เทคโนโลยีเซนเซอร์เพื่อการเกษตร

95

ภาพท่ี 9.13 แสดงโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ใชง้ านอุปกรณ์ตรวจวดั อุณหภูมิความชื้น DHT11

ภาพที่ 9.14 แสดงค่าความช้ืนสมั พทั ธ์ และคา่ อุณหภูมิในอากาศ ผา่ นทางหน้าต่าง Serial Monitor

9.4 การประยุกตใ์ ช้งานอปุ กรณ์ตรวจวัดอุณหภมู คิ วามชนื้ กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์

การประยุกต์ใชง้ านอุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภมู คิ วามชน้ื กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์สามารถนาํ มา ประยุกต์
ในการสรา้ งเคร่ืองวดั ความชื้นสมั พทั ธ์ในอากาศ และเคร่ืองวดั ค่าอุณหภูมใิ นอากาศ ใหแ้ สดงผลออกมาทาง
จอแสดงผลแบบ LCD สามารถนาํ มาประยุกต์ใช้งานในการสรา้ งเคร่อื งควบคมุ ความชนื้ และ อณุ หภมู ิในห้องที่
ต้องการควบคุมอณุ หภมู ิ และความชื้น เช่น ในห้องทดลอง หอ้ งควบคมุ อากาศ เปน็ ต้น โดย การการตดั ระบบ
เมอ่ื ความชื้น และอุณหภมู ิเกนิ กวา่ คา่ ที่กาํ หนด โดยมีตวั อย่างการประยุกต์ใช้งานอุปกรณ์ ตรวจวดั อุณหภูมิ

หลักสตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พ่ือการเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

96
ความชน้ื กับไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนี้ การประยุกตใ์ ช้งานอปุ กรณ์ตรวจวัดอณุ หภูมิความช้ืน DHT11 แสดงผล
ผา่ นจอ LCD

ในการประยุกต์ใช้งานอุปกรณ์ตรวจวัดอณุ หภมู คิ วามชนื้ DHT11 แสดงผลผา่ นจอ LCD เพื่อทาํ เป็น
เคร่อื งวัดอุณหภมู ิและความชื้นในอากาศ จะใช้อุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภมู คิ วามชน้ื DHT11 และ จอแสดงผล
แบบ LCD ขนาด 2x16 แบบอนุกรมผ่านทางบัส 12C แสดงเปน็ ค่าอุณหภมู ิ และคา่ ความช้นื ใน อากาศออกมา
ดงั วงจรตอ่ ไปนี้

ภาพที่ 9.15 แสดงวงจรการประยกุ ต์ใช้งานฐานเวลาจริงในการทําเป็นนาฬกิ าดิจิตอลแสดงผลผ่านจอ LCD

ภาพที่ 9.16 แสดงโปรแกรมการใชง้ านอุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภมู คิ วามช้นื DHT11 แสดงผลผา่ นจอ LCD

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพือ่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

97

ภาพท่ี 9.16 แสดงโปรแกรมการใช้งานอปุ กรณ์ตรวจวัดอุณหภมู ิความชืน้ DHT11 แสดงผลผา่ นจอ LCD
แบบทดสอบการใชง้ านอุปกรณ์ตรวจวัดอุณหภูมคิ วามช้ืน

1.) จงอธิบายความหมายของอปุ กรณ์ตรวจวัดอณุ หภูมิความชนื้
2.) จงอธิบายหลกั การทำงานของอุปกรณต์ รวจวัดอุณหภูมิความช้นื DHT
3.) จงวาดแผนภาพการต่อวงจรอุปกรณต์ รวจวัดอุณหภมู คิ วามชน้ื กบั ไมโครคอนโทรลเลอร์
4.) จงยกตวั อย่างการประยกุ ตใ์ ชอ้ ุปกรณ์ตรวจวดั อณุ หภมู ิความช้นื กับไมโครคอนโทรลเลอร์

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พือ่ การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

98

บทที่ 10
การวดั คา่ กรดดา่ งและสารอาหาร

วตั ถุประสงค์

1. เพื่อให้มคี วามรู้ความเข้าใจในการเขยี นโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยโปรแกรม Arduino
เพ่อื ใช้งานอุปกรณ์อุปกรณต์ รวจวัดคา่ pH ของนำ้ ในแปลงผกั

บทนำ

ในปจั จุบันการปลกู ผกั ในระบบไฮโดรโปนกิ ส์ (Hydroponics) กาลงั ได้รบั ความนยิ มเป็นอย่างมาก ซง่ึ
การปลูกผักโดยไมใ่ ชด้ ิน นบั เป็นวธิ กี ารใหมใ่ นการปลูกผัก โดยเฉพาะการปลูกผักที่ใช้เป็นอาหาร เน่อื งจาก
ประหยดั พืน้ ท่ี และไม่ปนเป้ือนกับสารเคมีตา่ งๆ ในดิน ทาใหไ้ ด้ผักที่สะอาดเป็นอาหาร อีกทั้งยังมีเทคนคิ การ
ปลูกผักแบบไร้ดนิ หลากหลายวธิ ดี ว้ ยกัน ซง่ึ นักวิจัยด้านเมตาบอลซิ ึมของพชื ไดค้ ้นพบวา่ พืชจะดูดซึม
สารอาหารมาเปน็ ไอออนในน้า ซงึ่ มีโครงสรา้ งไม่ซบั ซ้อน ในสภาพตามธรรมชาตินัน้ ดนิ จะทาหน้าท่ีเป็นแหล่ง
สารอาหาร แตด่ นิ เองนน้ั ไมจ่ าเปน็ ต่อการเตบิ โตของพชื เมื่อสารอาหารในดนิ ละลายไปกับนา้ รากของพืชก็จะ
สามารถดดู ซึมสารอาหารนนั้ ได้ เม่อื ใสส่ ารอาหารทจี่ าเปน็ สาหรับพืชไว้ในแหลง่ น้าทส่ี รา้ งขน้ึ ก็ไมจ่ าเป็นต้องใช้
ดนิ เพอื่ เปน็ แหลง่ อาหารของพืชอกี ตอ่ ไป พืชและผัก ส่วนใหญ่จะเติบโตดว้ ยวธิ ีไฮโดรโปนิกส์ได้ แตเ่ ติบโตไดด้ ี
มากน้อยแตกต่างกัน

10.1 การปลูกพชื แบบไฮโดรโปนกิ ส์

การปลูกพชื แบบไฮโดรโปนกิ ส์ หรอื การปลูกพืชไร้ดนิ (Soilless Culture) เปน็ การปลกู พชื ใน
สารละลายธาตอุ าหารพชื (Water culture หรือ Hydroponics) เปน็ การปลกู พืชโดยให้รากแชใ่ นสารละลาย
ธาตุอาหารพชื และบางส่วนสมั ผัสอากาศ (Aeroponics) หรือเปน็ การปลูกพืชบนวสั ดทุ ไี่ ม่ใช่ดนิ และรดดว้ ย
สารละลายธาตอุ าหารพชื หรือน้าปยุ๋ (Substrates)

ภาพที่ 10.1 แสดงการปลูกพืชไรด้ นิ (Soilless Culture) อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพื่อการเกษตร

99

ขอ้ ดขี องการปลูกพชื แบบไฮโดรโปนิกส์
• มีการจัดปจั จยั ตา่ ง เชน่ น้า ธาตอุ าหาร แสง และอุณหภูมใิ หแ้ ก่พชื อยา่ งเหมาะสม พชื จงึ เจรญิ เติบโต
เรว็ ผลผลติ มากและสมา่ เสมอ สะอาด มคี ุณภาพดี และปลกู ไดต้ ่อเน่ืองตลอดปี
• สามารถปลูกได้ในพนื้ ท่ีไมม่ ีดิน หรือดินไม่เหมาะสมต่อการปลกู พชื ทาให้การใชน้ ้า ใช้ปุ๋ยเป็นไปอยา่ ง
มีประสทิ ธภิ าพ
• การควบคมุ โรค แมลงศัตรูพืชทาได้ง่ายกว่าพืชปกติ

ขน้ั ตอนการปลกู ผกั ไฮโดรโปนกิ ส์

ภาพที่ 10.2 แสดงตวั อย่างชนดิ ผกั ทเ่ี หมาะกับการปลูกผักไฮโดรโปนิกส์

1. การเตรยี มพืน้ ท่แี ละโตะ๊ ปลกู ประกอบโตะ๊ ปลกู และติดต้ังตามวิธีการประกอบชุดไฮโดรโปนกิ ส์ และนาโต๊ะ
ปลกู มาวางในตาแหนง่ ที่ได้รบั แสงแดดอย่างน้อย 6 ชว่ั โมง/วนั

2. พันธ์ุและเมล็ดพนั ธุ์ผัก เมล็ดพนั ธผุ์ ักมี 2 ชนิดคือ
2.1 เคลือบดนิ เหนียว เนอื่ งจากเมล็ดผกั มขี นาดเล็ก ทาใหเ้ ปน็ อันตรายและสญู เสยี ได้งา่ ย จงึ มีการเคลือบ
เมลด็ ด้วยดนิ เหนียว เมล็ดทเี่ คลือบจะมีอายุการเก็บรักษาส้ัน เนือ่ งจากไดม้ ีการกระตุน้ การงอกมาแล้ว
แตจ่ ะสะดวกสาหรบั การใช้งาน
2.2 ไมเ่ คลือบ คือเมลด็ พันธ์ุปกติ

3. การเพาะต้นกล้า นาวสั ดปุ ลกู เชน่ เพอรไ์ ลท์ เวอร์มคิ ูไลท์ ใสถ่ ้วยเพาะและนาเมลด็ ผกั ใส่ตรงกลางถว้ ย
กลบเมล็ดและรดน้าให้เปยี กและเก็บไวใ้ นทปี่ ลอดภัย รดนา้ ทุกวัน ประมาณ 3-5 วัน เมลด็ เรมิ่ งอก และ
เริม่ ใหส้ ารละลายอ่อนๆ แทนนา้

4. การปลูกบนราง ขนาด 1.5 เมตร

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุน่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภัทราทร

100

4.1 ตัวอยา่ งเติมน้า 10 ลิตร และเตมิ สารอาหาร A และ B อยา่ งละ 100 ซีซี หรือ 10 ซีซี/น้า 1 ลติ ร
4.2 นาต้นกล้าท่ีแข็งแรง อายุประมาณ 2 สัปดาห์ ยา้ ยมาวางบนโตะ๊ ปลกู และเดินเครือ่ งปัม๊ นา้
5. การดูแลประจาวัน
5.1 รักษาระดบั น้าให้อยู่ในระดับควบคุมอยู่เสมอ เชน่ 10 ลิตร
5.2 ควบคุมค่า EC อยู่ระหว่าง 1-1.8 โดยเครอ่ื ง EC meter ปรบั ลดโดยการเพ่มิ น้า และปรับคา่ EC เพมิ่

