โครงการเพิ่มประสิทธิภาพเครือข่าย เพื่อการบริหารจัดการน้ำของกรมชลประทานในรูปแบบประหยัด และเข้ากันได้กับระบบกลาง

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 10 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 10 1.4.5 1.4.5.3 การตอเอาทพุตของ Ultrasonic Sensor แบบรีเลย 1.4.5 1.4.5.1 เปนการตอสัญญาณเอาทพุตแบบที่มีสถานะ 2 สถานะ คือ เปด กับ ปด หรือ On-Off โดยเอาทพุตชนิดนี้จะมีการตอใชงานเหมือนหนาคอนแท็กรีเลย คือ NO, NC และสามารถทน กระแสไดมากที่สุด ในบรรดาเอาทพุตทั้งหมด ซึ่งสามารถใชงานกับแรงดัน AC หรือ DC ก็ได รูปที่ 1.11 การตอเอาทพุตของ Ultrasonic Sensor แบบรีเลย (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-setup-a-ultrasonic-sensor) 1.4.6 จุดติดตั้งที่เหมาะสมสําหรับ Ultrasonic Sensor 1.2.1 จุดติดตั้งที่เหมาะสมสําหรับ Ultrasonic Sensor นั้นมีความสําคัญมากเนื่องจากถา ติดตั้งไมดี หรือ ไมถูกตองอาจจะทําใหเกิดมุมกระทบกับวัตถุที่เกินกวาคุณสมบัติของเซ็นเซอรที่จะ สามารถรับและทํางานได โดยสามารถดูตัวอยางการติดตั้งไดดังนี้ 1.4.5 1.4.6.1 การติดตั้งเซ็นเซอรบริเวณที่โดนแสงแดดควรมีอุปกรณปองกันเซ็นเซอรที่จะ ไดรับความเสียหายจากความรอน และรังสียูวีที่มากับแสงแดด ตามรูปที่ 1.12 1.4.5 1.4.6.2 ในการตรวจวัดระดับของวัตถุดิบที่เปนของแข็งในถังที่มีการปลอยของออก ดานลางตรงจุดกลางของถัง โดย Media เปนของแข็งที่มีขนาดตั้งแต 5 mm ระยะหางในการติดตั้ง เซ็นเซอรจากผนังของถังนั้นควรติดตั้งใหมีระยะหางจากจุดศูนยกลางประมาณ 0.3~0.5 เทาของรัศมี R เชน R = 5 m ระยะหางในการติดตั้งเซ็นเซอรจากจุดศูนยกลาง r = 0.3 x 5 = 1.5 m ถึง 0.5 x 5 = 2.5 m

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 11 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 11 รูปที่ 1.12 ระยะหางในการติดตั้งเซ็นเซอรจากผนังของถัง (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-setup-a-ultrasonic-sensor) 1.4.5 1.4.6.3 ในกรณีที่มีการเติม Media ที่ตองการวัดเขาไปในถัง แบบอาศัยแรงโนมถวง ของโลก จุดที่เหมาะกับการติดตั้งเซ็นเซอรนั้น ควรอยูใหหางจากจุดเติม เพื่อปองกันการทํางาน ผิดพลาดหรือความเสียหายแกตัวเซ็นเซอร รูปที่ 1.13 การติดตั้งเซ็นเซอรในถังที่มีการเติมวัตถุดิบโดยใชแรงโนมถวง (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-setup-a-ultrasonic-sensor)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 12 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 12 รูปที่ 1.14 การติดตั้งเซ็นเซอรที่ถูกตองในถังที่วัตถุดิบเปนของแข็ง (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-setup-a-ultrasonic-sensor) 1.4.5 1.4.6.4 ในการตรวจวัดระดับของวัตถุดิบที่เปนของเหลวในถังที่มีการปลอยของออก ดานลางตรงจุดกลางของถัง ระยะหางในการติดตั้งเซ็นเซอรจากจุดศูนยกลางของถังนั้นควรติดตั้งใหมี ระยะหางจากจุดศูนยกลางประมาณ 0.2~0.4 เทาของเสนผาศูนยกลาง D เชน D = 5 เมตร ระยะหาง ในการติดตั้งเซ็นเซอรจากจุดศูนยกลาง r = 0.2 x 5 = 1 m ถึง 0.4 x 5 = 2 m รูปที่ 1.15 การติดตั้งเซ็นเซอรที่ถูกตองในถังที่วัตถุดิบเปนของเหลว (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-setup-a-ultrasonic-sensor) 1.4.5 1.4.6.5 ในกรณีที่มีการเติม Media ที่ตองการวัดเขาไปในถัง แบบอาศัยแรงลม จุดที่ เหมาะกับการติดตั้งเซ็นเซอรนั้น ควรอยูในจุดที่จะไมโดนลม เพื่อปองกันการทํางานผิดพลาดหรือ ความเสียหายแกตัวเซ็นเซอร

