KidBrightIoT 199 การทํ างานของโปรแกรม เมื่ อจ ายไฟเข าระบบครั้ งแรก บอร ด KidBright32iP แสดงข อความ Microgreen System จากนั้ นกํ าหนด ค าเริ่ มต นสํ าหรั บควบคุ มแถบ LED โปรแกรมได เลื อกจํ านวนดวงของ LED เท ากั บ 8 กํ าหนดความสว างที่ 100% (สว างเต็ มที่ ) ส งสั ญญาณออกที่ พอร ต O1 จากนั้ นเข าสู การทํ างานที่ วนไปอย างต อเนื่ องดั งนี้ (1) ตั้ งค าให แถบ LED โปรแกรมได ขั บแสงสี ด วยค าสี แดงสู งสุ ด 255 สี เขี ยวเป น 0 และสี นํ้ าเงิ นเป น 180 สาเหตุ ที่ ใช ค า 180 เพราะจากสเปกตรั มการดู ดซั บของแสงสี นํ้ าเงิ นของพื ชจะน อยกว าแสงสี แดงเล็ กน อย (2) จากนั้ นอ านค าแสงจาก BH1750 นํ ามาคํ านวณเป นค า PPFD แสดงที่ ส วนแสดงผล LED 16 x 8 จุ ด ผู เรี ยนสามารถบั นทึ กค า PPFD ลงสมุ ดเพื่ อเป นการเก็ บข อมู ลของค าความหนาแน นของอนุ ภาคแสงที่ พื ชได รั บ เพื่ อการสั งเคราะห ด วยแสงหรื อ PPFD ระหว างที่ ไมโครกรี นเติ บโตขึ้ นเรื่ อยๆ โดยไม จํ าเป นต องต อกั บคอมพิ วเตอร (3) สุ ดท ายเป นเงื่ อนไขการแจ งเตื อนดิ นแห ง ค าความชุ มชื้ นของดิ นที่ วั ดได จะอยู ในช วง 0 ถึ ง 4095 โดย ค า 4095 หมายถึ ง ดิ นชุ มชื้ นมากที่ สุ ด ส วนค า 0 หมายถึ ง ดิ นแห งมาก หรื อยกตั วตรวจั บพ นจากดิ น ในที่ นี้ ตั้ ง เป นค าเริ่ มต นไว ที่ ครึ่ งหนึ่ งคื อ 2048 หากต องการตรวจจั บความชุ มชื้ นให ไวมากขึ้ น ก็ ลดค านี้ ลง ส วน ZX-LED ที่ ต อ กั บพอร ต O2 จะติ ดสว างพร อมกั บการขั บเสี ยงแจ งเตื อนเมื่ อค าความชุ มชื้ นของดิ นน อยกว าค าที่ ตั้ งไว โปรแกรมที่ 15-1 โปรแกรมสํ าหรั บบอร ด KidBright32iP เพื่ อควบคุ มและตรวจวั ดการทํ างานของระบบ เพาะเลี้ ยงไมโครกรี นด วยแสงอย างง าย
200 KidBrightIoT รู ปที่ 15-8 แนวคิ ดออกแบบการทดลองเพื่ อวั ดค า PPFD ที่ ระยะทางจากแหล งกํ าเนิ ดแสงแตกต างกั น เพื่ อศึ กษาว า ส งผลต อการเติ บโตของไมโครกรี นอย างไรบ าง
KidBrightIoT 201 เมื่ อเริ่ มจ ายไฟหรื อเริ่ มต นทํ างานใหม บอร ด KidBright32iP แสดงข อความ Microgreen System จากนั้ นควบคุ มให แถบ LED 3 สี RGB แบบโปรแกรมได ZX-RGB8S ขั บแสงสี ที่ ต องการ ออกมา เพื่ อส องไปยั งไมโครกรี น มิ นิ บอร ด ZX-LUX จะทํ าหน าที่ วั ดความส องสว างแสงเพื่ อนํ าค ามา แปลงเป นค า PPFD