หนังสือประกอบการสอนรายวิชาการออกแบบเเละเทคโนโลยี ม.4

48 หน่วยท่ี 3 เทคโนโลยี

ผลกระทบของเทคโนโลยตี อ่ สงิ่ แวดลอ้ ม
ผลกระทบดา้ นดี
1. การนาํ เทคโนโลยมี าใช้ปรับปรุงธรรมชาติ เช่น โครงการแกล้งดิน
2. การบําบดั นำ้ เสยี
3. การกรองอากาศ หรือกําจัด

-แก๊สซลั เฟอรไ์ ดออกไซต์
-ไนโตรเจนออกไซด์
-ฝน
-ปรอท
ผลกระทบดา้ นไม่
1. การใช้ทรพั ยากรทเ่ี พ่มิ มากข้นึ
2. มลพิษทางดนิ น้ำ อากาศ เสียง
3. การปนเปอ้ื นของสารพิษ

หนังสือเรยี นรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มธั ยมศกึ ษาปที ่ี 4

หนว่ ยที่ 4 เครอื่ งมือพื้นฐาน 49

บทท่ี 11 วสั ดแุ ละเครอื่ งมอื พืน้ ฐาน

วสั ดุ คอื อะไร
วัสดุ คือ สิ่งทน่ี ำมาทำสง่ิ ของเครื่องใชต้ ่างๆ วสั ดรุ อบตวั เรามีท้งั วสั ดธุ รรมชาติ ซ่งึ ได้มาจากสง่ิ มีชวี ติ

และไมม่ ีชีวติ เชน่ ไม้ ขนสตั ว์ ไยไหม เปลอื กหอย ดินเหนียว หิน ทราย และวสั ดุสงั เคราะห์ เช่น พลาสติก เสน้
ใยสังเคราะห์

สมบตั ขิ องวสั ดุ
1. สมบตั คิ วามยดื หยนุ่

ความยดื หยุ่น หมายถงึ ลักษณะทีว่ ัตถุนน้ั สามารถกลบั คนื รูปรา่ งทรงเดมิ ได้ หลงั จากแรงที่มากระทำ
ตอ่ วัตถหุ ยุดกระทำต่อวตั ถนุ ั้น

วสั ดทุ ี่ถูกแรงกระทำแลว้ สามารถเปลีย่ นรูปรา่ งหรือขนาดของวัสดุ และเมือ่ เราหยุดออกแรงวสั ดนุ ้ันจะ
กลับคืนสสู่ ภาพเดมิ เรยี กวา่ วัสดุนน้ั มสี ภาพความยดื หยนุ่ เช่น ถงุ มือยาง ยางยดื ฟองน้ำ วัสดแุ ต่ละชนดิ มี
สภาพยดื หยุน่ ไมเ่ ท่ากนั บางชนดิ ต้องออกแรงมากๆ สภาพยืดหยนุ่ ยงั คงอยู่ แตบ่ างชนดิ เม่อื ออกแรงมากเกินไป
กห็ มดสภาพยดื หยนุ่ ได้ ส่วนวัสดทุ ีเ่ ราออกแรงกระทำแล้ว วัสดเุ กิดการเปล่ยี นรูปรา่ งหรือขนาด แตเ่ มื่อหยุด
ออกแรง วสั ดุไม่คืนสภาพเดิม เราเรียกวัสดุน้ันว่า วสั ดุไม่มคี วามยดื หยนุ่ เช่น ดนิ น้ำมัน ไม้ แผน่ พลาสติก
กระดาษ

การใช้ความยดื หยุ่นในชวี ติ ประจำวนั เช่น การใชย้ างรดั ผม การใช้ยางยดื ทำขอบกางเกง ใช้เสน้ เอ็น
ทำไม้แบดมินตนั หรือไมเ้ ทนนิส

รปู ภาพ ยางรถยนตท์ ี่มีความยดื หยุ่น
หนงั สอื เรียนรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มธั ยมศกึ ษาปที ่ี 4

50 หน่วยที่ 4 เครอ่ื งมือพ้นื ฐาน

2. ความแขง็ ของวสั ดุ
ความแขง็ หมายถงึ ความทนทานต่อกรตดั และการขูดขีด วัสดุท่มี คี วามแขง็ มากจะทนทานตอ่ การขูด

ขีดมาก เช่น ตะปูกบั ไม้ เมื่อเราเอาตะปไู ปขดู กบั ไม้ จะพบว่าไมเ้ กิดรอย นนั้ แสดงว่าวัสดุใดท่ีเกดิ รอยจะมคี วาม
แขง็ นอ้ ยกวา่ วัสดุทไี่ มเ่ กิดรอย แสดงว่าตะปูมีความแข็งมากกวา่ ไม้
สิง่ สำคญั ที่ต้องคำนึงมดี งั น้ี

1. วัสดทุ ถี่ กู ขดู เกิดรอย แสดงว่า ความแข็งน้อยกวา่ วัสดุทใ่ี ชข้ ดู
2. วัสดุทถ่ี กู ขดู ไมเ่ กิดรอย แสดงวา่ ความแขง็ มากกว่าวัสดทุ ่ีใชข้ ูด
การใช้ความแข็งของวสั ดุในชีวิตประจำวัน ใหเ้ หมาะแกก่ ารใชป้ ระโยชน์และใชง้ านได้ เช่น กลอ่ ง
สำหรับเก็บของ โตะ๊ เก้าอี้ แก้ว กระเบ้ือง มา้ น่งั

รปู ภาพ การใช้ความแขง็ ของวัสดุในชวี ติ ประจำวนั เชน่ โตะ๊ เก้าอ้ี

3. ความเหนยี วของวสั ดุ
ความเหนยี ว หมายถงึ ความสามารถในการรับนำ้ หนกั ของวสั ดุ ดงึ ขาดยาก ถ้าเราทำการพจิ ารณา

