Intelligent lighting

โครงงานส่งิ ประดิษฐ์ โรงเรยี นอเิ ลก็ ทรอนิกส์ กองวิทยาการ กรมอิเลก็ ทรอนกิ สท์ หารเรอื ชอ่ื หวั ขอ้ โครงงานเรอ่ื ง ระบบเปิด-ปดิ ไฟอจั ฉริยะ (Intelligent lighting)

จดั ทาโดย นรจ.ธนวฒั น์ โสปันหริ นรจ.นพิ ฐิ พนธ์ ไพรเหลอื งดี นรจ.สรุ เกียรต์ิ เพ็ญวิจติ ร นรจ.สนธยา ดอกไม้ นรจ.นที หนมู นต์ ครูทีป่ รกึ ษาโครงงาน ร.อ.สุชิน มขุ ศรี ครทู ี่ปรึกษาหลัก พ.จ.อ.นเรศน์ แสงม่วง ครทู ป่ี รกึ ษารว่ ม พ.จ.ท.สันตสิ ขุ วงษ์ตระ ครูทป่ี รึกษารว่ ม

หลกั การเเละเหตผุ ล เนือ่ งจากในปจั จบุ ันไดม้ ีการพฒั นาสิ่งของตา่ งๆใหม้ ีความก้าวหน้ามาก ยง่ิ ขึน้ จนทกุ วนั น้ไี ด้มเี ครื่องใชท้ ีเ่ ปน็ อเิ ล็กทรอนกิ สม์ ากมายต่างๆ เพราะความเปน็ อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์นัน้ สามารถทาใหเ้ ราได้รบั ความสะดวกยิ่งขึ้น จนทาใหเ้ ราเกดิ ความสบายเลยทา ให้ลืมปดิ การใช้งานต่างๆของอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์เหลา่ นน้ั และผลที่ตามมานั้นก็คอื ทาให้ค่าใช้จ่ายเราเพิ่มมากขึ้น เราทราบถงึ ปัญหาเช่นน้ี แลว้ เราก็ไดศ้ กึ ษาค้นคว้าหาวิธจี ะทาให้ชว่ ยลดปญั หาเหลา่ น้ันจนหมดไปได้

ทีม่ าและความสาคญั ของโครงงาน ปัจจุบันได้มีการพฒั นาเทคโนโลยีให้มคี วามก้าวหนา้ มากขึน้ ทาให้มคี วามสะดวกใน ชวี ติ ประจาวนั ทางคณะผูจ้ ัดทาโครงงานระบบเปิด-ปดิ ไฟอัจฉริยะ เพื่อความสะดวก และประหยัดพลังงานมากกวา่ แบบท่ีใช้ในปัจจุบนั เนื่องจากระบบที่ใช้ในปจั จุบนั เรา ต้องทาการเปิด-ปิดแบบ Manualซึ่งอาจจะทาให้เราลืมการปิดสวิตซ์ ทาให้เสีย พลงั งานและเงินโดยไม่จาเป็น

วัตถุประสงค์ เพอื่ สร้างระบบเปิด-ปิดไฟอจั ฉริยะแทนระบบเดิม(เปิด-ปิด แบบใช้คน ควบคุม) เพื่อลดคา่ ไฟ ขอบเขต สรา้ งเคร่ืองตน้ แบบระบบเปิด-ปดิ ไฟอจั ฉริยะ 3 ชดุ เพอ่ื ติดต้ังบริเวณหนา้ โรงเรยี นอิเลก็ ทรอนกิ สไ์ ปถึงสามแยกร้านคา้ ระยะทาง44 เมตร ประโยชน์ท่คี าดว่าจะได้รับ ใช้พลังงานนอ้ ยลง อายุการใชง้ านของหลอดไฟนานขนึ้

ทฤษฏีท่เี ก่ียวขอ้ ง สิง่ แรกของการทาโครงงานนที้ ี่จาเปน็ อย่างยงิ่ ในการประกอบส่วนต่างๆของหลอดไฟ ใหส้ ามารถเขยี นโปแกรมควบคมุ การทางานระบบเปิด-ปิดไฟอัตโนมตั ิใหส้ ามารถทางาน ได้ตามวัตถุประสงค์ในการวิเคราะห์ข้อมูลในส่วนน้ันๆทางกลุ่มได้จัดทาโครงงาน ตามลาดบั หวั ขอ้ ดงั ต่อไปน้ี 1. หลักการทางาน PIR (Passive Infrared Ranging) MOTION SENSOR 2. หลกั การทางานหลอด LED (Light Emitting Diode) 3. หลกั การเขียนโปแกรม ARDUINO 4. อปุ กรณ์ตรวจจับแสงชนดิ โฟโต้ไดโอด (Photo diode) 5. Relay

