วิจัยและพัฒนาการตรวจสอบปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลังสด

[doa]

วิจัยและพัฒนาการตรวจสอบปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลังสด
อนุชิต ฉ่ำสิงห์, ชูศักดิ์ ชวประดิษฐ์, ปรีดาวรรณ ไชยศรีชลธาร, ปรีชา อานันท์รัตนกุล, กลวัชร ทิมินกุล, พักตร์วิภา สุทธิวารี และสนอง อมฤกษ์
กลุ่มวิจัยวิศวกรรมหลังการเก็บเกียว สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม, ศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมขอนแก่น, ศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมจันทบุรี และศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมเชียงใหม สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม

          เพื่อให้การวัดเปอร์เซ็นต์แป้งมันสำปะหลังในการซื้อขายหัวมันสำปะหลังสด เป็นไปด้วยความรวดเร็ว แม่นยำ และยุติธรรม และใช้ปริมาณตัวอย่างน้อยตลอดจนเพื่อได้เครื่องมือวัดในอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลัง โดยการวัดค่าความถ่วงจำเพาะจากหัวมันสำปะหลังสด การวิจัยและพัฒนาดำเนินการโดยศึกษาความสัมพันธ์ของค่าความถ่วงจำเพาะของหัวมันสำปะหลังสดกับปริมาณแป้งมันสำปะหลังในหัวมันสำปะหลังที่ตรวจสอบด้วยวิธีการทางกลโดยการปั่น กรอง ตกตะกอน และอบแห้งในห้องปฏิบัติการ โดยศึกษาจากหัวมันสำปะหลังสดจำนวน 8 พันธุ์ ได้แก่ พันธุ์ระยอง 4 ระยอง 7 ระยอง 9 ระยอง 11 ห้วยบง 60 ห้วยบง 80 เขียวปลดหนี้ และเกษตรศาสตร์ 50 รวมประมาณ 2,400 ตัวอย่าง แล้วนำสมการความสัมพันธ์ที่ได้ไปใช้ในการคำนวณ และวัดคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ และแสดงค่าเป็นตัวเลขดิจิตอลทางหน้าจอ LCD การพัฒนาได้เครื่องต้นแบบเครื่องต้นแบบเครื่องต้นแบบประกอบด้วย 2 ระบบหลัก คือ 1) ระบบกลไกการหมุน และ 2) ระบบการวัดคุม ประมวลผล และแสดงผล โดยระบบกลไกการหมุนขับด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ควบคุมการหมุนเป็นวงกลม และหยุดเป็นเป็นช่วงๆ ด้วยกลไกเจนีวา (Geneva mechanism) เพื่อดำเนินกิจกรรมต่างๆ 4 สถานี ประกอบไปด้วย ก) การใส่และเอาตัวอย่างหัวมันสดออก ข) การชั่งน้ำหนักตัวอย่างในอากาศ ค) การเติมน้ำ ง) การชั่งน้ำหนักตัวอย่างในน้ำ ระบบการวัดคุม ประมวลผล และแสดงผล ออกแบบให้มีการชั่งคล้ายเครื่องชั่งไฟฟ้าในแต่ละสถานีที่มีการชั่ง โดยออกแบบให้มีกลไกไปกดน้ำหนักลงที่ Weight Transducer ซึ่งออกแบบโดยใช้โหลดเซลแบบ single point ขนาด 10 กิโลกรัม ส่งสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากโหลดเซลออกแบบให้ถูกขยายและลดค่าผิดเพี้ยนด้วย Instrumentation Amplifier เบอร์ INA114 แล้วถูกแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิตอลความละเอียดสูงด้วย MCP3551 ที่มีการต่อวงจรแบบ Delta-sigma เพื่อสัญญาณเรียบ มีความละเอียดสูง ถูกต้อง มีอัตราสุ่มต่ำเหมาะกับงานเครื่องมือวัด แล้วส่งสัญญาณเข้าไปยังชุดประมวลผลโดยใช้ PIC Microcontroller คำนวณเป็นค่าความถ่วงจำเพาะและแปรค่าเป็นค่าเปอร์เซ็นต์แป้ง แสดงผลออกทางหน้าจอ LCD ตามลำดับ ผลการทดสอบการทำงานเครื่องสามารถทำการวัดได้ 24 วินาที/ตัวอย่าง แตํผลการวัดยังมีความแปรปรวนเนื่องจากยังคงมีปัญหาขณะทำการชั่งซึ่งระบบกลไกการหมุนและหยุดชั่งยังไม่นิ่งพอ จำเป็นต้องได้รับการพัฒนาต่อไป