โดยการเพิม่ ป๋ยุ กรณีไมม่ เี ครื่องวัดสามารถประมาณการเติมสารอาหาร A และ B ดงั ตาราง
5.3 ควบคุมค่า pH อยรู่ ะหวา่ ง 5.2-6.8 โดยเครอ่ื ง pH meter หรอื pH Drop test ปรบั ลดโดยการกรด

ฟอสฟอริก หรือกรดไนตริก (pH down) และปรบั คา่ pH เพ่ิมโดยการเติมโปตสั เซียมไฮดรอกไซด์
(pH up) ปริมาณ 2-3 หยด
6. การเกบ็ เกี่ยว เกบ็ เกยี่ วเมื่ออายุ 45 วนั

ภาพที่ 10.3 แสดงตวั อย่างการปลกู พืชแบบไฮโดรโปนิกส์

ประโยชนข์ องของการปลูกพืชไฮโดรโปนิกส์

การปลูกพชื แบบไฮโดรโปนกิ ส์มขี อ้ ดีคอื สามารถผลิตพชื ท่ีไดผ้ ลผลิตมากโดยใช้พ้นื ทนี่ ้อย หรอื ใช้พ้ืนท่ี
ไมเ่ หมาะสมที่จะทาการเกษตร ดงั นั้นจงึ สามารถเลอื กพนื ท่ีปลกู ใกลแ้ หล่งชมุ ชนได้ดี เนือ่ งจากสามารถผลิตได้
อยา่ งต่อเน่อื งและสามารถเพ่ืมรอบเวรการผลิต ซงึ่ การปลูกพืชบนดินจะทาได้ ยาก โดยปกติแล้วอายุการเก็บ
เกย่ี วจะเร็วกวา่ การปลูกบนดิน สามารถใชป้ ัจจัยการผลติ ไดอ้ ยา่ งมี ประสทิ ธิภาพและยังสามารถชว่ ยประหยดั
น้าและปยุ๋ ได้เปน็ อย่างดี ทีส่ าคัญคือสามารถตัดปัญหาเรื่อง การปนเป้ือนของดินและลดการใชส้ ารเคมีกาจัด
วชั พืช สว่ นข้อเสียกค็ ือมีการลงทุนเร่มิ จ้นค่อนข้างสูง ตอ้ งการการดูแลและจัดการมากกว่าการปลกู พชื บนดิน มี
ข้อดี- ข้อเสยี ของการปลูกพืชด้วยระบบไฮโดรโปนิกส์มดี ังต่อไปน้ี

หลกั สตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

101

ข้อดขี องการปลูกพชื ด้วยระบบไฮโดรโปนิกส์

1) ไม่ต้องใชด้ ิน เพราะดนิ ของโลกแต่ละท่จี ะมีความแตกต่างทัง้ แร่ธาตุและความร่วนซุย

2) นา้ ท่นี ามาใชใ้ นระบบ สามารถหมนุ เวียนกลบั มาใช้ใหม่ได้ เปน็ การประหยัดน้าถ้า เทียบกับปลูกพชื
ธรรมดา ทีน่ ้าจะซึมลงดนิ ชัน้ ลา่ งหมด
3) สามารถควบคมุ ปริมาณป๋ยุ หรอื แรธ่ าตุที่ให้พชื ได้
4) ไม่มแี รธ่ าตุ หรอื สารพิษสว่ นเกิน ท่มี ีผลกระทบให้ผลผลิตเปลย่ี นไป
5) สามารถควบคมุ โรคและแมลงได้ดกี ว่าการปลกู ในดนิ

ขอ้ เสียของการปลกู พืชดว้ ยระบบไฮโดรโปนิกส์
1) ค้มุ ค่าในระยะยาวแต่ต้องใชต้ ้นทนุ สูงในระยะแรก
2) การให้ปุย๋ น้าต้องมีปริมาณท่ีแมน่ ยา และการติดตัง้ ความยาวของท่อ ความลาดชนั ความเรว็ ของ
นา้ ตอ้ งมีความแมน่ ยา
3) กรรมวิธตี ้องมีความสะอาด เพราะควบคมุ การแพรก่ ระจายของเช้ือราได้ยากมาก
4) พชื แตล่ ะชนดิ จะตอ้ งการแรธ่ าตแุ ละตัวยดึ เกาะท่ีแตกตา่ งกัน
5) ต้องมีการควบคุมทีด่ ี ต้องระวงั ไมใ่ ห้ปุ๋ยแรธ่ าตุโดนแสงแดด เพราะแร่ธาตบุ างชนดิ จะตกตะกอน
หรอื เปลี่ยนคุณสมบัติเม่ือโดนแสง

10.2 การวัดคา่ ความเปน็ กรดด่าง (pH)

การรักษาหรือควบคุม pH เน่ืองจากค่าความเปน็ กรดดา่ งในสารละลายจะเป็นคา่ ที่บอกให้ทราบถึง
ความสามารถ ของรากทจ่ี ะดูดธาตุอาหารต่างๆ ท่ีอยใู่ นสารละลายธาตอุ าหารพืชได้ปกติแลว้ ควรรกั ษาค่าความ
เป็น กรดด่างท่ี 5.8-7.0 เพราะเป็นค่าหรือช่วงที่ธาตุอาหารพืชตา่ งๆ สามารถคงรปู ในสารละลายท่ีพชื นาไป
ใชไ้ ดด้ คี ่าความเป็นกรดด่างในสารละลายธาตอุ าหารพชื เปลี่ยนแปลงได้หลายสาเหตุ เชน่ การ เปล่ียนแปลง
เนอ่ื งจากการทร่ี ากพชื ดูดธาตุอาหารในสารละลายธาตุอาหาร แลว้ พชื ปลดปล่อย ไฮโดรเจน (H+) และไฮดรอก
ไซด์ (OH-) จากรากสสู่ ารละลายธาตอุ าหารพชื ทาให้ pH เปล่ยี นแปลง ไป เช่น

ประจไุ ฟฟา้ ลบ หรือแอนไอออน (anions) เชน่ ไนเตรท (N03-), ซลั เฟต (S04-), ฟอสเฟต (P04) แลว้
จะปลดปลอ่ ยไฮดรอกไซด์ (OH-) ส่สู ารละลายธาตุอาหาร

ประจไุ ฟฟา้ บวก หรอื แคตไอออน (cations) เชน่ แคลเซียม (Ca++), แมกนีเซยี ม (Mg++), โปแต
สเซียม (K+), แอมโมเนียม (NH4+) แล้วจะปลดปลอ่ ยไฮโดรเจน (H+) สสู่ ารละลาย ธาตอุ าหารปกตแิ ล้วธาตุ
อาหารในสารละลายธาตุอาหารพชื มปี ระจุไฟฟ้าบวกหรือแคตไอออน มากกว่าค่าชองประจุไฟฟา้ ลบหรือแอน
ไอออนแล้วคา่ ความเป็นกรดด่างจะลดลง ในขณะที่การดูดกิน แอนไอออนมากกวา่ แคตไอออนจะเพ่ิมความเป็น
กรดด่างใน สารละลายธาตอุ าหารพืชสาหรบั การให้ ธาตุอาหารบางชนิดทพี่ ชื ต้องการใชใ้ นปรมิ าณมาก คือ ธาตุ
ไนโตรเจน (Nitrogen, N) ซง่ึ มกี ารให้ท้ัง 2 รปู แบบ คือ ในรูปแบบของประจุลบในสารอาหารในรปู ของไนเตรส
(N03-) และใน รูปแบบของประจุบวกในสารอาหารในรูปของแอมโมเนียม (NH4+) นัน้ ตอ้ งพิจารณาถึง

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุน่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พอื่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

102

อัตราส่วนของสารนี้ใหด้ ี เพราะ จะมีอิทธิพลตอ่ การเปลี่ยนแปลงของความเปน็ กรดดา่ งและการใช้ประโยชน์
ชองพืชมากการปรับเพ่ือ ลดหรือ เพ่ิมคา่ ความเป็นกรดด่างนน้ั สามารถทาไดโ้ ดยเติมสารลงไปในสารละลาย
ธาตอุ าหารพชื (Jensen, M. H. and P. L. Collins, 1985)
การปรับเพ่ือลดค่าความเป็นกรดดา่ ง โดยการเติมสารใดสารหนึ่งตอ่ ไปน้ี ลงไปใน สารละลายธาตุ อาหารพชื
เชน่ Sulfuric acid (H2S04) หรอื Nitric acid (HN03) หรือ Hydrochloric acid (HCl) หรอื Acetic acid

การปรับเพ่ือเพ่ิมค่าความเป็นกรดดา่ ง ให้สงู ข้นึ ทาโดยการเตมิ สารใดสารหน่ึงต่อไปน้ี ลงไปใน
สารละลายธาตอุ าหารพชื เช่น Potassium hydroxide (KOH) หรอื Sodium hydroxide (NaOH) หรือ
Sodium bicarbonate หรือ Bicarbonate of soda (NaHC03)

การวดั คา่ พีเอช (pH) หรือความเป็นกรดดา่ ง ค่าความเปน็ กรดหรือด่างใช้มาตรในการวัดในหนว่ ยพี
เอช (pH) โดยมีค่าจาก 0 ถึง 14 ค่าในหน่วยพีเอชน้ีจะวดั กันด้วยความเขม้ ขน้ ของไฮโดรเจนไอออน โดยคิดเป็น
ค่าลบลอกาลิทึม โดยคา่ pH 7 ถอื ว่าเปน็ กลาง และถ้า pH ตา่ กว่า 7 ถือวา่ เป็นกรด และ pH มากกวา่ 7 กจ็ ะ
เป็นดา่ ง

คา่ pH มีบทบาทและเกยี่ วข้องกบั ของเหลวเกอื บทกุ ชนดิ สารละลายในรา่ งกายจะมีค่า pH ประมาณ
7.4 และจะเปลี่ยนแปลงไดเ้ ล็กน้อยในชว่ งของ 7.3 ถงึ 7.5 ถ้ารา่ งกายมีค่า pH มากกว่า หรือนอ้ ยกวา่ ท่กี ล่าวถงึ
นี้ ชวี ิตเราก็จะทนไม่ไดจ้ ะตอ้ งตาย การวัดคา่ pH จึงมีบทบาทสาคัญใน อุตสาหกรรมประเภทยา อาหาร
เครอ่ื งด่ืมอตุ สาหกรรมเคมี ฯลฯ

ภาพที่ 10.4 แสดงหลกั การที่ใชว้ ัดคา่ pH
หลกั การในการใชว้ ัดคา่ pH อาศยั หลักการแบ่งสารละลายสองส่วนดว้ ยเย่ือบางๆ ที่ เรียกว่า พอรัส
เมม-เบรน (porous membrane) โดยสารละลายสว่ นหนึง่ เปน็ สารละลายรู้ค่าความ เข้มขน้ ของไอออน ส่วน
สารละลายอกี ขา้ งหนึง่ เป็นสารละลายท่เี ราต้องการวัดค่าความเขม้ ขน้ เมอื่ ความเข้มขน้ ของา่ รละลาย สองด้าน
ไม่เทา่ กนั ครนั้ เม่ือเราชุบอเิ ล็กโตรดลงไปในแตล่ ะด้านข้างละอัน ผลท่ปี ระกฏก็คือสารละลาย ทงั้ สองชนดิ จะ
สร้างแรงเคลอื่ นไฟฟา้ เกิดความตา่ งศักดาขึ้นทีข่ ุ้ว อิเลก็ โตรด แรงเคล่ือนไฟฟ้าท่ีเกิดขึ้นระหวา่ งขั่วอเิ ล็กโตรด
จะวดั ไดต้ ามสมการ

