ระบบตรวจจับตัวอ่อนแมลงวันในชมพู่แบบไม่ทำร้ายเนื้อผิวโดยใช้แสงอินฟราเรด

ชื่อนักเรียนผู้จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

ธัมคูณ นิธีกุลวัฒน์, ณัฐนันท์ ชินวรกิจ, ธรรมปพน ชีวรุ่งเรืองสกุล

อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานวิทยาศาสตร์

สมพร บัวประทุม, จีรวรรณ บัวประทุม

โรงเรียนที่กำกับดูแลโครงงานวิทยาศาสตร์

โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์

ปีที่จัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์

พ.ศ. 2564

บทคัดย่อโครงงานวิทยาศาสตร์

ชมพู่ซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจของประเทศไทย มักพบการรบกวนและถูกทำลายโดยแมลงศัตรูพืชมากมาย สำหรับประเทศไทยที่เป็นประเทศที่มีเศรษฐกิจขึ้นอยู่กับการเกษตรกรรมจึงถือเป็นปัญหาอย่างมาก แมลงที่พบเจอได้มากที่สุดคือ แมลงวันผลไม้ (Fruit fry) ผลไม้ที่เน่าเสียจะร่วงตกสู่พื้น ไม่สามารถนำไปขายหรือรับประทานได้ เกษตรกรจึงมีการสังเกตผิวของผลไม้เพื่อหารอยยุบบนผิวผลไม้ แต่เนื่องจากการสังเกตผิวของผลไม้ด้วยตาของมนุษย์มีความคลาดเคลื่อนที่สูงมาก และการใช้สายตาตรวจสอบผลผลิตหลังการเก็บเกี่ยวที่มีจำนวนมากจะมีประสิทธิภาพต่ำอีกด้วย ทำให้คณะผู้วิจัยต้องการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยไม่ทำร้ายเนื้อผิวเพื่อนำผลไม้ไปขายต่อได้ และจากหลักการของเทคโนโลยีเนียร์อินฟราเรดสเปกโตรสโกปี (NIR spectroscopy) จะอาศัยการดูดกลืนของแสงที่แตกต่างกันของเนื้อเยื่อตัวอ่อนของแมลงวันกับผลไม้ที่มีโครงสร้างเคมีที่ต่างกัน ผลไม้จะมีเนื้อเยื่อประกอบด้วยเซลลูโลสเป็นหลัก ในขณะที่ตัวอ่อนแมลงวันจะมีส่วนประกอบเป็นฮีโมลิมพ์ ไขมัน ไคติน เมื่อแสงอินฟราเรดผ่านสารเหล่านี้ก็จะสามารถวัดค่าการดูดกลืนแสงที่แตกต่างกันและสามารถจำแนกระหว่างผลไม้ที่มีแมลงและไม่มีแมลงได้

ดังนั้น ในโครงการจึงได้ศึกษาการใช้หลักการดูดกลืนแสงอินฟราเรด มาใช้ในการตรวจจับแมลงในผลไม้

ในการศึกษาจะใช้ Infrared Transmitter Module และ Infrared Receiver ในการส่งและรับแสงอินฟราเรด โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Mega 2560 ในการควบคุมและเก็บข้อมูล ตัวอย่างแบ่งเป็น 2 ชุดคือ ชมพู่ที่ไม่มีแมลงและชมพู่ที่มีการผ่าและใส่ตัวอ่อนแมลงวันเพื่อจำลองการชอนไชของตัวอ่อนภายใน เมื่อเอาตัวอย่างทั้งสองไปวางระหว่าง Infrared Transmitter Module และ Infrared Receiver Module ก็จะสามารถบันทึกค่าการดูดกลืนแสง (Absorbance) ที่ผ่านผลไม้ออกมาผ่าน Arduino Mega โดยแปลงจากค่า analog และส่งค่าไปยัง Microsoft Excel หลังจากนั้นจะนำค่าการดูดกลืนแสงมาวิเคราะห์เพื่อคำนวณหาค่ามาตรฐาน และนำค่ามาตรฐานไปทดสอบกับชมพู่ต่อไป

จากการทดสอบจะได้ว่า IR Transmitter Module ไม่สามารถส่องผ่านเนื้อชมพู่สุกที่มีความหนามากกว่า 6 ซม. ได้ แต่หากส่องผ่านชมพู่ดิบที่ยังมีขนาดเล็กไม่เกิน 3 ซม. จะสามารถวัดค่าการดูดกลืนแสงได้ และผลที่ได้คือชมพู่ที่มีตัวอ่อนแมลงวันอยู่จะวัดค่าการดูดกลืนแสงได้สูงกว่าชมพู่ที่ไม่มีแมลงอยู่ ความแตกต่างนี้กล่าวได้ว่า การใช้อินฟราเรดส่องผ่านผลไม้สามารถแยกแยะระหว่างผลที่มีและไม่มีแมลงได้หากความเข้มของ IR Transmitter Module สูงพอที่จะผ่านความหนาของเนื้อผลไม้ได้