ศึกษาการใช้ค่าความถ่วงจำเพาะของหัวมันสำปะหลังสดในการหาเปอร์เซ็นต์แป้งในหัวมันสำปะหลังสด

ชูศักดิ์ ชวประดิษฐ์, อนุชิต ฉ่ำสิงห์, ปรีดาวรรณ ไชยศรีชลธาร, ปรีชา อานันท์รัตนกุล และกลวัชร ทิมินกุล

กลุ่มวิจัยวิศวกรรมหลังการเก็บเกี่ยว และศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมขอนแก่น สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม

          เพื่อให้ได้ข้อมูลความสัมพันธ์ระหว่างค่าความถ่วงจำเพาะของหัวมันสำปะหลังสดกับปริมาณแป้งมันสำปะหลังในหัวมันสำปะหลังสด สำหรับใช้เป็นสมการในการออกแบบต้นแบบเครื่องวัดปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลังสด ดำเนินการศึกษาความสัมพันธ์ของค่าความถ่วงจำเพาะของหัวมันสำปะหลังสดกับปริมาณแป้งในหัวมันสำปะหลังสดซึ่งทำการตวัดโดยตรงจากการนำมาปั่น กรอง ตกตะกอน และอบแห้ง โดยศึกษาจากหัวมันสำปะหลังสดจำนวน 8 พันธุ์ ได้แก่ พันธุ์ระยอง 4 ระยอง 7 ระยอง 9 ระยอง 11 ห้วยบง 60 ห้วยบง 80 เขียวปลดหนี้ และเกษตรศาสตร์ 50 รวมประมาณ 2,400 ตัวอย่าง ผลการวิเคราะห์ได้สมการเส้นตรงที่มีความเชื่อมั่น 95% (R2= 0.9521) จำเป็นต้องได้รับการศึกษาและวิเคราะห์เพิ่มเติมในเรื่องของจำนวนตัวอย่าง และครอบคลุมพันธุ์มันสำปะหลังที่ปีการผลิตในปัจจุบันทั้งหมด

วิจัยและพัฒนาต้นแบบเครื่องวัดเปอร์เซ็นต์แป้งในหัวมันสำปะหลังสดโดยใช้วิธีวัดความถ่วงจำเพาะอย่างแม่นยำและรวดเร็วโดยการวัดควบคุม และแสดงผลด้วยอุปกรณ์ไมโครคอนโทรเลอร์

ชูศักดิ์ ชวประดิษฐ์, อนุชิต ฉ่ำสิงห์, ปรีดาวรรณ ไชยศรีชลธาร, ปรีชา อานันท์รัตนกุล และกลวัชร ทิมินกุล
กลุ่มวิจัยวิศวกรรมหลังการเก็บเกี่ยว และศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมขอนแก่น สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม

          เพื่อให้การวัดเปอร์เซ็นต์แป้งมันสำปะหลังในการซื้อขายหัวมันสำปะหลังสด เป็นไปด้วยความรวดเร็ว แม่นยำ และยุติธรรม และเพื่อเป็นเครื่องมือวัดในอุตสาหกรรมแป้งมันสำปะหลัง ได้ดำเนินการศึกษา ทดสอบ และพัฒนาเครื่องวัดเปอร์เซ็นต์แป้งมันสำปะหลังจากหัวมันสำปะหลังสด โดยใช้ค่าความถ่วงจำเพาะของหัวมันสำปะหลังสด เครื่องต้นแบบเครื่องต้นแบบประกอบด้วย 2 ระบบหลัก คือ 1) ระบบกลไกการหมุน และ 2) ระบบการวัดคุม โดยระบบกลไกการหมุนขับด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า ควบคุมการหมุนเป็นวงกลม และหยุดเป็นเป็นช่วงๆ ด้วยกลไกเจนีวา (Geneva mechanism) เพื่อดำเนินกิจกรรมต่างๆ 4 สถานี ประกอบไปด้วย 1) การใส่และเอาตัวอย่างหัวมันสดออก 2) การชั่งน้ำหนักตัวอย่างในอากาศ 3) การเติมน้ำ 4) การชั่งน้ำหนักตัวอย่างในน้ำ เครื่องต้นแบบประกอบด้วย 2 ระบบหลัก คือ กลไกควบคุมการหมุน และระบบควบคุมการชั่งประมวลผล และแสดงผล ระบบการวัดคุม ประกอบด้วยการควบคุมการเติมน้ำ การชั่งน้ำหนัก การประมวลผลและแสดงผล การชั่งในสถานีที่มีการชั่ง ออกแบบให้มีการชั่งคล้ายเครื่องชั่งไฟฟ้า โดยออกแบบให้มีกลไกไปกดน้ำหนักลงที่ Weight Transducer ซึ่งออกแบบโดยใช้โหลดเซลแบบ single point ขนาด 10 กิโลกรัม ส่งสัญญาณไฟฟ้าที่ได้จากโหลดเซลออกแบบให้ถูกขยายและลดค่าผิดเพี้ยนด้วย Instrumentation Amplifier เบอร์ INA114 แล้วถูกแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิตอลความละเอียดสูงด้วย MCP3551 ที่มีการต่อวงจรแบบ Delta-sigma เพื่อสัญญาณเรียบ มีความละเอียดสูง ถูกต้อง มีอัตราสุ่มต่ำเหมาะกับงานเครื่องมือวัด แล้วส่งสัญญาณเข้าไปยังชุดประมวลผล โดยใช้ PIC Microcontroller คำนวณเป็นค่าความถ่วงจำเพาะและแปรค่าเป็นค่าเปอร์เซ็นต์แป้ง แสดงผลออกทางหน้าจอ LCD ตามลำดับ อย่างไรก็ตามในส่วนวงจรไฟฟ้าอิเลคทรอนิคส์ เพื่อการวัด ควบคุม ประมวลผล และแสดงผลด้วยหน้าจอดิจิตอล ได้ทำการทดสอบเบื้องต้นระบบตรวจจับวัสดุ ระบบวัดระดับน้ำ และระบบชั่งน้ำหนัก โดยระบบตรวจจับวัสดุเบื้องต้นพบว่าหลอดไฟอินฟราเรดภาคเบอร์ TOIR-50b94bCEa และ TSAL7400 และ TSOP4838 ยังไม่เหมาะสมสำหรับการใช้งานตรวจจับวัสดุของต้นแบบเครื่องวัดฯ เนื่องจากการตรวจจับวัสดุในระยะไม่เกินระยะ 10 เซ็นติเมตร ไม่สามารถรับสัญญาณได้ในบางตำแหน่งจึงควรทำการศึกษาหาอุปกรณ์อินฟราเรดที่เหมาะสมสำหรับต้นแบบต่อไป การทดสอบระบบตรวจวัดระดับน้ำเบื้องต้นพบว่า สามารถใช้เซ็นเซอร์ตรวจวัดระดับน้ำเพื่อเปิดและปิดปั้มได้ และสามารถใช้ได้กับน้ำประปาและน้ำกรอง การติดตั้งเซ็นเซอร์เพื่อเปิดปิดน้ำระบบจะทำการตัดต่อการทำงานของรีเลย์ทันทีที่น้ำสัมผัสขั้วของเซ็นเซอร์ ระบบตรวจวัดน้ำหนักเบื้องต้นแบบทดสอบกับโหลดเซลตัวเดียวสามารถวัดน้ำหนักได้ละเอียดเป็นหน่วยกรัม

ทดสอบและพัฒนาการใช้ต้นแบบเครื่องวัดเปอร์เซ็นต์แป้งในหัวมันสำปะหลังสดโดยใช้วิธีวัดความถ่วงจำเพาะในเขตพื้นทีการเพาะปลูกมันสำปะหลังภาคกลาง ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ภาคตะวันออก และภาคเหนือ

ชูศักดิ์ ชวประดิษฐ์, อนุชิต ฉ่ำสิงห์, ปรีดาวรรณ ไชยศรีชลธาร, ปรีชา อานันท์รัตนกุล และกลวัชร ทิมินกุล
กลุ่มวิจัยวิศวกรรมหลังการเก็บเกี่ยว และศูนย์วิจัยเกษตรวิศวกรรมขอนแก่น สถาบันวิจัยเกษตรวิศวกรรม

          ต้นแบบเครื่องวัดเปอร์เซ็นต์แป้งในหัวมันสำปะหลังสดโดยใช้วิธีวัดความถ่วงจำเพาะในกิจกรรมที่ 2 ได้ถูกทดสอบและพัฒนาการใช้ต้นแบบเครื่องวัดเปอร์เซ็นต์แป้งฯ โดยปรับปรุงพัฒนาส่วนประกอบอุปกรณ์ต่างๆ อาทิเช่น ส่วนตรวจจับวัสดุที่เหมาะสมใช้เซ็นเซอร์เบอร์ TCRT5000 สูตรการคำนวณหาความถ่วงจำเพาะเพื่อใช้กับต้นแบบเครื่องวัดฯ การปรับปรุงคานกดน้ำหนักแบบไม่กระดก การปรับปรุงพัฒนาโปรแกรมของต้นแบบเครื่องวัดฯ ให้ทำงานสอดคล้องกับระบบแมคคานิค การทดสอบใช้งานต้นแบบเครื่องวัดเปอร์เซ็นต์แป้งในหัวมันสำปะหลังสดสามารถใช้งานได้