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 13 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 13 รูปที่ 1.16 การติดตั้งเซ็นเซอรในถังที่มีการเติมวัตถุดิบโดยใชแรงลม (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-setup-a-ultrasonic-sensor) 1.4.7 วัสดุที่ใชทํา Ultrasonic Sensor 1.2.1 เนื่องจากตัว Ultrasonic Sensor ที่ใชในการบวนการผลิตนั้นมีโอกาสที่ตองสัมผัสกับ สารเคมี มีการกัดกรอน หรือตองทนอุณหภูมิสูงกวาปกติ รวมถึงบางงานที่ใชตรวจจับวัตถุดิบที่ใชใน อุตสาหกรรมอาหาร ดังนั้นควรจะเลือกวัสดุที่ใชทําตัวอัลตราโซนิคเซ็นเซอรที่เหมาะสมกับงานที่ใช ตัวอยางวัสดุที่ใชอยูบอย ๆ ไดแก PP, PVDF, PTFE, stainless steel or foam faced transducer 1.5 ประเภทของ Ultrasonic Sensor ประเภทของอัลตราโซนิคเซ็นเซอรที่ใชงานในปจจุบันจะมีอยู 2 แบบ คือแบบ ตัวรับ-ตัวสง อยูในตัวเดียวกัน Diffuse Mode กับแบบ ตัวรับ-ตัวสง อยูแยกกัน Opposed Mode ทั้งสองแบบมี หลักการทํางานเหมือนกัน เพียงแตแบบ Opposed Mode จะเหมาะสําหรับการตรวจจับวัตถุวามี หรือไมมี ซึ่งไดแค 2 สถานะเนื่องจากใชการตัดผานคลื่นหรือขวางคลื่นไมใหสงไปถึงตัวรับได แตจะมี ความเร็วในการตอบสนองมากกวาแบบ Diffuse Mode โหมด สําหรับการใชงานในอุตสาหกรรมมากกวา 90% จะเปนแบบ Diffuse Mode เนื่องจากใช งานและติดตั้งไดโดยงาย และสามารถเลือกสัญญาณเอาทพุตไดทั้งแบบตอเนื่อง และ ไมตอเนื่อง ซึ่ง สามารถวัดระดับของวัตถุไดดวย จึงตอบโจทยการใชงานไดกวางกวา รูปที่ 1.17 ตัวอยาง Ultrasonic Sensor แบบ Diffuse Mode (ที่มา : https://mall.factomart.com/type-of-ultrasonic-sensor)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 14 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 14 รูปที่ 1.18 ตัวอยาง Ultrasonic Sensor แบบ Opposed Mode (ที่มา : https://mall.factomart.com/type-of-ultrasonic-sensor) 1.6 โครงสรางของ Ultrasonic Sensor โครงสรางของอัลตราโซนิคเซ็นเซอรนั้นประกอบไปดวยสวนตาง ๆ ที่ทําหนาที่แตกตางกัน ออกไป โดยมีสวนประกอบที่สําคัญอยูดังนี้ รูปที่ 1.19 โครงสรางของ Ultrasonics Sensor (ที่มา : https://mall.factomart.com/structure-of-ultrasonic-sensor) 1.6.1 Ultrasonic Transceiver หรือ ตัวรับ-สง คลื่นอัลตราโซนิค 1.2.1 เปนสวนที่ทําหนาที่ในการแปลงสัญญาณจากแรงดันไฟฟาที่สรางขึ้นจากวงจร Oscillator ไปเปนคลื่นความถี่อัลตราโซนิค โดยอาศัยการสั่นของ Piezoelectic Ceramics เพื่อสงออก ไปยังวัตถุที่ตองการตรวจจับ และ ทําหนาที่เปนตัวรับคลื่นอัลตราโซนิคที่สะทอนกลับมาจากวัตถุ แลว แปลงกลับเปนสัญญาณไฟฟา เพื่อนําไปใชงานตอไป 1.2.1 โดยการสงคลื่นอัลตราโซนิคจะมีอยูดวยกัน 2 แบบ คือ แบบตอเนื่อง Continuous และ แบบพัลส Pulse แตที่นิยมใชกันจะเปนแบบ Pulse เนื่องจากสามารถลดการผิดพลาดจากการวัด ไดดี เชน การสับสนของสัญญาณที่สะทอนกลับมา เพราะมีการกําหนดจํานวน Pulse ที่แนนอนในการ สงแตละครั้ง แตก็อาจจะทําใหความไวในการวัดนั้นชาลง เนื่องจากจําเปนตองรอเวลาในการสง Pulse ออกเปนชวง ๆ

