บท1-3

1 บทท่ี 1 บทนำ 1.1ทม่ี ำและควำมสำคัญ ปัญหาขยะล้นเมอื งในประเทศไทยยังคงเป็นปัญหาทีย่ ังแกไ้ ขไดย้ ากเน่ืองจากประชาชนส่วนใหญ่ ยงั ไมม่ ีความเข้าใจเรื่องของการคดั แยกขยะรวมถึงการกาจดั ขยะที่ถกู วธิ ี โดยเฉพาะในเมืองใหญ่ท่ีมีจานวน ประชากรหนาแน่น จะพบปัญหาการถ่ายเทขยะไม่ทัน หลังจากท่ีเราท้ิงขยะลงไปในถังแล้ว เรากลับไม่รู้ เลยว่าขยะเหล่าน้ันอาจจะไป ส่งผลกระทบต่อผู้อื่นรวมถึงระบบนิเวศได้ง่าย ๆ เพราะขยะหลากหลาย รูปแบบจะไปกองทับถมกันโดยท่ีไม่ได้ถูกแยกประเภทตั้งแต่แรก สิ่งท่ีปะปนอยู่ในกองขยะเหล่านั้นก็จะ กลายเป็นแหล่งเชื้อโรค และแบคทีเรียขนาดใหญ่ทีส่ ามารถแพร่เชื้อให้กบั ผทู้ ่ีสมั ผัสกับขยะเหล่าน้ีโดยตรง ได้ การสร้างขยะเร่ิมต้นท่ีตัวของเราเอง จึงเป็นสาเหตุว่าทาไมเราถึงควรคัดแยกขยะตามประเภท ก่อนนาไปท้ิงที่ถังขยะสาธารณะ นอกจากจะเป็นการสร้างจิตสานึกที่ดีต่อสาธารณะแล้ว ยังช่วยในเรื่อง ของการปอ้ งกนั ปญั หากองขยะทีจ่ ะไปทาลายสิ่งแวดลอ้ มและส่งิ มชี วี ติ อื่นๆ ด้วยเหตุนี้เองทางคณะผู้จัดทาจึงได้คิดค้นสิ่งประดิษฐ์น้ีข้ึนมาเพ่ือทาให้การจัดการกับขยะ ประเภทต่างๆ มีความสะดวกและทาใหก้ ารแยกประเภทขยะมีประสทิ ธภิ าพมากยิง่ ขึน้ 1.2วตั ถปุ ระสงค์ของโครงงำน 1.2.1 เพอ่ื สร้างถงั ขยะทส่ี ามารถแยกขยะได้อย่างถูกประเภท 1.2.2 เพ่อื ลดปญั หาการท้งิ ขยะผิดประเภท 1.2.3 เพ่ือจัดการกบั ขยะทสี่ ามารถนากลบั มารไี ซเคลิ ได้อย่างถกู วิธี 1.2.4 ลดการสัมผัสส่งิ ของไมใ่ หเ้ ส่ียงตอ่ การติดโควดิ 1.3 สมมตฐิ ำนในกำรทำโครงงำน ถงั ขยะอัจฉรยิ ะสามารถใช้งานในการทิง้ ขยะได้จรงิ และชว่ ยให้ลดปญั หาการท้ิงขยะผิดประเภท 1.4 ขอบเขตของโครงงำน 1. ตัวแปรตน้ ถังขยะธรรมดา 2. ตัวแปรตาม การใช้งานถงั ขยะอัตโนมัติและแยกประเภทของขยะ 3. ตัวแปรควบคุม จานวนขยะและประสทิ ธิของถังขยะอตั โนมตั ิ

2 1.5 สถำนท่ีดำเนนิ กำรวิจยั ห้องปฏบิ ัติการอเมซอน โรงเรียนมหาไถ่ศึกษาภาคตะวันออกเฉยี งเหนือ จังหวดั ขอนแก่น 1.6 ระยะเวลำดำเนนิ กำร รายละเอยี ด เดือน ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. 1.คิดหัวข้อโครงงาน 2.ศึกษาและเกบ็ รวบรวมข้อมลู 3. เสนอเค้าโครงโครงงาน 4.