โครงงาน Plant Automation for Production and Processing of Concrete and Cement

Plant Automation for Production and Processing of Concrete and Cement
อาจารย์ที่ปรึกษา ผศ.ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา

งานเส้นทางวิศวกรรมเครื่องกล 2560-2561

นายกนก ชลธนานวัตกูล (หนก)
ออกแบบระบบชั่งน้ำหนัก โดยใช้โหลดเซลล์ ออกแบบระบบควบคุมขั้นตอนการทำงานของระบบออโตเมชั่นขนาดเล็กจำลองการผลิตปูนซีเมนต์

นายกนกพล ตรีรัตนเกษม (มีน)
Plant Automation for Concrete Production
การเขียนโปรแกรมควบคุม Siemens S7 300 การคำนวณควบคุมปั้มน้ำและวาล์วน้ำสำหรับกระบวนผลิตปูนซีเมนต์

นาย ณภัทร มานะยิ่งยศ (ปอน)
Plant Automation for Concrete Production
ออกแบบ Screw converyer ในการส่งลำเลียงผงทราย

นายสถาพร สายกัญญา (มอส)
Plant Automation for Concrete Production
ออกแบบสายพานลำเลียง

นายนิธิ สีพงษ์ (นิก)
Design Plant Automation for Concrete Production
ออกแบบห้อง Mixer ปูนขนาดเล็ก

Project สร้างระบบผลิตปูนอัตโนมัติ วิศวะเครื่องกล ออกแบบกลไก แรง โครงสร้าง แล้วต้องทำระบบไฟฟ้าเป็นด้วยด้วย ผมจัดหามอเตอร์พร้อมวัดตำแหน่งให้ 4 ชุด PLC Siemens All made in German มีรางลีเนียร์ พร้อมกระบอกลมขับเคลื่อน สกรูขับเคลื่อน ใบพัดสองทิศทาง ปั้มน้ำ เซนเซอร์อัตราการไหล โซลินอยด์ลม โหลดเซลล์ และอื่นๆ

โครงงานวิศวกรรม
Plant Automation for Production and Processing of Concrete

นายกนก ชลธนานวัตกูล 5730302011
นายกนกพล ตรีรัตนเกษม 5730302029
นายณภัทร มานะยิ่งยศ 5730302193
นายนิธิ สีพงษ์ 5730302452
นายสถาพร สายกัญญา 5730302738

โครงงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต
สาขาวิศวกรรมเครื่องกลและการออกแบบ คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตศรีราชา ปีการศึกษา 2560

ใบรับรองโครงงานวิศวกรรม
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกลและการออกแบบ

ชื่อโครงงาน Plant Automation for Production and Processing of Concrete โดย นายกนก ชลธนานวัตกูล 5730302011 นายกนกพล ตรีรัตนเกษม 5730302029 นายณภัทร มานะยิ่งยศ 5730302193 นายนิธิ สีพงษ์ 5730302452 นายสถาพร สายกัญญา 5730302738 ชื่อปริญญา วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิชา วิศวกรรมเครื่องกล ปีการศึกษา 2560 อาจารย์ที่ปรึกษา อ.ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา

---

คณะวิศวกรรมศาสตร์ศรีราชา มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ อนุมัติให้โครงงานนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต
………………………………………………… อาจารย์ที่ปรึกษา
(ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา)
………………………………………… กรรมการ
(อาจารย์พุฒิพงศ์ ขุนทรง)
………………………………………… กรรมการ
(ดร.พงศกร บำรุงไทย)
ชื่อโครงงาน Plant Automation for Production and Processing of Concrete โดย นายกนก ชลธนานวัตกูล 5730302011 นายกนกพล ตรีรัตนเกษม 5730302029 นายณภัทร มานะยิ่งยศ 5730302193 นายนิธิ สีพงษ์ 5730302452
นายสถาพร สายกัญญา 5730302738
ชื่อปริญญา วิศวกรรมศาสตร์บัณฑิต สาขาวิชา วิศวกรรมเครื่องกล ปีการศึกษา 2560 อาจารย์ที่ปรึกษา อ.ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา

บทคัดย่อ
การทำโครงงานครั้งนี้ มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาระบบการทำงานเบื้องต้นของการควบคุม กระบวนการผสมคอนกรีต ด้วยไมโครคอนโทลเลอร์ โดยใช้โปรแกรม Arduino ในการควบคุมการทำงานในแต่ละส่วนของกระบวนการคอนกรีตซึ่งจำเป็นต่ออุตสาหกรรมก่อสร้าง กลุ่มผู้จัดทำจึงได้จำลองระบบการทำงานของแพล้นผสมคอนกรีต จากสัดส่วนคอนกรีตสำเร็จรูป 5 คิว หรือ 15,000 กิโลกรัม ให้มีขนาด 1 กิโลกรัม โดยใช้วิธีเทียบสัดส่วนของมวลแต่ละชนิด โดยมีส่วนประกอบหลักดังนี้ ห้องผสมคอนกรีต สายพายลำเลียงหินทราย สกูรคอนเวเยอร์และปั้มน้ำ โดยใช้โปรแกรม Arduino ในการควบคุมการทำงานทุกส่วนตั้งแต่การลำเลียงทรายหินด้วยสายพาน ลำเลียงปูนซีเมนต์ผ่านสกูรคอนเวเยอร์และปั้มน้ำ เข้าสู่ห้องผสมคอนกรีต โดยมีนิวเมติกส์ในการเปิดและปิดห้องผสมคอนกรีต โหลดเซลล์ชั่งน้ำหนักส่วนผสมให้ได้ตามที่ต้องการและใช้โมดูลรีเลย์ในการควบคุมระยะเวลาในการผสมคอนกรีต จากผลการทดลองสามารถผสมคอนกรีตได้ส่วนผสมตามต้องการ และนำไปทดสอบด้วยเครื่องกดคอนกรีตเพื่อหาแรงที่คอนกรีตสามารถรับได้เพื่อนำไปใช้จริง

Project Plant Automation for Production and Processing of Concrete Candidate Kanok Chontananawatkon 5730302011 Kanokpon Treerattanakasem 5730302029 Napat Manayingyot 5730302193 Nithi Sipong 5730302452 Sataporn Saiganya 5730302738
Program Bachelor of Engineer
Field of study Mechanical and Design Engineering
B.E. 2017
Project Advisors Dr.Kittipong Yaovaja

Abstract
The objective of this project is the study about Processing of Concrete using a control by micro controller. The controller can control each part of process that important for constructions work. Our project team have to make a model of cement plant for mass of concrete 15,000 kg to 1 kg by proportion each sections. The main component is Mixing Chamber, Conveyor Belt , Screw Conveyor and Water Pump. It’s control by Arduino program every section since transport a sand and stone to Mixing Chamber by Conveyor belt and use Pneumatic to open and close Mixing Chamber , use Load cell to weigh the ingredients and use module relay to control the mixing time. The results is can make completely concrete and test by machine to find the strength at the concrete can be used to implement.
––
 
กิตติกรรมประกาศ
โครงงานวิศวกรรมเครื่องกลและการออกแบบฉบับนี้สามารถสำเร็จได้ตามวัตถุประสงค์ อันเนื่องมาจากได้รับความร่วมมือและอำนวยความสะดวกเป็นอย่างดีจาก อ.ดร.กิตติพงษ์ เยาวาจา อาจารย์ที่ปรึกษาโครงงานที่ให้ความรู้คำปรึกษาพร้อมทั้งแนะนำแนวทางที่ถูกต้องในการทำโครงงานครั้งนี้อีกทั้งยังให้ความอนุเคราะห์ในการให้ข้อมูลในการทำโครงงานฉบับนี้ ทำให้โครงงานฉบับนี้สำเร็จลุล่วงไปได้ด้วยดีข้าพเจ้าขอขอบพระคุณในความกรุณาและเสียสละเวลาของท่านเป็นอย่างยิ่ง
ขอกราบขอบพระคุณบิดามารดาที่ให้การสนับสนุนด้านการศึกษาคำปรึกษาในเรื่องต่างๆรวมทั้งเป็นกำลังใจสำคัญด้วยโดยตลอดมา
กราบขอบพระคุณคณาอาจาร์ยทุกท่านที่ได้ประสิทธิ์ประสาทวิชาความรู้ซึ่งความรู้ที่ได้รับสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในโครงงานฉบับนี้และเป็นประโยชน์ต่อไปในอนาคต
ขอขอบคุณ อาจาร์ยโสพิณ ปลอดเถาว์ อาจาร์ยนิเวศน์ สกุลเต็มและอาจาร์ยพงษ์เทพ เจริญเชาว์ ที่ให้คำแนะนำและคำปรึกษาในการดำเนินโครงงานและขอบคุณเพื่อนเพื่อนทุกคนที่คอยช่วยเหลือและเป็นกำลังใจในการทำโครงงานฉบับนี้ ประโยชน์อันใดที่เกิดขึ้น จากการจัดทำโครงงานในครั้งนี้ย่อมเป็นผลอันเนื่องมาจากกำลังใจและคำแนะนำของท่านดังกล่าวข้างต้นข้าพเจ้ารู้สึกซาบซึ้งเป็นอย่างยิ่งจึงใคร่ขอขอบพระคุณเป็นอย่างสูงไว้ ณ โอกาสนี้

สารบัญ
สารบัญ ก
สารบัญตาราง จ
สารบัญภาพ ช
บทที่ 1 บทนำ 1 1.1 ที่มาและความสำคัญ 1 1 1.2 วัตถุประสงค์ 1 1 1.3 ขอบเขตการศึกษา 1 1 1.4 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ 2 1 1.5 ขั้นตอนการดำเนินงาน 2 1 1.6 ระยะเวลาการดำเนินงาน 3 บทที่ 2 ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง
1 2.1 ความรู้เกี่ยวกับแพล้นผสมคอนกรีตเบื้องต้น 4 1 2.1.1 เครื่องจักรผสมคอนกรีต 5
1 2.1.2 เครื่องจักรผสมคอนกรีตประเภท Mobile Plant 5 1 1 2.1.3 เครื่องจักรผสมคอนกรีตประเภท Station Plant 6
1 2.2.สายพาน 6
1 2.2.1 สายพานส่งกำลัง 6
1 2.2.2 สายพานลำเลียง 8 1 2.3 การลำเลียงผงปูน 9
1 2.3.1 ไซโล 9 1 1 2.3.2 ไซโลปูน 10
1 2.3.3 ใบสกรู 10
1 2.4เMixing Chamber 15 1 2.4.1 กระบอกลม 15

สารบัญ (ต่อ)
1 2.4.2 ปั๊มลม 16
1 2.4.3เLoad cell 17
1 2.4.4 โซลินอยด์วาล์ว 19
1 2.4.5 อุปกรณ์สั่นสะเทือนระบบลม 20 1 2.4.6 ตัวกรองลม 21
1 2.5 ปั๊ม 22 บทที่ 3 อุปกรณ์และวิธีการ 1 3.1 อุปกรณ์ 30 1 3.1.1 Arduino UNO R3 30 1 3.1.2 รูปแบบการเขียนโปรแกรมบน Arduino 32 1 3.1.3เLayout & Pin out Arduino Board (Model: Arduino UNO R3) 35 1 3.1.4 แผนผังงานการทำงานของระบบ 36 1 3.1.5เPower Supply 12 V 37
1 3.1.6 Power Supply 5 V 39 1 3.1.7 Load Cell Weighing Sensor 40 1 3.1.8 HX711 41 1 3.1.9เRelay 42 1 3.1.10เRelay Module 44 1 3.1.11 Pump 46เ
1 3.1.12 Pneumatic 47
1 3.1.13 Motor FAULHABER P/N:2842P0166 48
1 3.1.14 Motor FAULHABER P/N:2842S012C 001G 49 1 3.1.15 STUD THREAD ROD 50 1 3.1.16 Flange Bearing 8 mm 51
1 3.1.17เCoupling 52
1 3.1.18เHousing bearing 6210-2z 53
1 3.1.19เSocket bolt 55
1 3.1.20เSocket bolt M5 56
1 3.1.21เHousing seal 14-24-6 57
สารบัญ (ต่อ)
3.1.22 Snap ring #321 58
3.2 วิธีการ 59
3.2.1 สายพาน 59
3.2.2เSilo and Screw conveyor 61
3.2.2.1เSilo 61
3.2.2.2เScrew conveyor 62 เ 3.2.3 Mixing Chamber 63
เ 3.2.4 ปั๊มน้ำ 66
3.3เการออกแบบแพล้นปูนขนาดโมเดล 70 เ 3.3.1 สายพาน 70
3.3.2เSilo and Screw Conveyor 71
3.3.3 Mixing 72 เ 3.3.4 ปั้ม 75บทที่ 4 วิธีการทดลองและผลการทดลอง 76
เ 4.1 วัตถุประสงค์การทดลอง 76
เ 4.2 วิธีการทดลอง 76
บทที่ 5 สรุป 80
ภาคผนวก 81เอกสารอ้างอิง 90