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 15 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 15 รูปที่ 1.20 โครงสรางของ Ultrasonics Sensor แบบความถี่สูง (ที่มา : https://mall.factomart.com/structure-of-ultrasonic-sensor) 1.6.2 Amplifier หรือ วงจรขยาย 1.2.1 เปนวงจรที่ทําหนาที่ขยายสัญญาณแรงดันไฟฟาจากตัว Ultrasonic Transceiver ที่ทํา การแปลงคลื่นอัลตราโซนิคที่สะทอนกลับมาจากวัตถุไปเปนสัญญาณไฟฟาแลว เนื่องจากสัญญาณไฟฟา ที่ไดนี้จะมีขนาดเล็ก จึงจําเปนตองมีการขยายกอนนําไปใชงาน 1.6.3 Oscillator หรือ วงจรกําเนิดสัญญาณความถี่ 1.2.1 เปนวงจรที่ทําหนาที่กําเนิดความถี่เรโซแนนซและสงไปยัง Piezoelectic Ceramics เพื่อใหเกิดการสั่นเทากับความถี่ธรรมชาติ โดยปรากฎการณนี้จะทําใหพลังงานที่ใสเขาไปใน Piezoelectic Ceramics เสริมคาการสั่นของความถี่ธรรมชาติที่มีอยูในตัว Piezoelectic Ceramics ใหเกิดคาแอมปลิจูดสูงสุดเทาที่จะทําได ซึ่งจะเปนความถี่เดียวกับคลื่นอัลตราโซนิคที่สงออกไป 1.6.4 Output วงจรภาคเอาทพุต 1.2.1 เปนวงจรที่ทําหนาที่สงสัญญาณออกมาเพื่อติดตอกับอุปกรณภายนอก เชน Relay, Controller, Indicator, PLC หรือตัวควบคุมอื่น ๆ โดยวงจรภาคเอาทพุตจะมีอยูดวยกัน 3 รูปแบบ ดังนี้ 1.4.5 1.6.4.1 วงจรเอาทพุตแบบไมตอเนื่อง (Discrete Output) เปนวงจรเอาทพุตที่ทํางาน แบบเปดหรือปด เชน Relay, NPN, PNP ซึ่งเหมาะสําหรับการตรวจจับวัตถุที่เปนจุด ๆ หรือตรวจจับ วามีหรือไมมี 1.4.5 1.6.4.2 วงจรเอาทพุตแบบตอเนื่อง (Continuous Output) เปนวงจรเอาทพุตที่ ทํางานตอเนื่อง Analog Output ซึ่งจะเปนสัญญาณแรงดันไฟฟาหรือกระแสไฟฟา มาตรฐาน เชน 4~20 mA, 0~10 VDC ซึ่งจะมีคาแปรเปลี่ยนตามระยะทางที่เซ็นเซอรตรวจจับได โดยเหมาะสําหรับ การตรวจจับวัตถุที่ตองการรูตําแหนง หรือระยะทาง เชน ระดับน้ํา