ทาโครงงานและนาเสนอ ความกา้ วหน้า 5. ประดิษฐ์ถังขยะแล้วทดลอง เซนเซอร์ 6. สรุปและนาเสนอผลงาน 1.7 ประโยชนท์ ค่ี ำดได้วำ่ จะไดร้ ับ 1.7.1 ได้ถังขยะท่สี ามารถแยกขยะได้อยา่ งถูกประเภท 1.7.2 สามารถลดปัญหาการท้งิ ขยะผดิ ประเภทได้ 1.7.3 สามารถจัดการกับขยะท่ีสามารถนากลับมารไี ซเคลิ ได้อยา่ งถูกวธิ ี 1.8 นยิ ำศัพทเ์ ฉพำะ 1.8.1 ถังขยะ หมายถึง ที่รองรับท่ีท้ิงหรือท่ีสาหรับจัดเก็บรวบรวมขยะสิ่งต่าง ๆ ท่ีผู้คนไม่ ต้องการและทงิ้ มัน 1.8.2 เซนเซอร์ หมายถึง ชุดอปุ กรณ์ วงจร หรือ ระบบ ท่ที าหน้าทีต่ รวจวัดการเปล่ยี นแปลง คณุ สมบตั ิ หรอื ลักษณะของส่ิงต่างๆ โดยรอบวตั ถุเป้าหมาย 1.8.3 ขยะ หมายถงึ ของเสีย เป็นเหตสุ าคัญประการหนง่ึ ท่ีก่อให้เกดิ ปญั หาสง่ิ แวดล้อม และ มีผลต่อสุขภาพอนามัย มูลฝอยหรือของเสียกาลังมีปริมาณเพิ่ม มากข้ึนทกุ ปี

3 บทที่ 2 เอกสำรและงำนวิจัยทีเ่ กีย่ วข้อง ในการทาโครงงานสิ่งประดิษฐ์ “ถังขยะอัจฉริยะ” คณะผู้จัดทาได้รวบรวมแนวคิด ทฤษฎีและ หลกั การตา่ ง ๆ จากเอกสารและงานวิจยั ทเี่ กย่ี วข้อง ดงั ตอ่ ไปนี้ 2.1 ขยะรไี ซเคลิ ขยะรีไซเคลิ สามารถแยกเป็นประเภทได้ ดงั นี้ 1.ประเภทของพลาสติก คุณสมบัติที่เหมาะสมของพลาสติกซ่ึงมีน้าหนักเบาสีสันสวยงามไม่เป็น สนิม ทนทานและมีหลายประเภททาให้พลาสติกเป็นท่ีนิยมมากในปัจจุบัน พลาสติกสามารถนากลับมารี ไซเคิลได้เกือบทุกประเภท ส่วนพลาสติกท่ีไม่สามารถกลับมารีไซเคิลได้ ได้แก่ พลาสติกชนดิ ยูเรียนเมลา มีนและอพี อกซี่พลาสติกที่สามารถนากลบั มารีไซเคลิ ได้ มีดงั นี้ -โพลโี พรพลิ ีนนยิ มนามาใช้เป็นถว้ ยนมเปร้ียว กระปอ๋ งมันฝรงั่ ทอด และกล่องเนยเทียม - โพลีสไตรีน นิยมนามาเปน็ พาชนะแทนโฟม ถาดสลดั กล่องบรรจุวดี โี อ และซีดี - โพลเี อททิลีน พลาสติกชนดิ น้ีนามาทาขวดเครือ่ งดม่ื หรือขวดน้ามันพชื - โพลไิ วนลิ คลอไรด์ ใช้เปน็ ภาชนะบรรจุอาหาร หรือขวดนา้ มนั พชื บางชนิด - พลาสติกอนื่ ๆ เชน่ พลาสติกผสม นิยมนามาทาบรรจุภณั ฑ์ทีม่ ีสดี า เชน่ กะละมงั 2. ประเภทขยะอลูมิเนียม สามารถแบง่ ออกได้เปน็ 2 ประเภท คือ - อะลมู ิเนียมหนา เช่น อะไหลเ่ ครือ่ งยนต์ ลกู สูบอะลมู ิเนยี มอลั ลอยย์ - อะลมู เิ นยี มบาง เชน่ หมอ้ กะละมงั ขนั