รายงานฉบับสมบูรณ์
โครงงาน เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ
(Automatic Fertilizer Spreader: AFS)
เสนอต่อ
มูลนิธิเทคโนโลยีสารสนเทศตามพระราชดำริ
สมเด็จพระเทพรัตนสุดาฯสยามบรมราชกุมารี
ได้รับสนับสนุนทุนการทำโครงงาน
ในโครงการสนับสนุนทุนทำโครงงานของนักเรียนในชนบท
ประจำปี 2561
โดย
1. นายเทวฤทธิ์ เจริญฤทธิ์ ระดับชั้นมัธยมศึกษาที่ 6
2. นายณัฐพงศ์ ชุ่มแก้ว ระดับชั้นมัธยมศึกษาที่ 3
3. เด็กชายสรายุทธ พัฒน์แป้น ระดับชั้นมัธยมศึกษาที่ 3
อาจารย์ที่ปรึกษา นายภิญโญ ยลธรรม์ธรรม
โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์สุราษฎร์ธานี
—————————————————————————————
กิตติกรรมประกาศ
โครงงานเรื่อง เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ สำเร็จลุล่วงได้ด้วยความกรุณาและความช่วยเหลืออย่างสูงจากมูลนิธิ เทคโนโลยี สารสนเทศ ตามพระราชดำรัช สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี
ขอขอบคุณคุณครูภิญโญ ยลธรรม์ธรรม ที่ได้กรุณาคำปรึกษาแนะนำและตรวจสอบแก้ไขข้อบกพร่องทุกขั้นตอนของการจัดทำโครงงาน คณะผู้จัดทำโครงงาน ขอขอบพระคุณเป็นอย่างสูง
ขอขอบคุณ คุณครูและเพื่อนนักเรียนตลอดจนผู้ที่เกี่ยวข้องทุกคนที่ไม่ได้กล่าวนามไว้ ณ ที่นี้ ได้ให้กำลังใจ และมีส่วนช่วยเหลือในโครงงานครั้งนี้สำเร็จลุล่วงไปด้วยดี
ท้ายที่สุดนี้ คณะผู้จัดทำโครงงาน หวังว่าโครงงานฉบับนี้จะเป็นประโยชน์กับผู้สนใจไม่มากก็น้อย
คณะผู้จัดทำ
มิถุนายน 2561
โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์สุราษฎร์ธานี
—————————————————————————————
บทคัดย่อ
เนื่องจากในปัจจุบันนี้ชาวสวนชวนไร่ ต้องใช้เวลานานในการหว่านปุ๋ยต่อไร่ และยังต้องใช้แรงงานคนเยอะ ทำให้ในแต่ละครั้งที่หว่านปุ๋ยใช้เวลานานเกินไป สิ่งประดิษฐ์หรือเครื่องมือที่สามารถช่วยประหยัดเวลาในการทำงานต่างๆ จะทำให้ลดภาระและอำนวยความสะดวก เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ จึงถูกสร้างขึ้นมาเพื่อตอบสนองสถานการณ์ดังกล่าว ส่วนประกอบสำคัญของชิ้นงาน คือ Step motor – สปริง – Arduino – ตลับลูกปืน – สายjumper – แผงบอร์ด step motor ตัวที่ 1 ปรับทิศทางตามแนวราบ จากนั้นdelay 2วินาที step motor ตัวที่ 2 ปรับองศาตั้งฉากกับพื้นดิน จากนั้น delay 2วินาที และ step motor 3 หมุนเอ็นปล่อยสปริงเพื่อส่งปุ๋ยออกไป จากนั้น step motor 3 delay 2 วินาที step motor 2 หมุนกลับไปยังสถานะอ้างอิง Delay 2 วินาที จากนั้น step motor 1 กลับไปยังสถานเริ่มต้น
—————————————————————————————
บทนำ
1.1ความเป็นมาของโครงงาน
เนื่องจากในปัจจุบันคนส่วนใหญ่ประกอบอาชีพเกษตรกรรม เช่น ยางพารา ปลูกผักสวนครัว ปาล์มน้ำมัน เป็นต้น ซึ่งในการปลูกสิ่งเหล่านี้จะต้องมีการดูแลรักษา เพื่อให้ยางพาราหรือปาล์มน้ำมันนั้นมีผลผลิตที่ดี โดยจะต้องมีการใส่ปุ๋ยเพื่อให้พืชมีความสมบูรณ์และออกผลผลิตอย่างมีคุณภาพ โดยการใส่ปุ๋ยนั้นจะต้องมีการหว่านปุ๋ยโดยแต่ละคนมีเนื้อที่ไม่เท่ากัน หากมีพื้นที่มากการหว่านก็จะทำให้ใช้เวลาในการหว่านปุ๋ยใช้เวลานาน จากปัญหานี้ผมจึงคิดโครงงานเรื่อง เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติขึ้นเพื่อช่วยทำให้การหว่านปุ๋ยเร็วยิ่งขึ้น