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 16 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 16 1.4.5 1.6.4.3 วงจรเอาทพุตสําหรับสงขอมูล (Communication Data Output) เปนวงจร เอาทพุตที่ทํางานคลายกับแบบวงจรเอาทพุตแบบตอเนื่อง (Continuous Output) เพียงแตสัญญาณที่ สงออกมานั้นไมไดเปนสัญญาณอนาล็อก แตจะเปนสัญญาณดิจิตอล IO Link, CC Link, PROFIBUS ที่ ใชคุยกับอุปกรณพิเศษ เชน PLC 1.7 การคํานวณระยะทางของ Ultrasonic Sensor (Ultrasonic Distance Calculate) ในการคํานวณหาระยะทางของอัลตราโซนิคเซ็นเซอรนั้นจะใชหลักการสะทอนของคลื่น ความถี่เสียง และ คํานวณหาคาระยะทางไดจากการเดินทางของคลื่นเทียบกับเวลา โดยเราสามารถ คํานวณหาคาระยะหางระหวางวัตถุไดจากสมการ = × 2 s = ระยะทาง c = ความเร็วในการเคลื่อนที่ของเสียง 344 m/s (20°C) t = เวลาในการเดินทางของคลื่นไปกลับ (Time of Flight) รูปที่ 1.21 การคํานวณหาระยะทางระหวาง Ultrasonic Sensor กับวัตถุ (ที่มา : https://mall.factomart.com/structure-of-ultrasonic-sensor) ตัวอยาง เชน ถาระยะเวลา t = 100 ms จะสามารถคํานวณหาคาระยะทางไดโดยการแทน คาลงในสมการดานลาง ซึ่งเมื่อแทนคาเสร็จแลวจะไดระยะทางเทากับ 17.2 m 1.8 การประยุกตใชงาน Ultrasonic Sensor เราสามารถนํา Ultrasonic Sensor มาประยุกตใชงานไดหลากหลาย แตโดยสวนใหญจะ นิยมนํามาใชในการตรวจจับวัตถุมีความใสหรือพื้นผิวมีรูปทรงที่ไมแนนอน และ ยังมีระยะทางของ เซ็นเซอรที่ไกลอีกดวย ดวยเหตุนี้เองจึงทําใหมีการนําอัลตราโซนิคเซ็นเซอรมาใชวัดระดับของเหลว

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 17 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 17 ตาง ๆ ในถัง หรือ กระบวนการเติมสารละลายตาง ๆ เพื่อแสดงคาเปนตัวเลขความสูง หรือ ปริมาตร คงเหลือ รูปที่ 1.22 การใชงานอัลตราโซนิคเซ็นเซอรสําหรับการขนถายสิ่งของ (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-use-a-ultrasonic-sensor) รูปที่ 1.23 การใชงานอัลตราโซนิคเซ็นเซอรสําหรับตรวจจับของเหลวในภาชนะใส (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-use-a-ultrasonic-sensor)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 18 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 18 รูปที่ 1.24 การใชงานอัลตราโซนิคเซ็นเซอรสําหรับการปอนกลับตําแหนง (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-use-a-ultrasonic-sensor) รูปที่ 1.25 การใชงานอัลตราโซนิคเซ็นเซอรสําหรับตรวจจับความตึงหรือหยอนในกระบวนการรีด (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-use-a-ultrasonic-sensor)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 19 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 19 รูปที่ 1.26 การใชงานอัลตราโซนิคเซ็นเซอรสําหรับงานเครน (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-use-a-ultrasonic-sensor) รูปที่ 1.27 การใชงานอัลตราโซนิคเซ็นเซอรสําหรับวัดระดับน้ําในถัง (ที่มา : https://mall.factomart.com/how-to-use-a-ultrasonic-sensor)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 20 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 20 บทที่ 2 สวนประกอบอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ อุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ ประกอบไปดวยสวนติดตั้งหลัก ๆ 2 สวนดวยกัน ไดแก ชุดอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติและ ฐานโครงเหล็กสําหรับยึดจับ ดังแสดงในรูปที่ 2.1 รูปที่ 2.1 ชุดอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ และ ฐานโครงเหล็กสําหรับยึดจับ 2.1 ชุดอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ มีรายละเอียดของอุปกรณและเครื่องมือที่ใชในการประกอบดังนี้ 2.1.1 ตูไซดกันฝุนกันน้ํามีหลังคา IP55 ตามมาตรฐาน มอก. 513-2553 ขนาด กวาง 15 ซม. x ยาว 28 ซม. x สูง 35 ซม. ดังแสดงในรูปที่ 2.2 2.1.2 PCB Board (บอรดไขปลา) ดังแสดงในรูปที่ 2.3 2.1.3 บอรด NB-ioT Kit ดังแสดงในรูปที่ 2.4 - ไมโครคอนโทรลเลอรSTM32L072CBT6 - แรงดันไฟเลี้ยง 3.5 – 5.0 โวลต - SWD Programmer Interface , GPIO Interface (P1) , GPIO Interface (MCU PA12) - ชิป Communication Module u-blox Sara N310 มาตรฐาน NB-ioTESIM (AIS) Cellular module (NB1/NB2) ชุดอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ ฐานโครงเหล็กสําหรับยึดจับ

