บทที่ 1 ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซ้อน

ระบบทางเทคโนโลยที ซ่ี บั ซอ้ น D e s i g n a n d Te c h n o l o g y 1 http://ajan-kom.blogspot.com

หวั ขอ้ บรรยาย 01 ระบบ คืออะไร ? อธบิ ายความหมายของระบบ ทงั้ ระบบทางธรรมชาตแิ ละระบบทางเทคโนโลยี 02 ระบบทางเทคโนโลยี อธบิ ายความหมายและความแตกตา่ งระหวา่ ง ระบบทางธรรมชาตแิ ละระบบ ทางเทคโนโลยี 03 ระบบทางเทคโนโลยีท่ีซบั ซ้อน อธบิ ายถงึ ระบบหลกั และระบบยอ่ ย และการทางานทส่ี มนั พนั ธก์ นั ระหวา่ ง ระบบยอ่ ยทงั้ หมด 04 การทางานผิดพลาดของระบบ อธบิ ายการทางานผดิ พลาดของระบบ และการระบุแนวทางแกไ้ ขปัญหาความ ผดิ พลาดของระบบ

วัตถปุ ระสงค์บทเรียน ❑ วเิ คราะหร์ ะบบเทคโนโลยีและระบบย่อยของเทคโนโลยีและอธิบายความสมั พันธข์ องระบบยอ่ ย ❑ วเิ คราะห์ระบบทางเทคโนโลยีทีซ่ บั ซ้อน

ระบบ คืออะไร สิ่งต่าง ๆ ทีม่ สี ่วนประกอบตงั้ แตส่ องสว่ นขนึ้ ไปรวมเข้าด้วยกนั และ ทางานสมั พันธก์ ัน เพ่อื ใหส้ ามารถทาได้ตามหน้าที่ (Function) ที่กาหนดซึ่งมีไดห้ ลากหลาย สว่ นประกอบตา่ ง ๆ จะมีหนา้ ที่เฉพาะอยา่ ง เพอื่ ใหท้ างานไดต้ าม วัตถุประสงค์

สว่ นประกอบของโทรศพั ทม์ อื ถือ หน้าจอมอื ถอื หน่วยประมวลผล กล้อง ไมโครโฟนและลาโพง แบตเตอร่ี มหี น้าท่ใี ช้ในการแสดงข้อมูล สว่ นประมวลผลจะประกอบไป กล้อง ไมโครโฟนและลาโพง แบตเตอร่ี หรอื ภาพและใชใ้ นการสงั่ งาน ดว้ ย หน่วยประมวลผล (CPU) มหี น้าทส่ี าหรบั บนั ทกึ ภาพทงั้ ผา่ นการสมั ผสั ดว้ ยน้วิ มอื และหน่วยความจาหลกั และ ภาพนง่ิ และภาพเคลอ่ื นไหว มหี น้าทใ่ี นการรบั เสยี งเขา้ มา มหี น้าท่ีในการจ่ายไฟฟ้ าซ่ึง หน่วยความจาสารอง เพ่ือนาไปประมวลผล ส่วน เ ป็ น พ ลัง ง า น ห ลัก ไ ป ยัง หน้าจอมอื ถือ ลาโพงมหี น้าทส่ี ง่ หรอื กระจาย ส่วนประกอบต่าง ๆ และเก็บ หน่วยประมวลผล สญั ญาณเสยี ง ไฟฟ้าไวใ้ ชง้ าน

ประเภทของระบบ ระบบทางธรรมชาติ ระบบทางเทคโนโลยี เ ป็ น ร ะ บ บ ท่ี เ กิ ด ข้ึ น เ อ ง ต า ม เ ป็ น ร ะ บ บ ท่ี ม นุ ษ ย์ ส ร้ า ง ข้ึ น เ พื่ อ ธรรมชาติ มีอยู่หลายอย่างทั้งใน แก้ปัญหาหรืออานวยความสะดวก พืชและสัตว์ เช่น ระบบลาเลียง เ ช่ น ร ะ บ บ ก า ร ค ม น า ค ม ข น ส่ ง น้าหรืออาหารของพืช ระบบ ระบบงานบริการ ระบบการผลิตใน หายใจ หรือ ระบบย่อยอาหาร อุตสาหกรรม ของมนษุ ย์ 85% 50%

