ออกแบบและพัฒนาชุดควบคุมแบบกึ่งอัตโนมัติสำหรับกลไกการปลิดและเก็บใบอ้อย

[doa]

ออกแบบและพัฒนาชุดควบคุมแบบกึ่งอัตโนมัติสำหรับกลไกการปลิดและเก็บใบอ้อย
ตฤณสิษฐ์  ไกรสินบุรศักดิ์, วิชัย โอภานุกุล, อานนท์ สายคำฟู, วีระ สุขประเสริฐ, พินิจ จิรัคคกุล และมงคล ตุ่นเฮ้า
กลุ่มวิจัยวิศวกรรมผลิตพืช และกลุ่มวิจัยวิศวกรรมผลิตพืช สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม 

          การสางใบอ้อยจะทำก่อนการเก็บเกี่ยวอ้อยประมาณ 2 เดือน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้แรงงานเข้าตัดอ้อยได้สะดวก โดยไม่ต้องเผาใบ ทำให้อากาศระบายได้ดี ลำต้นอ้อยได้รับแสงแดด ทำให้ขยายขนาดปล้อง อ้อยมีน้ำหนักเพิ่มขึ้น และมีเปอร์เซ็นต์น้ำตาลสูงขึ้น 15 - 20% เครื่องสางใบอ้อยที่ใช้อยู่ในปัจจุบันจะใช้สางใบอ้อยสำหรับตัดอ้อยเข้าโรงงาน โดยมีรอบการหมุนของลูกตีใบประมาณ 800 - 900 รอบต่อนาที ทิศทางการหมุนตามเข็มนาฬิกา ที่ความเร็วรถแทรกเตอร์ 2.09 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (low 2) แต่ไม่สามารถใช้สางใบอ้อยสำหรับอ้อยทำพันธุ์ได้ เพราะตาอ้อยสูญเสียประมาณ 60 - 70% เมื่อทำการลดความเร็วรอบลูกตีใบลงเหลือ 680 รอบต่อนาที และเปลี่ยนทิศทางการหมุนเป็นทวนเข็มนาฬิกา โดยใช้เกียร์ PTO Low 2 ที่ความเร็วรถแทรกเตอร์ Low 2 พบว่าตาอ้อยสูญเสียน้อยที่สุด 9.75%  โดยมีอัตราการทำงาน 1.37 ไร่ต่อชั่วโมง อัตราการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง 60 บาทต่อไร่ แต่พบว่าบริเวณความสูงตั้งแต่ 90 เซนติเมตรขึ้นไปกลับไม่สะอาด เนื่องจากแรงดึงใบมีค่าสูงขึ้นตามความสูงของอ้อย รวมถึงลูกตีใบของเครื่องสางใบมีรอบการหมุนคงที่ และไม่เคลื่อนที่ งานวิจัยนี้จึงประยุกต์ใช้กลไกแบบ Slider - crank เพื่อให้ลูกตีใบสามารถเคลื่อนที่ขึ้น - ลงในแนวดิ่งโดยพ่วงท้ายรถแทรกเตอร์ขนาดเล็ก 22 แรงม้า สามารถตีใบอ้อยที่ระยะความสูงจากพื้นดินขึ้นไปจนถึงระยะ 2.35 เมตร ต้นกำลังการหมุนลูกตีใบใช้มอเตอร์กระแสตรงขนาด 900 วัตต์ 24 โวลต์ ควบคุมการหมุนด้วยไมโครคอนโทรเลอร์ส่งสัญญาณ PWM (Pulse Width Modulation) เป็น duty เปลี่ยนรอบการหมุนของลูกตีใบตามความสูงของต้นอ้อยแบบอัตโนมัติ สัญญาณ PWM ที่ใช้มีความถี่ 1 กิโลเฮิรตซ์ และมี Pulse Period เป็น 1 มิลลิวินาที ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้สัญญาณความเร็วรอบ out put ราบเรียบ ผลการทดสอบหาความสัมพันธ์ระหว่าง duty ที่ใช้ปรับความเร็วรอบของลูกตีใบที่เหมาะสมกับช่วงความสูงของต้นอ้อย ซึ่งมีแรงดึงใบอ้อยแตกต่างกัน เมื่อทดสอบกับอ้อยพันธุ์ขอนแก่น 3 อายุ 6 เดือน ในอำเภอท่าม่วง จังหวัดกาญจนบุรี ซึ่งมีความสูงเฉลี่ย 2.05 เมตร โดยทดสอบที่ 3 ปัจจัย คือ ความเร็วในการเคลื่อนที่ของรถแทรกเตอร์ ความเร็วเชิงเส้นในแนวดิ่งของลูกตีใบ และทิศทางการหมุนของลูกตีใบ พบว่าความสูงตั้งแต่ 0 - 50 เซนติเมตร ใช้ duty cycle 80.56% รอบการหมุนของลูกตีใบ 680 รอบต่อนาที, 50 - 90 เซนติเมตร ใช้ duty cycle 75.56% รอบการหมุนของลูกตีใบ 680 รอบต่อนาที, 90 - 180 เซนติเมตร ใช้ duty cycle 77.78% รอบการหมุนของลูกตีใบ 700 รอบต่อนาที และมากกว่า 180 เซนติเมตรขึ้นไปใช้ duty cycle 0% ทำให้ไม่มีการหมุนของลูกตีใบ เนื่องจากเป็นใบเขียวรอการเจริญเติบโตต่อไป ที่ความเร็วในการเคลื่อนที่ของรถแทรกเตอร์ 2.09 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ความเร็วเชิงเส้นของลูกตีใบ 0.5 เมตรต่อวินาที ทิศทางการหมุนทวนเข็มนาฬิกา ตาต้นอ้อยสูญเสียน้อยที่สุด 1.38% อัตราการทำงาน 0.86  ไร่ต่อชั่วโมง พลังงานไฟฟ้ารวมที่ใช้เฉลี่ย 37.33 แอมป์ต่อชั่วโมง และมีอัตราการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงต่ำสุด 3.91 ลิตรต่อไร่