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 21 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 21 2.1.4 เสาสัญญาณ Magnet Mounting Antenna with SMA pigtail cable ดังแสดงใน รูปที่ 2.5 2.1.5 Protocol : TCP/UDP , MQTT 2.1.6 Ultrasonic Range Finder - XL-Maxsonar WRL1 (Long Range Up to 10 m. / Out Door Use) IP67 Rated ดังแสดงในรูปที่ 2.6 2.1.7 รางถานสําหรับถาน 1.5 โวลต 3 กอน 3 รางถาน ดังแสดงในรูปที่ 2.7 2.1.8 สายไฟ Jumper 2.1.9 นอตสกรู M3 2.1.10โทรศัพท Smart Phone รูปที่ 2.2 ตูไซดกันฝุนกันน้ํามีหลังคา (ที่มา : sirichaielectric, 2020)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 22 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 22 รูปที่ 2.3 PCB Board (บอรดไขปลา) (ที่มา : lazada, 2020) รูปที่ 2.4 บอรด NB-ioT Kit (ที่มา : th.mouser, 2023)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 23 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 23 รูปที่ 2.5 เสาสัญญาณ Magnet Mounting Antenna with SMA pigtail cable (ที่มา : tinyosshop, 2023) รูปที่ 2.6 Ultrasonic Range Finder - XL-Maxsonar WRL1 (Long Range Up to 10 m. / Out Door Use) IP67 Rated (ที่มา : thaieasyelec, 2023)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 24 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 24 รูปที่ 2.7 รางถานสําหรับถานอัลคาไลนขนาด AA (1.5 โวลต) จํานวน 3 กอน (ที่มา : robotsiam, 2023) 2.2 ฐานโครงเหล็กสําหรับยึดจับ มีรายละเอียดดังนี้ 2.2.1 โครงเหล็กฉากรูปสามเหลี่ยมดานเทาขนาด 80 x 80 เซนติเมตร ดังแสดงในรูปที่ 2.8 2.2.2 อุปกรณสําหรับยึดจับ รูปที่ 2.8 โครงเหล็กฉากรูปสามเหลี่ยมดานเทา พรอมอุปกรณสําหรับยึดจับ