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พื่อการเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

103

E = K-58 (pH) (มลิ ลโิ วลท์)
โดยที่ K เป็นคา่ คงที่ข้นึ อยู่กับชนดิ ของอิเล็กโตรด
E จะแปรค่าเปน็ เชิงเสน้ กบั (pH)
วศิ วกรใหค้ วามสนใจในการวดั คา่ pH แต่ปญั หาและรายละเอยี ดในการวัดเป็นเรื่องยงุ้ ยากมากท้ังน้ี
เพราะในการวัดจะตอ้ งใช้กระแสไฟฟา้ ท่ีไหลผา่ นเซลล์มีค่าต่ามากๆ ทั้งนี้เพราะ ปญั หา เกี่ยวกบั การโพลาไรซ์ใน
เซลล์โพรบทาใหเ้ กิดศกั ดาแรงต่อต้านแรงเคลอ่ื นที่เกดิ ขึน้ ทาให้แรงเคล่อื นที่ ปรากฏ จะหายไปทง้ั สิ้น ดงั นน้ั
อุปกรณ์ที่ใชใ้ นการตรวจวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าทเ่ี กิดขึ้นจึงต้องเปน็ อปุ กรณท์ ี่มีคา่ ความตา้ นทานอินพทุ สูงมากเป็น
พิเศษ เชน่ พวก MOSFET หรือ หลอดสญู ญากาศ รายละเอียดเกีย่ วกบั ปญั หาการวดั ยังมีอกี มากมากยากทจ่ี ะ
กล่าวอยา่ งสรปุ ได้หมด

ภาพที่ 10.5 แสดงหลักการท่ีใชว้ ดั คา่ pH
10.3 การประยุกต์ใช้งานอุปกรณ์ตรวจวดั คา่ pH ในนำ้ กับไมโครคอนโทรลเลอร์

pH Sensor สำหรบั วดั ค่าความเป็น กรด เบส ของสารละลาย (วดั ค่า PH) สามารถนำไปใชว้ ดั คุณภาพ
น้ำ สำหรบั Sensor รุ่นน้เี ป็นรนุ่ ราคาถูก ท่ตี ดั Sensor วัดอุณหภมู ใิ หม้ ีราคาถูกลง กว่า สินคา้ Arduino PH
Meter Board (PH Sensor) รนุ่ แรก แต่ความสามารถไมต่ า่ งกนั มากสามารถใช้ไดเ้ หมอื นกนั เหมาะสำหรบั
นอ้ งๆทต่ี ้องการนำไปวัดคา่ ความเปน็ กรด ดา่ งในการปลกู ต้นไม้ ไฮโดรโปนกิ ส์ หรือผักไร้ดิน การวดั คุณภาพของ
น้ำ โดยช่วงการวดั ค่า ph จะสามารถวัดได้อยใู่ นชว่ ง 0-14 ph โดยคา่ ทไี่ ด้จะเปน็ คา่ Analog (0-1023) ส่งไปยัง
Arduino เพ่ือให้ Arduino ประมวลผลตอ่ ไป

ภาพที่ 10.6 แสดง pH Sensor สำหรับวดั คา่ ความเป็น กรด เบส

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พือ่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

104
ภาพที่ 10.7 แสดง pH Sensor สำหรบั วดั คา่ ความเป็น กรด เบส

ภาพท่ี 10.8 การต่อแผงวงจรเซนเซอร์ pH กับไมโครคอนโทรเลอร์

Code โปรแกรมวดั ค่า pH และแสดงผลออกทางจอแสดงผล LCD

1. /*
2. Project Arduino PH Meter
3. https://www.ab.in.th/b/85
4. */
5.
6. #include <LiquidCrystal_I2C.h>
7.
8. LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);
9. float calibration_value = 21.34;

หลกั สตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพือ่ การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

10. int phval = 0; 105
11. unsigned long int avgval;
12. int buffer_arr[10], temp; อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร
13.
14. void setup()
15. {
16. Serial.begin(9600);
17. lcd.init();
18. lcd.begin(16, 2);
19. lcd.backlight();
20. lcd.setCursor(0, 0);
21. lcd.print("PH Meter Project");
22. delay(2000);
23. lcd.clear();
24. }
25. void loop() {
26. for (int i = 0; i < 10; i++)
27. {
28. buffer_arr[i] = analogRead(A0);
29. delay(30);
30. }
31. for (int i = 0; i < 9; i++)
32. {
33. for (int j = i + 1; j < 10; j++)
34. {
35. if (buffer_arr[i] > buffer_arr[j])
36. {
37. temp = buffer_arr[i];
38. buffer_arr[i] = buffer_arr[j];
39. buffer_arr[j] = temp;
40. }
41. }
42. }
43. avgval = 0;
44. for (int i = 2; i < 8; i++)
45. avgval += buffer_arr[i];
46. float volt = (float)avgval * 5.0 / 1024 / 6;
47. float ph_act = -5.70 * volt + calibration_value;
48. lcd.setCursor(0, 0);
49. lcd.print("pH Val:");
50. lcd.setCursor(8, 0);
51. lcd.print(ph_act);
52. delay(1000);
53. }

หลกั สตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร

106

10.4 การประยกุ ตใ์ ช้งานอุปกรณ์ตรวจวัดค่าสารอาหารกบั ไมโครคอนโทรลเลอร์

เซน็ เซอร์ NPK เซน็ เซอร์วัดธาตสุ ารอาหารในดิน วดั ปุ๋ยในดนิ ตรวจวัดความสมบูรณ์ของดิน วัดค่า
ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั และโพแทสเซยี ม สามารถเช่อื มตอ่ กับ arduino esp8266 esp32 ได้ส่งข้อมลู แบบ
RS485 รนุ่ PR-3000-TR-NPK-N01 สำหรับใชก้ บั Arduino ESP8266 ESP32

อุปกรณ์ท่ตี ้องใชใ้ น บทความ สอนใช้งาน Arduino Soil NPK Sensor เซ็นเซอร์วัดธาตุสารอาหารในดนิ
RS485 วดั คา่ ไนโตรเจนในดิน ฟอสฟอรสั และโพแทสเซียม PR-3000-TR-NPK-N01

• Arduino UNO R3 พร้อม สายUSB 50CM
• บอรด์ ทดลอง Breadboard 830 Point
• สายไฟจมั เปอร์ ผู้-ผู้ ยาว 20cm. จำนวน 40 เสน้
• สายไฟจมั เปอร์ ผู้-เมีย ยาว 20cm. จำนวน 40 เสน้
• Soil NPK Sensor เซน็ เซอรว์ ดั ธาตสุ ารอาหารในดนิ RS485 วัดค่า ไนโตรเจนในดนิ
ฟอสฟอรสั และโพแทสเซียม PR-3000-TR-NPK-N01
• MAX485 module RS485 module TTL turn RS - 485 module
• จอแสดงผล OLED 128x64 V2.0 แบบ I2C ขนาด 0.96" สีขาว
• จอแสดงผล OLED 128x64 V2.0 แบบ I2C ขนาด 0.96" สนี ำ้ เงนิ
• จอแสดงผล OLED 128x64 V2.0 แบบ I2C ขนาด 0.96" สีนำ้ เงนิ เหลือง

วธิ กี ารต่ออุปกรณ์ สอนใชง้ าน Arduino Soil NPK Sensor เซน็ เซอรว์ ดั ธาตุอาหารในดนิ วัดค่าไนโตรเจน
ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม

1.เชือ่ มตอ่ อุปกรณต์ ามด้านล่าง
Arduino UNO R3 -> RS485 module

• 5V -> VCC
• GND -> GND
• 2 -> RO
• 3 -> DI
• 7 -> DE
• 8 -> RE
RS485 module -> Soil NPK Sensor
• VCC -> สายสนี ้ำตาล
• GND -> สายสีดำ
• B -> B-
• A -> A+

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พื่อการเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภัทราทร

107

Arduino UNO R3 -> จอแสดงผล OLED 128x64 ขนาด 0.96”
• 5V -> VCC
• GND -> GND
• A4 -> SDA
• A5 -> SCL

ภาพท่ี 10.9 การต่อแผงวงจรเซนเซอร์ NPK กับไมโครคอนโทรเลอร์

หลกั สตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

108

ภาพที่ 10.10 การตอ่ แผงวงจรเซนเซอร์ NPK กับไมโครคอนโทรเลอร์

2. เมื่อเชอื่ มต่ออปุ กรณเ์ รียบร้อยแลว้ ใหท้ ำการดาวน์โหลด Library ทงั้ 2 จากลิ้งค์ข้างล่าง
ดาวนโ์ หลด Library

• https://www.mediafire.com/file/jiva7f0vclz577y/M1323+AR.rar/file

วธิ ีลง Library ให้ดูตวั อยา่ งในบทความน้ี

• สอนใช้งาน Arduino ตดิ ตัง้ Library ในโปรแกรม Arduino IDE เชือ่ มต่อกบั Sensor ตา่ งๆ

หลกั สูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พ่อื การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

109
3. ทำการแยกไฟลท์ ง้ั 2 ไฟล์ออกมา สำหรบั การแยกไฟล์น้ันจำเป็นท่ีจะต้องมโี ปรแกรม WinRAR หรือ
WinZip ติดตัง้ อยใู่ นเครื่องเสียก่อน
4. เมือ่ ทำการแยกไฟล์ออกมาแลว้ ใหท้ ำการ Copy โฟลเดอรไ์ ปไวใ้ นโฟลเดอร์ libraries ของโปรแกรม
Arduino IDE
ตวั อย่าง Location : This PC > Document > Arduino > libralies
การดงึ ค่าข้อมลู ไนโตรเจนในดิน

การดีงค่าขอ้ มลู ฟอสฟอรสั

การดงึ คา่ ขอ้ มูล โพแทสเซียม

5. เปิดโปรแกรม Arduino IDE ขนึ้ มา อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

6. จากน้นั Copy โค๊ดตัวอยา่ งด้านลา่ งไปวางไว้ในโปรแกรม Arduino IDE

#include <SoftwareSerial.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED display width, in pixels

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอ่ื การเกษตร

110

#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED display height, in pixels
#define OLED_RESET -1 // Reset pin # (or -1 if sharing Arduino reset pin)
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

