ตู้ฟักไข่พลังเทอร์โมอิเล็กทริกอัจฉริยะ
- ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
วรัญญู วันนา, ชนิภรณ์ สุขรักษ์
- อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์
สุนทร โชครื่นเริง
- โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์
- ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์
บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์
1.ที่มาและความสำคัญของนวัตกรรม
พลังงานทางเลือก เป็นพลังงานทดแทนการใช้พลังงานจากน้ำมันเชื้อเพลิงจาก
ซากดึกดำบรรพ์ เป็นพลังงานสะอาดที่จะช่วยรักษาสภาพสิ่งแวดล้อม อาทิ พลังงานที่ได้จากแสงอาทิตย์ พลังงานที่ได้จากลม พลังงานที่ได้จากการไหลของน้ำ เป็นต้น ในปัจจุบันยังมันวัตกรรมที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อให้เลือกใช้เป็นพลังงานทางเลือก เช่น พลังงานจากแผ่นเทอร์โมอิเล็กทริก พลังงานจากแผ่นพียโซอิเล็กทริก เป็นต้น
แผ่นเทอร์โมอิเล็กทรอนิกหรืออุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก (thermoelectric devices) เป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ และในทางกลับกันก็ยังสามารถเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานความร้อนได้เช่นเดียวกัน
จากปรากฏการณ์ข้างต้นของอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก ผู้จัดทำมีความต้องการนำพลังงานความร้อนที่ได้จากอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกมาใช้ในการสร้างนวัตกรรมที่สามารถมีผลต่อการพัฒนาให้สังคมได้เจริญต่อไป
ตู้ฟักไข่ ก็เป็นนวัตกรรมหนึ่งที่มีความสำคัญต่อการปศุสัตว์ในปัจจุบัน และมีอุปกรณ์ฟักไข่จำหน่ายในท้องตลาดในราคาที่สูงและใช้พลังงานความร้อนจากขดลวดความร้อน (heater) ซึ่งตู้ปักไข่ในท้องตลาดใช้ไฟฟ้าที่มากและไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ได้
2.วัตถุประสงค์ในการทำนวัตกรรม
2.1.เพื่อศึกษาการนำอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กตริก ใช้แทนขดลวดความร้อนที่ใช้กับตู้ฟักไข่ที่มีการ
จำหน่ายทั่วไปตามท้องตลาด
2.2.เพื่อศึกษาการใช้บอร์ดควบคุมอัตโนมัติในการควบคุมการทำงานของตู้ฟักไข่
2.3.เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพเชิงความร้อนในเทอมของอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน
(EER)
3.หลักการหรือแนวคิดทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี ที่จะใช้ในการทำนวัตกรรม
3.1.แผ่นเทอร์โมอิเล็กทรอนิกหรืออุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก (thermoelectric devices) เป็น
อุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานไฟฟ้าได้ และในทางกลับกันก็ยังสามารถเป็นอุปกรณ์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานความร้อนได้เช่นเดียวกัน ดังนั้น เราจึงนำความร้อนที่ได้จากอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกมาใช้สร้างนวัตกรรมที่ต้องใช้ความร้อนหรือใช้ความอบอุ่น
3.2.โมดูลควบคุมอุณหภูมิและความชื้นดิจิตอล แสดงผล High Precision Dual Output แผง
ควบคุมอุณหภูมิและความชื้น เป็นโมดูลทีใช้ควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ในตู้ฟักไข่ผ่านเซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ในตู้ฟักไข่
3.3.บอร์ด KidBright เป็นบอร์ดสมองกลฝังตัวที่สามารถทำงานตามชุดคำสั่ง โดยผู้จัดทำสามารถ
สร้างชุดคำสั่งผ่านโปรแกรม KidBright IDE บนคอมพิวเตอร์ โดยการลากบล็อกคำสั่งมาวางต่อกัน (Drag and Drop) ชุดคำสั่งที่ถูกสร้างดังกล่าวจะถูกส่งไปที่บอร์ด KidBright ให้ทำงานตามที่โปรแกรมไว้ เช่น รดน้ำต้นไม้ตามระดับความชื้นที่กำหนด หรือเปิด-ปิดไฟตามเวลาที่กำหนด เป็นต้น
3.4.แผงฟักไข่ที่สามารถปรับองศาของไข่ในแผงผ่านมอเตอร์ทุกๆ 1 ชั่วโมง ควบคุมผ่านบอร์ด
สมองกลฝังตัว KidBright
4.การออกแบบนวัตกรรม แบ่งออกเป็น
4.1.การออกแบบเป็นภาพร่างหรือแผนผังของนวัตกรรม
4.2.อธิบายการทำงานของนวัตกรรม
ตู้ฟักไข่อัตโนมัติพลังเทอร์โมอิเล็กทริก เป็นตู้ฟักไข่ที่อาศัยความร้อนจากอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก โดยใช้พลังงานไฟฟ้า 220V จากไฟบ้าน ผ่านหม้อแปลงไฟฟ้าให้เป็น 12V ใช้สำหรับอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกส์และพัดลม การควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ ใช้เซนเซอร์ตรวจวัดอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ ส่งข้อมูลไปยังโมดูลควบคุมอุณหภูมิและความชื้นดิจิตอล แสดงผล High Precision Dual Output แผงควบคุมอุณหภูมิและความชื้น โดยปรับอุณหภูมิอยู่ในช่วง 37.5-38.0 องศาเซลเซียสและความชื้นสัมพัทธ์อยู่ในช่วง 60-65% โดยสังเกตผลแสดงหน้าจอแสดงผลของโมดูล การปรับมุมองศาของแผงไข่ทุกๆ
1 ชั่วโมง ด้วยใช้มอเตอร์ไฟฟ้า 220V ควบคุมการปรับมุมโดยการสั่งการปิด-เปิดระบบการทำงานด้วยบอร์ดสมองกลฝังตัว KidBright
5.จุดเด่นหรือความคิดสร้างสรรค์ของนวัตกรรม
ตู้ฟักไข่พลังเทอร์โมอิเล็กทริกอัตโนมัติ ขนาด 16 หลุม เป็นตู้ฟักไข่อัตโนมัติ ใช้ความร้อนที่ให้ความ
อบอุ่นภายในตู้ฟักจากอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริก ที่สามารถควบคุมอุณหถูมิและความชื้นด้วยโมดูลควบคุมอุณหภูมิและความชื้นดิจิตอล แสดงผล High Precision Dual Output แผงควบคุมอุณหภูมิและความชื้น ควบคุมการปรับมุมองศาของแผงไข่ด้วยบอร์ดสมองกลฝังตัว KidBright
6.ประโยชน์และแนวทางในการนำนวัตกรรมไปประยุกต์ใช้
ตู้ฟักไข่พลังเทอร์โมอิเล็กทริกอัตโนมัติ ขนาด 16 หลุม ที่ผ็จัดทำได้สร้างขึ้นนี้ สามารถนำไปใช้ฟักไข่สำหรับไข่ของสัตว์หลายชนิด ด้วยการปรับและควบคุมอุณหภูมิและความชื้นด้วยเซนเซอร์และโมดูลควบคุมอุณหภูมิและความชื้นดิจิตอล แสดงผล High Precision Dual Output แผงควบคุมอุณหภูมิและความชื้น จึงสามารถปรับสภาพให้เหมาะสมกับการฟักไข่ของสัตว์ได้หลายชนิด ดังตารางต่อไปนี้