ด้านความเหนียวสามารถทำได้ 2 วธิ ี คือ
1. ความสามารถในการดึงเป็นเสน้
2. ความสามารถในการตเี ป็นแผน่ บางได้
การใช้ความเหนยี วของวสั ดุในชีวติ ประจำวนั เช่น ใช้เชอื กในการผูกส่ิงของ เบด็ ตกปลา วัสดุในการทำ

สะพานแขวน

หนังสอื เรยี นรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ชน้ั มัธยมศกึ ษาปที ่ี 4

หนว่ ยที่ 4 เครอ่ื งมอื พน้ื ฐาน 51

รปู ภาพ การใชค้ วามเหนยี วของวสั ดุในชีวติ ประจำวัน โดยการใชเ้ ชอื กผูกรองเท้า

4. การนำความรอ้ นของวสั ดุ
การนำความร้อน หมายถึง การถ่ายเทพลังงานความร้อนจากอนุภาคหน่งึ สู่อนุภาคหน่ึง และถา่ ยทอด

กันไปเรื่อยๆ ภายในเนอ้ื ของวัตถุ วสั ดุแตล่ ะชนิดสามารถนำความรอ้ นไดแ้ ตกต่างกัน วัสดุทีน่ ำความร้อนได้ดีจะ
ถา่ ยเทพลงั งานความร้อนไดเ้ ร็ว และมาก เม่ือวสั ดุชนดิ นนั้ ได้รับความรอ้ นที่บรเิ วณใดบริเวณหน่ึง จะถา่ ยโอน
ความร้อนไปสบู่ ริเวณอนื่ ด้วย วสั ดบุ างชนดิ ไม่นำความร้อน เราจงึ สามารถจำแนกสมบตั ิการนำความรอ้ นของ
วัสดไุ ด้ 2 ประเภท คือตัวนำความรอ้ น และฉนวนความรอ้ น

1. ตวั นำความรอ้ น
คือวัสดุที่ความร้อนผา่ นได้ดี สว่ นใหญ่เป็นโลหะ เช่น เหลก็ อะลมู ิเนยี ม เงนิ ทอง ทองแดง นิยมมาใช้
ทำภาชนะหุงขา้ ว เชน่ หมอ้ กาต้มน้ำ กระทะ
2. ฉนวนความรอ้ น
คือ วัสดุทีค่ วามร้อนผ่านได้ไม่ดี หรอื ไมส่ ามารถผา่ นได้ สว่ นใหญ่เปน็ อโลหะ เช่น ผ้า ไม้ ยาง พลาสติก
กระเบื้อง นยิ มนำมาทำ ดา้ มตะหลิว ดา้ มหม้อ หูหม้อ ที่จับหม้อ เพื่อป้องกันความร้อน

5. การนำไฟฟา้
การนำไฟฟ้า หมายถึง สมบัติยอมใหป้ ระจุไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าไหลผา่ นได้ และสามารถแสดง

อำนาจไฟฟา้ ออกมา ซึง่ วัสดแุ ตล่ ะชนิดมสี มบัติการนำไฟฟ้าทีแ่ ตกตา่ งกนั ดังน้ี
ตวั นำไฟฟา้ คอื วสั ดุท่ยี อมให้ประจไุ ฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าไหลผา่ นได้ ได้แก่ โลหะตา่ งๆ เช่น ทองแดง

เงิน เหลก็ อะลมู ิเนียม
ตวั นำไฟฟา้ ทีด่ ที ส่ี ดุ คอื เงนิ (แต่ไม่นิยม เพราะราคาแพง)
อโลหะทสี่ ามารถนำไฟฟา้ ได้ คือ แกรไฟต์
ฉนวนไฟฟา้ คอื วัสดทุ ไ่ี ม่ยอมให้ประจไุ ฟฟ้าหรอื กระแสไฟฟ้าไหลผา่ นหรือผา่ นได้น้อยมาก เช่น ไม้

แก้ว กระดาษ ยาง พลาสติก

หนังสอื เรยี นรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ชนั้ มธั ยมศึกษาปีที่ 4

52 หนว่ ยท่ี 4 เครอ่ื งมือพื้นฐาน

6. ความหนาแนน่
ความหนาแน่น หมายถึง ปริมาณมวลสารทม่ี ีอยใู่ น 1 หน่วยปริมาตร ความหนาแน่นเป็นสมบตั ิ

เก่ียวกบั เน้อื ของวัสดุ วัสดุทีม่ เี น้ือแนน่ จะมีความหนาแน่นมากกวา่ วัสดุท่เี ปน็ เนื้อโปร่ง สามารถทดสอบโดยเอา
วสั ดุนั้นไปลอยนำ้

ถา้ วัสดนุ นั้ ลอยน้ำได้ แสดงว่า วสั ดุนน้ั มีความหนาแน่นน้อยกวา่ นำ้ แตถ่ ้าวสั ดุนนั้ เกดิ การจมนำ้ แสดง
ว่ามีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ

เครอ่ื งมอื พนื้ ฐาน
ในการสรา้ งชิ้นงานตามแบบร่างทอี่ อกแบบไวใ้ หเมคี วามถูกตอ้ งทัง้ รูปร่าง มาตราสว่ น และมคี วาม

สวยงามนน้ั นอกจากจะต้องเลือกวัสดทุ เ่ี หมาะสมแล้ว จะต้องเลือกใชเ้ คร่ืองมือใหเ้ หมาะสมกบั ชนดิ ของงาน
และวัสดุดว้ ย เพอื่ ให้เกิดความปลอดภัยและได้ชิ้นงานตามต้องการเครอ่ื งมือท่ีใช้ในการสรา้ งเครื่องมอื พืน้ ฐานที่
สำคญั ได้แก่ เคร่ืองมือสำหรับการวัดขนาด เครื่องมือสำหรบั การตัด และเคร่อื งมอื สำหรับการเจาะ
1. เครอ่ื งมอื สำหรับการวดั