หลกั การทางาน PIR MOTION SENSOR ตรวจจบั ความเคล่ือนไหวจากความร้อน เมือ่ มีคนเดินผ่านก็จะจบั ค่าความ ร้อนทเ่ี ปล่ยี นแปลง แล้วส่งคา่ สัญญาณมีไฟออกมา ในกรณีทไี่ มม่ กี าร เปลยี่ นแปลงสง่ คา่ ไม่มไี ฟ ออกมา เราสามารถนาคา่ นไ้ี ปส่งั ควบคุม Arduino ได้ สามารถปรบั เวลาหน่วงเวลาในการตรวจจบั ครง้ั ตอ่ ไปได้ ปรับระยะทางการ ตรวจจบั ได้ 3-7 เมตร มีชอ่ งใหต้ ่อ LDR เพม่ิ เพ่อื ใหท้ างานตรวจจับตอน กลางคืน ภาพ PIR Motion Sensor ตอ่ กบั บอรด์ Arduino

หลักการทางานหลอด(Light Emitting Diode)LED เปน็ หลอดท่ใี ช้ทดแทน หลอดฟลูออเรสเซนต์ 1.2m ขนาด 36W (ซุปเปอร์ ข้ัวเขยี ว) โดยไมต่ อ้ งใช้ บลั ลาสต์ และสตาร์ทเตอร์ ตวั หลอดระบายความร้อน ออกมาน้อย จงึ ไม่ทาใหเ้ ครื่องปรับอากาศทางานหนัก ใชแ้ สงทส่ี วา่ ง เหมาะ สาหรบั ใชใ้ น สานักงาน บ้านเรอื น ฯลฯ รกั ษาสภาพแวดล้อม ไมป่ ล่อยมลพษิ ไม่มีรงั สี UV ประหยัดไฟ คนื ทุนเร็ว อายกุ ารใชง้ านยาวนานกวา่ 50,000ช่วั โมง ภาพหลอด LED

หลักการโปแกรม ARDUINO PRO MINI Arduino เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์ตระกูล AVR ที่มีการพัฒนาแบบ OpenSourceคือมีการเปิดเผยข้อมูลทั้งด้าน Hardware และSoftware ตัว บอร์ด Arduino ถูกออกแบบมาให้ใช้งานได้ง่าย ดังน้ันจึงเหมาะสาหรับผู้เร่ิมต้น ศึกษา ท้ังน้ีผู้ใช้งานยังสามารถดัดแปลง เพ่ิมเติม พัฒนาต่อยอดทั้งตัวบอร์ดหรือ โปรแกรมต่อได้อกี ด้วย ภาพ บอร์ด Arduino

Ambient Light Sensor การทางาน แปลงความเขม้ แสงเป็นแรงดัน o/p ไฟใช้งานในวงจร ตอบสนองสูงตอ่ รงั สอี ินฟาเรด กระจ่ายกระแสไฟฟา้ ต่า ภาพ Ambient Light Sensor

5. Relay อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ท่ีทาหน้าท่ีเป็นสวิตซ์ตัด-ต่อวงจร โดยใช้ แม่เหลก็ ไฟฟ้าและการทจี่ ะให้มนั ทางานก็ตอ้ งจา่ ยไฟใหม้ ันตามท่ีกาหนด เพราะ เมื่อจ่ายไฟให้กับตัวรีเลย์ มันจะทาให้หน้าสัมผัสติดกัน กลายเปน็ วงจรปิด และ ตรงข้ามทันทีที่ไม่ได้จ่ายไฟให้มัน มันก็จะกลายเป็นวงจรเปิด ไฟท่ีเราใช้ป้อน ให้กับตัวรีเลย์ก็จะเป็นไฟที่มาจาก เพาเวอร์ฯ ของเครื่องเรา ดังนั้นทันทีที่เปิด เครอ่ื ง กจ็ ะทาให้รีเลย์ทางาน ภาพ Relay

บทที่ ๓ วัสดแุ ละอุปกรท์ ใ่ี ช้ในการจัดทาโครงงาน ได้แก่ 1.ADAPTER POWER SUPPLY 2.(PIR)Passive Infrared Ranging MOTION SENSOR 3.หลอดLED PSP T8 28W 4.สายไฟ VAF 2X1.5 5.BOARD ARDUINO PRO MINI 6.Ambient Light Sensor 7.Resistor 8.Transistor 9.Relay