น้า กระปอ๋ งเครอื่ งด่ืมเครื่องดื่ม (กนกวรรณ ศรีวงศ์สขุ ,และหมูค่ ณะ,2562) 2.2เซนเซอร์ (Sensor) คือ ชุดอุปกรณ์ วงจร หรือ ระบบ ที่ทาหน้าท่ีตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ หรือลักษณะ ของสงิ่ ต่างๆ โดยรอบวัตถุเป้าหมาย และนาข้อมลู จานวนมหาศาล (Big Data) ท่ีไดจ้ ากการตรวจวัด เขา้ สู่ กระบวนการแจกแจง และวิเคราะห์พฤติกรรมของการเปล่ียนแปลง ประมวลผลเป็นองค์ความรู้และ ปญั ญาประดิษฐ์ (Artificial Intelligence) ให้มนุษย์สามารถนาองค์ความรู้มาใช้เพ่อื เพ่ิมประสิทธิภาพลด ขั้นตอนของกระบวนการทางาน 1. เซนเซอร์ด้านกายภาพ (Physical Sensor) คือ เซนเซอร์ท่ีใช้ในการตรวจวัดคุณสมบัติทาง กายภาพตา่ งๆ เป็นเซ็นเซอรท์ ีใ่ ช้เซลล์พิเศษท่ีมีความไว ต่อ แสง, การเคลอื่ นไหว, อณุ หภูม,ิ สนามแม่เหล็ก

4 , แรงโน้มถ่วง, ความช้ืน, การสั่นสะเทือน, แรงดนั , สนามไฟฟ้า, เสียง และลักษณะทางกายภาพอนื่ ๆ ของ สภาพแวดล้อมภายนอก/ภายใน เช่น แรงยืด, การเคลื่อนไหวของอวัยวะ รวมทั้ง สารพิษ, สารอาหาร, และสภาพแวดลอ้ มการเผาผลาญภายใน เชน่ ระดบั น้าตาล, ระดับออกซิเจน , ฮอร์โมน, สารส่ือประสาท เปน็ ต้น 2. เซนเซอร์ด้านเคมี (Chemical Sensor) คือ เซนเซอร์ที่ใช้ในการตรวจวัดสารเคมีต่างๆ โดย อาศัยปฏิกิริยาจาเพาะทางเคมี และมีการแปลงเป็นข้อมูลหรือสัญญาณที่สามารถอ่านวิเคราะห์ได้ เช่น เซนเซอร์ตรวจวัดสารเคมีปนเป้ือนในสิ่งแวดล้อม หรือดินและน้าเซนเซอร์ และ อุปกรณ์ในการตรวจ วเิ คราะห์ทดสอบ สัมพันธ์กันอย่างไร?ทิศทางการพัฒนาอุปกรณใ์ นการตรวจวิเคราะห์ทดสอบมีแนวโน้ม จะประยุกต์เป็นอุปกรณ์เซนเซอร์ท่ีเป็นเคร่ืองมืออิเล็กทรอนิกส์ท่ีสามารถอ่านผลได้ง่าย แสดงผลเป็น ระบบดิจิตอลหรือตัวเลข โดยไม่จา เป็นต้องอาศัยผู้เชี่ยวชาญในการตรวจวิเคราะห์และอ่านผลผู้ใช้ สามารถใช้อุปกรณ์ดังกล่าวได้ด้วยตัวเอง (Point-of-Care: PoC) จากลักษณะเฉพาะของเซนเซอร์ท่ี สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ในการตรวจวิเคราะห์ท่ีมีขนาดพกพาสะดวกและใช้งานง่ายน้ัน จึงถูกนา มา ประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ 3. เซนเซอร์ทางชีวภาพ(Biosensor) คอื เซนเซอร์ทอี่ าศัยเทคนคิ การนา