นํ าไปแสดงผลที่ บอร ด KidBight32iP ตลอดเวลา พร อมกั นนั้ น ZX-SOIL บอร ดตรวจวั ดวคามชุ มชื้ นในดิ นก็ จะวั ดสภาพความชุ มชื้ นของดิ น ส งกลั บมายั งบอร ด KidBright32iP เมื่ อใดดิ นมี คว ามชุ มชื้ นตํ่ ากว าค าที่ ตั้ งไว จะมี การขั บเสี ยงและขั บ LED บนมิ นิ บอร ด ZX-LED ให ติ ดสว าง เพื่ อแจ งเตื อนให นํ ากระบอกฉี ดนํ้ าทํ าการให นํ้ ากั นดิ น จนกระ ทั่ งมี ความชุ มชื้ นเพี ยงพอ การแจ งเตื อนจะหยุ ดลง 15.4 แนวทางสร างกิ จกรรมเรี ยนรู ในห องเรี ยนหนึ่ งๆ ควรแบ งกลุ มการทดลองเป นหลายกลุ ม คุ ณครู หรื อนั กเรี ยนสามารถเสนอ และ ออกแบบการทดลองที่ แตกต างกั น แล วนํ าผลที่ เกิ ดขึ้ นมาเปรี ยบเที ยบและวิ จารณ ผลกั นในชั้ น เรี ยน จะช วยให เห็ นแนวทางการทดลองที่ หลากหลายมากขึ้ นดั งแนวคิ ดตามรู ปที่ 15-8 15.4.1 เงื่ อนไขของการให แสง ในแต ละกลุ มควรมี การมอบหมายให ทดลองเพาะเลี้ ยงไมโครกรี นด วยแสงมากกว า 1 ชนิ ด ตั วอย างของไมโครกรี นที่ หาได ไม ยากและราคาไม สู ง เช น ต นอ อนทานตะวั น เบบี้ คะน า ต นอ อนหั ว ไชเท าญี่ ปุ นหรื อไควาเระ ต นอ อนถั่ วลั นเตาหรื อโต วเหมี่ ยว การให แสงเพื่ อศึ กษาผลการเจริ ญเติ บโตของไมโครกรี น ดํ าเนิ นการได ตั้ งแต 3 ถึ ง 10 วั นขึ้ น กั บชนิ ดของไมโครกรี น ในที่ นี้ ขอเริ่ มต นที่ 3 วั นก อน (1) กํ าหนดการให แสงที่ มี สี ต างกั น 4 สี คื อ 1. แสงสี แดง 2. แสงสี แดงผสมนํ้ าเงิ น 3. แสงสี เขี ยว 4. แสงสี ขาว (2) กํ าหนดให ขั บแสงสี มี ความสว างต างกั น 4 ระดั บคื อ 50%, 70%, 80% และ 100% ผู เรี ยนอาจ กํ าหนดความสว างให มี ความละเอี ยดเพิ่ มขึ้ นได เช น กํ าหนดให แสงสี ที่ ใช ในกล องทดลองเพาะเลี้ ยงมี ความสว างตั้ งแต 10%, 20%, …., 100% โดยเพิ่ มครั้ งละ 10% จนถึ งระดั บความสว างสู งสุ ดที่ 100%
202 KidBrightIoT (4) กํ าหนดระยะห างของแหล งกํ าเนิ ดแสงเที ยม LED กั บใบพื ชอย างน อย 4 ระดั บ ในที่ นี้ แนะนํ า ระยะห าง 1, 5, 7 และ 10 เซนติ เมตร (5) กํ าหนดระยะเวลาให แสงแก พื ชวั นละ 8 ชั่ วโมง โดยผู เรี ยนอาจเขี ยนโปรแกรมเพื่ อกํ าหนดให บอร ด KidBright32iP ขั บแสงสี เลี ยนแบบแสงอาทิ ตย ได นั่ นคื อ มี ความสว างน อยในตอนเริ่ มต นของวั น จากนั้ นค อยๆ เพิ่ มความสว างขึ้ นจนถึ งจุ ดสู งสุ ดในราว 4 