เคร่ืองมือวัด (Measuring Tool) คือ เครื่องมือสำหรับใช้ในการวดั เพื่อบง่ ชบ้ี อกระยะหรอื ขนาดในการ
กำหนดตำแหนง่ ตรวจสอบระยะหรอื ขนาด เชน่

- ไมโครมิเตอร์
- เวอรเ์ นยี ร์คาลเิ ปอร์
- ไม้บรรทดั วดั องศาหรือใบวดั มมุ
2. เครอ่ื งมอื สำหรับการตดั
เคร่ืองมอื ตดั (Cut tools) การตัดเป็นกระบวนการทีท่ ำให้ชิ้นงานทเี่ ราต้องการแยกออกจากกันซึ่ง
เครือ่ งมือท่สี ามารถทำให้เหล็กหรอื ไมแ้ ยกออกจากกนั ได้ก็คอื เล่ือย ซ่ึงมีด้วยกนั หลายชนดิ เช่น
- คีม
- เลือย
- ปากกาตัด
3. เครอื่ งมอื สำหรบั การเจาะ
เครื่องมือเจาะ (DRILL TOOLS) เป็นเครอื่ งมือทใ่ี ช้สำหรบั เจาะชิน้ งานทีเ่ ป็นโลหะหรือไม้ เพื่อให้ไดร้ ู
ตามท่ตี ้องการ เช่น
- สว่านมอื
- ส่ิว

หนังสือเรียนรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ช้ันมธั ยมศึกษาปที ี่ 4

หนว่ ยที่ 4 เคร่ืองมอื พื้นฐาน 53

บทท่ี 12 กลไก ไฟฟา้ และอิเลก็ ทรอนกิ ส์

กลไก (mechanism) คอื อะไร
กลไก หมายถึง ส่วนของอุปกรณ์ทที่ ำหน้าที่ส่งผา่ น การเคลื่อนที่ทำใหเ้ ปลีย่ นตำแหน่งจากตน้ ทางไป

ยงั ปลายทาง หรือทำหนา้ ทีเ่ ปลีย่ นทศิ ทาง ความเร็ว ลักษณะการเคล่ือนที่

เฟอื ง คอื อะไร
เปน็ ช้นิ สว่ นเคร่ืองกลมรี ปู รา่ งเปน็ จานแบนรูปวงกลม ตรงขอบมลี ักษณะเปน็ แฉก เรียกวา่ ฟันเฟือง ซง่ึ

สามารถนำไปประกบกบั เฟืองอกี ตวั หน่ึง เม่ือเฟืองตวั แรกหมนุ เฟอื งตวั ทส่ี องจะหมุนในทิศทางตรงกันขา้ ม เกดิ
เป็นระบบสง่ กำลังข้นึ โดยความเรว็ รอบของเฟอื งท่สี องจะข้ึนกับอัตราสว่ นจำนวนฟันเฟืองของตัวแรกเทยี บกับ
ตัวทส่ี อง ซงึ่ อตั ราสว่ นนส้ี ามารถปรับใหเ้ กิดเปน็ ความได้เปรียบเชงิ กลได้ ดว้ ยคณุ ลักษณะนี้ จึงทำใหเ้ ฟือง
สามารถนำมาใช้ส่งผ่านแรงหมุน ปรับความเรว็ แรงหมนุ และทศิ ทางการหมนุ ในเคร่อื งจักรได้ โดยระบบเฟือง
หรือระบบสง่ กำลงั นี้ มีความสามารถคล้ายคลึงกบั ระบบสายพาน แตด่ ีกว่าตรงทรี่ ะบบเฟืองจะไม่สญู เสยี
พลงั งานไปกับการยดื หดและการล่ืนไถลของสายพานนน่ั เอง
รอก คอื อะไร

เปน็ อปุ กรณ์ชว่ ยย้ายสงิ่ ของ และช่วยผ่อนแรง มีลักษณะเปน็ ล้อท่มี ีร่องตรงกลาง สำหรบั คล้องเชอื ก
โดยแบ่งได้เป็น 3 ประเภท
1. รอกเดยี่ วตายตวั (Fixed Pulley)

เป็นรอกทตี่ รงึ ตดิ อยกู่ ับท่ี ใช้เชอื กหนึ่งเส้นพาดรอบล้อโดยจะมปี ลายข้างหนึ่งผูกติดกับวตั ถุ ปลายอีก
ข้างหนึ่งใชส้ ำหรบั ดงึ เมื่อดงึ วัตถขุ ้ึนในแนวดง่ิ แรงทใ่ี ชด้ ึงจะมีคา่ เท่ากับน้ำหนกั ของวตั ถุ รอกเดย่ี วตายตัวไม่
ชว่ ยผอ่ นแรง แต่สามารถอำนวยความสะดวกในการทำงาน เชน่ การชักธงชาตขิ นึ้ สยู่ อดเสา การลำเลยี งวสั ดุ
อปุ กรณ์ทใี่ ชใ้ นการก่อสรา้ งข้ึนท่สี งู

หนงั สือเรียนรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มัธยมศึกษาปีที่ 4

54 หนว่ ยท่ี 4 เคร่ืองมอื พื้นฐาน

2. รอกเดย่ี วเคลอื่ นท่ี (Movable Pulley)
เปน็ รอกท่เี คลือ่ นทีไ่ ด้ขณะที่ใชง้ าน วัตถุผูกติดกบั ตัวรอกใช้เชือกหน่ึงเส้นพาดรอบลอ้ โดยปลายขา้ ง