 
สารบัญตาราง
ตารางที่ 2.1 แฟกเตอร์ชนิดใบสกรู 14
ตารางที่ 2.2 แฟกเตอร์ใบพัด 14
ตารางที่ 2.3 แฟกเตอร์วัสดุ 14ตารางที่ 2.4 ความยาวสมมูลของอุปกรณ์ต่างๆของท่อ 26
ตารางที่ 2.5 ค่า K สำหรับการคำนวณหา Minor Losses สำหรับท่อความดัน 27
ตารางที่ 3.1 คุณสมบัติ Arduino 30ตารางที่ 3.2 คุณสมบัติ Power Supply 12 V 38ตารางที่ 3.3 คุณสมบัติ Power Supply 5 V 39
ตารางที่ 3.4 คุณสมบัติ Load Cell Weighing Sensor 40
ตารางที่ 3.5 คุณสมบัติ 5V 4 Channel Relay Isolation High And Low Trigger 44
ตารางที่ 3.6 ตัวอย่างการต่อวงจร Relay Module 45
ตารางที่ 3.7 คุณสมบัติ Pump 46
ตารางที่ 3.8 คุณสมบัติ Pneumatic 47
ตารางที่ 3.9 คุณสมบัติ Motor FAULHABER P/N:2842P0166 48
ตารางที่ 3.10 คุณสมบัติ Motor FAULHABER P/N:2842S012C 001G 49
ตารางที่ 3.11 คุณสมบัติ STUD THREAD ROD 50
ตารางที่ 3.12 คุณสมบัติ Coupling 52
ตารางที่ 3.13 Dimensions Housing bearing 6210-2z 54
ตารางที่ 3.14 Abutment dimensions Housing bearing 6210-2z 54
ตารางที่ 3.15 คุณสมบัติ Socket bolt M3 55
ตารางที่ 3.16 Dimension Socket bolt M5 56
ตารางที่ 3.17 คุณสมบัติ Snap ring #32 58
ตารางที่ 3.18 ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานหิน 59

สารบัญตาราง (ต่อ)
ตารางที่ 3.19 ขนาดโมเดล 62
ตารางที่ 3.20 คุณสมบัติ Mixing Station รุ่น JS750 64
ตารางที่ 3.21 คุณสมบัติมอเตอร์ Y200L-4 65
ตารางที่ 4.1 บันทึกการทดลองระยะเวลาการลำเลียงสายพานหินและทราย 12V 76ตารางที่ 4.2 บันทึกการทดลองระยะเวลาการลำเลียงปูนซีเมนต์ 12V 77
ตารางที่ 4.3 บันทึกการทดลองระยะเวลาการลำเลียงน้ำ 77
ตารางที่ 4.4 บันทึกการทดลองระยะเวลาการผสมคอนกรีตในห้องใบพัดคู่ 78
ตารางที่ 4.4 บันทึกการทดลองแรงกด 78

สารบัญภาพ
รูปภาพที่ 1.1 ระยะเวลาดำเนินงาน 3
รูปภาพที่ 2.1 ขนาดรถขนปูน 4 รูปภาพที่ 2.2 เครื่องผสมคอนกรีต (Mixer) 5 รูปภาพที่ 2.3 การทำงานของสายพานส่งกำลัง 6รูปภาพที่ 2.4 ส่วนประกอบสายพานส่งกำลัง 7 รูปภาพที่ 2.5 สายพานลำเลียง 8 รูปภาพที่ 2.6 ส่วนประกอบสายพานลำเลียง 9 รูปภาพที่ 2.7 ไซโลแบบกรวย 10 รูปภาพที่ 2.8 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตมาตรฐาน 11
รูปภาพที่ 2.9 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางใบ 11 รูปภาพที่ 2.10 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตสั้น 12 รูปภาพที่ 2.11 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตยาว 12 รูปภาพที่ 2.12 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตขยาย 13 รูปภาพที่ 2.13 กระบอกนิวเมติกส์ 16 รูปภาพที่ 2.14 ปั๊มลม 17 รูปภาพที่ 2.15 Load cell 18 รูปภาพที่ 2.16 โซลินอยด์วาล์ว 19รูปภาพที่ 2.17 อุปกรณ์สั่นสะเทือนระบบลม (วายเขย่าหินทราย) 20 รูปภาพที่ 2.18 ตัวกรองลม 21 รูปภาพที่ 2.19 ลักษณะ Total Static Head 23 รูปภาพที่ 2.20 ระบบท่อเมื่อผิวแหล่งน้ำสูงกว่าเครื่องสูบน้ำ 24 รูปภาพที่ 2.21 ระบบท่อเมื่อผิวแหล่งน้ำต่ำกว่าเครื่องสูบน้ำ 24รูปภาพที่ 2.22 ตารางแปลง KW เป็น แรงม้า 25 รูปภาพที่ 3.1 ภาพรวมของระบบ 29

สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปภาพที่ 3.2 Arduino 30 รูปภาพที่ 3.3 บอร์ด Arduino ต่อกับ LED 31 รูปภาพที่ 3.4 บอร์ด Arduino ต่อกับบอร์ด XBee Shield 31 รูปภาพที่ 3.5 การเขียนโปรแกรมบน ArduinoI 32 รูปภาพที่ 3.6 เลือกรุ่นบอร์ด Arduino ที่ต้องการ upload 33 รูปภาพที่ 3.7 เลือกหมายเลข Comport ของบอร์ด 33 รูปภาพที่ 3.8 กดปุ่ม Verify เพื่อตรวจสอบความถูกต้อง 34 รูปภาพที่ 3.9 Upload โค้ดโปรแกรม 34 รูปภาพที่ 3.10 ส่วนประกอบ Arduino UNO R3 35รูปภาพที่ 3.11 แผนผังงานการทำงานของระบบ 36 รูปภาพที่ 3.12 Power Supply 12 V 37 รูปภาพที่ 3.13 Power Supply 5 V 39 รูปภาพที่ 3.14 Load Cell Weighing Sensor 40 รูปภาพที่ 3.15 HX711 41 รูปภาพที่ 3.16 ตัวอย่างการใช้งาน 41 รูปภาพที่ 3.17 สัญลักษณ์ในวงจรไฟฟ้าของรีเลย์ 42 รูปภาพที่ 3.18 สภาวะจ่ายกระแสไฟ Relay 43 รูปภาพที่ 3.19 Relay 5V 4 Channel Relay Isolation High And Low Trigge 44 รูปภาพที่ 3.20 ตัวอย่างการต่อวงจร Relay Module 45 รูปภาพที่ 3.21 Pump 46 รูปภาพที่ 3.22 Pneumatic 47 รูปภาพที่ 3.23 Motor FAULHABER P/N:2842P0166 48 รูปภาพที่ 3.24 Motor FAULHABER P/N:2842S012C 001G 49 รูปภาพที่ 3.25 STUD THREAD ROD 50

สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปภาพที่ 3.26 Flange Bearing 8 mm 51 รูปภาพที่ 3.27 Drawing Flange Bearing 8 mm 51 รูปภาพที่ 3.28 Coupling 52 รูปภาพที่ 3.29 Housing bearing 6210-2z 53 รูปภาพที่ 3.30 Dimensions Housing bearing 6210-2z 53 รูปภาพที่ 3.31 Abutment dimensions Housing bearing 6210-2z 54 รูปภาพที่ 3.32 Socket bolt M3 55 รูปภาพที่ 3.33 Dimension Socket bolt M3 55 รูปภาพที่ 3.34 Socket bolt M5 56 รูปภาพที่ 3.35 Dimension Socket bolt M5 56 รูปภาพที่ 3.36 Housing seal 14-24-6 57 รูปภาพที่ 3.37 Snap ring #32 58 รูปภาพที่ 3.38 สายพาน 59 รูปภาพที่ 3.39 FBD สายพาน 60รูปภาพที่ 3.40 Silo 61รูปภาพที่ 3.41 Screw conveyor 62รูปภาพที่ 3.42 Mixing Station รุ่น JS750 63รูปภาพที่ 3.43 มอเตอร์ Y200L-4 64รูปภาพที่ 3.44 ระบบการทำงานของปั้ม 66รูปภาพที่ 3.45 ภาพรวมของระบบ 68 รูปภาพที่ 3.46 แผนภาพการต่อวงจรของระบบ 69 รูปภาพที่ 3.47 สายพานใน SOLIDWORKS 70 รูปภาพที่ 3.48 สายพานในโมเดลที่สำเร็จ 70รูปภาพที่ 3.49 Silo ใน SOLIDWORKS 71

สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปภาพที่ 3.50 FBD ของ Silo 71รูปภาพที่ 3.51 Silo และ Screw conveyor ในโมเดลสำเร็จ 71รูปภาพที่ 3.52 Top view mixing 72
รูปภาพที่ 3.53 Front view mixing 72
รูปภาพที่ 3.54 Isometric mixing 73รูปภาพที่ 3.55 ห้องผสมคอนกรีตและหน้าแปลนมอเตอร์ FAULHABER P/N: 2842P0166 74
รูปภาพที่ 3.56 ปั้ม ใน SOLIDWORKS 75
รูปภาพที่ 3.57 PUMP 75
รูปภาพที่ 4.1 การทดสอบด้วยเครื่องกดคอนกรีต 79
รูปภาพที่ ก1 ศึกษาดูงานที่สุวรรณภูมิ 81
รูปภาพที่ ก2 ศึกษาดูงานที่สุวรรณภูมิ 81
รูปภาพที่ ก3 แพล้นปูนขนาดจริงที่สุวรรณภูมิ 81
รูปภาพที่ ข1 ออกแบบใน SOLIDWORKS 81
รูปภาพที่ ค1 ร้านช่างประวิทย์ 82
รูปภาพที่ ค2 ติดตั้งขาฐานห้องผสมคอนกรีต 82
รูปภาพที่ ค3 ตัดอลูมิเนียม 82
รูปภาพที่ ค4 ตะไบแผ่นอะคริลิค 82
รูปภาพที่ ค5 กลึง Coupler 83
รูปภาพที่ ค6 กลึง Coupler 83
รูปภาพที่ ค7 สกรูคอนเวเยอร์ 83
รูปภาพที่ ค8 ตัวคอบสกรูคอนเวเยอร์ 83
รูปภาพที่ ค9 ไซโล 84
รูปภาพที่ ค10 ตัดเหล็ก 84

สารบัญภาพ (ต่อ)
รูปภาพที่ ค11 ประกอบห้องผสมคอนกรีต 84รูปภาพที่ ค12 ภาพรวมของระบบ 84
รูปภาพที่ ง1 ผลการทดลอง 85
รูปภาพที่ ง2 นำคอนกรีตมาทำให้เท่ากัน 85
รูปภาพที่ ง3 การทดลองคอนกรีตทั้ง 3 ชนิด 85
รูปภาพที่ จ1 โค้ด relay module 8 ch ส่วนแรก 86
รูปภาพที่ จ2 โค้ด relay module 8 ch ส่วนสอง 87
รูปภาพที่ จ3 โค้ด Load Cell ส่วนที่ 1 88
รูปภาพที่ จ4 โค้ด Load Cell ส่วนที่ 2 88
รูปภาพที่ จ5 โค้ด Load Cell ส่วนที่ 3 89

บทที่ 1
บทนำ
1.1 ที่มาและความสำคัญ
ในปัจจุบันธุรกิจอุตสาหกรรมการก่อสร้างจำเป็นมากในด้านต่างๆ ทั้งในประเทศและต่างประเทศ เนื่องจากโลกได้พัฒนาก้าวหน้าไปทุกวัน ประเทศไทยได้มีการก่อสร้างมากมาย เช่น รถไฟฟ้า สนามบิน อาคารต่างๆ ทุกการก่อสร้างจำเป็นต้องการโครงสร้างที่แข็งแรงเพื่อความปลอดภัยของชีวิต โดยโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นคอนกรีต เพื่อความสะดวกจึงได้มีแพล้นท์ผสมคอนกรีตเกิดขึ้นมากมาย และจากที่เราได้ไปดูงานที่สนามบินสุวรรณภูมิ จังหวัดสมุทรปราการ ได้เห็นถึงปัญหา จึงได้ทำโมเดลแพล้นท์ผสมคอนกรีต โดยใช้ Arduino ในการควบคุมระบบทั้งหมดเพื่อให้ได้คอนกรีตผสมตามที่ต้องการ