ชั่ วโมง แล วคงอยู ในระดั บนั้ นอี ก 1 ชั่ วโมง จากนั้ นจึ งค อยๆ ลดระดั บความสว างลง จนดั บเมื่ อครบ 8 ชั่ วโมง ดั งแสดงแนวทางนี้ ในรู ปที่ 15-9 15.4.2 กํ าหนดผลลั พธ ที่ ต องการ ผลลั พธ ที่ ต องการมี 3 อย างคื อ 1. วั ดค าความส องสว างแสงในหน วยลั กซ 2. นํ าค าความส องสว างแสงในหน วยลั กซ คํ านวณเป นค า PPFD โดยใช การแปลงค าจากเว็ บไซต https://www.waveformlighting.com/horticulture/convert-lux-to-ppfd-online-calculator หรื ออาจใช การคํ านวณเพื่ อแปลงค าจากหน วยลั กซ เป น PPFD โดยสร างเป นโค ดกํ าหนดลง ในโปรแกรมควบคุ มของระบบที่ อั ปโหลดไปยั งบอร ด KidBright32iP ในครั้ งแรกจะต องหาค าคงที่ ที่ ได จากการหารค า PPFD ที่ ค า Lux 1000 ของแสงสี ต างๆ ดั งตั วอย างในบทที่ 14 ซึ่ งได ค าคงที่ เป น 88.73 จากการใช แสงสี แดงผสมนํ้ าเงิ น 3. การตอบสนองต อแสงของไมโครกรี น โดยสั งเกตจากการเจริ ญเต ิบโตของพื ชไมโครกรี น 15.4.3 สร างแบบบั นทึ กการทดลอง จากข อกํ าหนด เงื่ อนไข และความต องการทั้ งหมดนํ ามาสั งเคราะห เป นแบบบั นทึ กผลการ ทดลองดั งตารางที่ 15-1 1 2 3 4 5 6 7 8 9-24 50% 70% 80% 100% 100% 80% 70% 50% 0% รู ปที่ 15-9 แนวทางการให แสงเที ยมจาก LED แก ไมโครกรี นเลี ยนแบบแสงธรรมชาติ
KidBrightIoT 203 1 50 70 80 100 5 50 70 80 100 7 50 70 80 100 10 50 70 80 100 ตารางที่ 15-1 ตารางบั นทึ กผลการทดลองสร างระบบเพาะเลี้ ยงไมโครกรี นด วยแสงควบคุ มด วย KidBright
204 KidBrightIoT จากนั้ นนํ าผลการทดลองที่ ได มาเปรี ยบเที ยบเพื่ อหาข อสรุ ปว า แสงสี ที่ ต างกั นมี ผลต อค า PPFD และการเจริ ญเติ บโตของไมโครกรี นอย างไร ในระหว างการทดลองต องให นํ้ าและหมั่ นตรวจสอบความชุ มชื้ นของดิ นอย างสมํ่ าเสมอ โดย ควรให นํ้ าวั นละครั้ ง หรื อหากพบว าดิ นแห งเกิ นไป ก็ ต องให นํ้ าเพิ่ มเพื่ อให ดิ นมี ความชุ มขื้ นเพี ยงพอ ผู เรี ยนอาจต อยอดการทดลองให รายงานผลการตรวจวั ดค า PPFD และค าความชุ มชื้ นของดิ น ผ านเครื อข ายอิ นเทอร เน็ ตไปยั งสมาร ตโฟนหรื อแท็ บเล็ ตของผู เรี ยนด วยการใช แอปพลิ เคชั่ น Blynk หรื อ NETPIE2020 เพื่ อเพิ่ มความน าสนใจและอํ านวยความสะดวกในการทดลอง 15.5 แนวทางต อยอดระบบเพาะเลี้ ยงไมโครกรี นด วยแสง ในรู ปที่ 15-10 เป