#define RE 8
#define DE 7

//const byte code[]= {0x01, 0x03, 0x00, 0x1e, 0x00, 0x03, 0x65, 0xCD};
const byte nitro[] = {0x01,0x03, 0x00, 0x1e, 0x00, 0x01, 0xe4, 0x0c};
const byte phos[] = {0x01,0x03, 0x00, 0x1f, 0x00, 0x01, 0xb5, 0xcc};
const byte pota[] = {0x01,0x03, 0x00, 0x20, 0x00, 0x01, 0x85, 0xc0};

byte values[11];
SoftwareSerial mod(2,3);

void setup() {
Serial.begin(9600);
mod.begin(4800);
pinMode(RE, OUTPUT);
pinMode(DE, OUTPUT);

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C); //initialize with the I2C addr 0x3C (128x64)
delay(500);
display.clearDisplay();
display.setCursor(25, 15);
display.setTextSize(1);
display.setTextColor(WHITE);
display.println(" NPK Sensor");
display.setCursor(25, 35);
display.setTextSize(1);
display.print("Initializing");
display.display();
delay(3000);
}

void loop() {
byte val1,val2,val3;
val1 = nitrogen();
delay(250);
val2 = phosphorous();

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพื่อการเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

delay(250); 111
val3 = potassium();
delay(250); อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

Serial.print("Nitrogen: ");
Serial.print(val1);
Serial.println(" mg/kg");
Serial.print("Phosphorous: ");
Serial.print(val2);
Serial.println(" mg/kg");
Serial.print("Potassium: ");
Serial.print(val3);
Serial.println(" mg/kg");
delay(2000);

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2);
display.setCursor(0, 5);
display.print("N: ");
display.print(val1);
display.setTextSize(1);
display.print(" mg/kg");

display.setTextSize(2);
display.setCursor(0, 25);
display.print("P: ");
display.print(val2);
display.setTextSize(1);
display.print(" mg/kg");

display.setTextSize(2);
display.setCursor(0, 45);
display.print("K: ");
display.print(val3);
display.setTextSize(1);
display.print(" mg/kg");

หลกั สูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพ่อื การเกษตร

display.display(); 112
}
อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร
byte nitrogen(){
digitalWrite(DE,HIGH);
digitalWrite(RE,HIGH);
delay(10);
if(mod.write(nitro,sizeof(nitro))==8){
digitalWrite(DE,LOW);
digitalWrite(RE,LOW);
for(byte i=0;i<7;i++){
//Serial.print(mod.read(),HEX);
values[i] = mod.read();
Serial.print(values[i],HEX);
}
Serial.println();
}
return values[4];
}

byte phosphorous(){
digitalWrite(DE,HIGH);
digitalWrite(RE,HIGH);
delay(10);
if(mod.write(phos,sizeof(phos))==8){
digitalWrite(DE,LOW);
digitalWrite(RE,LOW);
for(byte i=0;i<7;i++){
//Serial.print(mod.read(),HEX);
values[i] = mod.read();
Serial.print(values[i],HEX);
}
Serial.println();
}
return values[4];
}

byte potassium(){
digitalWrite(DE,HIGH);
digitalWrite(RE,HIGH);

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พ่อื การเกษตร

113

delay(10);
if(mod.write(pota,sizeof(pota))==8){
digitalWrite(DE,LOW);
digitalWrite(RE,LOW);
for(byte i=0;i<7;i++){
//Serial.print(mod.read(),HEX);
values[i] = mod.read();
Serial.print(values[i],HEX);
}
Serial.println();
}
return values[4];
}

7. เลือก Port ท่เี ช่ือมต่อกับบอร์ด

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พ่อื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

114

8. เลือกประเภทของบอร์ดทีใ่ ชง้ าน

9. อพั โหลดโคด๊ ลงบอรด์ โดยเลอื กเมนู Upload ท่ีอยู่ในแถบเมนู Sketch ในแถบเมนูด้านบน

หลกั สตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพอื่ การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภัทราทร

115

10. เมอ่ื ทำการกดปมุ่ Upload แลว้ จะเห็นได้วา่ โปรแกรมจะปรากฏหน้าต่าง Save sketch folder as…
ข้ึนมาใหผ้ ้ใู ชง้ านบนั ทกึ โคด๊ หากผ้ใู ช้งานไม่ตอ้ งบนั ทึกโค๊ดก็ใหป้ ิดหน้าต่างนไี้ ปได้เลย

11. รอจนกว่าโปรแกรมจะอัพโหลดโคด๊ ลงบอรด์ เสร็จ
12. เมื่อโปรแกรมทำการอัพโหลดโคด๊ ลงบอรด์ เสรจ็ กจ็ ะปรากฏข้อความตามกรอบสีแดงในรูปขนึ้ มา

หลกั สตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พ่ือการเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

116

13. เปิดหนา้ จอ Serial Monitor ขึ้นมา

14. เม่ือเปดิ หนา้ จอ Serial Monitor ขน้ึ มาแลว้ ให้ผู้ใช้งานเปลย่ี นการอ่านข้อมูล baud เปน็ 9600 baud

15. เมอ่ื ทำการเปลย่ี นค่าการอา่ นข้อมลู แลว้ จะเหน็ ได้วา่ ที่หนา้ จอ Serial Monitor จะแสดงข้อมูลคา่ ตวั เลข
NPK (ไนโตรเจน ฟอสฟอรสั โพแทสเซยี ม) ทีเ่ ซน็ เซอรว์ ัดได้ขึ้นมา ซงึ่ ตวั เลขท่ีแสดงในหน้าจอ Serial Monitor
นี้จะตรงกับคา่ ตัวในหนา้ จอแสดงผล

หลกั สตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอื่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

117

ภาพท่ี 10.11 การต่อแผงวงจรเซนเซอร์ NPK กับไมโครคอนโทรเลอร์

15. ตอ่ มาใหผ้ ูใ้ ชง้ านทำการนำกา้ นของเซ็นเซอร์ใส่ลงไปในทรายหรอื ดนิ แห้ง ซึ่งเมื่อใสล่ งแลว้ จะเห็นได้วา่ ค่า
NPK (ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซยี ม) ที่เซน็ เซอรว์ ดั ได้นน้ั จะเปน็ 0

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอื่ การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

118

ภาพท่ี 10.12 การทดสอบเซนเซอร์ NPK เม่ือทดสอบกับทรายแห้ง

15. จากนั้นใหผ้ ใู้ ชง้ านทำการนำกา้ นของเซ็นเซอร์ใส่ลงไปในทรายหรือดินที่เปียกหรอื มคี วามชื้นสงู ซง่ึ เมอ่ื ใส่ลง
แลว้ จะเห็นไดว้ ่าค่า NPK (ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม) ที่เซน็ เซอรว์ ัดได้นัน้ จะเพ่ิมขึ้นอย่างเหน็ ได้ชดั

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พอ่ื การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

119

ภาพที่ 10.13 การทดสอบเซนเซอร์ NPK เมื่อทดสอบกบั ทรายเปยี ก

แบบทดสอบการวัดค่ากรดด่างและสารอาหาร

1.) จงอธบิ ายประโยชน์ของของการปลกู พืชไฮโดรโปนกิ ส์
2.) จงอธิบายหลกั การการวดั ค่าความเป็นกรดด่าง pH
3.) จงวาดแผนภาพการตอ่ อุปกรณ์ตรวจวดั ค่า pH ในน้ำกบั ไมโครคอนโทรลเลอร์
4.) จงยกตวั อยา่ งการประยุกตใ์ ช้งานอปุ กรณ์ตรวจวัดคา่ pH ในนำ้ กับไมโครคอนโทรลเลอร์

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พ่อื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

120

บทที่ 11

การประยกุ ตใ์ ช้เซ็นเซอร์กบั โรงงานปลูกพชื Plant Factory

วตั ถปุ ระสงค์
1. เพื่อให้มีความรู้ความเข้าใจในการประยุกตใ์ ชเ้ ซน็ เซอรต์ า่ ง ๆ กบั โรงงานปลกู พืช

บทนำ
การออกแบบและพัฒนาระบบควบคมุ อตั โนมัตดิ ้วยปัญญาประดิษฐ์ (AI) เพื่อเพิ่มคณุ ภาพและผลผลติ

ในการปลกู พืชในระบบ Plant Factory เป็น นวตั กรรมระดับองค์กร ดา้ นการบรกิ าร โดย ใชเ้ ทคโนโลยี
ปญั ญาประดิษฐ์ (AI) และวธิ กี ารปลูกพืชจากผูเ้ ชย่ี วชาญทางด้านพชื ใช้ อปุ กรณ์ IoTs Sensors, IP Camera
ในการบนั ทึกข้อมลู และสิ่งท่เี กดิ ขน้ึ ในระบบปลกู รวมทั้งนำผลจากการบนั ทึกการเจริญเตบิ โตของพชื ทุกรอบ
การปลูก และสง่ ขอ้ มลู ไปยงั ฐานขอ้ มลู ออนไลน์ขนาดใหญ่ (Big Data) เพ่ือเป็นขอ้ มลู ให้ขบวนการเรยี นรขู้ อง
เครือ่ ง (Machine Learning) มาฝกึ ฝนและสร้างเปน็ รูปแบบการปลูกพชื ร่วมกบั ความคิดเห็นของผูเ้ ชี่ยวชาญ
รวมถึงผลกท่ี ดสอบข้อมูลดา้ นโภชนาการและสารตกคา้ งของพชื จากห้องปฏิบัติการ เพ่ือใหไ้ ด้รปู แบบการปลกู
พชื ทดี่ ีท่สี ุด สำหรบั ระบบควบคุมอัตโนมตั ใิ นโรงปลกู พชื (Plant Factory) และ ผ้ใู ช้งานระบบยงั สามารถใช้
ประโยชน์จากข้อมูลที่เกิดขน้ึ ในการวางแผนการปลูกสำหรับรอบต่อ ๆ ไปได้อย่างแม่นยำ เพือ่ ใหไ้ ด้
ประสิทธภิ าพและประสิทธิผลสูงสดุ และตรงตามความต้องการของตลาดในปจั จบุ นั

11.1 การออกแบบโครงร่าง Plant Factory
Plant Factory แห่งนีต้ งั้ อยู่ ณ. อาคารสานักงานบริษทั ซวี ิคมีเดีย จากดั ช้นั 3 ซ่งึ นาโรงอาหารเก่าของ

พนักงานมาทาใหมด่ ้วยเน้ือท่ีกวา่ 100 ตารางเมตร โดย สามารถจาแนกสดั ส่วนหลักประกอบไปด้วย บริเวณ
ห้องปลูก, บรเิ วณหอ้ งตัดแตง่ ผลผลิต, บริเวณห้องเก็บสารละลายธาตอุ าหารเขม้ ข้น, บรเิ วณหอ้ งแตง่ ตัว และ
บริเวณห้องทางานสว่ นกลาง แสดงดังภาพท่ี 11.1

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุน่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พ่อื การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