1.2 วัตถุประสงค์
1.เพื่อออกแบบและสร้างแบบจำลองแพล้นท์ผสมคอนกรีต
2.เพื่อควบคุมแพล้นท์ผสมคอนกรีตให้ได้ส่วนผสมตามที่ต้องการ
3.เพื่อศึกษาการใช้งานโปรแกรม Arduino

1.3 ขอบเขตการศึกษา
ใช้โปรแกรม Arduino เป็นตัวควบคุมแพล้นท์ผสมคอนกรีตเพื่อให้ได้คอนกรีตสำเร็จรูป

1.4 ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1. มีความรู้และทักษะในการใช้โปรแกรม SOLIDWORKS ในการออกแบบชิ้นงาน 2. มีความรู้และทักษะในการใช้โปรแกรม AUTOCAD ในการออกแบบชิ้นงาน
2. มีความรู้และทักษะในการใช้โปรแกรม Arduino ในการเขียนโปรแกรมเพื่อควบคุมระบบต่างๆใน
   แพล้นท์ผสมคอนกรีต 4. แพล้นท์ผสมคอนกรีตสามารถเป็นต้นแบบเพื่อให้รุ่นน้องที่สนใจนำไปศึกษาและพัฒนาให้มีความสามารถเพิ่มขึ้นต่อไป
   1.5 ขั้นตอนการดำเนินการ
3. ศึกษาข้อมูลที่เกี่ยวข้องในการออกแบบแต่ละส่วนและการควบคุมของแพล้นท์ผสมคอนกรีต
   2. ทำการออกแบบโครงสร้างแบบจำลองโดยใช้โปรแกรม SOLIDWORKS,AUTOCAD
   3. สร้างชิ้นงาน ระบบลำเลียงสายพาน สกูรคอนเวเยอร์ ปั้มน้ำและห้องผสมคอนกรีต
   4. วิเคราะห์การทำงานและแก้ไขข้อผิดพลาดของแบบจำลองทุกส่วน
   5. เขียนโปรแกรมชุดคำสั่งและอัพโหลดไปยังบอร์ด Arduino เพื่อควบคุมมอเตอร์ Relay Load cell
   6. ทดสอบแบบจำลองและระบบการควบคุมเพื่อให้ได้คอนกรีตตามที่ต้องการด้วย Arduino
   7. บันทึกผลการทดลองและวิเคราะห์สรุปผล
   8. นำเสนอจัดทำรายงาน

1.6 ระยะเวลาดำเนินงาน
รูปภาพที่ 1.1 ระยะเวลาดำเนินงาน

บทที่ 2
ทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง
2.1 ความรู้เกี่ยวกับแพล้นผสมคอนกรีตเบื้องต้น
เครื่องจักรผสมคอนกรีตหลักๆแล้วแบ่งออกเป็น 2 ส่วนหลักๆคือ ในรูปแบบ

1. เครื่องจักรผสมปูนแบบเคลื่อนย้าย (Mobile Plant)
2. เครื่องจักรผสมปูนแบบใช้บูมโกย (Station Plant)
   ซึ่งในสองรูปแบบนี้หลายคนอาจจะสงสัยว่า เครื่องจักรผสมเครื่องจักรรูปแบบไหนดีกว่ากันซึ่งเราจัดทำถอดรูปแบบออกมาเป็นข้อๆให้ได้ผลสรุปว่า 2 รูปแบบนี้มีดังนี้ Station Plant 1. ใช้หัวบูมโกย หิน-ทราย ขึ้นมา โดยไม่ต้องมีรถตัก หิน-ทราย 2. ใช้ตัวชั่งน้ำหนักเป็นกระบะและเป็นรูปแบบสลิงลากขึ้น 3. ในรูปแบบสลิงจะดูแลรักษาง่ายกว่าระบบสายพาน Mobile Plant 1. ใช้สายพานลำเลียง หิน-ทราย ขึ้นมาโดยต้องใช้รถตัก หิน-ทราย 2. ใช้ตัวชั่งน้ำหนัก หิน-ทรายโดยต้องมี ยุ้ง Stoke ก่อนสายพานจะทำหน้าที่ฟีดขึ้นไปสู่ Mixer 3. ในรูปแบบสายพานอาจจะดูแลรักษายากกว่าแต่ผลการผลิตจะค่อนข้างเร็วกว่าชุด Skip

รูปภาพที่ 2.1 ขนาดรถขนปูน
ที่มา : http://www.scgbuildingmaterials.com

2.1.1 เครื่องจักรผสมคอนกรีต (Mixer)
เครื่องจักรผสมคอนกรีต มี 2 ลักษณะ คือแบบเครื่องจักรผสมคอนกรีตแนวนอน คือ Planetary-Type และแบบแนวตั้ง คือ Drump-Type หรือ Twin-Shaft โดยแบบ Planetary จะเป็นเครื่องจักรผสมคอนกรีตแบบแนวนอนที่มีตัวปั่นช่วยทำให้คอนกรีตเข้ากันมากขึ้นเหมาะสำหรับงานคอนกรีตทั่วไปส่วน แบบ Drump หรือ Twin-Shaft Mixer นิยมใช้กับงาน Ready Mixed หรือคอนกรีตผสมเสร็จทั่วไป ที่มี Slump มากตั้งแต่ 5-15 เซนติเมตร ต้องมีรถโม่ลำเลียง หรือ Mixer บางรุ่นสามารถทำคอนกรีต Low-Slump ได้ จะนำไปใช้กับงานเทสันเขื่อน ที่ไม่มีรถโม่ * หมายเหตุ Slump คือ ค่ายุบตัวของคอนกรีต

รูปภาพที่ 2.2 เครื่องผสมคอนกรีต (Mixer)
ที่มา : www.xdmac.en.alibaba.com
2.1.2 เครื่องจักรผสมคอนกรีตประเภท Mobile Plant
เป็นเครื่องจักรผสมคอนกรีตชนิดที่เคลื่อนย้ายและสามารถลากไปติดตั้งตามที่อื่นได้รวดเร็วขึ้น ซึ่งจะเหมาะสำหรับงาน 0.5-1.25 คิว หรือจำนวนการผลิต 30-60 คิวต่อชั่วโมง เหมาะสำหรับงานพื้นที่ติดตั้งน้อยหรืองาน On – Site ที่มีการติดตั้งชั่วคราวและติดตั้งรื้อถอนได้อย่างรวดเร็วและค่าใช้จ่ายในการติดตั้งรื้อถอนจะต่ำ กว่า Station Plant

2.1.3 เครื่องจักรผสมคอนกรีตประเภท Station Plant
มีให้เลือกตั้งแต่ 0.5-2 คิว หรือกำลังการผลิตตั้งแต่ 30-120 คิวต่อชั่วโมงเหมาะสำหรับงานที่มีวัตถุหิน-ทรายไม่เกิน 4 ช่อง ซึ่งจะเหมาะสำหรับงานที่ไม่ได้เคลื่อนเคลื่อนย้ายไปไหนเช่น ผู้รับเหมามีการเท เสาปูน หรือเสาเข็ม เพื่อจำหน่ายหน้าร้าน แต่ถ้ามีการรื้อถอนตัวแพล้นก็สามารถเคลื่อนย้ายได้เช่นกันแต่ค่าใช้จ่ายก็จะสูงกว่าตัว Mobile Plant แต่เรื่องการชั่งน้ำหนักของ หิน-ทรายนั้น จะค่อนข้างแม่นยำกว่า

2.2 สายพาน
สายพานเป็นอุปกรณ์ที่คล้องโยงเครื่องจักรต่างๆ เพื่อพาให้หมุนไปด้วยกัน แบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ได้แก่

1. สายพานส่งกำลัง (Transmission belt)
2. สายพานลำเลียง (Conveyor belt) 2.2.1 สายพานส่งกำลัง
   สายพานส่งกำลังเป็นอุปกรณ์หนึ่งของเครื่องจักรกลที่ใช้ส่งกำลังจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งเช่นเดียวกับเฟืองหลัก การทำงานจะประกอบด้วยล้อสายพาน (pulley) 2 ตัว คือ ตัวขับและตัวตาม และมีสายพาน (belt) เป็นตัวส่งถ่ายกำลังขับเคลื่อน และยังสามารถส่งกำลังเพื่อเปลี่ยนทิศทางได้ด้วย

รูปภาพที่ 2.3 การทำงานของสายพานส่งกำลัง
ที่มา : http://rubber.oie.go.th/file/RIU-belts.pdf
สายพานส่งกำลังมีหลายชนิด เช่น

• Round belts
• Flat belts
• V-belts
• Timing belts
  ส่วนประกอบของสายพานส่งกำลัง 1. ผ้าใบชั้นนอก (Canvas) เป็นผ้าใบฝ้ายเคลือบด้วยยางเคมีที่มีความคงทนต่อการเสียดสีและการล้าตัว 2. ยางรับแรงอัด (Cushion Rubber) มีหน้าที่รับแรงอัด-แรงขับ และทนความร้อนได้ดี 3. ยางยึดแรงเกาะเส้นด้าย (Adhesion Rubber) โดยรักษาแนวเส้นด้าย และประสานส่วนเส้นด้ายกับยาง รับแรงอัด 4. เส้นดายรับแรงดึง (Tensile Members) เป็นหัวใจการส่งผ่านกำลัง ทนต่อแรงดึงสูง ไม่ยืดตัวและล้าตัวขณะขับ

รูปภาพที่ 2.4 ส่วนประกอบสายพานส่งกำลัง
ที่มา : http://rubber.oie.go.th/file/RIU-belts.pdf

2.2.2 สายพานลำเลียง
สายพานลำเลียงเป็นสายพานที่ใช้ขนถ่ายวัสดุจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง โดยมีตัวขับและพูเลย์ในการทำให้ สายพานเคลื่อนที่มีหลายชนิด เช่น

• conventional conveyor belt
• cable belt
• cord belt

รูปภาพที่ 2.5 สายพานลำเลียง
ที่มา : http://rubber.oie.go.th/file/RIU-belts.pdf
ส่วนประกอบสายพานลำเลียง

1. ยางผิวชั้นบน (top cover) เป็นส่วนที่ป้องกันไม่ให้ผ้าใบสัมผัสกับวัสดุที่ลำเลียง ป้องกันความเสียหายที่จะ เกิดกับผ้าใบ ป้องกันความชื้นของชั้นผ้าใบในกรณีที่ผ้าใบเป็นชนิดที่ดูดความชื้นสูง สูตรยางผิวชั้นบนมักจะต้องคำนึงถึง ลักษณะการใช้งานทั้งหมด เช่น ใช้งานในหรือนอกอาคาร สัมผัสกับสารเคมีชนิดใด 2. ยางกาว (skim) เป็นยางที่ทำ ให้เกิดการยึดติดระหว่างยางกับผ้าใบ และระหว่างผ้าใบแต่ละชั้น ยางกาว จะยึดติดกับผ้าใบได้ด้วยพันธะไฮโดรเจน พันธะไอออน หรือทั้งหมดและจะยึดติดกับชั้นยางใน โดยการเกิดพันธะเชื่อมโยง 3. ผ้าใบ (canvas) เป็นส่วนที่ให้ความแข็งแรงแก่สายพาน ความแข็งแรงของสายพานในแนวดึงหรือแนวยืดจะ เพิ่มขึ้นตามจำนวนชั้นผ้าใบ 4. ยางใน เป็นยางที่อยู่ระหว่างชั้นยางกาวของผ้าใบแต่ละชั้น ทำหน้าที่ยึดชั้นผ้าใบ 5.ยางผิวชั้นล่าง (bottom cover) ทำ หน้าที่ป้องกันการสึกหรอของผ้าใบเนื่องจากการสัมผัสกับพูเลย์และ ก่อให้เกิดแรงเสียดทานทำ ให้สามารถขับเคลื่อนสายพานขนส่งวัสดุยางผิวชั้นบนและยางผิวชั้นล่างจะเป็นยางสูตร เดียวกันหรือต่างกัน