ตวั อย่างระบบทางธรรมชาติ ระบบย่อยอาหาร ประกอบด้วยอวัยวะท่ีเก่ียวข้อง ได้แก่ ปาก หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร ลาไสเ้ ล็ก ลาไส้ ใหญ่ และทวารหนกั ทางานสมั พนั ธก์ นั เพ่อื ย่อยอาหารทร่ี บั ประทาน ใหล้ ะเอยี ดและดดู ซมึ สารอาหารไปเลย้ี งสว่ นตา่ ง ๆ ของรา่ งกาย

ตวั อย่างระบบทางธรรมชาติ ระบบล้าเลียงน้าของพชื ประกอบด้วย ราก ท่อลาเลียงน้า ทางาน สัมพันธ์กัน เพื่อลาเลียงน้าในดินจากราก ลาต้นถึงใบ ไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ ด้วยแสงตอ่ ไป

ตวั อย่างระบบทางเทคโนโลยี (ดา้ นการบริการ) ระบบจา่ ยยาในโรงพยาบาล แพทยส์ ่ังยา ระบบจ่ายยาในโรงพยาบาล เป็นระบบงานบริการชนิดหนึ่งท่ี สแกนใบส่ังยาทันที ต้องมีการจัดระบบการบริการ โดยมีแผนภาพแสดงลาดับ ขนั้ ตอนก่อนมารับบริการ ซึ่งจะอานวยความสะดวกและมีความ คัดกรอง รวดเรว็ ในการบริการอกี ดว้ ย ใบสงั่ ยา เตรียมยา จ่ายยาเตรยี ม

ตวั อยา่ งระบบทางเทคโนโลยี (ดา้ นคมนาคม) ระบบรถไฟฟ้า เปน็ ระบบการคมนาคมขนส่งรูปแบบหนึง่ ชว่ ยอานวยความสะดวก ในการเดินทาง ซ่ึงการบริการจะประกอบด้วยส่วนประกอบหลาย ส่วน เช่น การจดั ขบวนรถ รางรถ การจาหนา่ ยต๋ัว

ระบบทาง ตัวป้อน กระบวนการ ผลผลติ เทคโนโลยี (Input) (Process) (Output) ข้อมูลยอ้ นกลับ (Feedback) ระบบทางเทคโนโลยี หมายถึง กลุ่มของส่วนต่าง ๆ ต้ังแต่ 2 ส่วนข้ึนไป ประกอบเข้าด้วยกัน และ ทางานร่วมกนั เพอื่ ให้บรรลวุ ตั ถปุ ระสงค์

ตัวอย่างเทคโนโลยีหมอ้ หงุ ขา้ วไฟฟา้ หม้อหุงข้าวไฟฟ้า มีส่วนประกอบหลัก ๆ ได้แก่ ตัวเคร่ือง แผ่นความร้อน ขดลวดสปริง แม่เหล็ก สวิตซ์ รวมเข้าด้วยกันเป็นระบบ ซ่ึงส่วนประกอบ ต่าง ๆ ทาหน้าท่ตี า่ งกนั ไปและทางานสมั พันธก์ นั แผน่ ความร้อน สวติ ซ์ แมเ่ หลก็ ขดลวดสปรงิ

แผนภาพระบบทางเทคโนโลยีของหมอ้ หงุ ข้าว ตวั ปอ้ น (Input) กระบวนการ (process) ผลผลิต (Output) พลังงานไฟฟ้า การทางานของหมอ้ หงุ ข้าวโดย ข้าวที่หงุ สุก ข้าว นา้ เปลีย่ นพลงั งานไฟฟา้ เปน็ ความ รอ้ น เพือ่ ทาให้นา้ เดือด ข้อมูลย้อนกลับ (feedback) เปน็ ข้อมลู เพื่อส่งให้ระบบ การตัดไฟทางานเมือ่ นา้ แห้ง