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 25 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 25 2.3 อุปกรณสําหรับทําการติดตั้งในสนาม สําหรับการติดตั้งในสนาม มีรายละเอียดของอุปกรณและเครื่องมือที่ใชในการติดตั้งในสนาม ดังนี้ 2.3.1 เหล็กฉาก 2.3.2 เครื่องวัดระดับน้ํา 2.3.3 สายรัด Cable Tie 2.3.4 ปนยิงซิลิโคน พรอมกาวซิลิโคน 2.3.5 สีสเปรยพนกันสนิม 2.3.6 สวาน และดอกสวาน 2.3.7 ตะไบเหล็ก 2.3.8 นอตและสกรู 2.3.9 ไขควง 2.3.10กรรไกร 2.3.11บันได 2.3.12เครื่องเจียรไฟฟา 2.3.13แทนตัดไฟเบอร 2.3.14มีดคัตเตอร 2.4 โปรแกรม/ซอฟตแวร/เครื่องมือทางสถิติ 2.4.1 โปรแกรม Arduino ในการพัฒนาอุปกรณแจงเตือนระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ จนสามารถแจงเตือนระดับ น้ําไดอยางมีประสิทธิภาพนั้น เกิดขึ้นไดดวยการใชแนวคิด และการใชซอฟตแวรที่มีความสามารถใน การจัดการใหชิ้นสวนหรือโมดูลตาง ๆ ใหทํางานรวมกันไดอยางลงตัว 2.4.1.1 ความหมายของ Arduino Arduino อานวา (อา–ดู–อิ-โน หรือ อา–ดุย-โน) เปนบอ ร ด ไมโครคอนโทรเลอรตระกูล AVR ที่มีการพัฒนาแบบ Open Source คือมีการเปดเผยขอมูลทั้งดาน Hardware และ Software ดังแสดงในรูปที่ 2.9 ตัวบอรด Arduino ถูกออกแบบมาใหใชงานไดงาย ดังนั้นจึงเหมาะสําหรับผูเริ่มตนศึกษา ทั้งนี้ผูใชงานยังสามารถดัดแปลง เพิ่มเติม พัฒนาตอยอดทั้งตัว บอรด หรือโปรแกรมตอไดอีกดวย โดยโปรแกรม Arduino มีสัญลักษณรูปโลโก ดังแสดงในรูปที่ 2.10 ความงายของบอรด Arduino ในการตออุปกรณเสริมตาง ๆ คือผูใชงาน สามารถตอวงจรอิเล็กทรอนิคสจากภายนอกแลวเชื่อมตอเขามาที่ขา I/O ของบอรด ดังแสดงในรูปที่ 2.11 หรือเพื่อความสะดวกสามารถเลือกตอกับบอรดเสริม (Arduino Shield) ประเภทตาง ๆ ดัง แสดงในรูปที่ 2.12 เชน Arduino XBee Shield, Arduino Music Shield, Arduino Relay Shield,Arduino GPRS Shield เปนตน มาเสียบกับบอรดบนบอรด Arduino แลวเขียนโปรแกรม พัฒนาตอไดเลย

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 26 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 26 รูปที่ 2.9 บอรด Arduino (ที่มา : thaieasyelec, 2023) รูปที่ 2.10 สัญลักษณรูปโลโกของโปรแกรม Arduino (ที่มา : ioxhop, 2023)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 27 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 27 รูปที่ 2.11 บอรด Arduino ตอกับ LED (ที่มา : thaieasyelec, 2023) รูปที่ 2.12 บอรด Arduino ตอกับบอรด XBee Shield (ที่มา : thaieasyelec, 2023) 2.4.1.2 จุดเดนของบอรด Arduino บอรด Arduino เปนที่นิยมเพราะงายตอการพัฒนา มีรูปแบบคําสั่ง พื้นฐาน ไมซับซอนเหมาะสําหรับผูเริ่มตน มี Arduino Community ของกลุมคนที่รวมกันพัฒนาที่ เขมแข็ง ทั้งยังมีการ Open Hardware ทําใหผูใชสามารถนําบอรดไปตอยอดใชงานไดหลายดาน ราคาไมแพง และ Cross Platform สามารถพัฒนาโปรแกรมบน OS ใดก็ได