วิธกี ารทาโครงงาน 1.คิดหวั ขอ้ โครงงานเพ่อื นาเสนอครทู ่ปี รษึ าโครงงาน 2.ศกึ ษาคน้ ควา้ ข้อมูลเรือ่ งที่สนใจคอื เรอ่ื ง ระบบเปดิ – ปดิ ไฟอัตโนมตั ิ ว่ามี เน้ือหามากนอ้ ยเพียงใด 3.ศึกษาการเขียนโปรแกรม Arduino การทางานของ Infrared Motion sensor การทางานของหลอด ฟอู เซสเซนต์ 4..สบื คน้ และหาขอ้ มลู ของวิธกี ารตดิ ตัง้ และนามาประยกุ ตใ์ ช้ 5.นาอปุ กรณม์ าสรา้ งชิ้นงานตามทอ่ี อกแบบไว้ 6.นามาสรปุ และจัดทารปู เลม่ โครงงาน

แบบวงจร ระบบเปดิ -ปดิ ไฟอจั ฉรยิ ะ(Intelligent lighting)

Block Diagram

ตารางผลการทดลอง (โดยใชห้ ลอดไฟ1หลอดท้งั 2ชนดิ ) สตู รท่ใี ชใ้ นการคานวณ WXhr./1000 อปุ กรณก์ ารทดสอบ -หลอดฟลูออเรสเซนต์จานวน1หลอด 38W -หลอดLEDจานวน1หลอด 28W แสงจากหลอดทงั้ 2 ชนดิ มีความสว่างใกล้เคียงกัน ระยะเวลาการทดลอง 1เดอื น 6เดือน 12เดอื น 1.หลอดฟลูออเรสเซนต์แบบเดมิ 10บาท 60บาท 120บาท 2.หลอดLEDทีม่ ชี ดุ วงจรเปดิ -ปดิ ไฟอัตโนมตั ิ 5บาท 30บาท 60บาท

การทางานของหลอดไฟ แบบเกา่ -ระยะเวลาการทดลองใชเ้ วลา ตงั้ แต่ 1800-0600 เปน็ เวลา 12 ชวั่ โมง โดยแบบ เก่า จะเปดิ ไวท้ ั้งคืน -จึงพบวา่ การทดลองแบบ เก่า ใชร้ ะยะเวลาในการใชง้ านทัง้ หมด 12ช่วั โมง

ตารางบนั ทึกการทางานของหลอดไฟแบบใชร้ ะบบ เปดิ -ปิดไฟอจั ฉริยะ ตง้ั แต่เวลา1800-0600 ขณะเวลา คนเดินผา่ น(ครง้ั ) ไฟติด(คร้งั ) ระยะเวลาท่ีไฟติด (นาท)ี 1800-2000 2 3 10 2000-2200 2 10 2200-0000 2 3 10 0000-0200 2 3 10 0200-0400 2 3 10 0400-0600 2 3 10 12 3 60 รวม 18

สรุปผลการทดลอง ระบบแบบเกา่ นน้ั จะใช้เวลาในการใชง้ านท้งั หมด 12 ชั่วโมง ระบบแบบใหมจ่ ะใชเ้ วลาในการใช้งานเปน็ เวลา 90 นาที สรปุ ว่าแบบใหม่นั้นประหยัดระยะเวลาในการใชง้ านไดด้ กี ว่าแบบ เกา่ โดยการต้องเปดิ -ปดิ เอง โดยท่แี บบใหมน่ ้ันไมต่ ้องคอยทจี่ ะปิดไฟเอง

สรปุ ผลการดาเนนิ โครงงาน โครงงานเรือ่ ง ระบบเปิด-ปดิ ไฟทางอจั ฉริยะ ดาเนนิ งานตามขนั้ ตอนการ ดาเนนิ งานทเ่ี สนอในบทที่ 3 แลว้ ได้ทาการพัฒนาผลงาน โดยผลิตผลงานออกมา รูปแบบของการนาเสนอ จากนน้ั ได้นาเสนอเผยแพรผ่ ลงาน ผา่ นการสาธติ ท้ังน้ี ผลงานที่นาเสนอท่อี ยูใ่ นรูปแบบการนาเสนอชิ้นงาน ตลอดจนสามารถนาความรู้ ที่ได้ จากการทาโครงงานไปประยกุ ต์ใช้ในชวี ติ ประจาวนั การนาเสนอผลงาน ดงั กล่าว ในการจัดทาโครงงานในคร้ังน้ี เน้อื หาข้อมูลท่ีใช้ประกอบการจัดทา รวบรวมจาก แหล่งอา้ งองิ ทเ่ี ชอ่ื ถอื ได้

ปญั หา อุปสรรค และแนวทางในการพฒั นา 1.การติดตั้งตอ้ งใช้ความรอบในการเดนิ สาย 2.ระยะของตัว PIR MOTION SENSOR 3--7M 3.มุมของตัว PIR MOTION SENSOR : <140°

ภาพการทางาน