ระบบภายในของหม้อหงุ ขา้ ว แผ่นความรอ้ น แม่เหล็กถาวร สวติ ซ์ ❑ หมอ้ หงุ ขา้ วไฟฟ้าใหค้ วามรอ้ นในการหงุ ข้าวโดยอาศยั แผน่ ความรอ้ นทก่ี น้ หมอ้ ทาจากอะลมู เิ นยี ม แม่เหลก็ เฟอร์โร ขดลวดสปริง จุดสัมผสั ❑ แผน่ ความร้อนนมี้ ขี ดลวดไฟฟ้าอย่ภู ายในควบคมุ โดย ระบบผิดเปดิ อตั โนมตั ิ ❑ ตรงกลางของแผน่ ความรอ้ นมรี ูกลมท่มี สี ว่ นประกอบ หลกั คือ ❑ ขดลวดสปรงิ ❑ แมเ่ หล็กถาวร ❑ แมเ่ หล็กเฟอรโ์ ร

การท้างานของหมอ้ หุงข้าว ❑เม่ือกดสวิตซ์ แกนของสวิตซ์จะดึงให้จุดสัมผัสเช่ือมต่อกัน ท้ังอัดให้สปริงหดตวั ❑แมเ่ หล็กถาวรดูดติดกับแม่เหลก็ เฟอร์โร ❑แรงดูดของแม่เหล็กมีค่ามากกว่าแรงดันกลับของสปริง สวติ ซจ์ งึ ตดิ ค้างอย่ไู ด้ ❑ท า ใ ห้ ก ร ะ แ ส ไ ฟ ฟ้ า ไ ฟ ล ผ่ า น จุ ด สั ม ผั ส เ ข้ า สู่ ข ว ด ลวดความร้อน ❑เมื่อน้าในหมอ้ เดือด นา้ จะคอ่ ย ๆ ลดลงและระเหยจนแห้ง อณุ หภูมใิ นหม้อจะสูงขึ้น ❑ เม่ืออุณหภูมิสูงข้ึน จะทาให้แม่เหล็กเฟอร์โรสูญเสียความ เปน็ แมเ่ หลก็ แรงดดู มคี ่าลดลง ❑เมื่อแรงดูดมีค่าลดลงต่ากว่าแรงดันกลับของสปริงทาให้ สวิตซด์ ดี กลับและหยุดการจา่ ยไฟ

ประเภทของแม่เหล็ก แบ่งได้เป็น 2 ชนดิ สืบค้นเพิ่มเติม www.scimath.org/weblink/7775.php ❑ แม่เหลก็ ถาวร (permanent magnet) ❑ แม่เหลก็ ชว่ั คราว (temporary magnet) ❑ แม่เหลก็ เฟอรโ์ ร (ferromagnetic) คือวัสดุที่ไมใ่ ช่เหลก็ แตส่ ามารถ กระต้นุ หรอื เหน่ียวนาให้เกิดสมบัตแิ มเ่ หล็กได้ เกรด็ ความรู้

ระบบทางเทคโนโลยีท่ีซับซ้อน ประกอบ ไปด้วย ระบบย่อยต้ังแต่สองระบบข้ึนไป ทางานสัมพันธ์กัน หากระบบย่อยใด ทางานผิดพลาด จะส่งผลต่อการทางาน ของระบบหลัก ระบบทางเทคโนโลยที ซ่ี บั ซอ้ น Complex system

ตัวอย่างระบบเทคโนโลยที ีซ่ ับซ้อน ระบบของ ระบบเครอ่ื งปรบั รถยนต์ อากาศ ตวั อยา่ ง ระบบทาง เทคโนโลยที ี่ ระบบคอมพิวเตอร์ ซับซอ้ น ระบบต้เู ยน็

