนแกวหรอยง

5. เ มอลก เหลกเ ดนทางมาถงกนหลอดแกวแลว เซนเซอรกจะมสญญาณเขา

ไมโครคอนโทรลเลอร

โซลนอยล

12v. 2.5 watt

ความหนด 12-15

Centipoises

34 cm.

หลอดแกวขนาด

250 มลลลตร

ลกตมขนาดเสนผาน

ศนยกลาง = 15.5 ซม.

นายางพาราแท

33

6. คณภาพของน ายางพาราและเวลาจะแสดงผลออกจอLCDเปนเกรดคณภาพของน า

ยางพารา

3.3.2 ชนงานจรงของเครองวดคณภาพนายางพารา

ภาพท 3.6 แบบชนงานจรงของเครองเครองวดคณภาพน ายางพารา

เมอกด Swilch Start วงจรขบโซลนอยด (Driver L298) ทางานเพอใหโซลนอยด

เกดการทางานจาทาใหลกเหลกลงในหลอดแกวทมน ายางพาราปรมาตร 250 มลลลตร เมอลกเหลก

เดนทางไปถงกนหลอดแกว กจะมเซนเซอรโลหะตรวจจบวาลกเหลกมาถงกนแกวหรอยง เมอลก

เหลกเดนทางมาถงกนหลอดแกวแลว เซนเซอรกจะมสญญาณเขาไมโครคอนโทรลเลอรและ

ไมโครคอนโทรลเลอรจะประมวลผลของเวลาคณภาพของน ายางพาราแลวจะแสดงเวลาออกจอ

LCDเปนเกรดคณภาพของน ายางพารา

3.4 ออกแบบและสรางวงจรตาง ๆ ของเครองวดคณภาพนายางพารา

3.4.1 วงจรขบโซลนอยด

ไอซเบอร L298 เปนไอซทนยมใชในการขบโซลนอยด มคณสมบตการทางาน ดงตอไปน

- สามารถใชแรงดนขบโซลนอยดไดสงสด 50 V

- สญญาณ Logic สงสด 7 Volt

34

- สามารถขบโซลนอยดได 2 ตวดวยไอซตวเดยว

- สามารถใชการควบคมแบบ Full Speed หรอแบบ Pulse สาหรบ Speed ไดดวยเชนกน

- สามารถควบคมทศทางโซลนอยดดวยการจาย Logic

ภาพท 3.7 วงจรขบโซลนอยด

ความสามารถของขาแตละขาของไอซเบอร L298N

- ขา 1 ตอ GND

- ขา 2 , 3 ตอเขากบขวโซลนอยด

- ขา 4 เปนแรงดนสาหรบโซลนอยด โดยคานงถงโซลนอยดเปนหลก

- ขา 5,7 เปนขาสาหรบรบ Logic 1 (3.3 Volt +), Logic 0 (0 Volt) เพอควบคม

- ขา 6 Enable A คลายๆการเปด-ปด โซลนอยด คอ ถาจายแค Logic เขาขา 5,7 แตไมจาย

Enable A โซลนอยดกจะไมทางาน ปกตถาจายแรงดนแค 3.3 Volt กจะเปนการ Enable โซลนอยด

ตวนน

- ขา 8 Ground ตองเปน Ground รวมกบขา 1 และ ขา 15 ตองตอรวมดวย

- ขา 9 แรงดนสาหรบ Logic

- ขา 10 , 12 เปนขาสาหรบรบ Logic 1 (3.3 Volt +) , Logic 0 (0 volt) เพอควบคมโซล

นอยด 2

- ขา 13 , 14 ตอเขาโซลนอยด

- ขา 15 ตอ GND (www.sk-mce.blogspot.com, 2555)

โซลนอยด 12V.

DC. 25 Watt.