121

ภาพท่ี 11.1 แผนผงั ห้องปลูกพืช Plant Factory CM PFAL PLANT เจรญิ กรุง

ในหอ้ งปลกู ของ Plant Factory แหง่ นีส้ ามารถแบ่งพ้ืนท่ผี ลติ พชื ได้ออกเป็น 5 ไลน์ ดงั นี้ A B C D และ D4
โดยแบ่งตามกลุ่มชนิดของพชื ที่มีความต้องการสารอาหารท่ีแตกต่างกัน ทาใหง้ า่ ยต่อการบรหิ ารจดั การนา้
สารละลายธาตุอาหารและเพื่อการเจรญิ เติบโตทดี่ ีทส่ี ุดของพืชนัน้ เอง ในแตล่ ะไลน์ยังแบ่งออกกเป็น 4 ส่วน (1-
4) แต่ละส่วนแบ่งออกเป็น 4 ชั้นในแนวตงั้ เพื่อความสะดวกในการแยกปลูกพืชตา่ งชนดิ หรอื พชื ชนดิ เดยี วกนั
แตต่ ้องการแยกรุ่น(เวลา) การผลิต ยกเว้นในช้ันD4 เปน็ ชน้ั ปลกู เอาไว้สาหรบั อนุบาลต้นกล้าชนิดตา่ งๆให้
แขง็ แรงจนกว่าจะยา้ ยไปปลูกในชน้ั ปลกู ตา่ งๆ ได้ โดยเฉลีย่ ในแต่ละ ไลน์ (A,B และ C) สามารถปลกู พืช (ระยะ
15 x 15 ซม.) ไดท้ งั้ หมด 248 ตน้ ยกเวน้ ไลน์ D ทป่ี ลูกได้เพียง 186 ตน้ แสดงดังภาพท่ี 11.2

ภาพท่ี 11.2 ผังตาแหนง่ ช้ันปลูก 16 จดุ

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พอื่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

122

ในบริเวณพื้นที่ห้องปลูกได้ ติดตั้งเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้น ตามหมายเลขตาแหน่งที่ระบุในรูป
ด้านล่างนี้ เพื่อตดิ ตามอณุ หภมู แิ ละความชื้นสัมพัทธ์ชองอากาศภายในห้องปลกู และนาไปใชใ้ นการควบคมุ การ
ทางานของเครื่องปรับอากาศและเครื่องลดหรือเพิ่มความชื้นภายในห้องปลูก ให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสมกับการ
เจริญเติบโตของพืช ร่วมกับการควบคุมต้นทุนค่าไฟฟ้าของระบบปรับอากาศให้มีประสิทธภิ าพสูงสดุ แสดงดัง
ภาพที่ 11.3

ภาพที่ 11.3 ผงั ตาแหน่งการตดิ ตงั้ เซ็นเซอรก์ ารวัดอณุ หภูมแิ ละความชื้น 11 จดุ

11.2 การออกแบบระบบการไหลเวียนของนา้ สารละลายธาตุอาหาร

ออกแบบระบบการไหลเวียนของน้าสารละลายธาตุอาหารภายในชั้นปลูก โดยในแต่ไลน์การผลิตจะมีถัง
สารละลายธาตุอาหารอยู่ใตช้ น้ั ปลูกโดยใช้ถัง 2 ใบต่อไลน์การผลติ ซึ่งถังมีความจุ 100 ลติ รต่อถัง ในถังมีป๊ัม
น้าทาหน้าที่สูบสารละลายธาตุอาหารขึ้นชั้นปลูกด้านบน เมื่อสารละลายไหลจากหัวรางปลูกไปยังท้ายรางจะ
ล้นลงทอ่ ลาเลียงสารละลายกลับลงมาสูถ่ งั ระบบน้าในห้องปลูก น้าที่ใช้ในห้องปลูกเพื่อการล้างทาความ
สะอาดชั้นปลูกและเติมในถังสารละลายธาตุอาหารเป็นนา้ กรองสะอาดและบริสุทธิ์ท่ีมคี ่าการนาไฟฟ้า < 0.02
mS/cm ได้มาจากเครื่องกรองน้าแบบ Reverse osmosis หรือเครื่องกรองน้า RO ที่ติดตั้งอยู่นอกห้องปลูก
เมื่อนา้ ในถงั น้าใตช้ ้ันปลกู ลดลง ระบบลกู ลอยที่ปากถงั จะเปิดเพื่อทาการเตมิ น้า RO ลงถงั โดยอัตโนมตั ิ และปิด
เมื่อระดับน้าถึงระดับที่กาหนดแล้ว ระบบควบคุมความเข้มข้นและความเป็นกรด-ด่างของสารละลาย ในถัง
สารละลายใตช้ ัน้ ปลกู มีเซนเซอร์วดั ค่าการนาไฟฟา้ (electrical conductivity; EC) และค่าความเป็นกรดและ
ดา่ ง (pH) ของสารละลายธาตุอาหารจมุ่ อยู่ เซนเซอรจ์ ะทาหนา้ ทอ่ี า่ นค่าการนาไฟฟ้าและคา่ ความเปน็ กรด-ด่าง
ของสารละลายธาตุอาหาร หากค่าการนาไฟฟ้าต่ากว่าทีก่ าหนด ปั๊มดูดปุ๋ย 2 ตัว ที่อยู่ด้านนอกห้องปลูกจะทา
การดูดสารละลายธาตุอาหารเข้มข้นที่มีอยู่ 2 ถัง (ถัง A และ B) เข้ามาเติมลงในถังสารละลายใต้ชั้นปลูก
จนกว่าค่า EC ของสารละลายจะมีค่าเท่ากับที่กาหนดซึ่งขึ้นกับชนิดพืช และหากค่า pH ของสารละลายธาตุ
อาหารมคี า่ สงู /ต่ากว่าที่กาหนด ปม๊ั ตัวท่ี 3 จะทาหนา้ ท่ีดดู กรด/ด่าง เติมลงถงั สารละลายเพื่อปรับค่าความเป็น
กรด-ด่างของสารละลายจนกว่าจะได้คา่ ที่ตอ้ งการ ซึ่งนิยมต้ังค่าไว้ที่ pH = 6.0 ค่า EC และ pH เหล่านีจ้ ะถูก
บันทึกไปยังฐานข้อมูลได้แบบ Real time แสดงดงั ภาพที่ 11.4

หลักสตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพ่ือการเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

123

ภาพที่ 11.4 การออกแบบระบบควบคุมระบบไหลเวียนนา้ (ช้ันปลูก)

ตู้คอนโทรลมีระบบเปดิ ปิด วาล์ว สาหรับน้า RO และ น้าสารละลายธาตุอาหาร เซ็นเซอร์ตรวจวดั ปรมิ าณ
น้าสารอาหารที่เหลือในถังกักเก็บ เซ็นเซอร์ตรวจวัด ค่า Ec Ph ของน้าสารละลาย ซึ่งทั้งหมดนี้ทางานร่วมกบั
บอร์ดคอนโทรลเลอร์ ที่ทางบริษัท ออกแบบมาโดยเฉพาะ ทาให้การควบคุมอยู่ทีศ่ ูนยก์ ลางเดียว และ ง่ายต่อ
การสง่ ข้อมูลและจดั เกบ็ ข้อมูลเหล่าน้ี โดยสามารถทางานไดท้ ั้งในแบบ Manual และ อตั โนมตั ิ แสดงดังภาพที่
11.5

ภาพที่ 11.5 การออกแบบระบบควบคุมการใหส้ ารอาหารในนา้

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุน่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพ่ือการเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

124

11.3 การออกแบบระบบปรับอากาศ

ระบบปรับอากาศแบบรวมของหอ้ งปลกู แล้วยังออกแบบติดต้งั พัดลม 4 ตวั ต่อ1ชน้ั เพ่ือการไหลเวียนของ
อากาศ ซ่ึงมผี ลโดยตรงต่อ ขบวนการตา่ งๆของพืช อาทิเช่น การสงั เคราะหแ์ สง และอน่ื ๆ ซ่ึงจะส่งผลต่อ
ปรมิ าณและคุณภาพของผลผลติ โดย ออกแบบควบคูก่ ับบอรด์ คอนโทรลเลอร์ทาใหต้ ้ังเวลาเปดิ ปิด และ
ความเร็วพดั ลม ได้ตามความตอ้ งการ การออกแบบระบบปรบั อากาศ แสดงดงั ภาพที่ 11.6

ภาพที่ 11.6 การออกแบบระบบควบคมุ การไหลเวยี นอากาศ

11.4 การออกแบบระบบการใหแ้ สง

แหล่งพลังงานแสงที่ให้ต่อพืชนั้น เลือกใช้หลอด LED ที่ประกอบด้วย diodes ที่ให้แสงใน 4 ช่วงคลื่น
แสง ได้แก่ สีขาว (white) แดง (red) น้าเงิน (blue) และแดงเข้ม (far-red) โดยใช้ LED DRIVER ชนิดที่
สามารถ ทา DIMMING หรือ ปรับลดปริมาณความเข้มข้นของแสงที่ออกมาได้ และด้วยวงจรบอร์ด
คอนโทรลเลอร์ที่ทางบริษัทออกแบบมาโดยเฉพาะ ทาให้สามารถควบคุม ปริมาณความเข้มข้น และ
ปรบั เปลยี่ นชว่ งคลนื่ แสงทตี่ ้องการ ตง้ั เวลาชว่ั โมงการใหแ้ สง โดยจะสัมพันธ์ กับ ชนดิ ของพชื และช่วงอายุของ
พชื น้ัน ๆ แสดงดังภาพที่ 11.7

ภาพท่ี 11.7 การออกแบบระบบควบคมุ หลอดไฟ LED

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

125

11.5 การจัดทา Plant Factory

การทดสอบการใช้งานของ Plant Factory ที่ได้ออกแบบไว้ในการปลูกรอบแรก (first run) เพื่อทดสอบ
ระบบทั้งหมดที่ได้ออกแบบเอาไว้ และเก็บข้อมูลเพื่อเปรียบเทียบปัจจัยต่างๆด้วยวิธีการปลูกแบบปกติ และ
การปลูกที่จะมี AI เข้ามาช่วยในอนาคต โดยเริ่มตั้งแต่ขั้นตอนการเพาะเมล็ด ชั้นแรกในวันที่ 10 กรกฎาคม
พ.ศ. 2562 และวางแผนการเพาะเมล็ด ย้ายต้นกล้าลงปลูกในชั้นปลูก การเก็บผลผลิต จนครบเต็มกาลังของ
Plant Factory แห่งนี้ สิ้นสุดรอบปลูกแรกในวันที่ 4 กันยายน พ.ศ. 2562 ภายนอกห้อง Plant Factory
ตน้ แบบมีช่องกระจกจากภายนอกสาหรับสังเกตการณ์ แสดงดงั ภาพท่ี 11.8

ภาพที่ 11.8 ภายนอกห้อง Plant Factory ตน้ แบบมชี ่องกระจกจากภายนอกสาหรับสงั เกตการณ์