รูปภาพที่ 2.6 ส่วนประกอบสายพานลำเลียง
ที่มา : http://rubber.oie.go.th/file/RIU-belts.pdf
สูตรคำนวณหากำลังสายพาน
P = F x V x Sf (1)
P คือ กำลังมอเตอร์ (Watt)
F คือ แรง (N)
V คือ ความเร็วสายพาน (m/s)
Sf คือ เผื่อมอเตอร์ 30% (1.3)
2.3 การลำเลียงผงปูน
2.3.1. ไซโล (Silo)
ไซโล คือ ถังขนาดใหญ่ใช้บรรจุธัญพืช เช่น ข้าวโพด มันสำปะหลัง แป้ง รำข้าว เป็นต้น โดยในการเก็บวัตถุดิบปริมาณมากเช่นนี้ต้องมีการควบคุมสภาพการเก็บรักษา เช่น อุณหภูมิ และการควบคุมความชื้นให้อยู่ในเกณฑ์ที่เหมาะสม เพื่อควบคุมความชื้นไม่ให้วัตถุดิบเสียหาย โดยมีการติดตั้งเครื่องลดความชื้น (grain dryer) ภายในไซโล เพื่อป้องกันเชื้อรา และ จุลินทรีย์ที่อาจก่อให้เกิดโรค โดยส่วนใหญ่ไซโลมีลักษณะเป็นถังทรงกลมขนาดใหญ่และมักทำจากสแตนเลส
รูปแบบของไซโล มี 2 แบบคือไซโลแบบกรวย (hopper silo) และไซโลแบบก้นเรียบ (flat silo) ทั้งไซโลทั้งสองแบบมีหลักการทำงานคล้ายกัน คือ ในถังไซโลจะมีสายพาน (conveyor) ลำเลียงวัตถุดิบออกจากถังไซโลไปยังโรงเรือน โดยไซโลแบบกรวย มีลักษณะเป็นถังก้นกรวย วางยกสูงจากพื้นดินเพื่อสะดวกในการลำเลียงวัตถุดิบ ไซโลก้นเรียบ มีลักษณะเป็นถังก้นเรียบ มีสายพานเพื่อลำเลียงวัตถุดิบออกจากก้นถัง นอกจากนี้ในถังไซโลก้นเรียบยังมีใบกวาด (sweep auger) เพื่อกวาดวัตถุดิบไม่ให้ติดค้างที่ก้นถัง

รูปภาพที่ 2.7 ไซโลแบบกรวย
ที่มา : https://constructionasia.wordpress.com/2014/03/2
2.3.2 ไซโลปูน
เป็นอุปกรณ์สำหรับบรรจุและกักเก็บปูนซีเมนต์ผง เพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้งาน ตลอดจนการเก็บสำรองปูนซีเมนต์เพื่อให้มีไว้ใช้งานอย่างต่อเนื่อง ซีเมนต์ไซโลจะถูกติดตั้งพร้อมเครื่องกรองฝุ่น ซึ่งทำหน้าที่ลดการฟุ้งกระจายในระหว่างการลำเลียงปูนซีเมนต์ขึ้นไซโล ไซโลมีจำนวน 6 ขนาด โดยพิจารณาเลือกใช้ตามความเหมาะสมของปริมาณการใช้ปูนซีเมนต์ความจุของไซโลโดยมีขนาดมาตรฐานคือ 30 ตัน

• ขนาดความจุ 17 ตัน – ขนาดความจุ 30 ตัน
• ขนาดความจุ 60 ตัน – ขนาดความจุ 75 ตัน
• ขนาดความจุ 100 ตัน – ขนาดความจุ 175 ตัน 2.3.3 ใบสกรู (Screw Flights)
  สกรูลำเลียงเป็นอุปกรณ์เชิงกลที่ถูกสร้างขึ้นสำหรับขนถ่ายวัสดุต่างๆ ส่วนมากจะนิยมใช้ในการขนถ่ายวัสดุปริมาณมวล (Bulk Materials) สกรูลำเลียงจะมีชิ้นส่วนประกอบหลักที่สำคัญอยู่หลายส่วนด้วยกัน ประกอบด้วย ใบสกรู ตัวแขวน ราง และชุดขับ การออกแบบสร้างสกรูลำเลียงจำเป็นต้องศึกษารูปร่างลักษณะของส่วนประกอบและหลักการนำไปใช้งาน ทั้งนี้ขึ้นอยู่ว่าผู้ออกแบบจะนำสกรูไปใช้เพื่อการลำเลียงวัสดุประเภทใด ซึ่งคุณสมบัติของวัสดุปริมาณมวลชนิดต่างๆนั้นได้ถูกจำแนกประเภทเอาไว้ตามมาตรฐานของ CEMA (Conveyor Equipment Manufacturers Association) ทั้งนี้ก็เพื่อจะได้ออกแบบสร้างสกรูลำเลียงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เหมาะกับ การนำไปใช้งานในรูแบบต่างๆ

รูปแบบใบสกรู

1. ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตมาตรฐาน (Single Flight Standard Pitch) เป็นใบสกรูใบเต็มที่มี ระยะพิตเท่ากับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนอกสุดของสันใบ ใช้ขนถ่ายวัสดุทั่วไปเหมาะกับการขนถ่ายวัสดุในแนวนอน

รูปภาพที่ 2.8 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตมาตรฐาน
ที่มา : http://trsrd.blogspot.com/2015/10/blog-post_85.html

2. ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางใบ (Single Flight Haft Pitch) เป็นใบสกรูที่มีระยะพิตเท่ากับครึ่งหนึ่งของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนอกสุดของสันใบ ใช้กับงานขนถ่ายวัสดุ แนวเอียง แนวดิ่ง เหมาะกับวัสดุที่ไหลตัวได้ดี

รูปภาพที่ 2.9 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตเท่ากับครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางใบ
ที่มา : http://trsrd.blogspot.com/2015/10/blog-post_85.html
3.เใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตสั้น (Single Flight Short Pitch) เป็นใบสกรูที่มีระยะพิตเท่ากับ 2/3 ของเส้นผ่านศูนย์กลางใบสกรู สามารถใช้ในการขนถ่ายวัสดุแนวเอียงที่ทำมุมมากกว่า 20 องศา หรือแนวดิ่ง และยังใช้สามารถลดการพุ่งของวัสดุเพื่อใช้ในการจ่ายวัสดุด้วย

รูปภาพที่ 2.10 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตสั้น
ที่มา : http://trsrd.blogspot.com/2015/10/blog-post_85.html
4.เใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตยาว (Long pitch conveyor screws) เป็นใบสกรูที่มีระยะพิตเท่ากับ 1.5 ใช้เป็นเครื่องตีกวนของเหลว หรือขนถ่ายวัสดุด้วยความเร็วสำหรับวัสดุที่ไหลได้ดี

รูปภาพที่ 2.11 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตยาว
ที่มา : http://trsrd.blogspot.com/2015/10/blog-post_85.html

5.เใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตขยาย (Single Flight Variable Pitch) เป็นใบสกรูที่ระยะพิตของใบจะ ค่อยๆขยายเพิ่มขึ้น ใช้ในสกรูจ่ายหรือป้อนวัสดุ เหมาะกับวัสดุที่ละเอียดไหลตัวง่าย การไหลของวัสดุต่อเนื่อง สม่ำเสมอตลอดความยาวของสกรู

รูปภาพที่ 2.12 ใบสกรูแบบใบเต็มระยะพิตขยาย
ที่มา : http://trsrd.blogspot.com/2015/10/blog-post_85.html
สูตรการคำนวณกากำลังของสกรูลำเลียง
Pm = Fm Fp Fm msgL (2)
Pm = กำลังขับที่ใช้ขนถ่ายวัสดุ (watt)
Ff = แฟกเตอร์ใบสกรู(ตารางที่ 2.1)
Fp = แฟกเตอร์ใบพัด (ตารางที่ 2.2)
Fm = แฟกเตอร์วัสดุ (ตารางที่ 2.3)
ms = มวลปูน kg
g = แรงโน้มถ่วง (9.81 m/s2)
L = ความยาวสกรูขนถ่ายวัสดุ (m)

ตารางที่ 2.1 แฟกเตอร์ชนิดใบสกรู ( Ff )

ชนิดของใบสกรู

แฟกเตอร์ชนิดใบสกรูตามขนาดของแฟกเตอร์ความเต็มตาราง
15% 30 45 95
ใบสกรูมาตรฐาน 1.0 1.0 1.0 1.0
ใบตัด 1.10 1.15 1.12 1.3
ใบตัดและพับ N.R. * 1.5 1.7 2.20
ใบแบบริบบอน 1.05 1.14 1.20 –
ตารางที่ 2.2 แฟกเตอร์ใบพัด(Fp)
จำนวนใบพัดต่อระยะพิตซ์ 0 1 2 3 4
แฟกเตอร์ใบพัด(Fp) 1 1.29 1.58 1.87 2.16
ตารางที่ 2.3 แฟกเตอร์วัสดุ(Fm)
รายชื่อวัสดุ ความหนาแน่นวัสดุ(kg/m 3) แฟกเตอร์วัสดุ(Fm)
ปูนซีเมนต์ 1,235 0.6
ที่มา : http://hrd.rmutl.ac.th/qa/docUpload/pj/3520800155858/150824170403fullpp.pdf

2.4 Mixing Chamber
Mixing Chamber หรือ เครื่องจักรกวนปูน มีหน้าที่กวนผงปูน น้ำ หินและทราย ให้ผสมจนเข้ากัน จากนั้นก็ส่งต่อให้รถบรรทุกปูน ซึ่งเครื่องจักรกวนปูนมีอุปกรณ์ที่ใช้ทำงานร่วมกันเป็น ได้แก่ กระบอกลม Pneumatic Air Cylinder
2.4.1 กระบอกลม (Pneumatic Air Cylinder)
คือ กระบอกลม หรือเรียกอีกชื่อว่า Actuator อุปกรณ์ลมที่ใช้ลมทำให้ก้านกระบอกลม เคลื่อนที่ไปในแนวเส้นตรง หรือหมุน 90, 180, 270 หรือ 360 องศา อุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานในรูปแบบความดันลมให้เป็นพลังงานกลในรูปแบบของการเคลื่อนที่ โดยแบ่งตามลักษณะการทำงานหรือการเคลื่อนที่ได้3 ประเภท

1. กระบอกลม (Air Cylinder), กระบอกลมนิวเมติกส์ (Pneumatic Cylinder) กระบอกลูกสูบลม ทำงานตามแนวเส้นตรง
2. กระบอกลม (Air Cylinder), กระบอกลมนิวเมติกส์ (Pneumatic Cylinder) ทำงานตามแนวเส้นรอบวง
3. กระบอกลมทำงานแบบพิเศษ (Special Actuator) คือกระบอกลมที่มีลักษณะการทำงานไม่เข้าพวกที่ผ่านมา
   ข้อแนะนำในการติดตั้งและใช้งาน
4. เลือกขนาดกระบอกลมให้เข้ากับงาน
5. เมื่อต่อกระบอกลมสำหรับใช้งานควรตรวจสอบจุดยึดว่าแข็งแรงดีไหม รวมทั้งขณะกระบอกลมทำงาน
6. กระบอกลมสามารถทำงานได้ดีเมื่อแรงดัน 4 bar ขึ้นไป
7. ควรตรวจเช็คก่อนทำงานว่ามีการใส่สารหล่อลื่นในระบบแล้ว 5. หมั่นตรวจสอบอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกระบอกลมให้อยู่ในสภาพปกติ เพื่อยืดอายุใช้งานของกระบอกลม 6. เมื่อกระบอกลมไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน ควรทำความสะอาดและทาหรือฉีดพ่นสารหล่อลื่น
   หน้าที่ของกระบอกลมที่ใช้กับเครื่องจักรผสมคอนกรีต
   ตัวกระบอกลมนี้มีหลากหลายขนาดขึ้นอยู่กับประเภทเครื่องจักรว่าเป็นขนาดใด หน้าที่ของมันก็คือเป็นตัว เปิด-ปิด ปากประตูของ หิน-ทราย และปากประตู Mixer โดยต้องใช้ลมมาเป็นตัวช่วยดันเพื่อให้กระบอกลมทำงาน