หน่ึงผูกตดิ กบั เพดาน ปลายอีกข้างหน่งึ ใชส้ ำหรบั ดงึ เมื่อดึงวัตถุขึ้นในแนวด่งิ แรงทีใ่ ชด้ ึงมีค่าเทา่ กบั ครึง่ หนึ่งของ
นำ้ หนักของวตั ถุ รอกเดย่ี วเคล่อื นทีเ่ ป็นเครื่องกลที่ชว่ ยผ่อนแรง

3. รอกพวง (Block Pulley)
แบ่งเป็น 3 ระบบ คอื รอกพวงระบบที่ 1 รอกพวงระบบท่ี 2 รอกพวงระบบที่ 3

หนงั สือเรยี นรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มธั ยมศกึ ษาปที ี่ 4

หนว่ ยท่ี 4 เคร่อื งมือพ้ืนฐาน 55

ไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์
ไฟฟ้า คือ พลังงานรูปแบบหน่ึงซง่ึ เกยี่ วขอ้ งกบั การเคลือ่ นท่ีของอิเลก็ ตรอนหรือโปรตอน นำมาใช้

ประโยชน์โดยทำใหเ้ ปล่ียนเปน็ พลังงานรูปแบบอนื่ ๆ ได้ เช่น แสงสวา่ ง ความรอ้ น เสียง ตวั อย่างการนำไฟฟา้
มาใชป้ ระโยชนใ์ นชวี ติ ประจำวนั เชน่ ทำให้เกดิ แสงสวา่ งด้วยหลอดไฟ ทำใหเ้ กดิ ความร้อนด้วยเตารดี หม้อหุง
ขา้ ว ทำใหเ้ กิดภาพและเสียงด้วยโทรทศั น์ สมาร์ตโฟน ทำให้เกิดการเคลอื่ นที่ เชน่ การหมนุ ของมอเตอร์ท่ีอยู่
ในพัดลมหรือเคร่ืองซักผ้า

อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ คอื การควบคมุ การเคลอื่ นท่ีของกระแสไฟฟ้าเพ่ือให้ไดป้ รมิ าณ หรอื ทศิ ทางการ
เคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าตามทตี่ ้องการ การทำงานตา่ ง ๆ จะตอ้ งใช้อปุ กรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพ่ือควบคมุ การ
เคลื่อนท่ีของกระแสไฟฟ้าน่ันเอง อปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนกิ ส์มีหลายชนดิ ทีพ่ บทั่วไป เชน่ หลอด LED
(ไดโอดเปล่งแสง) ตัวต้านทาน

ปจั จุบันเคร่ืองใชไ้ ฟฟ้าตา่ ง ๆ ทใี่ ชใ้ นชีวิตประจำวนั มสี ่วนประกอบของอุปกรณ์ไฟฟา้ และ
อเิ ล็กทรอนกิ สห์ ลาย อย่างทำงานรว่ มกัน และอาจต้องอาศัยการทำงานของเซ็นเซอร์ (Sensor) แผงควบคุม
ขนาดเลก็ (microcontroller board) และเครอ่ื งจกั รกลไฟฟ้า เชน่ มอเตอร์ ตวั อย่างอปุ กรณไ์ ฟฟา้
อิเล็กทรอนกิ ส์ และเซน็ เซอร์ มีดงั น้ี

มอเตอร์ เป็นอปุ กรณไ์ ฟฟ้าที่แปลงพลงั งานไฟฟ้าเป็นพลงั งานกล ทำให้เกิดการเคล่อื นทีใ่ นลกั ษณะการ
หมุน เชน่ ใบพัด เพลาของอปุ กรณ์ต่างๆ

ตวั ตา้ นทาน (resistor) เปน็ อุปกรณ์ท่ีมีสมบัตติ า้ นการเคล่อื นทีข่ องกระแสไฟฟ้า ทำใหก้ ระแสไฟฟา้
และแรงดนั ภายในวงจรได้ขนาดตามต้องการ ตวั ตา้ นทานมีค่ามากจะทำให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้นอ้ ย ตัว
ตา้ นทานมีค่าน้อยจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้มาก

ไดโอด (diode) เปน็ อปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์มีคุณสมบตั ิยอมให้กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ น ไดท้ างเดยี ว ทำ
หน้าทคี่ วบคมุ ทิศทางการเคลื่อนทีข่ องกระแสไฟฟ้าป้องกันกระแสไฟฟ้าเคลื่อนทีย่ ้อนกลับ

หนังสือเรยี นรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ชนั้ มัธยมศกึ ษาปที ่ี 4

56 หนว่ ยท่ี 4 เคร่อื งมอื พืน้ ฐาน

เซน็ เซอร์ (sensor)
เปน็ ชุดอุปกรณ์ วงจร หรือ ระบบ ท่ที ำหน้าทีต่ รวจวัดการเปล่ยี นแปลง คุณสมบัติ หรอื ลกั ษณะของส่งิ

ต่างๆ โดยรอบวัตถเุ ป้าหมาย เปน็ อุปกรณท์ ่ใี ชใ้ นการเปลย่ี นปริมาณทางกายภายใหเ้ ป็นสัญญาณ ไฟฟ้า
ปจั จุบนั ถูกนาํ มาประยุกตใ์ ช้เป็นสว่ นประกอบของเครื่องใช้ไฟฟ้า
เซน็ เซอรต์ รวจจับการสมั ผสั (touch sensor)

1. สวิตซก์ ลไก (mechanical switch) ทำหน้าที่ตัด ต่อ วงจรไฟฟ้าเม่ือไดร้ ับแรงกด
2. รีดสวติ ซ์ (reed switch) ทําหน้าทีเ่ ปน็ สวิตซ์ท่ีควบคุมการเปดิ -ปิดจากการ ตรวจจบั ความเขม้ ของ
สนามแมเ่ หลก็ แทนการกด มักนาํ ประยุกตใ์ ชใ้ นสัญญาณกันขโมย ตรวจจบั การเปิด-ปดิ ประตู

รปู ภาพ เซน็ เซอร์ตรวจจบั การสมั ผสั (touch sensor)
เซน็ เซอรต์ รวจจับอณุ หภมู ิ (temperature sensor)

1. อาทดี ี (Resistor Temperature Detector : RTD) ค่าความตา้ นทานมกี ารเปล่ียนแปลงคุณอยูก่ บั
อณุ หภมู ิ ใชใ้ นงานอตุ สาหกรรมเนอื่ งจากราคาแพง

2. เทอร์โมคปั เปิล (thermocouple) ทาํ หนา้ ทเี่ ปล่ียนพลังงานความร้อนเป็นพลงั งานไฟฟา้ มัก
ประยกุ ต์ใชใ้ นตเู้ ย็น เครือ่ งปรับอากาศในรถยนต์

รปู ภาพ เซ็นเซอร์ตรวจจบั อณุ หภมู ิ (temperature sensor)
หนงั สือเรียนรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ช้ันมธั ยมศึกษาปที ี่ 4

หน่วยที่ 4 เคร่อื งมือพนื้ ฐาน 57

เซน็ เซอรต์ รวจจบั เสยี ง (sound sensor)
1. คอนเดนเซอรไ์ มโครโฟน (condenser microphone) เปลยี่ นเสยี งเป็นพลงั งานไฟฟ้า ค่าความต่าง

ศกั ยไ์ ฟฟ้าขน้ึ กบั คา่ ความดังและความถเ่ี สียง นําไปใชใ้ นงานโทรศพั ท์ไรส้ าย
2. อลั ตราโซนิก เซน็ เซอร์ (ultrasonic sensor) เปลี่ยนเสียงเป็นพลังงานไฟฟ้า แตต่ อบสนองเฉพาะ

ชว่ งความถป่ี ระมาณ 38-40 กโิ ลเฮริ ตซ์ ซ่งึ สงู กว่าที่มนษุ ย์ได้ยนิ ใช้ในการวดั ระยะทาง ตรวจจบั ผบู้ ุกรกุ หรอื ส่งิ
ขอที่กีดขวา

รปู ภาพ เซน็ เซอร์ตรวจจบั เสยี ง (sound sensor)

เซน็ เซอรต์ รวจจบั แสง (optical sensor)
1. แอลดอี าร์ (Light Dependent Resistor : LDR) ตวั ต้านทานแปรค่าตามความสวา่ งของแสง ใช้

เปน็ ตัวรบั รคู้ วามสว่าง นยิ มใช้ในวงจรเปิดปิดแสงสวา่ งอัตโนมัติ
2. โฟโตไดโอด (photo diode) ทาํ หนา้ ทีเ่ ปล่ียนแสงใหเ้ ปน็ พลังงานไฟฟ้า ค่าการนาํ กระแสไฟฟ้าจะ

มาก เม่ือความเขม้ แสงมาก ใช้ในวงจรเปิด-ปิดไฟถนนอตั โนมตั ิ

รปู ภาพ เซ็นเซอรต์ รวจจบั แสง (optical sensor)
หนังสอื เรยี นรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ช้ันมัธยมศกึ ษาปีท่ี 4

58 หน่วยท่ี 4 เครื่องมอื พน้ื ฐาน

แผงควบคมุ ขนาดเลก็ (microcontroller board)
เปน็ แผงวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ ท่ใี ช้ตัวควบคุมขนาดเล็ก สามารถโปรแกรมได้ เรยี กว่า

"ไมโครคอนโทรลเลอร"์ ทำงานรว่ มกบั วงจรเชื่อมต่อ และโปรแกรมภาษาคอมพิวเตอรท์ ีใ่ ช้ในการพัฒนา
โปรแกรมใชง้ านและสอ่ื สารข้อมูล

1. แผงวงจร IPST-Link
- เปน็ แผงวงจรใช้รว่ มกบั ซอฟต์แวร์ Scratch
- ใช้เรียนรกู้ ารเขยี นโปรแกรมแบบบล็อก และเชอ่ื มตอ่ กับเซน็ เซอร์
2. แผงวงจร IPST MicroBox
- เป็นแผงวงจรสำหรบั การควบคุมหลัก โดยมไี มโครคอนโทรลเลอร์ควบคุมการทำงาน
- การเขยี นโปรแกรมจะทาํ งานผ่านคอมพวิ เตอรด์ ว้ ยโปรแกรมภาษา C/C++ จากซอฟต์แวร์ Arduino
- แผงวงจรสามารถรับข้อมลู จากส่ิงแวดลอ้ ม เช่น แสง อุณหภมู ิ ระยะหา่ งจากวัตถุ เปน็ ตน้
- มีจดุ ต่อเพ่ือส่งสญั ญาณออกไปควบคุมอปุ กรณภ์ ายนอก เช่น ไดโอดเปล่งแสง ลำโพง
มอเตอรไ์ ฟฟ้ากระแสตรง เซอรโ์ วมอเตอร์ และมีจอแสดงผลแบบกราฟฟิกสี

หนังสือเรียนรายวชิ าการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มัธยมศกึ ษาปที ี่ 4

หน่วยที่ 5 การออกแบบเชิงวิศวกรรม 59

บทท่ี 13 การออกแบบเชิงวศิ วกรรม

ในการดำเนนิ ชวี ติ ประจำวนั อาจประสบกับปญั หาต่าง ๆ บางปญั หามีความซบั ซ้อน การแก้ปญั หาจงึ
จำเป็นต้องอาศยั ความรู้ ทักษะ ทรพั ยากร และการวางแผนการท างานอยา่ งเป็นขั้นตอน เปน็ ระบบ เพ่ือให้ได้
วิธีการแก้ปัญหาทดี่ ีที่สดุ ในบทเรียนนีน้ กั เรียนจะไดเ้ รยี นรูเ้ กีย่ วกับกระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม ซง่ึ
ประกอบด้วย 6 ข้นั ตอน ดังน้ี