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

126

ภาพท่ี 11.9 ภายในห้อง Plant Factory ต้นแบบระหวา่ งการทดสอบปลกู พืช
บริเวณหน้าห้องของ Plant Factory จัดทาเป็นกระจกใส เพื่อต้อนรับ ผู้มาเยี่ยมชม และมีจอทีวี
แสดงคา่ ตวั แปรต่างๆ เพื่อให้ พนกั งาน หรอื ผู้เยยี่ มชม รับรู้ และเขา้ ใจถงึ สภาพปัจจยั สภาพแวดลอ้ มทั้งหมด
ที่เกิดข้นึ ภายในหอ้ งปลูก มกี ารแจ้งเตอื นถงึ ส่งิ ผิดปกติทีอ่ าจเกิดขน้ึ ได้ในห้องปลูกแบบ Real time

ภาพท่ี 11.10 จอแสดงผลการวัดค่าจากเซน็ เซอรต์ า่ ง ๆ ของชนั้ ปลูก

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพือ่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

127

ภาพที่ 11.11 ตัวอย่างพืชท่ีกาลงั เตมิ โตในขน้ั ตอนของการอนุบาลต้นกล้า
Plant Factory ของบริษัท ซีวิคมีเดีย จากัด ต้องการที่จะให้ผลผลิตที่ออกมา มีคุณภาพ มีความสะอาด
และปลอดสารพิษ อย่างแท้จริง จึงได้จัดทาเป็นห้องคลีนรูม มีการควบคุม การเข้าออกของพนักงาน การแต่ง
กายของพนักงาน การเลอื กใช้อุปกรณภ์ ายในห้องท่ีจะไมท่ าให้เกิดฝนุ่ และขจดั โอกาสที่จะนาพาเช้ือโรค เข้าสู่
บริเวณพ้ืนทป่ี ลูก

ภาพที่ 11.12 ชดุ ปลอดเชอ้ื ของผู้ดแู ลพชื เม่ือเขา้ หอ้ งปลูก

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพื่อการเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

128

มีการใชร้ ะบบ อตั โนมัติ และกึง่ อตั โนมัติ เข้ามาช่วย บริหารจดั การ ภายใน Plant Factory เพ่ือแบ่งเบา
ภาระของพนักงาน และเพื่อความแม่นยาในการจัดการส่วนต่างๆ ทั้งระบบสารอาหาร ระบบแสง และ
สภาพแวดลอ้ มอนื่ ๆ ทาให้ในเน้อื ท่กี วา่ 100 ตารางเมตร น้ี ใช้ พนักงานบริหาร จดั งานเพียงแค่ 2 ทา่ น เทา่ นั้น

ภาพท่ี 11.13 ชุดควบคุมระบบไฟฟา้ ของแต่ละช้ันปลูก

Plant Factory แห่งนี้เก็บข้อมลู ต่างๆท่ีมคี วามสัมพนั ธ์เกยี่ วกับการเจริญเติบโตและผลผลติ ของพชื
เพื่อจดั เก็บในฐานขอ้ มูลออนไลน์ โดยชนิดของข้อมลู สามารถแบง่ ออกเปน็ 2ส่วนดงั นี้ คอื 1.ข้อมูลการ
เจรญิ เติบโตและผลผลิตทไี่ ด้ ยกตวั อย่างเช่น ข้อมลู การเพาะเมลด็ น้าหนักสดทไ่ี ด้ ปริมาณของสูญเสียท่ีเกิดขน้ึ
ในรอบการปลูก เปน็ ต้น 2.ข้อมลู ทไ่ี ดจ้ ากเซ็นเซอรต์ า่ งๆ ยกตัวอย่างเชน่ ข้อมูล ค่าอณุ หภูมิความชืน้ ภายในหอ้ ง
ปลกู คา่ ไฟฟา้ ท่ีใช้ในรอบการปลูก ปรมิ าณความเข้มขน้ และความเปน็ กรด ดา่ ง ของสารละลายธาตอุ าหาร เป็น
ตน้ ในการเก็บบนั ทกึ ข้อมลู ท้ังหมดนี้ ได้เลือกใช้ บรกิ ารของ Amazon Relational Database Service
(Amazon RDS) ซึง่ เปน็ บรกิ าร Cloud Computing ทาหน้าท่เี ปน็ Database Server ซง่ึ สะดวกในการบนั ทึก
และการนาข้อมูลออกมาเพ่ือวิเคราะห์ในภายหลงั ตดิ ตงั้ เซนเซอรว์ ดั อุณหภูมแิ ละความชื้นตามตาแหน่งท่ีแสดง
ในรูปภาพดา้ นล่าง เพอ่ื วเิ คราะห์คา่ 2ตวั แปรน้ที เ่ี กิดขน้ึ ในบรเิ วณต่างๆภายในหอ้ งปลูกและสามารถหาค่าเฉล่ีย
ของอณุ หภมู ิ ความชื้น ของห้องปลูกได้

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

129

ภาพที่ 11.14 การติดตงั้ เซ็นเซอรว์ ัดอุณหภมู แิ ละความช้นื ตามจุดต่าง ๆ ในห้องปลกู

ติดตง้ั เซนเซอร์วดั ระดับน้าสารละลายในถังกกั เกบ็ เพื่อวัดปริมาณน้าสารละลาย หากขาด จงึ เติมเพิ่มเขา้
ไปในระบบ และเซน็ เซอรว์ ดั ค่า Ec Ph เพ่อื ควบคมุ ปรมิ าณความเขม้ ข้น และความเป็น กรด ด่าง

ภาพที่ 11.15 การติดตัง้ เซน็ เซอรว์ ัดคา่ การนาไฟฟ้า EC และค่าความเปน็ กรด pH ของน้า

หลักสตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพือ่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

130

ตดิ ต้ังเซนเซอร์วดั ระดบั กา๊ ซคาร์บอนไดออกไซด์ ควบคุมการเปิดปดิ ของวาล์วถัง CO2 เพ่ิมหรือลด
ปริมาณ CO2 ในบรเิ วณห้องปลกู ซง่ึ ปรมิ าณก๊าซคารบ์ อนไดออกไซด์เป็นอกี หนึ่งตวั แปรสาคัญท่ีสง่ ผลใน
ขบวนการสงั เคราะห์แสง ของพชื

ภาพที่ 11.16 การติดตง้ั เซ็นเซอร์วัดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศ

ในภาพท่ี 22 แสดงพน้ื ท่บี ริเวณห้องเตรยี มสารอาหาร โดยจะจดั เตรยี ม สารอาหารเขม้ ข้นไวใ้ นถงั และ
ติดตง้ั ปม๊ั เพ่ือเติมสารอาหารเขม้ ข้นเหล่านีเ้ ขา้ สู่ระบบปลูก ตามตอ้ งการ ซึ่งจะใช้บอร์ดคอนโทรล เฉพาะของ
ทาง บริษัท ในการควบคุมในภาพที่ 11.18 แสดง ข้อมลู ที่นามาแสดง ในรูปแบบตา่ งๆ เพื่อง่ายต่อการการ
ตรวจสอบ และ วิเคราะห์ขอ้ มลู

ภาพที่ 11.17 การติดต้ังเซน็ เซอร์วัดปรมิ าณสารอาหารในแตล่ ะชั้นปลูก

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พื่อการเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

131

ภาพที่ 11.18 การแสดงผลค่าจากการวัดต่าง ๆ บริเวณหน้าหอ้ งปลูก
การทดสอบการระบบปลูก Plant Factory

สาหรบั การทดลองระบบปลูกพืชโดยใช้ Ai ควบคุม เราทดสอบการปลกู กับพืชชนิดบตั เตอรเ์ ฮด เน่ืองจาก
เปน็ พชื ท่ตี อบสนองต่อส่งิ แวดลอ้ มและสงั เกตพฤติกรรมการเจรญิ เตบิ โตได้ง่าย เม่ือเทยี บกบั ผกั ชนดิ อืน่ ๆ โดย
แบง่ โมเดลการปลกู พืชด้วย Ai เปน็ สามแบบ คอื การปลูกแบบท่วั ไป (General Model) คือ การปลูกแบบไม่
พิจารณาถงึ ของเสียท่เี กดิ ขนึ้ และพลงั งานไฟฟา้ ทใ่ี ช้, การปลกู แบบของเสียน้อย (Low-Waste Model) คือ การ
ปลกู ที่พจิ าณาของเสียทีเ่ กดิ ขึ้นเป็นหลกั เพ่อื ให้ไดพ้ ชื ท่ีมีส่วนทตี่ ดั แต่งทิ้งไปนอ้ ยท่ีสดุ และ การปลกู แบบ
ประหยดั พลังงาน (Safe Energy Model) คือ การปลกู พชื ทใี่ ช้พลงั งานไฟฟ้าจากการให้แสงน้อยทส่ี ดุ สาหรับ
โมเดลการปลกู พชื ที่ได้มาน้ันจะถกู นาไปควบคุมหลอดไฟ LED อตั โนมตั ทิ ่ีเหมาะสมกับการเพาะปลกู ในรปู ตา่ ง
ๆ ทีต่ อ้ งการ สาหรับตัวอย่างข้อมลู ที่ใชใ้ นการฝึกฝนโมเดลการปลูกบตั เตอร์เฮด ด้วย Ai แสดงดังภาพท่ี 11.19

ภาพท่ี 11.19 ตวั อย่างข้อมูลท่ีใชใ้ นการฝกึ ฝนโมเดลการปลูกบัตเตอร์เฮดด้วย Ai

หลักสตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอื่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

132

ตารางที่ 11.1 แสดงข้อมูลทใ่ี ช้ในการฝกึ ฝนโมเดลการบัตเตอร์เฮดด้วย Ai

ชนดิ ข้อมูล ชื่อย่อ คาอธบิ าย หนว่ ย
จานวนอายขุ องพชื นบั ตง้ั แตว่ ันทีข่ นึ้ ชั้นปลูก
Day วัน (Days)

Time_hh เวลาในหน่วยชวั่ โมง ชัว่ โมง (Hours)

Time_mm เวลาในหน่วยนาที นาที (Minutes)

ขอ้ มูลนาเข้า Ec_A ค่าเหนย่ี วนากระแสไฟฟา้ ในนา้ มิลลซิ ีเมนตต์ ่อเซน็ ติเมตร
Ph_A ความเป็นกรด-เบสในน้า
(Input data) (mS/cm)

-

Temp_avg อณุ หภมู ิในอากาศ องศาเซลเซยี ส (°C)

Humid_avg ความชน้ื สมั พทั ธ์ในอากาศ เปอรเ์ ซน็ (%)

Co2 ปริมาณกา๊ ซคาร์บอนไดออกไซดใ์ นอากาศ ส่วนในล้านส่วน (ppm)

Water_A ระดบั น้าในถงั ระดบั

ข้อมลู ผลลพั ธ์ A4_Led แสง LED ท่ใี ช้ปลูก ซง่ึ ขอ้ มูลแสดงผลในรปู แบบอัตราส่วน เปอรเ์ ซน็ (%)
การให้แสง (แดง:น้าเงิน:ขาว:อนิ ฟราเรด)
(Output data)

ภาพที่ 11.20 แสดงการนาเข้าขอ้ มูลเพื่อฝึกฝน Ai ดว้ ยเครื่องมือ ml.net ของ Microsoft visual studio