นไดอะแกรมแนวคิ ดต อยอดของระบบเพาะเลี้ ยงไมโครกรี นด วยแสง ในระบบ จะติ ดตั้ งแถบ LED 3 สี โปรแกรมได เพื่ อขั บแสงเที ยมไปยั งไมโครกรี นที่ เริ่ มมี ลํ าต นและใบออกมาแล ว มี ตั วตรวจจั บความชุ มชื้ นในดิ นเพื่ อตรวจสอบสภาพดิ นแจ งกลั บไปยั งส วนควบคุ มซึ่ งก็ คื อบอร ด KidBright32iP มี ป มนํ้ าเพื่ อป อนนํ้ าสร างความชุ มชื้ นให กั บดิ น และมี ตั วตรวจจั บความชื้ นสั มพั ทธ และ อุ ณหภู มิ ของอากาศภายในระบบ อาจนํ าแนวคิ ดนี้ ไปต อยอดเพื่ อสร างโรงเรื อนปลู กพื ชในตระกู ลอื่ นได รู ปที่ 15-10 แนวทางต อยอดเพื่ อพั ฒนาต อให เป นระบบเพาะเลี้ ยงไมโครกรี นแบบ IoT
KidBrightIoT 205 ด วยการใช บอร ด KidBright32iP ที่ มี วงจรสื่ อสารข อมู ลไร สายผ าน WiFi ในตั ว จึ งทํ าให ผู เรี ยนสา มารถสร างโค ดเพื่ อให KidBright32iP รายงานสภาวะแวดล อมของระบบเพาะเลี้ ยงกลั บมายั งผู ดู แลผ าน เครื อข ายอิ นเทอร เน็ ต รวมทั้ งผู ดู แลก็ สามารถสั่ งงานเพื่ อเป ดป ด เปลี่ ยนแสงสี ปรั บความสว างของแสง เป ด ป ดป มนํ้ า พั ดลมระบายอากาศด วยสมาร ตโฟนหรื อแท็ บเล็ ตผ านเครื อข ายอิ นเทอร เน็ ตได ด วยเช นกั น ทั้ งหมดของข อมู ลที่ นํ าเสนอในบทที่ 12 ถึ ง 15 เป นเพี ยงตั วอย างเพื่ อก อให เกิ ดการเริ่ มต นเรี ยน รู เพื่ อนํ าไปสู การพั ฒนาระบบเกษตรกรรมสมั ยใหม ที่ ควบคุ มด วยระบบสมองกลฝ งตั ว ต อยอดด วย เทคโนโลยี IoT ทํ าให พั ฒนาไปสู การทํ าเกษตรกรรมอั จฉริ ยะหรื อสมาร ตฟาร มได ไมโครกรี นเป นเพี ยง ตั วแทนของพื ชเพื่ อช วยให ผลการทดสอบ ผลการทํ างานต างๆ เกิ ดขึ้ นและเห็ นผลได ในระยะเวลาอั น สั้ น ผู เรี ยนสามารถใช แนวคิ ดเดี ยวกั นประยุ กต และขยายผลไปยั งพื ชเศรษฐกิ จชนิ ดอื่ นๆ ได เพี ยงปรั บ เปลี่ ยนในรายละเอี ยดของพื ชที่ นํ ามาเพาะเลี้ ยง และเพิ่ มเติ มระบบอั ตโนมั ติ ในการให นํ้ า ให ปุ ย ให สาร อาหารอื่ นๆ แก พื ชในระบบเพาะเลี้ ยง ทั้ งหมดนี้ เพื่ อก อให เกิ ดการพั ฒนาและประโยชน สู งสุ ดต อระบบ เกษตรกรรมของประเทศอย างยั่ งยื น
206 KidBrightIoT