รปู ภาพ กระบวนการการออกแบบเชงิ วศิ วกรรม

1. ระบปุ ญั หา (Problem Identification)
เป็นการทำความเข้าใจสถานการณ์ของปัญหา โดยวิเคราะหเ์ งื่อนไขหรือข้อจำกดั ของสถานการณ์ เพ่ือ

ตดั สนิ ใจเลอื กปัญหาหรอื ความตอ้ งการทจี่ ะดำเนินการแก้ไข และกำหนดขอบเขตของปัญหา ซ่ึงจะนำไปสกู่ าร
หาแนวทางในการแกป้ ัญหาต่อไป โดยการนำเทคนิคหรือวิธกี ารต่าง ๆ มาช่วยในการวิเคราะหป์ ญั หา เช่น การ
วเิ คราะหด์ ้วย 5W1H หรือ ผงั กา้ งปลา (Fishbone Diagram) ซึง่ สามารถใช้ทกั ษะการตั้งคำถามดว้ ยหลัก 5W
1H เมอ่ื เกิดสถานการณป์ ัญหาหรือความต้องการ ซ่งึ คำถามจากหลกั 5W1H ประกอบด้วย

หนังสอื เรยี นรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มัธยมศึกษาปีที่ 4

60 หน่วยท่ี 5 การออกแบบเชงิ วศิ วกรรม

Who เป็นการตง้ั คำถามเกยี่ วกบั บุคคลท่ีเกย่ี วข้องกบั ปญั หาหรือความต้องการ
What เป็นการตั้งคำถามวา่ ปัญหาหรอื ความต้องการจากสถานการณน์ ้ันๆ คืออะไร
When เปน็ การต้งั คำถามปญั หาหรอื ความต้องการของสถานการณ์น้ันจะเกดิ ข้ึนเม่ือใด
Where เปน็ การตง้ั คำถามปัญหาหรือความตอ้ งการของสถานการณ์นัน้ จะเกดิ ขึ้นที่ไหน
Why เป็นการตัง้ คำถามเพ่ือวเิ คราะหส์ าเหตุว่าทาไมถึงเกิดปญั หาหรอื ความต้องการ
How เป็นการต้งั คำถามเพ่ือวเิ คราะหถ์ งึ แนวทางหรือวธิ ีการแกป้ ัญหานัน้ จะสามารถทา

ได้ดว้ ยวิธีการอย่างไร

2. รวบรวมขอ้ มลู และแนวคดิ ทเ่ี กย่ี วขอ้ งกับปญั หา (Related Information Search)
เมือ่ ระบุและกำหนดขอบเขตของปัญหาท่ีต้องการแกไ้ ขได้แล้ว การดำเนินการต่อไปคือการรวบรวม

ขอ้ มูลและความรู้ทกุ ดา้ นทเ่ี กี่ยวขอ้ งกับปัญหาหรอื ความต้องการ เช่น ความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์
เทคโนโลยีในขนั้ นี้ควรมกี ารจดบันทกึ ผลการรวบรวมข้อมลู ท่เี กยี่ วข้องทัง้ หมดเพ่ือพัฒนาแนวทางในการ
แกป้ ัญหาซึ่งก่อนการรวบรวมขอ้ มลู ควรมกี ารกำหนดประเด็นในการสืบคน้ ซงึ่ อาจเริ่มจากการต้งั คำถาม
เกี่ยวกบั ส่ิงทจ่ี ำเป็นต่อการแก้ปัญหาภายใต้ขอบเขตของปัญหาท่รี ะบุไว้ โดยใชเ้ ทคนคิ ท่เี รียกวา่ การระดมสมอง
(brainstorming)ในการรวบรวมขอ้ มลู ท่ีเกย่ี วข้องกบั ปัญหาอาจทำได้หลายวธิ ี เชน่

1.การสบื คน้ ข้อมูลจากอนิ เทอรเ์ นต็ ที่นา่ เชื่อถือ
2.การสอบถามจากผเู้ ชย่ี วชาญ
3.การสืบคน้ จากเอกสาร บทความ งานวจิ ยั
4.การศกึ ษาดงู านจากสถานที่จริง
5.การทดลองทางวิทยาศาสตร์

3. ออกแบบวธิ กี ารแกป้ ญั หา (Solution Design)
เม่ือได้ข้อมลู องค์ประกอบพ้ืนฐานที่จำเป็นต่อการพัฒนาแนวทางการแกป้ ัญหาแล้ว ข้ันตอนต่อมาคือ

การออกแบบแนวทางแกป้ ญั หาให้มรี ายละเอียดท่ชี ัดเจนขึ้นและอาจออกแบบไวห้ ลายแนวทาง จากน้ันจึง
ตัดสนิ ใจเลอื กแนวทางแกป้ ัญหาท่เี หมาะสมกบั เง่ือนไขและขอบเขตของปัญหามากท่สี ดุ โดยพจิ ารณาจาก
ปจั จัยด้านต่าง ๆ ท่ีเกยี่ วข้อง เช่น ข้อดี ขอ้ เสีย ความสอดคล้องกบั ทรัพยากรทางเทคโนโลยที ม่ี ีอยู่ ปจั จยั ท่ี
ขดั ขวางหรอื ข้อจำกัด ผลกระทบตอ่ สงั คมและส่งิ แวดลอ้ ม การนำไปใชง้ านเพ่ือแกป้ ญั หา ความประหยัด ความ
ปลอดภยั การบำรุงรกั ษา ทงั้ น้ีข้ึนอยูก่ ับลกั ษณะของวธิ กี ารหรอื แนวทางการแก้ปัญหา ในการตดั สินใจเลือก
แนวทางในการแกป้ ญั หาเราสามารถใชต้ ารางชว่ ยประเมนิ เพ่ือตดั สินใจเลอื ก สำหรบั ประเด็นในการตดั สนิ ใจ
สามารถปรับเปลีย่ นได้ตามความเหมาะสม