สว่ นประกอบของเคร่ืองปรับอากาศ ตวั ปอ้ น (Input) กระบวนการ (process) ผลิต (Output) - อากาศภายในหอ้ ง การทางานของเคร่อื งเพือ่ ปรบั อากาศที่มอี ุณหภูมลิ ดลง - พลังงานไฟฟา้ อณุ หภูมิของห้องให้ลดลง ขอ้ มลู ยอ้ นกลบั (Feedback) การตั้งคา่ อุณหภมู หิ อ้ ง เพ่อื ปรบั ใหต้ ัวเครอื่ งทางาน

ระบบการทางานของเครื่องปรับอากาศ ระบบคอยลร์ ้อน (Condensor system) Input Process Output สารทาความเย็น ถ่ายเทความร้อน สารทาความเย็นมี สถานะของเหลว ออกไปภายนอก อณุ หภูมลิ ดลงและ ความร้อนถกู ถา่ ยเทไปนอกหอ้ ง ระบบอัดความดนั (Compressor system) ระบบลดความดนั (Expansion system) Input Process Output Input Process Output สารทาความเยน็ การเพม่ิ ความดนั สารทาความเย็นมี สารทาความเย็น การทางานเพ่ือลด สารทาความเยน็ ให้สารทาความ ความดนั สูงและ ความดนั สารทา เปล่ียนสถานะจาก เปลย่ี นสถานะเป็น ความเย็น ของเหลวเป็นแกส๊ เยน็ ของเหลว ระบบคอยล์เยน็ (Evaporator system) Input Process Output สารทาความเยน็ การดดู ความร้อน สารทาความเยน็ ท่ี สถานะแกส๊ ของสารทาความ ได้รบั ความรอ้ น เย็นจากอากาศ จากในห้องเพ่ือส่ง ต่อไปภายนอก ภายในห้อง

เทคโนโลยีของเครือ่ งปรบั อากาศ ❑ เทคโนโลยี Inverter ใช้ไมโครคอมพวิ เตอร์ในการควบคมุ การ ทางานของคอมเพรสเซอร์ รกั ษาความเยน็ ในห้องใหค้ งที่ ❑ ระบบการทาความสะอาดแผ่นกรองอัตโนมัติ โดยไมต่ อ้ งถอด ออกมาลา้ ง เกร็ดความรู้

กจิ กรรม 1.1 ระบบย่อยของเทคโนโลยี ใหน้ กั เรยี นเลือกเทคโนโลยีที่สนใจ 1 อยา่ ง จากตวั อย่างกาหนดให้ เพอ่ื วิเคราะหก์ ารทางานของเทคโนโลยี แล้วเขยี นแผนภาพแสดงการ ทางานในรปู แบบของระบบทางเทคโนโลยี โดยระบรุ ะบบยอ่ ยทีเ่ กยี่ วขอ้ งอย่างน้อย 3 ระบบ พร้อมอธบิ ายความสมั พนั ธ์ของระบบยอ่ ย เหล่านั้น ตัวปอ้ น (Input) กระบวนการ (process) ผลติ (Output) ขอ้ มูลยอ้ นกลบั (Feedback)

กิจกรรม 1.1 ระบบยอ่ ยของเทคโนโลยี เทคโนโลยีที่เลอื ก มีระบบย่อยท่ีเกย่ี วข้องและองคป์ ระกอบของระบบยอ่ ย ดังน้ี ระบบยอ่ ย ตวั ปอ้ น กระบวนการ ผลผลิต ข้อมลู ย้อนกลับ (Input) (Process) (Output) (feedback) ระบบยอ่ ยท่ี 1 .................................. ระบบยอ่ ยท่ี 2 .................................. ระบบยอ่ ยท่ี 3 .................................. ระบบย่อยที่ 4 ..................................

กิจกรรม 1.1 ระบบยอ่ ยของเทคโนโลยี แผนภาพแสดงความสมั พันธข์ องระบบย่อย

กจิ กรรม 1.1 ระบบย่อยของเทคโนโลยี อธิบายความสมั พันธข์ องระบบย่อย ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................