1.2 แนวคิด
เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัตินี้ เกิดจากการสังเกตปัญหาของชาวเกษตรกรซึ่งทำเพื่อเป็นการแก้ปัญหา โดยแนวคิดเกิดจากกล้องโทรทัศน์ ซึ่งเครื่องหว่านปุ๋ยจะหมุนไปซ้ายขวาขึ้นบนปรับทิศทางได้ ดังนั้นเราจึงนำมาประยุกต์เป็นการที่ใช้อุปกรณ์เทคโนโลยีมาใช้แทนการหว่านด้วยมือ ซึ่งเกิดเป็นเครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ
1.3 ความสำคัญของโครงงาน
ปัจจุบัน โลกนี้มีการพัฒนามากขึ้น ผู้คนต้องแข่งขันกันทุกด้าน มีเวลาในการทำงาน้อยลง จึงได้คิดค้น เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ ขึ้นเพื่อช่วยแบ่งเบาภาระในการหว่านปุ๋ยแต่ละครั้ง เพราะใช้เวลานาน ซึ่งจะสามารถหว่านปุ๋ยได้เร็วขึ้นและแม่นยำ และสามารถนำเวลาที่เหลือจากการหว่านปุ๋ยไปทำอย่างอื่นได้อีก
2. วัตถุประะะสงค์และเป้าหมาย
2.1 วัตถุประสงค์ของโครงการ
1. เพื่อเรียนรู้ภาษาคอมพิวเตอร์
2. เพื่อเรียนรู้การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์
3. เพื่อพัฒนาเครื่องมือการทำงานของเกษตรกร
2.2 เป้าหมายของโครงการ
1. เข้าใจภาษาคอมพิวเตอร์
2. เกิดทักษะการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์
3. เกิดทักษะการทำโครงงานสิ่งประดิษฐ์สมองกลด้วย arduino
4. เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ
3. รายละเอียดของผลงาน
3.1 เนื้อเรื่องย่อ
step motor ตัวที่ 1 ปรับทิศทางตามแนวราบ จากนั้นdelay 2วินาที step motor ตัวที่ 2 ปรับองศาตั้งฉากกับพื้นดิน จากนั้น delay 2วินาที และ step motor 3 หมุนเอ็นปล่อยสปริงเพื่อส่งปุ๋ยออกไป จากนั้น step motor 3 delay 2 วินาที step motor 2 หมุนกลับไปยังสถานะอ้างอิงDelay 2 วินาที จากนั้น step motor 1 กลับไปยังสถานเริ่มต้น
3.2 วัสดุ–อุปกรณ์
(1) Arduio (2) สายjumper
(3) Step motor (4) สปริง
(5) บอร์ดทดลอง (6) ตลับลูกปืน
(7) ท่อ pvc (8) ลวด
(9) เส้นเอ็น (10) เหล็กฉาก
(11) เชือก
3.3 หลักการทำงาน Algorithm
(1) เครื่องหว่านปุ๋ยอยู่ในสถานะพร้อมใช้งาน
(2) ปุ๋ยลงสู่ที่พักปุ๋ย
(3) step motor 1 หมุนปรับทิศทางตามแนวราบ
(4) step motor 2 หมุนปรับองศาตั้งฉากกับพื้นิน
(5) step motor 3 หมุนเก็บเชือกทวนเข็มนาฬิกา
(6) step motor 3 หมุนปล่อยเชือกเพื่อดีดส่งปุ๋ยไปยังเป้าหมาย
(7) Step motor 1 และ step motor 2 กลับไปยังสถานะเริ่มต้น เพื่อทำงานในครั้งต่อไป
3.4 หลักการทำงานของวงจรอิเล็กทรอนิกส์
step motor ตัวที่ 1 ปรับทิศทางตามแนวราบ จากนั้นdelay 2วินาที step motor ตัวที่ 2 ปรับองศาตั้งฉากกับพื้นดิน จากนั้น delay 2วินาที และ step motor 3 หมุนเอ็นปล่อยสปริงเพื่อส่งปุ๋ยออกไป จากนั้น step motor 3 delay 2 วินาที step motor 2 หมุนกลับไปยังสถานะอ้างอิงDelay 2 วินาที จากนั้น step motor 1 กลับไปยังสถานเริ่มต้น
การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบ่งออกเป็น5ส่วน ได้แก่