หนงั สอื เรียนรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ชน้ั มธั ยมศึกษาปีท่ี 4

หนว่ ยท่ี 5 การออกแบบเชงิ วิศวกรรม 61

4. วางแผนและดำเนนิ การแกป้ ัญหา (Planning and Development)
กอ่ นการลงมือสร้างช้ินงานควรมีการวางแผนโดยกำหนดลำดับขัน้ ตอนของการสรา้ งชิน้ งานหรอื พัฒนา

วิธีการตามท่ีได้ออกแบบไว้ มีการกำหนดเปา้ หมายและเวลาในการดำเนินงาน รวมทั้งผูร้ ับผิดชอบงานในแต่ละ
ขน้ั ตอนอย่างชัดเจน จากนนั้ จึงลงมอื สร้างชน้ิ งานหรือพัฒนาวิธกี ารตามท่ไี ดอ้ อกแบบไว้หลังจากวางแผนการ
ทำงานเรียบร้อยแล้ว ขน้ั ตอ่ ไปเปน็ การลงมือสร้างชน้ิ งานตามแผนงานที่ไดก้ ำหนดไว้ในการสรา้ งชน้ิ งานควร
เลือกใช้วัสดใุ หเ้ หมาะสมกับประเภทของงาน และอุปกรณท์ ่ีใช้ในการทำงานก็ต้องใช้ให้ถกู ตอ้ งและปลอดภยั

5. ทดสอบ ประเมนิ ผล และปรบั ปรงุ แกไ้ ขวธิ กี ารแกป้ ญั หาหรอื ชน้ิ งาน (Testing, Evaluation and
Design Improvement)

ในการทดสอบการทำงานของชนิ้ งานหรือวิธีการควรมกี ารกำหนดประเดน็ ในการทดสอบ ให้สอดคลอ้ ง
กับจดุ ประสงคข์ องชิ้นงานหรือวธิ ีการท่ีสรา้ งขึน้ ซ่ึงจะช่วยลดเวลาและทำใหก้ ารปฏิบตั ิงานง่ายยิ่งขนึ้ โดยอาจ
ทำได้ในรูปแบบของแบบประเมินรายการ หรอื การเขยี นบันทึกผลการทดสอบในแตล่ ะประเดน็ จากนั้น
วเิ คราะห์ผลการทดสอบเพ่อื หาแนวทางปรบั ปรุงแก้ไขชิน้ งานหรือวิธีการ ใหม้ ีประสิทธภิ าพย่งิ ข้นึ

6. นำเสนอวธิ กี ารแกป้ ญั หา ผลการแกป้ ญั หาหรอื ชน้ิ งาน (Presentation)
การนำเสนอขอ้ มลู ใหผ้ ูอ้ น่ื เขา้ ใจเกี่ยวกับภาพรวมของกระบวนการทำงาน ต้งั แตแ่ นวคิดในแกป้ ัญหา

ขนั้ ตอนการแก้ปญั หา รวมทั้งผลของการแก้ปญั หาและแนวทางการปรับปรุงแก้ไขให้มปี ระสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่ง
สามารถทำไดห้ ลายวธิ ี เช่น การเขียนรายงาน การทำแผน่ นำเสนอผลงาน

ท้ังนี้ ในการทำงานตามกระบวนการออกแบบเชงิ วิศวกรรมน้ัน อาจต้องย้อนกลับไปทำงานช้าในบาง
ข้ันตอน เช่น กลบั ไปรวบรวมขอ้ มูลเพื่อพฒั นาหรือปรับปรงุ ผลงานให้ดีขึ้น

ตวั อยา่ ง เรอ่ื งท่ี 1 การแกป้ ญั หาดว้ ยกระบวนการออกแบบเชงิ วิศวกรรม
โรงงานผลติ สบูแ่ ห่งหนง่ึ มยี อดส่ังซ้ือจำนวนมาก ปัญหาทีพ่ บคอื ในข้ันตอนการบรรจสุ บู่ใสก่ ล่องพบว่า

สบู่จำนวนหน่ึงมีเฉพาะกล่องเปล่าไม่มสี บบู่ รรจุเข้าไปดว้ ย เนื่องจากเครื่องจกั ร ไมก่ ้าวหน้าพอ ทำให้เกิดปัญหา
กบั ลกู คา้ เป็นอย่างมาก CEO จงึ จา้ งบริษัทที่ปรกึ ษาหลายลา้ นดอลล่า มาแก้ปญั หา สง่ิ ท่ีบรษิ ทั ทป่ี รึกษาแนะนำ
คอื ใหต้ ดิ เคร่อื งชงั่ ไวท้ ส่ี ายพาน หากกลอ่ งเปล่าที่หนกั ไม่พอไหลออกมาจากสายพานผา่ นตาช่ัง ตาช่งั จะส่งั ให้
สายพานหยุด เมื่อเคร่ืองหยุดให้พนักงานหยบิ กล่องเปลา่ ท่เี ครอ่ื งช่งั ออก แล้วใหพ้ นักงานเปิดเครอ่ื งใหม่ เช่นน้ี
ปรากฏว่า CEO พอใจกับการแก้ปัญหามากและไม่มปี ญั หาดังกลา่ วอกี เลย