รูปภาพที่ 2.13 กระบอกนิวเมติกส์
ที่มา : http://www.summasati.com
2.4.2. ปั๊มลม
การเลือกรุ่นเครื่องอัดลมที่เหมาะสมเลือกจากแรงดันใช้งาน kg/cm2 (kPa) เลือกใช้แรงดันลมจริงที่ออกจากตัวเครื่องและต้องเผื่อแรงดันตกในระบบท่อเลือกจากอัตราการส่งลมอัด l/min (ลิตร/นาที)พิจารณาปัจจัยการใช้ลมอัดต่อรอบการใช้งานต้องการลมสูงสุด ขนาดถึงเก็บลมอัด การรั่วที่อาจจะเกิดขึ้นและการขยายเพื่อกำหนดความต้องการอัตราการใช้ลม โดยปกติแล้วควรเผื่อ 20% ของความต้องการใช้ลมจริง เลือกขนาดเครื่องอัดลมที่เหมาะสมหลังจากการตัดสินใจในปัจจัยด้านบนทั้งสองแล้ว ดำเนินการตามมาตรฐานข้อมูลทางเทคนิคเพื่อเลือกรุ่นที่เหมาะสม (แนะนำเพิ่มเติม : ใช้อัตราการส่งลมอัดจริงที่แรงดันใช้งานจริงเพื่อเลือกรุ่น) โดยทั่วไป อัตราการส่งลมอัด = ปริมาณการอัดครั้งแรก x 0.65 หรือปริมาณการอัดครั้งที่สอง x 0.8 อ้างอิงจากข้อมูลทางเทคนิคของแต่ละ ประกอบมอเตอร์อัดที่เหมาะสมปฏิบัติตามขั้นตอนการเลือกเครื่องอัดลมและติดตั้งขนาดและแหล่งจ่ายไฟฟ้าที่เหมาะสมตัวอย่างเช่น 1 เฟส 220 โวล์ท หรือ 3 เฟส 380 โวล์ท อื่น สำหรับเครื่องอัดลม ขนาดตั้งแต่ 2 แรงม้าขึ้นไปแนะนำให้ติดตั้งมอเตอร์ 3 เฟสและติดตั้งสวิสท์ฉุกเฉินเพื่อป้องกันมอเตอร์
หน้าที่ของกระบอกลมที่ใช้กับเครื่องจักรผสมคอนกรีต มีหน้าที่จ่ายลมไปยังจุดต่างๆของตัวแพล้น เช่น จ่ายลมไปที่ตัวกระบอกลมที่เปิด-ปิด ปาก หิน-ทราย

รูปภาพที่ 2.14 ปั๊มลม ที่มา : http://www.summasati.com
2.4.3. Load Cell
คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้แปลงค่าของแรงไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า(ทรานส์ซีดิวเซอร์) การแปลงค่านี้ไม่ใช่การแปลงค่าโดยตรงหากแต่เกิดขึ้นสองขั้นตอน จากการแปลงค่าทางกลศาสตร์ แรงจะถูกตรวจจับได้จากการเปลี่ยนรูปร่างของสเตนเกจ และสเตนเกจแปลงค่าการเปลี่ยนรูปร่าง (ความเครียด) นี้ไปเป็นสัญญาณไฟฟ้า โหลดเซลล์มักจะประกอบไปด้วยสเตนเกจสี่ตัวซึ่งจัดเรียงวงจรในรูปแบบของวงจรวิจสโตน บริดจ์ แต่โหลดเซลล์ที่ประกอบด้วยสเตนเกจเพียงหนึ่งหรือสองตัวเช่น สัญญาณไฟที่จ่ายออกไปนี้มักจะมีขนาดเพียงมิลลิโวลต์และต้องการการขยายสัญญาณด้วยการใช้อุปกรณ์ขยายสัญญาณก่อนที่จะถูกนำไปใช้งานได้ ขั้นตอนวิธีเพื่อคำนวณหาค่าแรง โหลดเซลล์เกือบ 80% นั้นเป็น ชนิดสเตนเกจ โดย โหลดเซลแบบสเตนเกจก็แบ่งเป็นอีก 2 ประเภทใหญ่ คือ โหลดเซลแบบใช้แรงกด ออกแบบมาเพื่อใช้แรงกดลงบนตัวโหลดเซลล์ และ โหลดเซลล์แบบใช้แรงดึง ออกแบบมาเพื่อใช้แรงดึงตัวโหลดเซลล์ออกจากกัน แต่ที่เราใช้กันในเครื่องจักรผสมคอนกรีตคือ Single End Shear Beam
นิยมใช้ในการชั่งน้ำหนักในถัง น้ำหนักตั้งแต่ 250 กิโลกรัม ถึง 10 ตัน เช่น การชั่งน้ำหนักหิน-ทรายในถัง ก่อนปล่อยลงไปผสมกับซีเมนต์และน้ำในแพลนคอนกรีต เป็นต้น โหลดเซลล์ประเภทนี้ใช้งานโดยยึดปลายด้านหนึ่งเข้ากับฐาน และนำถังวางลงบนปลายอีกด้านหนึ่ง

หน้าที่ของ Load Cell ที่ใช้กับเครื่องจักรผสมคอนกรีต
มีหน้าที่เป็นตัวชั่งน้ำหนักต่างๆ เช่น หิน-ทราย-ปูน มีขนาดหลายอย่างแต่ต้องเลือกใช้ในขนาดที่เข้ากับงาน

รูปภาพที่ 2.15 Load cell
ที่มา : http://www.summasati.com
 
2.4.4. โซลินอยด์วาล์ว
หลักการทำงานของโซลินอยด์วาล์ว(Solenoid valve)
โซลินอยด์ (Solenoid) เป็นอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ที่มีหลักการทำงานคล้ายกับรีเลย์(Relay) ภายในโครงสร้างของโซลินอยด์จะประกอบด้วยขดลวดที่พันอยู่รอบแท่งเหล็กที่ภายในประกอบด้วยแม่เหล็กชุดบนกับชุดล่าง เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดที่พันรอบแท่งเหล็ก ทำให้แท่งเหล็กชุดล่างมีอำนาจแม่เหล็กดึงแท่งเหล็กชุดบนลงมาสัมผัสกันทำให้ครบวงจรทำงาน เมื่อวงจรถูกตัดกระแสไฟฟ้าทำให้แท่งเหล็กส่วนล่างหมดอำนาจแม่เหล็ก สปริงก็จะดันแท่งเหล็กส่วนบนกลับสู่ตำแหน่งปกติ จากหลักการดังกล่าวของโซลินอยด์ก็จะนำมาใช้ในการเลื่อนลิ้นวาล์วของระบบนิวแมติกส์ การปิด-เปิดการจ่ายน้ำหรือของเหลวอื่นๆ
โครงสร้างของ Solenoid โดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ เลื่อนวาล์วด้วยโซลินอยด์วาล์วกลับด้วยสปริง (Single Solenoid Valve) และเลื่อนวาล์วด้วยโซลินอยด์วาล์วกลับด้วยโซลินอยด์วาล์ว (Double Solenoid Valve) ในที่นี้ใช้แบบ เลื่อนวาล์วด้วยโซลินอยด์วาล์วกลับด้วยสปริง (Single Solenoid Valve)
หน้าที่ของโซลินอยด์วาล์วที่ใช้กับเครื่องจักรผสมคอนกรีต
มีหน้าที่เป็นตัวผ่านลมและมีช่องเสียบรูลมทั้งหมด 5 ช่องและเป็นตัวเชื่อมกับระบบไฟฟ้าว่าได้ ตามที่กำหนด

รูปภาพที่ 2.16 โซลินอยด์วาล์ว ที่มา : http://www.summasati.com

2.4.5 อุปกรณ์สั่นสะเทือนระบบลม (วายเขย่าหินทราย)
เป็นอุปกรณ์หรือเครื่องมือที่ก่อให้เกิดการสั่นในตำแหน่งที่ติดตั้งโดยใช้ลมในลักษณะเดียวกับอุปกรณ์นิวเมติกส์ มีตั้งแต่รุ่นเล็กขนาด 50 mm สร้างแรงต่ำ ไปจนถึงขนาดใหญ่ 120 mm ซึ่งสร้างแรงได้ถึง 1200 kgs
ข้อดีของอุปกรณ์สั่นระบบลม 1. มีประสิทธิภาพสูง แรงที่ได้เทียบกับพลังงานที่ใส่เข้าไป 2. โครงสร้างเป็นอะลูมิเนียมทำให้ทำความสะอาดง่ายและทนต่อสภาพแวดล้อมได้ดี 3. ใช้ลมน้อย แรงสั่นและความถี่สามารถปรับได้จากแรงลมที่ป้อนเข้าไป 3. โครงสร้างแข็งแรง การบำรุงรักษาต่ำ 4. ไม่ก่อให้เกิดประกายไฟ รองรับ ATEX STANDARD คือใช้ได้กับพื้นที่ที่ง่ายต่อการระเบิด
หน้าที่ของวายเขย่า หิน-ทราย ที่ใช้กับเครื่องจักรผสมคอนกรีต
มีหน้าที่เป็นตัวสั่นโครงสร้างเหล็กทั้งตรงยุ้ง และตรงตาชั่ง Mixer เพื่อทำการเขย่า ให้ หิน-ทรายหล่นลงไปให้หมดไม่มีติดค้างตามซอก

รูปภาพที่ 2.17 อุปกรณ์สั่นสะเทือนระบบลม (วายเขย่าหินทราย)
ที่มา : http://www.summasati.com
2.4.6 ตัวกรองลม (Filter Regulator)
อุปกรณ์ปรับปรุงคุณภาพลม หรือชุดกรองลมดักน้ำ (F.R.L Combination) คือ อุปกรณ์ที่ปรับปรุงคุณภาพของลมซึ่งอยู่ในสภาพเป็นลมอัด (compressed Air) ให้พร้อมก่อนนำไปใช้งาน ปกติลมอัดมักจะมีความชื้นและละอองน้ำ รวมถึงละอองฝุ่นมาปะปนอยู่ ซึ่งอาจมีผลกระทบ โดยตรงกับวาล์วควบคุมทิศทางลมอัดหรือ โซลินอยด์วาล์ว กระบอกลม หรืออุปกรณ์ต่างๆทำให้เกิดความเสียหาย อายุการใช้งานสั้นลง
ชุดกรองลมดักน้ำ ประกอบด้วย 1. ตัวกรองลมดักน้ำอัด หรือ ตัวกรองลม (Air Filter) 2. อุปกรณ์ปรับแรงดันลม หรือ ตัวปรับแรงลม (Pressure Regulator) 3. อุปกรณ์ผสมน้ำมันหล่อลื่น หรือ ตัวผสมน้ำมันหล่อลื่น (Lubricator)
หน้าที่ของตัวกรองลมกับเครื่องจักรผสมคอนกรีต
มีหน้าที่เป็นตัวกรองลม เพื่อดักน้ำทำให้ลมแห้งไม่ให้น้ำผ่านเข้าไปยันตัวกระบอกลมซึ่งถ้าน้ำผ่านเข้าไปมากก็จะทำให้เหล็กหรือตัวอุปกรณ์อื่นๆเกิดสนิมได้

รูปภาพที่ 2.18 ตัวกรองลม
ที่มา 18 : http://www.summasati.com

สูตรคำนวณหากำลัง Mixing Chamber
P = 2 × π × T × (N/60) (3)
P คือ กำลังมอเตอร์ (Watt)
T คือ แรงบิด (Nm)
N คือ รอบมอเตอร์ RPM (รอบต่อนาที)

2.5 ปั้ม
ขนาดเครื่องสูบน้ำบอกได้ด้วยอัตราการไหลและแรงดันในขณะทำงานในการหาขนาดเครื่องสูบน้ำ จำเป็นที่จะต้องคำนวณหาแรงดันทั้งหมดในระบบของเครื่องสูบน้ำเสียก่อนคำจำกัดความของแรงดันต่าง ๆ

1. Static Head หมายถึง ความสูงเป็นเมตรซึ่งวัดระหว่างผิวแหล่งน้ำไปจนถึงระดับที่ปล่อยน้ำออก
2. Suction Head หมายถึง ความสูงเป็นเมตร ซึ่งวัดระหว่างผิวของแหล่งน้ำไปจนถึงแนวศูนย์กลางของเครื่องสูบน้ำดังรูป Suction Head นี้จะมีได้ก็ต่อเมื่อผิวของแหล่งน้ำอยู่สูงกว่าเครื่องสูบน้ำและเป็นแรงดันของน้ำที่ช่วยในการสูบ ในกรณีที่เครื่องสูบน้ำต่อโดยตรงกับท่อเมนที่มีความดันอยู่ ความดันของท่อเมนเมื่อคิดเป็นความสูงของน้ำเป็นเมตรคือ Suction Head
   3.Suction Lift หมายถึงความสูงเป็นเมตรซึ่งวัดระหว่างแนวศูนย์กลางของเครื่องสูบน้ำและผิวของแหล่งน้ำที่อยู่ต่ำกว่าเครื่องสูบน้ำดังรูป หรือเป็นระยะทางในแนวดิ่งที่เครื่องสูบน้ำจะต้องยกน้ำขึ้นมานั่นเอง
   4.Discharge Static Head หมายถึงความสูงเป็นเมตรซึ่งวัดระยะระหว่างแนวศูนย์กลางของเครื่องสูบน้ำและระดับที่ปล่อยน้ำออก