35

3.4.2 วงจร LCD Module

ภาพท 3.8 การตอใชงาน LCD Module

LCD Module ทใชเปน LCD ขนาด 16 ตวอกษร x 2 บรรทด ตดตอขอมลขนาด 4 บท ทา

หนาทแสดงตวเลขและตวอกษร เพอแสดงขอความและสถานะตาง ๆ ทตองการ

3.4.2.1 LCD Module จะมสวนประกอบหลกๆดงน

- ตวแสดงผล (Display) ภายในเปนผลกเหลวทสามารถแสดงผลใหเหน โดยอาศยแสง

จากภายนอก ดงนนจงตองมมมในการมองขอมลทแสดงผลบนจอ LCD

- ตวควบคม (Controller) เปนตวรบขอมลจากอปกรณภายนอกมาควบคมการทางาน

ของโมดล LCD เชน ลบจอภาพ แสดงตวอกษร หรอเลอนเคอรเซอร เปนตน ตวควบคมนใชชป

ควบคมโดยเฉพาะ ชปทนยมใชคอ เบอร HD44780 และ HD61830 โดย HD44780 จะใชควบคม

LCD แบบอกขระ สวน HD61830 ใชควบคม LCD แบบกราฟก

- ตวขบ (Driver) เปนตวรบสญญาณจากตวควบคมมาขบใหตวแสดงผลแสดงขอมล

ตามทกาหนด ชปทใชทาหนาทเปนตวขบนไดแก เบอร HD4410H และ MSM5259 เปนตน

3.4.2.2 การทางานของขาตาง ๆ

- ขา 1 คอ GND

- ขา 2 คอ VCC 5 volt

- ขา 3 คอBrightessปรบแสงสวาง

- ขา 4 คอ RS

- ขา 5 คอR/W (read/write)

- ขา 6 คอE (enable pulse จาย enable pulse ให LCD ทางาน)

- ขา 7-14 คอ ขอมล 8 bit

- ขา 15-16 คอ ไมไดใช

36

3.4.2.3 หลกการทางานของ LCD Module

- เมอจายไฟใหกบ LCD แลวตอง Delay time ไปอยางนอย 15ms เพอให LCD เรม

ทางาน

- กาหนดStatus ของขา R/W วาตองอานหรอเขยนขอมล ซงปกตแลวจะเปนการเขยน

ขอมลมากกวา จงกาหนดใหม Logic = “0”

- กาหนดStatus ของขา RS วาตองการตดตอกบ Register command or data ถาตองการ

จะใช Command กให Logic = “0” แตถาตองการใหเปน data กให Logic = “1”

- ปอน Pulse Enable (www.lcd-monitors.globalspec.com, 2555)