การทางานผดิ พลาดของระบบ (system failure) System faliure ระบบทางเทคโนโลยีทง้ั ท่ีเป็นระบบอย่างง่ายและระบบทซี่ บั ซอ้ น หาก มีส่วนประกอบใด หรือระบบย่อยใดทางานผิดพลาดอาจจะส่งผล กระทบต่อการทางานของเทคโนโลยีน้ันได้

ตวั อย่างการทางานผดิ พลาดของระบบทางเทคโนโลยเี คร่อื งปรับอากาศ ก า ร ท า ง า น ผิ ด พ ล า ด ข อ ง ร ะ บ บ ท า ง เ ท ค โ น โ ล ยี ข อ ง เคร่ืองปรับอากาศซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหา เช่น อุณหภูมิของ อากาศภายในห้องไม่เป็นไปตามต้องการ สามารถวิเคราะห์ ระบบการทางานเพ่ือหาสาเหตุ และสิ่งท่ีเกิดข้อผิดพลาด อันจะนาไปสกู่ ารแกไ้ ขไดอ้ ย่างถูกต้อง

ระบบทผี่ ดิ พลาดหรือสาเหตุของปัญหา แผ่นกรองอากาศอดุ ตัน คอมเพรสเซอรไ์ ม่ท้างาน ทาใหก้ ารไหลเวียนของอากาศภายในห้อง มีผลทาให้สารทาความเยน็ จากคอยล์เยน็ ไม่ เพอื่ ผ่านเข้าไปในตัวเครอื่ งสูร่ ะบบทาความ สามารถไหลไปสู่คอยลร์ ้อน เพือ่ การระบาย ความรอ้ นออกไปนอกหอ้ งได้ เย็นไมส่ ะดวก ระบบลดความดนั เกิดการอุดตนั หรือเสียหาย คอยลร์ อ้ นและพัดลมระบายความรอ้ น ทาให้สารทาความเยน็ ไมส่ ามารถไหลเข้าไป กรณีพัดลมเสยี หายทาใหไ้ มส่ ามารถระบาย ยังคอยลเ์ ยน็ ได้ ทาให้ประสิทธกิ ารทาความ ความรอ้ นได้ออกไปได้ไม่มีประสทิ ธภิ าพ เย็นลดลง หรอื ไมส่ ามารถทางานได้

แนวทางการแกป้ ญั หาความผดิ พลาดของระบบ ตรวจสอบเบอ้ื งตน้ ด้วยตนเอง โดยใช้ความรู้ เกีย่ วกับระบบการทางานของเทคโนโลยี เมือ่ พบจดุ บกพรอ่ งของระบบที่ไมย่ ากหรอื ซับซอ้ น เกนิ ไป นกั เรยี นสามารถแก้ไขได้ดว้ ยตนเอง ในกรณีความผดิ พลาดของระบบมคี วามซบั ซอ้ น หรืออนั ตราย ไม่ควรแก้ไขด้วยตนเอง ควรให้ ผู้เช่ียวชาญมาแกไ้ ขแทน

สรุปทา้ ยบท ระบบทางเทคโนโลยหี นึ่ง ๆ อาจประกอบไปดว้ ยระบบย่อยหลายระบบ ท้างาน สัมพนั ธ์กนั เพือ่ ใหเ้ ทคโนโลยนี นั สามารถท้างานได้บรรลตุ ามวัตถุประสงค์ เรียกว่า ระบบทางเทคโนโลยีที่ซบั ซอ้ น ซึ่งความรู้เก่ยี วกบั ระบบทางเทคโนโลยี ทซ่ี ับซ้อนช่วยใหเ้ ขา้ ใจการทา้ งานและสามารถแกไ้ ขหรือพฒั นาต่อยอด เทคโนโลยใี ห้มีประสิทธภิ าพมากขึน