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 28 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 28 2.4.1.3 รูปแบบการเขียนโปรแกรมบน Arduino ก. เขียนโปรแกรมบนคอมพิวเตอร ผานทางโปรแกรม ArduinoIDE ซึ่ง สามารถดาวนโหลดไดจาก Arduino.cc/en/main/software ดังแสดงในรูปที่ 2.13 รูปที่ 2.13 การเขียนโปรแกรมบนคอมพิวเตอร ผานทางโปรแกรม ArduinoIDE (ที่มา : thaieasyelec, 2023) ข. หลังจากที่เขียนโคดโปรแกรมเสร็จเรียบรอยแลว ผูใชงานทําการเลือก รุนบอรด Arduino ที่ใชงาน และหมายเลข Com port ดังแสดงในรูปที่ 2.14 และ 2.15 ตามลําดับ รูปที่ 2.14 การเลือกรุนบอรด Arduino ที่ใชงาน (ที่มา : thaieasyelec, 2023)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 29 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 29 รูปที่ 2.15 การเลือกหมายเลข Com port ของบอรด (ที่มา : thaieasyelec, 2023) ค. กดปุม Verify เพื่อตรวจสอบความถูกตองและ Compile โคด โปรแกรม จากนั้นกดปุม Upload โคดโปรแกรมไปยังบอรด Arduino ผานทางสาย USB เมื่ออับ โหลดเรียบรอยแลว จะแสดงขอความแถบขางลาง “Done uploading” และบอรดจะเริ่มทํางาน ตามที่เขียนโปรแกรมไวไดทันที ดังแสดงในรูปที่ 2.16 และ 2.17 ตามลําดับ รูปที่ 2.16 การกดปุม Verify เพื่อตรวจสอบความถูกตองและ Compile โคดโปรแกรม (ที่มา : thaieasyelec, 2023)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 30 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 30 รูปที่ 2.17 การ Upload โคดโปรแกรม (ที่มา : thaieasyelec, 2023) 2.4.1.4 Layout & Pin out Arduino Board (Model: Arduino UNO R3) รูปที่ 2.18 Layout & Pin out Arduino Board (Model: Arduino UNO R3) (ที่มา : thaieasyelec, 2023)

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 31 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 31 1. USB Port : ใชสําหรับตอกับ Computer เพื่ออับโหลดโปรแกรมเขา MCU และจายไฟใหกับบอรด 2. Reset Button : เปนปุม Reset ใชกดเมื่อตองการให MCU เริ่มการ ทํางานใหม 3. ICSP Port ของ Atmega16U2 เปนพอรตที่ใชโปรแกรม Visual Com port บน Atmega16U2 4. I/OPort : Digital I/O ตั้งแตขา D0 ถึง D13 นอกจากนี้ บาง Pin จะ ทําหนาที่อื่น ๆ เพิ่มเติมดวย เชน Pin 0,1 เปนขา Tx,Rx Serial, Pin 3, 5, 6, 9, 10 และ 11 เปนขา PWM 5. ICSP Port : Atmega328 เปนพอรตที่ใชโปรแกรม Bootloader 6. MCU : Atmega328 เปน MCU ที่ใชบนบอรด Arduino 7. I/OPort : นอกจากจะเปน Digital I/O แลวยังเปลี่ยนเปนชองรับ สัญญาณอนาล็อก ตั้งแตขา A0-A5 8. Power Port : ไฟเลี้ยงของบอรดเมื่อตองการจายไฟใหกับวงจร ภายนอก ประกอบดวยขาไฟเลี้ยง +3.3 V, +5V, GND, Vin 9. Power Jack : รับไฟจาก Adapter โดยที่แรงดันอยูระหวาง 7-12 V 10.MCU ของ Atmega16U2 เปน MCU ที่ทําหนาที่เปน USB to Serial โดย Atmega328 จะติดตอกับ Computer ผาน Atmega16U2