3.4.3 วงจร Regulator

ภาพท 3.9 วงจร Regulator

3.4.3.1 หลกการทางานของวงจร Regulator

รบไฟฟากระแสตรง จาก Adapter +24 V ผานไดโอดเบอร 1N4002 เพอปองกนไฟ

ยอนกลบ Adapter ไมใหไดรบความเสยหายแลวสงผานตวเกบประจทาหนาท กรองแรงดนใหเสมอ

เพอไมใหเกดการกระเพยม และสงไปยง ไอซเรกกเลเตอร เบอร 78S05 เพอทาใหแรงดนขาออกได

+5 V เพอจายไฟเลยงใหกบบอรด AVR (ATmega16) ทางาน

3.4.4 วงจรไมโครคอนโทรลเลอร AVR MEGA 16

วงจรของบอรดไมโครคอนโทรลเลอร บอรดไมโครคอนโทรลเลอรนจะเลอกใชเปน

ไมโครคอนโทรลเลอรตระกล AVR เบอร ATMega16 ของบรษท Atmel มหนวยความจาโปรแกรม

16 kbyte หนวยความจาขอมล 1024 bytte ทางานทความถ 11.0592 MHz เขยนโปรแกรมดวยภาษา

C โดยใชโปรแกรม CodeVisionAVR ในการเขยนโปรแกรม

37

ภาพท 3.10 วงจรไมโครคอนโทลเลอร

ภาพท 3.11 แสดงวงจรการตอใชงานของ Microcontroller ATMEGA16

38

3.4.4.1 อธบายการทางาของแตวงจรของเครองวดคณภาพนายางพารา

Microcontroller ทาหนาท ควบคมการทางานของวงจรทงหมด ใหสามารถทางานตาม

ขอบเขตของโครงงานไดตามทเราตองการ โดยใชไมโครคอนโทรเลอรตระกล AVR เบอร

ATMEGA16 ของบรษท Atmel มหนวยความจาโปรแกรม16 kbyte หนวยความจาขอมล 1024

byte ทางานทความถ 11.0592 Mhz เขยนโปรแกรมดวยภาษา C โดยใชโปรแกรม CodeVision

AVR ในการเขยนโปรแกรม เปนไมโครคอนโทรลเลอรทนยมใชในปจจบนมความเรวในการ

ประมวลผลหนวยความจาเมอเทยบกบ ไมโครคอนโทรลเลอรตระกลอนในระดบเดยวกน สามารถ

หาขอมลไดงายและมตวอยางโปรแกรมใหคนหามาก

LCD Module ทาหนาท แสดงตวเลขและตวอกษร เพอแสดงขอความและสถานะตางๆท

ตองการ เปน LCD ขนาด 16 ตวอกษร x 2 บรรทด ตดตอขอมลขนาด 4 บต เปนขนาดทเหมาะสม

ในการแสดงขอความทเราตองการ ราคาถก หาไดทวไป และมตวอยางโปรแกรมใหไดทดลอง

Driver ทาหนาท ควบคมการทางานของโซลนอยลใชไอซเบอร L298N สามารถขบ

กระแสไดสงสด 2 A. กระแส Peak 4A. และ ทนแรงดนได 36 V. เปนไอซทนยมใชในการขบ

Motor หรอ โซลนยล ขบได 4 ชอง หรอมอเตอร 4 ตว ราคาถก สามารถหาไดทวไปและมตวอยาง

โปรแกรมใหไดทดลอง

3.5 ออกแบบและสรางโครงสรางหลกของเครองวดคณภาพนายางพารา

ในการออกแบบเครองวดคณภาพน ายางพารา ทางคณะผจดทาไดออกแบบตวเครองวด

คณภาพน ายางพาราใหมขนาดพอเหมาะสามารถขนยายไดงาย ในการออกแบบไดใชโซลนอยดเปน

ตวปลอยลกเหลก และมทอไวใสลกเหลกเพอทาใหลกเหลกไมเกดการเหวยงตวมากเมอไหลลงส

หลอดแกว เพอความสะดวกสบายในการเปลยนน ายางพาราทางคณะผจดทาจงออกแบบฝากลอง

ขางบนใหสามารถเปด-ปดได สวนในเรองของการเกดการเคลอนทของหลอดแกวในขนาดททาการ

ปลอยลกเหลกลงมาทางคณะผจ ดทาจงออกแบบใหมแทนยดหลอดแกวเพอไมใหเกดการ

คลาดเคลอนของหลอดแกว ดงภาพท 3.12

39

ภาพท 3.12 โครงสรางของเครองวดคณภาพน ายางพารา

3.6 ออกแบบโปรแกรมควบคมการทางานของเครองวดคณภาพนายางพารา

3.6.1 สวนของโปรแกรมทางดานไมโครคอนโทรลเลอร

ในขนตอนการดาเนนงานดานซอฟตแวรทางคณะผจดทาไดทาการเขยนโปรแกรมทางดาน

ไมโครคอนโทรลเลอร โดยใชโปรแกรม CodeVision ในการเขยนภาษาซและคอมไพลโปรแกรม

40

3.6.2 Flowchart การทางานของโปรแกรมเครองวดคณภาพนายางพารา

น ตม� รเ

บก หใท พ ทาอเท พนอา คง� ต Port

บก หใ นตม� รเ า คดนหา ก LCD

อจา นหนบ นมเ งดสแ LCD

หใน ตม� รเ าคดนหา ก Timer

ตรวจสอบสวทช

ล ยอน ลซโ ด ปเ

าลวเบ จม� รเ

ตรวจสอบโลหะ

หยดการจบเวลา

ลยอน ลซโดป

งา ยา� นพาภณ คะ ลแา ลวเงดสแ

หยด

ชใ มไ

ชใ มไ

ใช

ใช

ภาพท 3.13 แผนผงภาพการทางานของโปรแกรมเครองวดคณภาพน ายางพารา

41

จากภาพท 3.13 เรมจากกาหนดคาเรมตนใหกบพอรต ทเปน Input และพอรตทเปน Output

แลวกกาหนดคาเรมตนใหกบจอแสดงผล LCD เพราะวาจอแสดงผล LCD จะตองกาหนดคาเรมตน

กอนเพอใหจอแสดงผล LCD ทางาน หลงจากกาหนดคากแสดงขอความบนหนาจอแสดงผล LCD

จากนนจงกาหนดคาเรมตนใหกบ Timer ซงทาหนาทจบเวลา จากการเรมตนเมอปลอยลกเหลกจาก

โซลนอยดจนถงเซนเซอรตรวจสอบโลหะพบ ตองกาหนดคาเรมตนกอนเพอทจะใหทางานจบเวลา

เมอมาถงจด Start กจะตรวจสอบวามการกดปม Start หรอไม ถาไมมกจะกลบไปตรวจสอบ

เหมอนเดม ถามการตรวจสอบวาไดกดปม Start แลวโซลนอยดกจะปลอยลกเหลก เมอโซลนอยด

ปลอยลกเหลกกจะเรมจบเวลาทนท เมอจบเวลากจะวนตรวจสอบเซนเซอรวาเซนเซอรเจอลกเหลก

หรอยง ถายงไมเจอกจะวนหาเรอยๆ เมอเซนเซอรพบลกเหลกหยดการจบเวลา จงทาการปดโซล

นอยส แลวนาเอาคาเวลาทไดมาคานวณหาคาคณภาพน ายางพารา หลงจากนนกจะแสดงคาเวลาและ

คาคณภาพของน ายางพารา แลวกกลบไปเรมตนใหมเพอรอการกดปม Start อกครง