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พอ่ื การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภัทราทร

133

ภาพท่ี 11.21 แสดงการทดสอบโมเดล Ai ก่อนนาไปใชค้ วบคมุ จริง
ดว้ ยเครอ่ื งมือ ml.net ของ Microsoft visual studio

สาหรบั ขอ้ มูลการปลูกบตั เตอร์เฮดท่ใี ชใ้ นการฝึกฝน Ai การปลูกแบบของเสยี น้อย (Low-Waste
Model) และ การปลูกแบบประหยัดพลังงาน (Safe Energy Model) เราได้ทาการทดลองปลกู โดยการให้แสง
แบบตา่ ง ๆ โดยแบง่ การให้แสงออกเป็น 4 แบบ จากน้ันทาการบนั ทึกผลของเสียและพลังงานไฟฟ้าท่ีเกดิ ขน้ึ ใน
แตล่ ะแปลงปลูกตามตารางท่ี 11.2

หลกั สตู รการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

134
ตารางที่ 11.2 รูปแบบแสง LED ท่ใี ชท้ ดลองปลูกบัตเตอรเ์ ฮดเพื่อศึกษาของเสียที่เกิดและพลังงานไฟฟ้าท่ใี ช้

ตารางท่ี 11.3 ตารางแสดงน้าหนักของเสียทีเ่ กิดจากการเก็บเกยี่ วผักสลดั บตั เตอรเ์ ฮด

ชน้ั ปลกู * นา้ หนกั รวม น้าหนักของเสยี น้าหนักหลงั ตัดแตง่ ร้อยละของนา้ หนกั หลงั ตัดแตง่

A1 (กรมั ) (กรมั ) (กรัม) เทียบกบั น้าหนักรวม (%)
4,999 358 3,153
63.00

A2 6,684 426 5,120 76.60
A3 10,950 705 8,482 77.47
A4 7,534 312 5,266 69.90
* เปดิ ให้แสง 14 ช่วั โมง 240 PPFD ต่อวนั

การเปรียบเทียบของเสียที่เกิดขึ้นเราคานวณจากอัตราส่วนของนาหนักหลังตัดแต่งเทียบกับน้าหนัก
รวม โดยน้าหนักรวมคือ น้าหนักของพืชทั้งหมดที่เก็บเกี่ยวมาในแต่ละแปลงปลูก ส่วนน้าหนักหลังตัดแต่งคือ
น้าหนักรวมซึ่งลบด้วยน้าหนกั ของเสียที่เกิดขึ้นจากการทาลองพบว่า ในชั้นปลูก A3 มีร้อยละของน้าหนักหลัง
ตัดแต่งเทียบกับน้าหนักรวม ดีที่สุด ซึ่งอยู่ที่ 77.47% รองลงมา คือ ชั้นปลูก A2 และ A3 ส่วนชั้นปลูก A1 มี
ร้อยละของน้าหนักหลังตัดแต่งเทียบกับน้าหนักรวมแย่ ที่สุด คือ อยู่ที่ 63.00% ดังนั้น เราจึงนาข้อมูลการ
ปลูกบัตเตอร์เฮดแปลง A3 ไปใชฝ้ กึ ฝนโมเดล การปลูกแบบของเสียน้อย (Low-Waste Model)

หลกั สตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพ่อื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

135

ตารางท่ี 11.4 ตารางแสดงอัตราการใชพ้ ลังงานของหลอดไฟ LEDs ในการทดลองปลกู ผักสลดั บัตเตอรเ์ ฮด

ชน้ั ปลกู * อตั ราการใช้ไฟ (หนว่ ย) การใช้ไฟเฉล่ียของเสยี ตอ่ หวั (หน่วย) *
A1
79.80 0.64 อตั รา
การใช้

A2 81.15 0.65
A3 81.15 0.65
A4 79.38 0.64
พลงั งานคานวณจากสตู ร watt x ชัว้ โมงตอ่ วัน x จานวนวนั / 1000 = หนว่ ยไฟฟา้ ท่ีใช้

จากตาราง พบว่า ในชั้นปลูก A4 มีการใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยที่สุด มีการใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ที่
70.38 หน่วย รองลงมาคือ ชั้นปลูก A1 ส่วนชั้นปลูก A2 และ A3 มีการใช้พลังงานไฟฟ้ามากที่สุดที่สุด
อยู่ที่ 81.15 หน่วย อัตราการใช้พลงั งานไฟฟ้าเฉลี่ยต่อหัวอยู่ที่ 0.65 หน่วย ดังนั้น เราจึงนาขอ้ มูลการปลูกบตั
เตอรเ์ ฮดแปลง A4 ไปใชฝ้ กึ ฝนโมเดล การปลูกแบบประหยดั พลงั งาน (Safe Energy Model)

สาหรับการทดสอบการปลูกพชื ด้วย Ai เราทาการแบ่งการปลูกบัตเตอรเ์ ฮดออกเป็น 4 แปลง โดย ช้ัน
ปลูกที่ A1 เป็นการปลูกด้วย Ai โดยใช้โมเดลการปลูกทั่วไป (General Model) ชั้นปลูกที่ A2 เป็นการปลูก
ด้วย Ai โดยใช้โมเดลการปลูกเพอ่ื ลดของเสยี (Low-waste Model) ช้นั ปลกู ท่ี A3 เปน็ การปลกู ดว้ ย Ai โดยใช้
โมเดลการปลูกแบบประหยัดพลังงาน (Safe Energy Model) ส่วนชั้นปลูกที่ A4 เป็นการปลูกโดยไม่ใช้ Ai
ควบคมุ ทั้งน้ี ใช้เวลาในการขนึ้ ช้ันปลูกจานวน 21 วนั และบันทกึ ผล

ตารางท่ี 11.5 ตารางแสดงน้าหนักของเสยี ทเ่ี กิดจากการเก็บเก่ียวผกั สลัดบตั เตอรเ์ ฮดเม่ือปลูกด้วย Ai

ชนั้ ปลูก วิธกี ารปลกู นา้ หนกั รวม นา้ หนกั ของเสีย น้าหนักหลังตดั แต่ง รอ้ ยละของนา้ หนกั หลังตดั
แต่งเทยี บกับน้าหนกั รวม
A1 ใช้ Ai โมเดลการ (กรมั ) (กรัม) (กรัม)
(%)
ปลูกทวั่ ไป 4,014 150 3,916 97.56

A2 ใช้ Ai โมเดลการ 2,798 106 2,692 96.21

ปลกู ลดของเสยี 2,656 134 2,522 94.95

A3 ใช้ Ai โมเดลการ 3,686 146 3,540 96.04

ปลูกประหยัด
พลงั งาน

A4 ไม่ใช้ Ai ควบคุม

จากตารางที่ 4.5 การเปรียบเทียบของเสียที่เกิดขึ้นเราคานวณจากอัตราส่วนของนาหนักหลังตัดแต่ง
เทียบกบั น้าหนักรวม โดยน้าหนักรวมคือ น้าหนกั ของพชื ท้งั หมดที่เกบ็ เกี่ยวมาในแตล่ ะแปลงปลูก ส่วนน้าหนัก

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอื่ การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

136

หลังตัดแต่งคือ น้าหนักรวมซึ่งลบด้วยน้าหนักของเสียที่เกิดขึ้น จากการทาลองพบว่า ในชั้นป ลูก A1 (ใช้ Ai
โมเดลการปลูกทั่วไป) มีร้อยละของน้าหนักหลังตัดแต่งเทียบกับน้าหนักรวมมากที่สุด ซึ่งอยู่ที่ 97.56%
รองลงมา คือ ชั้นปลูก A2 (ใช้ Ai โมเดลการปลูกลดของเสีย) อยู่ที่ 96.21% และ A4 (ไม่ใช้ Ai ควบคุม) อยู่ท่ี
96.04% ส่วนชั้นปลูก A3 (ใช้ Ai โมเดลการปลูกประหยัดพลังงาน) มีร้อยละของน้าหนักหลังตัดแต่งเทียบกับ
นา้ หนักรวมนอ้ ยท่สี ดุ คอื อยู่ที่ 96.04%

ตารางที่ 11.6 อัตราการใช้พลังงานของหลอดไฟ LEDs ในการทดลองปลกู ผักสลดั บตั เตอร์เฮดเม่ือปลูกด้วย Ai

ชั้นปลูก วธิ กี ารปลกู อัตราการใชไ้ ฟ* (หน่วย) การใชไ้ ฟเฉลี่ยของเสียตอ่ หวั (หนว่ ย)

A1 ใช้ Ai โมเดลการปลกู ท่วั ไป 61.94 1.02
0.64
A2 ใช้ Ai โมเดลการปลกู ลดของเสยี 39.18 0.63

A3 ใช้ Ai โมเดลการปลกู ประหยัด 38.54 0.65

พลังงาน

A4 ไม่ใช้ Ai ควบคมุ 39.69

* อัตราการใช้พลังงานคานวณจากสูตร watt x ช้วั โมงต่อวัน x จานวนวนั / 1000 = หน่วยไฟฟ้าท่ีใช้

ข้อมลู อัตราการใชพ้ ลงั งานของหลอดไฟ LEDs ในการทดลองปลกู ผกั สลัดบัตเตอร์เฮดเปรียบเทยี บการ
ปลูกด้วย Ai กับการปลูกแบบไม่ใช้ Ai จากตารางที่ 6 พบว่า ในชั้นปลูก A3 (ใช้ Ai โมเดลการปลูกประหยัด
พลังงาน) มีการใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยที่สุด มีการใช้พลังงานไฟฟ้าอยู่ที่ 38.54 หน่วย รองลงมาคือ ชั้น
ปลูก A2 (ใช้ Ai โมเดลการปลูกลดของเสีย) อยู่ที่ 39.18 หน่วย และชั้นปลูก A4 (ไม่ใช้ Ai ควบคุม) ส่วนช้ัน
ปลูก A1 (ใช้ Ai โมเดลการปลกู ท่ัวไป) มกี ารใช้พลังงานไฟฟา้ มากทส่ี ุดท่สี ุดอยู่ท่ี 61.94 หน่วย

ตารางท่ี 11.7 เปรยี บเทียบอัตราการใชพ้ ลังงานเทยี บกบั น้าหนักของเสียการปลูกผักสลัดบตั เตอรเ์ ฮดด้วย Ai

ชนั้ ปลกู วธิ กี ารปลูก อตั ราการใช้ นา้ หนักรวม ร้อยละของน้าหนกั หลงั ตดั แตง่

ไฟ* (หนว่ ย) (กรมั ) เทียบกับนา้ หนกั รวม (%)

A1 ใช้ Ai โมเดลการปลกู ทัว่ ไป 61.94 4,014 97.56

A2 ใช้ Ai โมเดลการปลกู ลดของเสีย 39.18 2,798 96.21

A3 ใช้ Ai โมเดลการปลกู ประหยดั พลงั งาน 38.54 2,656 94.95

* อตั ราการใชพ้ ลังงานคานวณจากสูตร watt x ชั้วโมงต่อวัน x จานวนวนั / 1000 = หนว่ ยไฟฟา้ ที่ใช้