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 32 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 32 บทที่ 3 วิธีการติดตั้งและการบํารุงดูแลรักษา 3.1 การติดตั้ง เนื่องจาก Ultrasonic Sensor อาศัยหลักการสะทอนของคลื่นความถี่เสียง และคํานวณหา คาระยะทางไดจากการเดินทางของคลื่น และนํามาเทียบกับเวลา ดวยกลไกดังกลาวทําใหการติดตั้ง อุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติมีขอพิจารณาที่สําคัญ ดังนี้ 3.1.1 ตรวจ check ความเขมสัญญาณเครือขาย AIS ณ ตําแหนงที่จะทําการติดตั้งอุปกรณ วัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติจะตองมีความเขมสัญญาณในระดับที่ดีขึ้นไป เพื่อการรับและสงขอมูลที่มี ประสิทธิภาพ 3.1.2 ตําแหนงในการติดตั้งอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติจะตองอยูเหนือระดับผิวน้ํา ระหวาง 0.5 เมตร แตไมเกิน 10 เมตร 3.1.3 ฐานโครงเหล็กสําหรับยึดจับควรติดตั้งกับวัสดุที่มีความมั่นคงและแข็งแรง เชน ราว เหล็กกันตก ดังแสดงในรูปที่ 3.1 รูปที่ 3.1 การติดตั้งฐานโครงเหล็กยึดจับกับราวเหล็กกันตก

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 33 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 33 3.1.4 ตําแหนงในการติดตั้งอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติตองไมมีสิ่งใดเปนอุปสรรคใน การปลอยคลื่นความถี่เสียงของ Ultrasonic Sensor ไปกระทบกับผิวน้ํา เชน ผักตบชวา เปนตน 3.1.5 ตองติดตั้งอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติใหไดแนวระนาบเสมอ ดังแสดงในรูปที่ 3.2 รูปที่ 3.2 การติดตั้งอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติใหไดแนวระนาบ 3.2 การบํารุงดูแลรักษา เพื่อใหอุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติสามารถใชงานไดอยางยาวนาน และมีประสิทธิภาพ ในการรับและสงขอมูล เราสามารถตรวจสอบและบํารุงรักษาอุปกรณตาง ๆ ดังนี้ 3.2.1 การบํารุงดูแลรักษา Ultrasonic Sensor 1.2.1 Ultrasonic Sensor นั้นถือวาเปนหัวใจหลักในการสะทอนของคลื่นความถี่เสียง และ คํานวณหาคาระยะทางไดจากการเดินทางของคลื่น และนํามาเทียบกับเวลา จึงไดคาระดับน้ํา แลวสง ขอมูลมายัง Application Line เราจึงควรใหความสําคัญในการดูแลและบํารุงรักษา Ultrasonic Sensor ไดดังนี้ 1) หมั่นตรวจดูดานหนาของ Ultrasonic Sensor วามีสิ่งใดมาปกปด หรือขวางกั้น การปลอยคลื่นความถี่เสียงหรือไม เพราะหากมีสิ่งใดมาขวางกั้นจะทําใหการคํานวณคาระยะทาง คลาดเคลื่อนจากระยะทางจริง ดังแสดงในรูปที่ 3.3

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 34 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 34 รูปที่ 3.3 Ultrasonic Sensor ถูกขวางกั้นโดยรังแตน 2) หมั่นตรวจดูดานบนของผิวน้ํา วามีสิ่งใดมาปกคลุมหรือไม เพราะหากมีสิ่งใดมาปก คลุมจะทําใหการคํานวณคาระยะทางคลาดเคลื่อนจากระยะทางจริง ดังแสดงในรูปที่ 3.4 รูปที่ 3.4 ผักตบชวาปกคลุมดานบนผิวน้ํา

โครงการอบรมเชิงปฏิบัติการ หลักสูตร ผู้อํานวยการโครงการ รุ่นที่ 20 ประจําปีงบประมาณ พ.ศ. 2566 35 คู่มือการติดตั้งอุปกรณ์วัดระดับนํ้ า แบบอัตโนมัติ (Ultrasonic Sensor) 35 3.2.2 การบํารุงดูแลรักษาแบตเตอรี่ 1.2.1 อุปกรณวัดระดับน้ํา แบบอัตโนมัติ มีแหลงพลังงานจากถานอัลคาไลนขนาด AA จํานวน 9 กอน ดังแสดงในรูปที่ 3.5 จึงควรหมั่นเปลี่ยนถานชุดใหมทุก ๆ 3 เดือน เพื่อใหการรับและ สงขอมูลมีประสิทธิภาพและมีความตอเนื่อง รูปที่ 3.5 แหลงพลังงานจากถานอัลคาไลนขนาด AA จํานวน 9 กอน