1. การต่อstep motor ตัวที่ 1 เข้ากับArduino
In4 ต่อกับGPIO 11
In3 ต่อกับGPIO 10
In2 ต่อกับGPIO 9
In1 ต่อกับGPIO 8
5- – ต่อกับGND
การต่อstep motorตัวที่ 1เข้ากับ บอร์ดทดลอง +12v ต่อกับ +2
2. การต่อstep motorตัวที่ 2เข้ากับArduino
In4 ต่อกับGPIO 7
In3 ต่อกับGPIO 6
In2 ต่อกับGPIO 5
In1 ต่อกับGPIO 4
5- – ต่อกับGND
3. การต่อstep motorตัวที 3เข้ากับ บอร์ดทดลอง +12v ต่อกับ +3
การต่อบอร์ดทดลองเข้ากับArduino+1ต่อกับ5v
3.การต่อmotor 12vเข้ากับDrive motor
motor ต่อกับ Output A
3.5 เครื่องมือที่ใช้ในการพัฒนา
1. ภาษาคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการพัฒนาชิ้นงานนี้ คือภาษา python มีรายละเอียดในหัวข้อ 3.6
2. ทฤษฎี และหลักการทำงาน
Step motor ตัวที่1 ปรับทิศทางตามเข็มนาฬิกา จากนั้นdelay 2วินาที step motor ตัวที่ 2 ปรับองศา จากนั้น delay 2วินาที motor 12v หมุนเพื่อเก็บสปริง และmotor 12v หมุนปล่อยสปริงเพื่อส่งปุ๋ยไปยังเป้าหมาย จากนั้น motor 12v step motor ตัวที่1และ2 หมุนกลับไปยังสถานะเริ่มต้นเพื่อทำการส่งปุ๋ยในครั้งต่อไป
3.6 รายละเอียดโปรแกรมที่ได้พัฒนาในเชิงเทคนิค (Source codes)
#include <Stepper.h>
const int stepsPerRevolution = 32; // change this to fit the number of steps per revolution
// for your motor
// initialize the stepper library on pins 8 through 11:
Stepper myStepper1(stepsPerRevolution, 8, 10, 9, 11);
Stepper myStepper2(stepsPerRevolution, 4, 6, 5, 7 );
Stepper myStepper3(stepsPerRevolution, 2, 12, 3, 13);
int stepCount = 0; // number of steps the motor has taken
// 341.33 := 60 degree, 256 := 45 degree , 171 := 30 degree
int motor1= -256;
int motor2= -256;
int motor3= -2500;
void setup() {
// initialize the serial port:
Serial.begin(9600);
myStepper1.setSpeed(400);
myStepper2.setSpeed(400);
myStepper3.setSpeed(900);
}
void loop() {
// step one step:
myStepper1.step(motor1);
delay(2000);
myStepper2.step(motor2);
delay(2000);
myStepper3.step(motor3);
delay(2000);
Serial.print(“steps:” );
Serial.println(stepCount);
stepCount++;
myStepper3.setSpeed(900);
myStepper2.step(-motor2);
delay(2000);
myStepper1.step(-motor1);
motor3=0;
motor2=0;
motor1=0;
}
4. ผลของการทดสอบผลงาน
ครั้งที่ |
จำนวนปุ๋ย |
Step motor 1 |
Step motor 2 |
Step motor 3 |
ระยะส่งปุ๋ยได้ (ซม.) |
1 |
15 |
60 องศา รอบ = 341 |
60 องศา รอบ = 341 |
รอบ =2500 |
58 |
2 |
15 |
60 องศา รอบ = 341 |
60 องศา รอบ = 341 |
รอบ =2500 |
48 |
3 |
15 |
60 องศา รอบ = 341 |
60 องศา รอบ = 341 |
รอบ =2500 |
49 |
4 |
15 |
60 องศา รอบ = 341 |
60 องศา รอบ = 341 |
รอบ =2500 |
35 |
5 |
15 |
60 องศา รอบ = 341 |
60 องศา รอบ = 341 |
รอบ =2500 |
42 |
6 |
15 |
60 องศา รอบ = 341 |
60 องศา รอบ = 341 |
รอบ =2500 |
52 |
สรุป การทดสอบผลงาน ค่าเฉลี่ยของระยะส่งปุ๋ย คือ 47.33 ซม.