สารชวี ภาพ (Biological Recognition Material) มาเป็นตัวทาปฏิกริ ิยาจาเพาะกบั สารเปา้ หมาย เช่น เซนเซอร์ทีใ่ ชใ้ นการตรวจวัด ระดบั น้า ตาลในเลอื ด (https://www.ops.go.th/main/index.php/knowledge-base/article-pr/1520-sensor) 2.3Servo Motor (SG90) ในเชงิ ความหมายของ Servo Motor ก็คอื Motor ทีเ่ ราสามารถสัง่ งานหรือต้ังคา่ แลว้ ตวั Motor จะหมุนไปยังตาแหน่งองศาที่เราส่ังได้เองอย่างถูกต้อง โดยใช้การควบคุมแบบป้อนกลับ ( Feedback Control) สามารถควบคุมการหมุนที่แม่นยา เซอร์โว SG90 มีขนาดเล็กแรงบิด 1.2-1.4 kg/cm KG/cm สีน้าตาลเป็นสายกราวด์ สีแดงเป็นไฟเข้า 4.8-7.2 V สสี ้มเป็นสญั ญาณอินพุต หมุน 0-180องศา ถ้าทาให้ หมุน 360 ต่อเน่ือง องศาให้ใช้ 2.2 K ohm Tower Pro SG90 Mini Micro Servo หลักการทางานของ Servo Motor เมื่อจ่ายสัญญาณพัลซ์เข้ามายัง Servo Motor ส่วนวงจรควบคุม (Electronic Control System) ภายใน Servo จะทาการอ่านและประมวลผลค่าความกว้างของสัญญาณพัลซ์ที่ส่งเข้ามาเพื่อ แปลค่าเป็นตาแหน่งองศาท่ีต้องการให้ Motor หมุนเคล่ือนท่ีไปยังตาแหน่งนั้น แล้วส่งคาส่ังไปทาการ ควบคุมให้ Motor หมุนไปยังตาแหนง่ ทต่ี ้องการ โดยมี Position Sensor เป็นตัวเซ็นเซอรค์ อยวัดค่ามุมที่ Motor กาลังหมุน เป็น Feedback กลับมาให้วงจรควบคุมเปรียบเทียบกับค่าอินพุตเพ่ือควบคุมให้ได้ ตาแหน่งท่ีต้องการอย่างถกู ตอ้ งแมน่ ยา(กนกวรรณ ศรีวงศ์สุขและคณะ,2562) 2.4AdruinoUNO R3

5 Arduino Uno R3 เป็นบอร์ด Arduinoท่ีได้รับความนิยมมากที่สุด เน่ืองจากราคาไม่แพง ส่วน ใหญ่โปรเจคและ Library ต่างๆ ที่พัฒนาข้ึนมา Support จะอ้างอิงกับบอร์ดนี้เป็นหลัก เนื่องจากเป็น ขนาดท่ีเหมาะสาหรับการเริ่มต้นเรียนรู้ Arduinoและมี Shields ให้เลือกใช้งานได้มากกว่าบอร์ด Arduinoรุ่นอ่ืนๆท่ีออกแบบมาเฉพาะมากกว่า โดยบอร์ด Arduino Uno ได้มีการพัฒนาเร่ือยมา ต้ังแต่ R2 R3 และรุ่นย่อยที่เปลี่ยนชิปไอซีเป็นแบบ SMD และข้อดีอีกอย่างคือ กรณีท่ี MCU เสีย ผู้ใช้งาน สามารถซือ้ มาเปลยี่ นเองไดง้ ่าย(https://www.myarduino.net) 2.5 กำรประดิษฐ์ ความหมายของการประดิษฐ์ คือ ความคิดสร้างสรรค์เกี่ยวกับลักษณะ องค์ประกอบโครงสร้าง หรือกลไกของผลิตภณั ฑ์ รวมทงั้ กรรมวธิ ีในการผลติ การรักษาหรือปรับปรงุ คุณภาพของผลิตภณั ฑใ์ ห้ดีขึ้น หรอื ทาใหเ้ กิดผลติ ภณั ฑข์ นึ้ ใหม่ที่แตกตา่ งไปจากเดมิ (จริ ายุ สุขโชติและคณะ, 2561) 2.6 งำนวิจัยที่เกี่ยวขอ้ ง โครงงานนาเสนอเคร่ืองมือตรวจจับพฤติกรรมสัตว์ทดลองสาหรับใช้กับหนูทดลอง (Rat) ซ่ึง ประยุกต์ใช้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller) จากน้ันทาการอ่านและประมวลผลข้อมูลจาก เซนเซอร์ ซ่ึงโครงงานน้มี กี ารทดลองกบั เซ็นเซอร์อยทู่ งั้ หมด 2 ประเภท ได้แก่ 1. เซนเซอรพ์ าสซีฟอินฟราเรดดเี ท็กเตอร์ (Passive Infrared detector-PIR) จะทาการตรวจจับ ความเคล่ือนไหวของหนูทดลอง (Rat) ซึ่งจะตรวจจับเป็นเวลาและทิศทางการเคลื่อนท่ีของหนูทดลอง (Rat) 2. Photodiode จะใช้เป็นอุปกรณ์ในการตรวจจับแสง และจะใช้ควบคู่กับ NIR LED เพ่ือเป็น แหล่งกาเนิดแสงให้กบั Photodiode และจะทาการตรวจจับเวลาและทิศทางการเคลือ่ นท่ีของหนูทดลอง (Rat) เช่นกันซ่ึงข้อมูลท่ีได้จากเซนเซอร์ทั้ง2ประเภท ผู้ใช้สามารถนามาวิเคราะห์พฤติกรรมหนูทดลอง (Rat) ได้ เคร่ืองมือท่ีสร้างขึ้นสามารถนาไปใช้ในการเรียนการสอนและการวิจัยด้านพฤติกรรมสัตว์ไ ด้ (วทิ วัสจันพทิ ักษแ์ ละคณะ, 2556)

6 บทท่ี3 วิธีกำรดำเนนิ งำน 3.1 ข้นั ตอนกำรดำเนินงำน 3.1.1 สงั เกตปญั หาเพอ่ื เลอื กหัวข้อโครงงาน 3.1.2 เขา้ พบครูทปี่ รึกษาเพือ่ หาแนวทางการทาโครงงาน 3.1.3 ศึกษาข้อมลู ท่ีเกี่ยวข้องกับโครงงาน 3.1.4 เขียนเค้าโครงโครงงานเพือ่ เปน็ แนวทางในการดาเนินงาน 3.1.5 ออกแบบชิน้ งานและจดั เตรียมวสั ดุ 3.1.6 ดาเนนิ การทาชิน้ งาน 3.1.7 นาชน้ิ งานทไ่ี ด้ไปทดลองใช้งาน 3.1.8 ปรบั ปรงุ แก้ไขชน้ิ งานและนาเสนอ 3.2วัสดุ-อุปกรณ์ 3.2.1 เซนเซอร์ ตรวจจับการเคลอ่ื นไหว 3.2.2ถังขยะสาเร็จรปู 3.2.3 กาวรอ้ น 3.2.4 ถา่ นไฟฉาย 3.2.5Servo Motor (SG90) 3.2.6Arduino UNOR3 3.2.7โฟโตบ้ อร์ด 3.3 วิธปี ระดษิ ฐ์ 3.3.1 ศกึ ษาและออกแบบวงจร 3.3.2 ดาเนนิ การต่อวงจรและอุปกรณต์ า่ งๆตามทอี่ อกแบบไว้ 3.3.3 เขียนโคด้ ส่งั การ ในโปรแกรมอาดยุ โน่ 3.3.4 ประกอบอาดุยโนใ่ ส่ถังขยะ 3.3.5 ทดลองใชง้ าน 3.3.6 ตรวจสอบและแกไ้ ข

7