การคำนวณหาขนาดแรงม้าเครื่องสูบน้ำ
HP = QH / 3960n (4)
HP = แรงม้า
Q = อัตราการไหล gpm
H = แรงดันสุทธิ ,ฟุต
n = ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ำ
Kw = QH / 102n (5)
Kw = กิโลวัตต์ของมอเตอร์
Q = อัตราการไหล lps
H = แรงดันสุทธิ ,เมตร
n = ประสิทธิภาพของเครื่องสูบน้ำ

รูปภาพที่ 2.19 ลักษณะ Total Static Head
ที่มา เอกสารประกอบการสอนวิชา Plumbing System Design

รูปภาพที่ 2.20 ระบบท่อเมื่อผิวแหล่งน้ำสูงกว่าเครื่องสูบน้ำ
ที่มา เอกสารประกอบการสอนวิชา Plumbing System Design

รูปภาพที่ 2.21 ระบบท่อเมื่อผิวแหล่งน้ำต่ำกว่าเครื่องสูบน้ำ
ที่มา เอกสารประกอบการสอนวิชา Plumbing System Design

รูปภาพที่ 2.22 ตารางแปลง KW เป็น แรงม้า
ที่มา เอกสารประกอบการสอนวิชา Plumbing System Design

ตารางที่ 2.4 ความยาวสมมูลของอุปกรณ์ต่างๆของท่อ
อุปกรณ์ต่างๆของท่อ ความยาวสมมูลของท่อขนาดต่างๆ (เมตร)
ขนาดของท่อ
มิลลิเมตร 15 20 25 32 40 50 65 80 100 150
นิ้ว 1/2 3/4 1 1 ¼ 1 ½ 2 2 ½ 3 4 6
ข้องอ 450 0.4 0.5 0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 1.8 2.4 3.6
ข้องอ 900ปกติ 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.7 2.1 2.6 3.3 5..6
ข้องอ 900รัศมียาว 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.8
ข้องอ 1800 1.1 1.5 1.9 2.4 3.0 3.8 4.9 6.0 7.5 11
สามตา 900
-น้ำไหลตรง 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.8
-น้ำไหลแยกออก 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 3.0 3.6 4.5 6.4 9.0
Gate Valve 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2
Globe Valve 4.5 6.0 7.5 11 14 17 20 24 38 50
Check Valve 1.2 1.6 2.0 2.5 3.1 4.0 4.6 5.7 7.6 12
เพิ่มขนาดท่อทันใด
d/D = ¼ 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.7 2.1 2.6 3.3 5.6
d/D = ½ 0.4 0.5 0.6 0.9 1.0 1.4 1.7 1.9 2.6 4.0
d/D = ¾ 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2
ลดขนาดท่อทันใด
d/D = ¼ 0.4 0.5 0.6 0.7 0.9 1.2 1.5 1.8 2.4 3.6
d/D = ½ 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.2 1.6 2.2
d/D = ¾ 0.1 0.2 0.2 0.3 0.3 0.4 0.5 0.6 0.8 1.2

ตารางที่ 2.5 ค่า K สำหรับการคำนวณหา Minor Losses สำหรับท่อความดัน

ส่วนประกอบของระบบท่อความดัน
K
ประตูน้ำ (Gate Valve) เปิดหมด ปิดไปหนึ่งในสี่ ปิดไปครึ่งหนึ่ง ปิดไปสามในสี่
0.19 1.15 5.60 24.0
Check Valve
Swing check
Swing check แบบเปิดหมด
0.6-2.3 2.5
การลดขนาดท่อทันใด
d/D = ¼
d/D = ½
d/D = ¾
0.42
0.33
0.19
การเพิ่มขนาดท่อทันใด
d/D = ¼
d/D = ½
d/D = ¾
0.92
0.56
0.19
ท่องอ 900 ปกติ
ท่องอ 900 รัศมียาว
ท่องอ 450
ท่องอ 1800 0.30
0.20
0.20
0.40
 
บทที่ 3
อุปกรณ์และวิธีการ
ภาพรวมของระบบ
โครงงานวิศวกรรมการออกแบบควบคุมเครื่องจักรผสมคอนกรีตโดยใช้ ปั้ม(Pump),สายพานลำเลียง(Conveyor),ห้องผสมคอนกรีต(Mixing chamber) สกรูคอนเวเยอร์(Screw conveyor) นี้มีส่วนประกอบหลัก 2 ส่วน ส่วนที่หนึ่งคือ ฮาร์ดแวร์ ( Hardware ) และส่วนที่สองคือ ซอฟแวร์ ( Software) ซึงรายละเอียดของแต่ละส่วนมีดังนี้
ซอฟแวร์ (Software)
ซอฟแวร์เปรียบเสมือนเป็นส่วนของมันสมองของระบบ เป็นส่วนในการควบคุมสั่งการให้อุปกรณ์ต่างๆที่ใช้ในเครื่องจักรผสมคอนกรีตทำงานตามหน้าที่ โดยโครงงานวิศวกรรมชิ้นนี้จะใช้ซอฟแวร์ที่มีชื่อว่า Arduino ในการเขียน โปรแกรมซึ่งซอฟแวร์ Arduino นั้นเป็นซอฟแวร์ที่ได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก เพราะเป็นโปรแกรมที่มีการทำงานที่ไม่ซับซ้อนเหมาะสำหรับผู้ที่เริ่มหัดเขียนโปรแกรม และเป็นซอฟแวร์ที่ไม่ต้องมีค่าใช้จ่ายแต่อย่างใด
ฮาร์ดแวร์ ( Hardware )
ฮาร์ดแวร์ของโครงงานวิศวกรรมชิ้นนี้ มีจำนวนชิ้นส่วนค่อนข้างมากและซับซ้อน โดยชิ้นส่วนแต่ละส่วนจะทำจากวัสดุที่ไม่เหมือนกันเพื่อรับน้ำหนักที่ต่างกัน โดยส่วนของปั้ม(Pump) ใช้เป็นท่อ PVC ในการลำเลียงและใช้แผ่นสังกะสีมาประกอบเป็นถังน้ำ สายพานลำเลียง(Conveyor) ใช้สายพานชนิด PVC ขาตั้งเป็นเหล็ก เพื่อรองรับน้ำหนักของหินและทราย ห้องผสมคอนกรีต (Mixing chamber) ใช้อะลูมิเนียมเป็นส่วนประกอบทั้งหมดเพื่อไม่เกิดสนิมภายในห้องผสมคอนกรีตและสกรูคอนเวเยอร์(Screw conveyor) ใช้เหล็กเป็นส่วนประกอบทั้งหมดเพื่อสะดวกต่อการติดตั้งและเพื่อรองรับน้ำหนักของไซโลได้เป็นอย่างดี

        User Part                                                  Control part

ที่มา : https://www.shutterstock.com ที่มา : https://arduino-ide.en.softonic.com

ที่มา : https://www.indiamart.com                                          ที่มา : https://pixabay.com





                       ที่มา : http://www.zzzhenheng.com

รูปภาพที่ 3.1 ภาพรวมของระบบ
3.1 อุปกรณ์
3.1.1 Arduino UNO R3
เป็นบอร์ด Arduino ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด เนื่องจากราคาไม่แพง ส่วนใหญ่โปรเจคและ Library ต่างๆ ที่พัฒนาขึ้นมา Support จะอ้างอิงกับบอร์ดนี้เป็นหลัก และข้อดีอีกอย่างคือ กรณีที่ MCU เสีย ผู้ใช้งานสามารถซื้อมาเปลี่ยนเองได้ง่าย

รูปภาพที่ 3.2 Arduino
ที่มา : https://o.lnwfile.com/_/o/_raw/g0/41/96.jpg

Microcontroller ATmega328
Operating Voltage 5V
Input Voltage (recommended) 7-12V
Digital I/O Pins 14
Analog Input Pins 6
SRAM 2 KB
Clock Speed 16 MHz
Flash Memory 32 KB
ตารางที่ 3.1 คุณสมบัติ Arduino
ที่มา : https://o.lnwfile.com/_/o/_raw/g0/41/96.jpg
Arduino (อา-ดู-อิ-โน่ หรือ อาดุยโน่) เป็นบอร์ดไมโครคอนโทรเลอร์ตระกูล AVR ที่มีการพัฒนาแบบ Open Source คือมีการเปิดเผยข้อมูลทั้งด้าน Hardware และ Software ตัว บอร์ด Arduino ถูกออกแบบมาให้ใช้งานได้ง่าย จึงเหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นศึกษา ทั้งนี้ผู้ใช้งานยังสามารถดัดแปลง เพิ่มเติม พัฒนาต่อยอดทั้งตัวบอร์ด หรือโปรแกรมต่อได้อีกด้วย
ความง่ายของบอร์ด Arduino ในการต่ออุปกรณ์เสริมต่างๆ คือผู้ใช้งานสามารถต่อวงจรอิเล็กทรอนิคส์จากภายนอกแล้วเชื่อมต่อเข้ามาที่ขา I/O ของบอร์ด หรือเพื่อความสะดวกสามารถเลือกต่อกับบอร์ดเสริม (Arduino Shield) ประเภทต่างๆ เช่น Arduino XBee Shield, Arduino Music Shield, Arduino Relay Shield, Arduino Wireless Shield, Arduino GPRS Shield เป็นต้น มาเสียบกับบอร์ดบนบอร์ด Arduino แล้วเขียนโปรแกรมพัฒนาต่อได้เลย

รูปภาพที่ 3.3 บอร์ด Arduino ต่อกับ LED

รูปภาพที่ 3.4 บอร์ด Arduino ต่อกับบอร์ด XBee Shield

จุดเด่นที่ทำให้บอร์ด Arduino เป็นที่นิยม

• ง่ายต่อการพัฒนา มีรูปแบบคำสั่งพื้นฐาน ไม่ซับซ้อนเหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น
• มี Arduino Community กลุ่มคนที่ร่วมกันพัฒนาที่แข็งแรง
• Open Hardware ทำให้ผู้ใช้สามารถนำบอร์ดไปต่อยอดใช้งานได้หลายด้าน
• ราคาไม่แพง
• Cross Platform สามารถพัฒนาโปรแกรมบน OS ใดก็ได้ 3.1.2 รูปแบบการเขียนโปรแกรมบน Arduino

รูปภาพที่ 3.5 การเขียนโปรแกรมบน Arduino

1. เขียนโปรแกรมบนคอมพิวเตอร์ ผ่านทางโปรแกรม ArduinoIDE ซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้ จาก Arduino.cc/en/main/software
2. หลังจากที่เขียนโค้ดโปรแกรมเรียบร้อยแล้ว ให้ผู้ใช้งานเลือกรุ่นบอร์ด Arduino ที่ใช้และหมายเลข Com port

รูปภาพที่ 3.6 เลือกรุ่นบอร์ด Arduino ที่ต้องการ upload

รูปภาพที่ 3.7 เลือกหมายเลข Comport ของบอร์ด

3. กดปุ่ม Verify เพื่อตรวจสอบความถูกต้องและ Compile โค้ดโปรแกรม จากนั้นกดปุ่ม Upload โค้ด โปรแกรมไปยังบอร์ด Arduino ผ่านทางสาย USB เมื่ออับโหลดเรียบร้อยแล้ว จะแสดงข้อความแถบข้างล่าง “Done uploading” และบอร์ดจะเริ่มทำงานตามที่เขียนโปรแกรมไว้ได้ทันที

รูปภาพที่ 3.8 กดปุ่ม Verify เพื่อตรวจสอบความถูกต้องและ Compile โค้ดโปรแกรม
ที่มา : https://www.thaieasyelec.com

รูปภาพที่ 3.9 Upload โค้ดโปรแกรม
ที่มา : https://www.thaieasyelec.com
 
3.1.3 Layout & Pin out Arduino Board (Model: Arduino UNO R3)
รูปภาพที่ 3.10 ส่วนประกอบ Arduino UNO R3
ที่มา : https://www.thaieasyelec.com/article-wiki/basic-electronics.html