ต่อมาทาง CEO ไดม้ าเยย่ี มโรงงาน ขณะตรวจเย่ียมสายพาน พบพนักงานคนหนง่ึ น่ังเฝา้ สายพาน แต่ท่ี
แปลกก็คือมีพดั ลมตวั ใหญ่ ๆ ตัง้ อยู่ CEO จึงถามพนักงานคนนั้นวา่ เอาพดั ลมมาตงั้ ทำไม พนักงานตอบวา่ “อ้อ

หนังสือเรยี นรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ช้ันมัธยมศึกษาปที ี่ 4

62 หนว่ ยที่ 5 การออกแบบเชิงวิศวกรรม

ผมขี้เกียจไปเปิดเคร่ืองใหม่ เลยเปดิ พดั ลมพัดกล่องเปล่ากอ่ นทีม่ นั จะถงึ เคร่ืองชง่ั ครับ จะไดม้ ีเวลาไปทำอย่าง

อ่นื ไม่ต้องมัวมาเฝ้าเครื่อง”

1. ระบุปญั หา กระบวนการออกแบบเชิงวศิ วกรรม 6 ขัน้ ตอน
สบู่จำนวนหนึ่งมเี ฉพาะกล่องเปลา่ ไม่มีสบบู่ รรจุเข้า
ไปดว้ ย
2. รวบรวมขอ้ มลู และแนวคิดทีเ่ กยี่ วข้อง ไมม่ ีการตรวจสอบภายในกล่องสบู่ เชน่ ตรวจสอบ
กับปญั หา โดยมนุษย์
หรอื เครอื่ งจักร
3. ออกแบบวิธกี ารแก้ปัญหา ตรวจสอบน้ำหนกั กล่องสบู่
4. วางแผนและดำเนินการแก้ปัญหา เม่ือสบวู่ ่ิงผา่ นสายพานมายงั จุดตรวจ สามารถใช้
วิธีการชั่ง
5. ทดสอบ ประเมินผล และปรับปรุงแก้ไข น้ำหนัก ดงั น้ี
- ใชต้ ราช่ัง แลว้ ให้สายพานหยุด
- ใช้พัดลมเป่า
ทดสอบการใช้งานตราช่งั และการใชง้ านพดั ลมเป่า
วิธกี ารแก้ปญั หาหรอื ชนิ้ งาน
6. นำเสนอวธิ กี ารแก้ปัญหา ผลการแก้ปัญหา กล่องสบเู่ ปล่า ถูกคัดแยกไดจ้ ากทัง้ สองวิธีแต่การใช้
หรือชิ้นงาน พัดเป่าประหยดั ต้นทนุ ไดม้ ากกว่า

หนงั สอื เรยี นรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ช้นั มธั ยมศกึ ษาปีท่ี 4

63

สอ่ื การเรยี นรเู้ พม่ิ เตมิ

บทท่ี 1 การแยกสว่ นประกอบและยอ่ ยปัญหา
https://www.youtube.com/watch?v=0pKaIMl9_Fc
บทท่ี 2 การหารูปแบบ
https://www.youtube.com/watch?v=0pKaIMl9_Fc&t=798s
บทท่ี 3 การคิดเชงิ นามธรรม
https://www.youtube.com/watch?v=BYKk5frMsw0
บทท่ี 4 การแก้ปัญหาดว้ ยคอมพวิ เตอร์
https://www.youtube.com/watch?v=9y0N2kOhd7g
บทท่ี 5 การออกแบบขนั้ ตอนวิธี
https://www.youtube.com/watch?v=-ZEeC8iIbTk
บทที่ 6 การท�ำ ซ�ำ้
https://www.youtube.com/watch?v=-ZEeC8iIbTk&t=112s
บทที่ 7 การจัดเรียงและคน้ หาข้อมลู
https://www.youtube.com/watch?v=Fe5Kw_vT-Is
บทที่ 8 ระบบทางเทคโนโลยีที่ซับซอ้ น
https://www.youtube.com/watch?v=3e-GfESqiQM
บทท่ี 9 การเปล่ียนแปลงของเทคโนโลยี
https://www.youtube.com/watch?v=GDKf4LuDvxM
บทท่ี 10 ผลกระทบของเทคโนโลยี
https://www.youtube.com/watch?v=IP34WSanj9g
บทที่ 11 วัสดแุ ละเคร่ืองมอื พ้นื ฐาน
https://www.youtube.com/watch?v=Nn5joa_iZQI
บทท่ี 12 กลไก ไฟฟา้ และอเิ ล็กทรอนิกส์
https://www.youtube.com/watch?v=Ef6v7orlGA8
บทที่ 13 การออกแบบเชงิ วิศวกรรม
https://www.youtube.com/watch?v=4zUUG9LiyzA

หนงั สอื เรียนรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ชนั้ มัธยมศึกษาปที ่ี 4

64

อา้ งองิ

ครูไอที ฟรีบทเรียนออนไลน์. (2021). การออกแบบและเทคโนโลยี, สืบค้นเมื่อ 1 พฤศจิกายน 2564.
จาก https://kru-it.com/computing-science-m4/know-the-algorithm/

คมู่ ือครู. (2021). ค่มู ือครูรายวิชาพน้ื ฐานวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี (วทิ ยาการคำนวณ) ม.4,
สืบค้นเมื่อ 1 พฤศจิกายน 2564. จาก https://online.pubhtml5.com/yrie/ruje/#p=1

คูม่ อื ครู. (2021). คู่มือครูรายวิชาพนื้ ฐานวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี (การออกแบบและเทคโนโลยี) ม.4,
สบื ค้นเมอ่ื 1 พฤศจกิ ายน 2564. จาก https://online.fliphtml5.com/yapgf/ozcr/#p=1

หนังสอื เรยี นรายวิชาการออกแบบและเทคโนโลยี ชั้นมัธยมศกึ ษาปที ี่ 4