5. ปัญหาและอุปสรรค
5.1 นักเรียนเป็นนักเรียนประจำ การจัดหาสิ่งของได้ด้วยตัวเองได้ยาก จึงทำให้ไม่สามารถจัดหาสิ่งของได้
5.2 ระบบเชือกเป็นระบบที่ไม่เสถียร
6. แนวทางในการพัฒนาและประยุกต์ใช้ร่วมกับงานอื่นในขั้นต่อไป
6.1 เพื่อให้ระบบมีความเสถียรมากขึ้นต้องเปลี่ยนจากเชือกเป็นเฟืองและสายพาน
6.2 พัฒนาต่อไปโดยการใช้งานผ่านมือถือ IOT
7. ข้อสรุปและข้อเสนอแนะ
7.1 ข้อสรุป
จากการทำโครงงานเครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัตินี้เป็นการพัฒนาต่อยอดจากรการหว่านปุ๋ยด้วยมือมาเป็นเครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติ ซึ่งสามารถหว่านปุ๋ยเองได้
7.2ข้อเสนอแนะ
(1) ควรติดต่อผู้เชี่ยวชาญด้านวิศวกรรมมาช่วยหรือให้คำแนะนำ
(2) ควรปรับโครงสร้างใหม่โดยใส่ผลงาน 3D เข้าไป
8. เอกสารอ้างอิง
ตัวต้านทาน
แผงบอร์ด
https://www.google.co.th/search?q=%E0%B9%82%E0%B8%9B%E0%B8%A3%E0%B9%82%E0%B8%95%E0%B8%9A%E0%B8%AD%E0%B8%A3%E0%B9%8C%E0%B8%94&client=browser-ubuntu&hs=sCg&channel=fe&hl=en&source=lnms&sa=X&ved=0ahUKEwip3fzD0L7UAhWLP48KHcEYBfQQ_AUIBSgA&biw=1375&bih=805&dpr=1
สาย Jumper
https://www.google.co.th/search?q=%E0%B8%AA%E0%B8%B2%E0%B8%A2Jumper&client=browser-ubuntu&hs=QDg&channel=fe&hl=en&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiImP7T0L7UAhUEOI8KHc74CcEQ_AUIBigB&biw=1375&bih=805https://www.google.co.th/search?q=%E0%B8%AA%E0%B8%B2%E0%B8%A2Jumper&client=browser-ubuntu&hs=QDg&channel=fe&hl=en&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiImP7T0L7UAhUEOI8KHc74CcEQ_AUIBigB&biw=1375&bih=805
arduino
step motor
https://www.google.co.th/search?q=step+motor&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjYysSVsd_bAhVZXisKHb-2COoQ_AUICigB&biw=1280&bih=680#imgrc=NUGBQbFsWSxdQM:
9. สถานที่ติดต่อของผู้พัฒนา
ที่อยู่ 55 หมู่ 9 ถนน สุราษฎร์ธานี–นาสาร
ตำบลขุนทะเล อำเภอเมือง จังหวัดสุราษฎร์ธานี 84100
เบอร์โทรศัพท์ 077 355481
เบอร์โทรสาร 077 355334
E-mail : thawarit15344@gmail.com , sarayutphatpean@gmail.com , NattaPhong1857@gmail.com
10. ภาคผนวก
11. คู่มือการใช้งาน
เมื่อติดตั้งระบบเครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติเสร็จแล้ว ต้องเชื่อมต่อเครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติกับมือถือโดยการปล่อยสัณญาณฮอตปอตให้ตรงกัน และเชื่อมArduino กับมือถือโดยการเข้า Arduino IDE แล้วรันโปรแกรม ทำให้เครื่องหว่านปุ๋ยอัตโนมัติทำงานได้โดยอัตโนมัติ
การดูแลรักษาและคำเตือน
1.ควรมีที่ปิดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ให้ถูกน้ำ
2.ไม่ควรใส่ปุ๋ยเกิน 3 กก.