กจิ กรรมทา้ ยทายความคิด แผนภาพแสดงความสมั พันธข์ องระบบยอ่ ย น้องโรบอท อาศัยอยู่บ้านท่ีใกล้กับโรงเรียนสอนผู้บกพร่องทางการมองเห็น น้องโรบอทสังเกตเห็น นกั เรียนท่เี ดนิ ทางมาโรงเรียนจะใชไ้ ม้เทา้ ช่วยในการเดินทาง โดยการกวัดแกว่งและเคาะไปตามพืน้ ถนน เพื่อให้รับรู้ถึงสิ่งกีดขวางท่ีอยู่รอบตัว แต่จากการสังเกตยังพบว่านักเรียนบางคนเกิดอุบัติเหตุสะดุดล้ม เน่ืองจากระยะท่ีกวัดแกว่งและเคาะไม้เท้าไม่เหมาะสม และไม่ทราบว่ามีอุปสรรคอยู่ด้านหน้า ดังนั้น น้องโรบอทจึงตอ้ งการหาวิธีช่วยชว่ ยผบู้ กพรอ่ งทางการมองเหน็ โดยการพฒั นาไมเ้ ทา้ แบบใหม่ ถ้านักเรียนเป็นน้องโรบอท จะมวี ิธกี ารพัฒนาปรับปรงุ ไม้เท้าให้มีประสทิ ธิภาพดขี ึ้นได้อยา่ งไร เพอื่ ชว่ ยเหลอื ผูบ้ กพร่องทางการมองเหน็ ลดอุบตั เิ หตจุ ากการเดิน

ชว่ ยกันคดิ ไมเ้ ทา้ อัจฉรยิ ะสา้ หรับผ้พู กิ ารทางการมองเหน็ 1. ให้นกั เรยี นชว่ ยกันสบื ค้นขอ้ มลู ของไม้เท้า จากน้ันชว่ ยกนั วเิ คราะห์และสรปุ วา่ ไม้เทา้ ควรมี องคป์ ระกอบ ลกั ษณะ และการใช้งานอย่างไร ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ชว่ ยกนั คิด ไมเ้ ท้าอจั ฉริยะสา้ หรับผู้พิการทางการมองเหน็ 2. จากขอ้ มูลทไ่ี ด้สบื คน้ เกยี่ วกบั ไม้เทา้ นกั เรยี นมีแนวคดิ ในการปรบั ปรงุ ไมเ้ ทา้ อยา่ งไร โดยใหแ้ สดงใน แผนภาพรปู แบบของระบบการทางานทช่ี ว่ ยใหไ้ มเ้ ทา้ ทางานได้มีประสทิ ธิภาพทด่ี ขี ึ้น

กิจกรรมท้ายบท ระบบทางเทคโนโลยที ซ่ี ับซอ้ น ให้นักเรียนวิเคราะหร์ ะบบการทางานของตู้เยน็ พรอ้ มเขียนแผนภาพแสดงการทางานในรูปแบบของระบบทางเทคโนโลยี โดยระบรุ ะบบยอ่ ยทเ่ี กีย่ วข้องอยา่ งน้อย 3 ระบบ เขียนแสดงความสัมพันธ์ของระบบย่อยเหลา่ นั้น และความผดิ พลาดของ ระบบท่อี าจเกดิ ข้นึ ตัวป้อน (Input) กระบวนการ (process) ผลติ (Output) ขอ้ มลู ย้อนกลบั (Feedback)

กิจกรรมทา้ ยบท ระบบทางเทคโนโลยีท่ีซับซ้อน ระบบย่อย ตัวปอ้ น กระบวนการ ผลผลิต ขอ้ มูลย้อนกลับ (Input) (Process) (Output) (feedback) ระบบยอ่ ยท่ี 1 .................................. ระบบยอ่ ยที่ 2 .................................. ระบบย่อยท่ี 3 .................................. ระบบย่อยที่ 4 ..................................

กจิ กรรมท้ายบท ระบบทางเทคโนโลยที ี่ซบั ซอ้ น แผนภาพแสดงความสมั พันธ์ของระบบยอ่ ย

กิจกรรมท้าย ระบบทางเทคโนโลยที ่ซี ับซอ้ น อธบิ ายความสัมพันธข์ องระบบย่อย ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................

กจิ กรรมท้าย ระบบทางเทคโนโลยที ี่ซับซอ้ น อธิบายความผดิ พลาดของระบบการทา้ งานของต้เู ย็น ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................

THANK YOU http://ajan-kom.blogspot.com