จากตารางที่ 11.7 การเปรียบเทยี บอัตราการใช้พลังงานของหลอดไฟ LEDs น้าหนักของเสียการปลกู
ผักสลัดบัตเตอร์เฮดด้วย Ai เมื่อพิจารณาผลลัพธ์การปลูกด้วย Ai โมเดลต่าง ๆ จะเห็นได้ว่า การปลูกผัก
สลัดบัตเตอร์เฮดโดยใช้ Ai โมเดลการปลูกท่ัวไป (General Model) ได้ผลผลิตทีด่ ที ี่สุดจากร้อยละของน้าหนัก
หลังตัดแต่งเทียบกับน้าหนักรวมแต่ใช้พลังงานไฟฟ้าที่มากที่สุดเช่นกันเมื่อเทียบกับการปลูกด้วย Ai แบบอื่น

หลักสูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรุน่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พอ่ื การเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

137

เนอ่ื งจากการโมเดลการปลูกทว่ั ไปถูกฝึกฝนมาโดยไม่คานึงถึงของเสียที่เกดิ ขึน้ หรือปริมาณไฟฟ้าท่ีใช้ ส่วนการ
ปลูกผักสลัดบัตเตอร์เฮดโดยใช้ Ai โมเดลการปลูกลดของเสีย (Low-waste Model) จะเห็นได้ว่าตัว Ai
พยายามทจี่ ะรักษาผลผลิตให้มีของเสยี น้อยที่สดุ แตด่ ว้ ยปริมาณไฟฟา้ ท่โี มเดลการปลกู ลดของเสีย ใช้น้อยกว่า
โมเดลการปลูกทั่วไป จึงทาให้นาหนักรวมของผลผลิตออกมาน้อยกว่า สุดท้ายผักสลัดบัตเตอร์เฮดโดยใช้ Ai
โมเดลการปลูกประหยัดพลังงาน (Safe Energy Model) ตัว Ai พยายามที่จะรักษาระดับการใช้พลังงานให้
น้อยมี่สุดโดยผลผลิตยังอยู่ในเกณฑ์ที่สามารถนาไปจาหน่ายได้จึงทาให้น้าหนักรวมของผลผลิตมีค่าน้อยกว่า
การปลูกโดยใช้โมเดลการปลกู ดว้ ย Ai แบบอื่น

ภาพท่ี 11.22 ตัวอยา่ งพืชท่ไี ดจ้ ากการปลกู ดว้ ยปัญญาประดษิ ฐ์ในระบบ Plant factory

ภาพที่ 11.23 ผลผลิตในชน้ั ปลกู Plant Factory เมอื่ โตเตม็ วัย

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพ่อื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

138

ภาพที่ 11.24 การเกบ็ ผลผลิตเพื่อใช้ในการวดั คุณภาพ
โครงการการออกแบบและพัฒนาระบบควบคุมอตั โนมตั ิด้วยปัญญาประดษิ ฐ์ (AI) เพื่อเพม่ิ คุณภาพและ
ผลผลิตในการปลกู พืชในระบบ Plant Factory เปน็ นวตั กรรมระดบั องค์กร ด้านการบริการ โดย ใช้เทคโนโลยี
ปญั ญาประดิษฐ์ (AI) และวธิ ีการปลูกพชื จากผู้เช่ียวชาญทางดา้ นพชื ใช้ อุปกรณ์ IoTs Sensors, IP Camera
ในการบนั ทึกข้อมลู และส่งิ ทีเ่ กดิ ขน้ึ ในระบบปลกู รวมท้ังนำผลจากการบนั ทึกการเจรญิ เตบิ โตของพชื ทุกรอบ
การปลูก และสง่ ขอ้ มลู ไปยังฐานข้อมูลออนไลนข์ นาดใหญ่ (Big Data) เพ่ือเป็นข้อมูลให้ขบวนการเรยี นรขู้ อง
เครือ่ ง (Machine Learning) มาฝึกฝนและสรา้ งเป็นรูปแบบการปลูกพืช ร่วมกบั ความคิดเหน็ ของผ้เู ช่ยี วชาญ
รวมถงึ ผลก่ีทดสอบข้อมูลด้านโภชนาการและสารตกค้างของพืชจากห้องปฏิบตั ิการ เพื่อให้ได้รูปแบบการปลกู
พชื ท่ดี ีทสี่ ดุ สำหรับระบบควบคุมอัตโนมัตใิ นโรงปลกู พืช (Plant Factory) และ ผใู้ ชง้ านระบบยังสามารถใช้
ประโยชนจ์ ากข้อมูลท่ีเกิดขึน้ ในการวางแผนการปลูกสำหรับรอบต่อ ๆ ไดอ้ ย่างแม่นยำ เพอื่ ให้ไดป้ ระสิทธิภาพ
และประสิทธผิ ลสูงสุดและตรงตามความต้องการของตลาดในปจั จบุ นั

แบบทดสอบการประยุกต์ใชเ้ ซน็ เซอร์กบั โรงงานปลกู พชื Plant Factory
1.) จงอธิบายยกตัวอยา่ งเซน็ เซอร์ท่ีใช้ในโรงงานปลูกพชื Plant Factory
2.) จงอธบิ ายระบบการไหลเวียนของนา้ สารละลายธาตุอาหารของโรงงานปลูกพืช Plant Factory
3.) แหลง่ พลังงานแสง LED ท่ีใหต้ ่อพชื นั้นประกอบไปดว้ ยช่วงคล่ืนแสงใดบา้ ง
4.) จงยกตวั อย่างประโยชน์ของโรงงานปลกู พชื Plant Factory

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรร่นุ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพื่อการเกษตร อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

139

เอกสารอา้ งองิ

• Donald A. Neamen, “Electronic circuit analysis and design”, McGraw-Hill, 2nd Edition,
2001.

• Sidney Soclof, “Design and applications of analog integrated circuits”, McGraw-Hill, 2nd
Edition, 1997.

• Sergio Franco, “Design with Operational Amplifiers and Analog Integrated Circuits”,
McGraw-Hill International Editions, 3rd Edition, 2000.

• Micheael J McMemanin, “Applied electronic devices and analog ICs”, Delmar
Publishers, 1995.

• Robert Boylestad and Louis Nashelsky , “Electronic Devices and Circuit Theory, Prentice
Hall International Editions”, 7th edition,1999.

• Adel S. Sedra and Kenneth C. Smith , “Microelectronic Circuits”, The oxford Series, 4th
Edition, 1998.

• Stephen R. Fleeman , “Electronics Devices, Prentice Hall International Editions”, 1991.

• Ramakant A. Gayakwad , “Op-Amps and Linear Integrated Circuits”, Prentice Hall
International Editions, 4th Edition, 2000.

• Clifford D. Ferris , “Elements of Electronic Design”, West Publishing Company , 1995.

• Gerald E. Williams , “Analog Electronics Devices Circuits and Techniques”, West
Publishing Company , 1996.

• Stanley G. Burns and Paul R. Bond , “Principles of Electronics Circuits”, Second Edition,
International Thomson Publishing , 1997.

• Henry W. Ott, “Noise reduction techniques in Electronic systems”, McGraw-Hill
International Editions, 2nd Edition, 1988.

• Tim Williams, “The circuit designer's companion”, Butterworth Heinemann Ltd, 1991.

• John R. Barnes, “Electronic System Design Interference and Noise Control Techniques”,
Prentice Hall, Inc.,1987

หลกั สูตรการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอร์เพ่ือการเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

140

ภาคผนวก ก.
การติดตง้ั โปรแกรม Arduino IDE สำหรับใช้งานกบั บอรด์ Arduino UNO

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพือ่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

141

Arduino จะใชโ้ ปรแกรมที่เรียกวา่ Arduino IDE ในการเขียนโปรแกรม และคอมไพล์ลงบอรด์ โดยขนาด
ของโปรแกรม Arduino โดยปกติแล้วจะใหญ่กว่าโค้ด AVR ปกติเนือ่ งจากโคด้ AVR เป็นการเข้าถึงจาก
รีจิสเตอรโ์ ดยตรง แตโ่ คด้ Arduino เข้าถึงผ่านฟังก์ชัน่ เพ่ือให้สามารถเขยี นโค้ดไดง้ า่ ยมากกว่าการเขียน
โค้ดแบบ AVR
I. การดาวโ์ หลดโปรแกรม Arduino IDE
ดาวโ์ หลดไฟลโ์ ปรแกรมไดจ้ ากเว็บไซต์ http://www.arduino.cc/en/Main/Software เลือก
ระบบปฏิบัตกิ ารทตี่ ้องการจะตดิ ต้งั (ตวั อย่างผมใช้ Windows 8.1 จึงเลือก Windows Installer)

จากนน้ั จึงแสดงหน้าเชญิ ใหร้ ่วมบรจิ าค หากไม่ต้องการบริจาคสามารถคลกิ ป่มุ
JUST DOWNLOAD เพื่อเริม่ ดาวโ์ หลดโปรแกรมได้เลย

การดาว์โหลดจะเรมิ่ ข้ึนอตั โนมัติ และรอจนกวา่ การดาว์โหลดจะเสรจ็ ส้ิน แล้วจงึ ทำข้ันตอนถัดไป

หลักสูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอร์เพอ่ื การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

142

II. การตดิ ตง้ั โปรแกรม Arduino IDE
เมื่อดาว์โหลดเสรจ็ แล้วใหเ้ ปิดไฟล์ติดต้ังขน้ึ มาไดเ้ ลย กดปุ่ม I Agree ไดเ้ ลย

มีตวั เลือกใหเ้ ลือกติดตั้ง แนะนำให้เลอื กทง้ั หมด (คา่ เริ่มต้นคือเลือกทั้งหมด) แล้วคลิกปุ่ม Next >

หลักสตู รการอบรมพฒั นาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พือ่ การเกษตร อ.ดร.สรุ พล วรภทั ราทร

143
เลอื กโฟลเดอร์ตดิ ตั้งโปรแกรม หากไมต่ ้องการแก้ไขคลกิ ปุ่ม Intall ได้เลย

รอๆจนกวา่ โปรแกรมจะตดิ ต้ังเสร็จส้ิน อ.ดร.สรุ พล วรภัทราทร

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรุ่นใหม่: เทคโนโลยเี ซนเซอรเ์ พื่อการเกษตร

144

เมือ่ ขน้ึ คำวา่ Completed หมายถงึ การตดิ ตงั้ เสร็จสมบรู ณ์แลว้ คลกิ ป่มุ Close เพ่อื ปดิ โปรแกรมลงไปได้
เลย

หนา้ เดสท็อปก็จะมีไอค่อนโปรแกรม Arduino ข้นึ มาแลว้ อ.ดร.สุรพล วรภทั ราทร

หลกั สูตรการอบรมพัฒนาเกษตรกรรนุ่ ใหม่: เทคโนโลยีเซนเซอรเ์ พ่อื การเกษตร