1. USBPort: ใช้สำหรับต่อกับ Computer เพื่ออับโหลดโปรแกรมเข้า MCU และจ่ายไฟให้กับบอร์ด
2. Reset Button: เป็นปุ่ม Reset ใช้กดเมื่อต้องการให้ MCU เริ่มการทำงานใหม่
3. ICSP Port ของ Atmega16U2 เป็นพอร์ตที่ใช้โปรแกรม Visual Com port บน Atmega16U2
4. I/OPort:Digital I/O ตั้งแต่ขา D0 ถึง D13 นอกจากนี้ บาง Pin จะทำหน้าที่อื่นๆ เพิ่มเติมด้วย เช่น Pin0,1 เป็นขา Tx,Rx Serial, Pin3,5,6,9,10 และ 11 เป็นขา PWM
5. ICSP Port: Atmega328 เป็นพอร์ตที่ใช้โปรแกรม Bootloader
6. MCU: Atmega328 เป็น MCU ที่ใช้บนบอร์ด Arduino
7. I/OPort: นอกจากจะเป็น Digital I/O แล้ว ยังเปลี่ยนเป็น ช่องรับสัญญาณอนาล็อก ตั้งแต่ขา A0-A5
8. Power Port: ไฟเลี้ยงของบอร์ดเมื่อต้องการจ่ายไฟให้กับวงจรภายนอก ประกอบด้วยขาไฟเลี้ยง +3.3 V, +5V, GND, Vin
9. Power Jack: รับไฟจาก Adapter โดยที่แรงดันอยู่ระหว่าง 7-12 V
10. MCU ของ Atmega16U2 เป็น MCU ที่ทำหน้าที่เป็น USB to Serial โดย Atmega328 จะติดต่อกับ Computer ผ่าน Atmega16U2
    3.1.4 แผนผังงานการทำงานของระบบ

รูปภาพที่ 3.11 แผนผังงานการทำงานของระบบ

 
3.1.5 Power Supply 12 V

รูปภาพที่ 3.12 Power Supply 12 V
ที่มา : https://www.aliexpress.com/item/SANPU-SMPS-12V-DC-Switching-Power-Supply-60W-5A-Constant-Voltage-Single-Output-AC-DC-Transformer/32579920117.html
Power Supply 12 โวลต์ หน้าที่ของ Power Supply 12 โวลต์ แปลงไฟฟ้าบ้านที่มีแรงดันไฟฟ้าเยอะเกินความต้องการของอุปกรณ์ จากแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ แปลงเป็น 12 โวลต์ หรือแปลงตามความต้องการของอุปกรณ์ไฟฟ้าและจ่ายไฟให้แก่มอเตอร์ของสายพานลำเลียง สกูรคอนเวเยอร์ ปั้มน้ำ ของแพล้นท์ผสมคอนกรีต

แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 100-240 VAC
แรงดันไฟฟ้าขาออก 12 VDC
กระแสไฟขาออก 5 A
การป้องกัน Overload : ป้องกันโอเวอร์โหลด 105%~150% ไฟจะสะดุดบ่งชี้การโอเวอร์โหลดและจะกู้คืนโดยอัตโนมัติหลังจากที่แก้ไข้ความผิดพลาด
Short circuit : ป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร ฟื้นตัวโดยอัตโนมัติเมื่อได้รับการแก้ไข
Over temp. : ป้องกันอุณหภูมิสูงเกิน ฟื้นตัวโดยอัตโนมัติเมื่อได้รับการแก้ไข
RIPPLE&NOISE(MAX.) 150 mVp-p
กำลังสูงสูด 60 W
Power factor(Typ.) 0.6
Voltage Tolerance ±5%
Setup,Rise,Hold up Time 2000ms,50ms,20ms
Frequency Range 50/60 Hz
Efficiency (Typ.) 86%
Material Metal
อุณหภูมิการใช้งาน -20°C~+60°C
อุณหภูมิในการเก็บ -40°C~+85°C
WORKING HUMIDITY 10%~95%RH
WITHSAND VOLTAGE I/P-O/P:1.5KVAC1min, I/P-FG:1.5KVAC1min,O/P-FG:0.5KVAC1min

EMC Test Standards EN55022:2010 ; EN61000-3-2:2014 ; EN61000-3-3:2013 ; EN55024:2010+A1:2015
EN61347-1:2008+A1:2011+A2:2013 ; EN61347-2-13:2014
ตารางที่ 3.2 คุณสมบัติ Power Supply 12 V

ที่มา : https://www.aliexpress.com/item/SANPU-SMPS-12V-DC-Switching-Power-Supply-60W-5A-Constant-Voltage-Single-Output-AC-DC-Transformer/32579920117.html
3.1.6 Power Supply 5 V
รูปภาพที่ 3.13 Power Supply 5 V
ที่มา : http://www.myarduino.net/product/559/switching-power-supply-5v-10a
Power Supply 5 โวลต์ หน้าที่ของ Power Supply 5 โวลต์ แปลงไฟฟ้าจาก 220 โวลต์เป็น 5 โวลต์เพื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ของห้องผสมคอนกรีตทางานหรือสามารถปรับเปลี่ยนขนาด Power Supply ตามมอเตอร์ที่ต้องการ
ตารางที่ 3.3 คุณสมบัติ Power Supply 5 V
คุณสมบัติทั่วไป ระบบตัดไฟอัตโนมัติ เมื่อมีการช๊อตวงจร
1x Switching power supply AC 100-240V to DC 5V 10A 50W module
แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง
แรงดันไฟฟ้าขาเข้า 100-240 VAC
แรงดันไฟฟ้าขาออก 5 VDC
กระแสไฟขาออก 10 A
กำลังสูงสูด 60 W
ขนาด 1599842mm

ที่มา : http://www.myarduino.net/product/559/switching-power-supply-5v-10a

3.1.7 Load Cell Weighing Sensor

รูปภาพที่ 3.14 Load Cell Weighing Sensor
ที่มา : https://www.arduinochonburi.com/product/307/load-cell-weighing-sensor-scale-5-kg
Load Cell Weighing Sensor เป็น เซนเซอร์วัดน้ำหนัก แรงกระทำทางกล โดยใช้หลักการเปลี่ยนรูปทรง ยืด หรือ หด ของตัว Strain Gauge ทำให้ค่าความต้านทานเปลี่ยนไป ต้องใช้โมดูลขยายสัญญาณ HX711 ร่วมด้วย
Rated load 5 Kg
Rated Output 1.0 ± 0.15mV/V
Zero Output ±0.1mV/V
Input End Red+, Black-
Output End Green+, White-
Input Impedance 1115±10% O
Output Impedance 1000±10% O
Operating temperature range -20~60°C
Maximum working voltage 15V DC
Total Size 80 x 13 x 13mm/3.14 x 0.51 x 0.51″(L X W X H)
Weight 30g
Material Aluminum Alloy
ตารางที่ 3.4 คุณสมบัติ Load Cell Weighing Sensor

ที่มา : http://www.myarduino.net/product/59/load-cell-weight-sensor-5-kg
3.1.8 HX711

รูปภาพที่ 3.15 HX711
ที่มา : http://cu.lnwfile.com/_/cu/_raw/yy/2a/tt.jpg
HX711 Weight Sensor Module Dual Channel Weight Sensor Module HX711Dual-Channel Weight Sensor Module HX711 โมดูลขยายสัญญาณจาก Load Cell สำหรับส่งให้ Arduino เป็นสัญญาณแบบดิจิตอล 24 bitเป็นบอร์ดภาคขยายสัญญาณจาก Load Cell มีช่องอินพุตสำหรับกับต่อกับโหลดเซลล์ได้โดยตรง ใช้ไฟเลี่ยง 2.6-5.5 โวลต์
ตัวอย่างการใช้งาน

รูปภาพที่ 3.16 ตัวอย่างการใช้งาน
ที่มา : http://cu.lnwfile.com/_/cu/_raw/ar/0e/qn.jpg

3.1.9 Relay
รีเลย์ (Relay) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งใช้ในการตัดต่อวงจรรูปแบบเดียวกับสวิตซ์ โดยควบคุมการทำงานด้วยไฟฟ้า ตั้งแต่ Relay ขนาดเล็กที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป จนถึง Relay ขนาดใหญ่ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมไฟฟ้าแรงสูง โดยการทำงานคลายคลึงกัน

รูปภาพที่ 3.17 สัญลักษณ์ในวงจรไฟฟ้าของรีเลย์
ที่มา : https://www.thaieasyelec.com
ภายใน Relay จะประกอบไปด้วยขดลวดและหน้าสัมผัส

• หน้าสัมผัส NC (Normally Close) เป็นหน้าสัมผัสปกติปิด โดยในสภาวะปกติหน้าสัมผัสนี้จะต่อเข้ากับขา COM (Common) และจะลอยหรือไม่สัมผัสกันเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด
• หน้าสัมผัส NO (Normally Open) เป็นหน้าสัมผัสปกติเปิด โดยในสภาวะปกติจะลอยอยู่ ไม่ถูกต่อกับขา COM (Common) แต่จะเชื่อมต่อกันเมื่อมีกระแสไฟไหลผ่านขดลวด
• ขา COM (Common) เป็นขาที่ถูกใช้งานร่วมกันระหว่าง NC และ NO ขึ้นอยู่กับว่า ขณะนั้นมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดหรือไม่ หน้าสัมผัสใน Relay 1 ตัวอาจมีมากกว่า1ชุดขึ้นอยู่กับผู้ผลิตและลักษณะของงานที่ถูกนำไปใช้ จำนวนหน้าสัมผัสถูกแบ่งออกดังนี้ สวิตช์จะถูกแยกประเภทตามจำนวน Pole และจำนวน Throw ซึ่งจำนวน Pole (SP-Single Pole, DP-Double Pole, 3P-Triple Pole, etc.) จะบอกถึงจำนวนวงจรที่ทำการเปิด-ปิด หรือ จำนวนของขา COM นั่นเอง และจำนวน Throw (ST, DT) จะบอกถึงจำนวนของตัวเลือกของ Pole ตัวอย่างเช่น SPST- Single Pole Single Throw สวิตช์จะสามารถเลือกได้เพียงอย่างเดียวโดยจะเป็นปกติเปิด (NO-Normally Open) หรือปกติปิด (NC-Normally Close) แต่ถ้าเป็น SPDT- Single Pole Double Throw สวิตช์จะมีหนึ่งคู่เป็นปกติเปิด (NO) และอีกหนึ่งคู่เป็นปกติปิดเสมอ (NC)

รูปภาพที่ 3.18 สภาวะจ่ายกระแสไฟ Relay
ที่มา : https://www.thaieasyelec.com

3.1.10 Relay Module

รูปภาพที่ 3.19 Relay 5V 4 Channel Relay Isolation High And Low Trigger
ที่มา : https://www.arduinochonburi.com
ตารางที่ 3.5 คุณสมบัติ 5V 4 Channel Relay Isolation High And Low Trigger
Model Relay Module High And Low Trigger
Channel 4-Channel Relay breakout
Power supply range 3.3V – 5V
The relay contact capacity AC250V 10A ,DC30V 10A
Total Size 73 x 51 x 19mm (L X W X H)
ที่มา : https://www.arduinochonburi.com
Interface 1. DC+: positive power supply

2. DC- : negative power supply
3. IN1-IN4: set according to each channel, can control the high or low level corresponding relay
4. NO1-NO4: former relay normally open interfaces relay vacant after the pull-in and COM short-circuited
5. COM1-COM4 relay Common Interface
6. NC1-NC4: After the relay NC interfaces, relay and COM short-circuited before, pull vacant
   ตัวอย่างการต่อวงจร Relay Module

รูปภาพที่ 3.20 ตัวอย่างการต่อวงจร Relay Module
ที่มา : https://www.thaieasyelec.com
ตารางที่ 3.6 ตัวอย่างการต่อวงจร Relay Module
Pin Connection
JD-VCC 5V Supply for Relays
VCC 5V Supply
GND GND
IN1 Logic Input for Relay 1
IN2 Logic Input for Relay 2
IN3 Logic Input for Relay 3
IN4 Logic Input for Relay 4

ที่มา : https://www.thaieasyelec.com

• ตัวอย่างการเขียนโค้ด อยู่ในภาคผนวก
  3.1.11 Pump

รูปภาพที่ 3.21 Pump
ที่มา https://www.joom.com/th/products/1511343245917404064-175-1-709-3560529519
ปั้มน้ำเป็นอุปกรณ์ที่ช่วยส่งผ่านพลังงานจากแหล่งต้นกำเนิดไปยังของเหลว เพื่อทำให้ของเหลวเคลื่อนที่จาก ตำแหน่งหนึ่งไป ยังอีก ตำแหน่งหนึ่งที่อยู่สูงกว่า หรือในระยะทางที่ไกลออกไป ซึ่งหน้าที่หลักของปั้มน้ำในชิ้นงานเราคือ ช่วยส่งน้ำจากที่ต่ำขึ้นสู่ที่สูง เพื่อจำลองสถานการณ์จริง
Flow capacity 500 GPH (1900 L/hr) – 32 L/s
Voltage 12V DC
Height 108 mm
Diameter 66 mm
Current Draw 1..6 – 3 AMP FUSE
Hose Outlet 19 mm ID Hose
Max. Delivery Head 3.8 m
ตารางที่ 3.7 คุณสมบัติ Pump