เมื่อความรู้เกี่ยวกับระบบสมองกลฝังตัวและวิทยาการคำ นวณได้รับการถ่ายทอดสู่เยาวชน ความรู้ด้านเกษตรกรรมที่เป็นทุนวิชาชีพหลักของท้องถิ่นก็ได้มีโอกาสต้อนรับเทคโนโลยีแขนงนี้ เกิดการประยุกต์ใช้งานร่วมกัน ก่อให้เกิดการทำ เกษตรกรรมสมัยใหม่ที่ใช้ระบบอัตโนมัติเข้ามาช่วย ก่อให้เกิดข้อมูลทางเกษตรกรรมมากมายที่ทำ ให้นักพัฒนาเทคโนโลยีนำ มาวิเคราะห์และสังเคราะห์ เพื่อหาแนวทางที่ช่วยให้เกษตรกรและผู้สนใจสามารถทำการเกษตรสมัยใหม่ได้ โดยไม่จำ เป็นต้องใช้ พื้นที่มากมาย และยังสามารถควบคุมปัจจัยที่ส่งผลต่อการเติบโตของพืชได้อย่างยั่งยืน หนังสือเล่มนี้และสื่อการเรียนรู้KidBright32iP-Agricuture IoT Kit เกิดขึ้นเพื่อสนับสนุน การใช้งานบอร์ด KidBright ในการปลูกพืชจากเมล็ดพันธุ์จิ๋วที่เรียกว่า microgreen เพื่อส่งเสริม การสอนและประยุกต์วิทยาศาสตร์เทคโนโลยีกับการทำ เกษตรกรรมสมัยใหม่สำ หรับคนรุ่นใหม่ที่ใช้ดิน หรือพื้นที่เพาะปลูกน้อย ใช้การควบคุมแสงสีต่างๆ ซึ่งผ่านศึกษามาแล้วว่า มีผลต่อการเติบโตของพืช เพื่อให้ก่อเกิดเกษตรกรตัวน้อยหรือเกษตรมือใหม่ที่อาจไม่ถนัดกับการออกไปสู้ฟ้า หน้ามองดิน เพราะ ด้วยการปลูกพืชด้วยดินไม่มากโดยใช้น้ำและแสงแทน ทำ ให้ทุกคนสามารถเพาะปลูก ทำการเกษตรได้ ในที่พัก ในบ้าน หรือในพื้นที่จำกัด และยังต่อยอดขยายพื้นที่เพาะปลูกได้หากประสบความสำ เร็จ การเรียนรู้เทคโนโลยีสมัยใหม่มีความสำคัญต่อการศึกษาขั้นพื้นฐานของประชาคมโลก รวมถึงการประยุกต์ใช้งานร่วมกับวิถีชีวิตเป็นสิ่งที่ควรให้การสนับสนุน เพื่อให้เยาวชนและคนไทยได้มี ความพร้อมที่จะรับมือและพัฒนาองค์ความรู้แห่งเทคโนโลยีเพื่อก่อให้เกิดประโยชน์อย่างสูงสุดต่อไป P KidBright32 iP บริษัท อินโนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนต์ จำ�กัด 108 ซ.สุขุมวิท 101/2 ถ.สุขุมวิท แขวงบางนา เขตบางนา กรุงเทพฯ 10260 โทรศัพท์ 0-2747-7001 ถึง 4 | email : [email protected] ชุดอุปกรณ์นี้ได้พัฒนามาจากการอบรมเชิงปฏิบัติการหลักสูตรอุตสาหกรรมเกษตรและเทคโนโลยี ชีวภาพ ตอน ระบบ IoT กับการออกแบบกล่องปลูกพืชโดยใช้แสงเทียม โครงการส่งเสริมการ เรียนรู้ด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีให้กับโรงเรียนในพื้นที่เขตพัฒนาพิเศษภาคตะวันออก โดย สำ นักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(สวทช.) ร่วมกับ สำ นักบริหารงานการมัธยมศึกษา ตอนปลาย สพฐ. เพื่อใช้ในการเรียนการสอนของโรงเรียนในสังกัดสำ นักงานเขตพื้นที่การศึกษา มัธยมศึกษาชลบุรีระยอง ปฏิบัติการบอร์ดสมองกล KidBright กับเกษตรกรรมIoT