ที่มา https://www.joom.com/th/products/1511343245917404064-175-1-709-3560529519
3.1.12 Pneumatic

รูปภาพที่ 3.22 Pneumatic
ที่มา : http://www.acmedevice.com/product/3093/cylinder-smc-%E0%B8%A3%E0%B8%B8%E0%B9%88%E0%B8%99-cdj2d16-60a-a73-bore-16mm-stoke-60-
Pneumatic คือ การนำอากาศอัดมาประยุกต์ใช้งานนั้นมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อก่อให้เกิดการทำงานอย่างอัตโนมัติ (Automation) และก่อให้เกิดการประหยัดแรงงานมนุษย์ ทั้งนี้เนื่องจากระบบ นิวแมติกมีจุดเด่นหลายประการเมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์ในระบบไฮดรอลิก (Hydraulic) และอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยระบบกลไกหรือระบบไฟฟ้า ในชิ้นงานเราจึงนำมาประยุกต์ใช้กับการเลื่อนประตูห้องผสมเปิด-ปิด
Bore Size 16 mm
Stroke 60 mm
Environment Application standard ambient temp.-10 to 60°C
End lock Without valve
Working pressure 0.06 – 0.7 (MPa)
ตารางที่ 3.8 คุณสมบัติ Pneumatic

ที่มา : https://jp.misumi-ec.com/vona2/detail/221006453429/?HissuCode=CDJ2D16-60Z-A73-A
3.1.13 Motor FAULHABER P/N:2842P0166

รูปภาพที่ 3.23 Motor FAULHABER P/N:2842P0166
ที่มา : https://www.ebay.com/itm/Faulhaber-Instrument-motor-2842P0166-with-gear-head-and-resolver-/132265048886?_trksid=p2349526.m4383.l4275.c2
Motor เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังกล มอเตอร์ที่ใช้งานในปัจจุบัน แต่ละชนิดก็จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างออกไปต้องการความเร็ว รอบหรือกำลังงานที่แตกต่างกัน ซึ่งในชิ้นงานนี้จะใช้มอเตอร์ตัวนี้ในห้องผสมคอนกรีตเพื่อส่งกำลังในการหมุนของใบพัดเพื่อผสมคอนกรีตจนสำเร็จ
ตารางที่ 3.9 คุณสมบัติ Motor FAULHABER P/N:2842P0166
Diameter Motor 28 mm
Diameter Gear 23 mm
Gear ratio 14: 1
Long Shaft 25 mm
Diameter Shaft 6 mm

ที่มา : https://www.ebay.com/itm/Faulhaber-Instrument-motor-2842P0166-with-gear-head-and-resolver-/132265048886?_trksid=p2349526.m4383.l4275.c2
3.1.14 Motor FAULHABER P/N:2842S012C 001G

รูปภาพที่ 3.24 Motor FAULHABER P/N:2842S012C 001G
ที่มา http://www.glockenankermotor.com/pdf/01_DC-Kleinstmotoren/01_DC-Kleinstmotoren/DE_2842_C_DFF.PDF
Motor เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังกล มอเตอร์ที่ใช้งานในปัจจุบัน แต่ละชนิดก็จะมีคุณสมบัติที่แตกต่างออกไปต้องการความเร็ว รอบหรือกำลังงานที่แตกต่างกัน ซึ่งในชิ้นงานนี้จะใช้มอเตอร์ตัวนี้ในห้องผสมคอนกรีตเพื่อส่งกำลังในการหมุนของใบพัดเพื่อผสมคอนกรีตจนสำเร็จ
ตารางที่ 3.10 คุณสมบัติ Motor FAULHABER P/N:2842S012C 001G
Diameter Motor 28 mm
Voltage 12 VDC
RPM 5100 rpm
Gear Ratio 46:1
Diameter Shaft 10 mm

ที่มา http://www.glockenankermotor.com/pdf/01_DC-Kleinstmotoren/01_DC-Kleinstmotoren/DE_2842_C_DFF.PDF
3.1.15 STUD THREAD ROD

รูปภาพที่ 3.25 STUD THREAD ROD
ที่มา http://th.jsbd-bolt.com/alloy-stud-bolts/inconel-stud-bolts/inconel-ncf625-uns-n06625-stud-bolts-na21-nc.html
สลักเกลียวสองข้าง (Stud) หมายถึง แท่งโลหะที่มีรูปทรงกระบอกตันที่ปลายทั้งสองด้านมีเกลียว ใช้สำหรับการยึดจับชิ้นส่วนให้ติดกัน โดยอาจใช้ร่วมกับแป้นเกลียวหรือไม่ก็ได้ ในชิ้นงานนี้ใช้แทนเป็นเพลาซึ่งมีขนาด 8 mm ซึ่งนำใบพัดมายึดติดด้วยนอตตัวเมียทั้ง 2 ฝั่ง แล้วปลายเพลาจะติดอยู่กับ Flange Bearing 8 mm, Coupling และมอเตอร์เพื่อทำให้เกิดการหมุน
ตารางที่ 3.11 คุณสมบัติ STUD THREAD ROD
Material STAINLESS 304,316
Diameter 8 mm
Long Shaft 150 mm

ที่มา http://www.abpon.com/en/1/Stainless-Steel-Fasteners/Studs-Threaded-Rods/THREAD-ROD-LENGTH-1-METER/5/33/proderailpage/
 
3.1.16 Flange Bearing 8 mm

รูปภาพที่ 3.26 Flange Bearing 8 mm
ที่มา http://www.dojogarden.com/index.php?id_product=665&controller=product
แบริ่ง (bearing) คือ ชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลที่ใช้รองรับเพลาให้เที่ยงตรงทั้งแนวรัศมีและแนวแกน มีหน้าที่หลักในการรับน้ำหนัก และถ่ายทอดแรงที่เกิดขึ้นจากเพลาลงไปสู่อุปกรณ์ต่างๆ ของเครื่องจักรที่มีการหมุน ช่วยลดแรงเสียดทานหรือลดความฝืด (friction) ระหว่างการหมุน ในชิ้นงานนี้ flange bearing จะใช้ติดกับห้องผสมคอนกรีตและเพลา (STUD THREAD ROD) เพื่อช่วยในการหมุน

รูปภาพที่ 3.27 Drawing Flange Bearing 8 mm
ที่มา http://www.dojogarden.com/index.php?id_product=665&controller=product
3.1.17 Coupling

รูปภาพที่ 3.28 Coupling
ที่มา http://www.dojogarden.com/index.php?id_product=701&controller=product
Coupling คัปปลิ้ง หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า ประกับเพลาหรือ ยอย (Drive Coupling) ซึ่งมีหน้าที่ คือ เป็นอุปกรณ์สำหรับ เครื่องต่อ, เครื่องสำหรับต่อรถพ่วง,ปลอกหรือจานต่อเพลา Couplings คำจำกัดความ Couplings คือ ทำหน้าที่ยึดเพลาสองเพลาให้เข้าด้วยกัน ลักษณะการส่งถ่ายแรงบิดที่มีการเยื้องศูนย์ของเพลา ซึ่งในชิ้นงานนี้จะยึดระหว่างเพลา(STUD THREAD ROD)กับมอเตอร์ FAULHABER P/N:2842S012C 001G
ตารางที่ 3.12 คุณสมบัติ Coupling
Material Alloy
Total Length 25 mm
Outer Diameter 19 mm
Shaft 6 mm – 8mm

ที่มา http://www.mechashop.net/shop /coupling/cou004/

3.1.18 Housing bearing 6210-2z

รูปภาพที่ 3.29 Housing bearing 6210-2z
ที่มา : http://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/index.html?designation=6210-2Z
Housing bearing 6210-2z มีหน้าที่ เป็นตัวรักษา ความสมดุล ของเพลาให้คงที่,ยึดเกาะ หรือ เชื่อมโยงระหว่างเพลากับโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ และ ลดอาการสั่นสะเทือนที่เกิดจากการหมุนตัวของเพลา และอื่นๆ ในชิ้นงานเราเอาไว้ต่อกับ screw conveyor เข้ากับ มอเตอร์ เพื่อให้ screw conveyor มีประสิทธิภาพในการหมุนที่ดีขึ้น ไม่โครงเครง

รูปภาพที่ 3.30 Dimensions Housing bearing 6210-2z
ที่มา : http://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/index.html?designation=6210-2Z
Dimensions
ตารางที่ 3.13 Dimensions Housing bearing 6210-2z
D 50 mm
D 90 mm
B 20 mm
d1 62.51 mm
D2 81.61 mm
r1,2 min. 1.1 mm

ที่มา : http://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/index.html?designation=6210-2Z

Abutment dimensions

รูปภาพที่ 3.31 Abutment dimensions Housing bearing 6210-2z
ตารางที่ 3.14 Abutment dimensions Housing bearing 6210-2z
da min. 57 mm
da max. 62.4 mm
Da max. 83 mm
ra max. 1 mm

ที่มา : http://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/index.html?designation=6210-2Z
3.1.19 Socket bolt M3

รูปภาพที่ 3.32 Socket bolt M3
ที่มา : https://www.westfieldfasteners.co.uk/A2_ScrewBolt_SHCap_M3.html
Socket bolt M3 ในชิ้นงานของนั้นใช้ในการยึดหน้าแปลน ระหว่าง มอเตอร์กับ Housing bearing
Socket bolt M3

รูปภาพที่ 3.33 Dimension Socket bolt M3
D เส้นผ่าศูนย์กลาง M3
dk max. เส้นผ่าศูนย์กลางหัวสูงสุด 5.5
k max. ความสูงหัวสูงสุด 3.0
s ไดรฟ์ขนาด 2.5
b ความยาวเกรียวต่ำสุด 18
t ความลึก 1.3
ตารางที่ 3.15 คุณสมบัติ Socket bolt M3

ที่มา : https://www.westfieldfasteners.co.uk/A2_ScrewBolt_SHCap_M3.html

3.1.20 Socket bolt M5

รูปภาพที่ 3.34 Socket bolt M5
ที่มา https://www.westfieldfasteners.co.uk/A2_ScrewBolt_SHCapLow_M5.html
Socket bolt M5 ในชิ้นงานของนั้นใช้ในการยึด Housing bearing เข้าด้วยกัน
Socket bolt M5

รูปภาพที่ 3.35 Dimension Socket bolt M5
d เส้นผ่าศูนย์กลาง M5
dk max. เส้นผ่าศูนย์กลางหัวสูงสุด 8.5
k max. ความสูงหัวสูงสุด 3.5
s ไดรฟ์ขนาด 3
b ความยาวเกรียวต่ำสุด 16
t ความลึก 2.7
ตารางที่ 3.16 Dimension Socket bolt M5

ที่มา : https://www.westfieldfasteners.co.uk/A2_ScrewBolt_SHCapLow_M5.html
3.1.21 Housing seal 14-24-6

รูปภาพที่ 3.36 Housing seal 14-24-6
ที่มา : http://www.bearings-direct.com/Metric-Oil-Seals/14-24-6-R21-Metric-Oil-Seal-Rubber-Covered-Case-Single-Lip/flypage.tpl.html
Housing seal เป็นอุปกรณ์ที่อัดตัวเข้ากับเบ้า (Bore) บน Housing ทำให้ซีลยึดตัวอย่างมั่นคงไม่หมุนตามเพลา และมีหน้าที่ป้องกันไม่ให้เกิดการรั่วไหล ในชิ้นงานของเราจึงนำมาใช้ติดระหว่าง screw conveyor กับ Housing bearing เพื่อป้องกันไม่ให้ ผงปูนตกลงไปทำให้ แบริ่ง กับมอเตอร์ นั้นได้รับความเสียหาย

3.1.22 Snap ring #32

รูปภาพที่ 3.37 Snap ring #32
ที่มา : https://www.grainger.com/category/retaining-rings/retaining-rings/fasteners/ecatalog/N-8meZ1z0jqo8
Snap ring #32 มีหน้าที่ยึดส่วนประกอบหรือชุดประกอบไว้บนเพลาเมื่อติดตั้งในร่อง เมื่อติดตั้งแล้วส่วนที่สัมผัสจะทำหน้าที่เป็นไหล่ซึ่งยึดองค์ประกอบเฉพาะหรือชุดประกอบไว้ Circlips เป็นแหวนยึดในชิ้นงานของเราใส่ไว้ที่ Housing bearing Snap ring #32

ตารางที่ 3.17 คุณสมบัติ Snap ring #32
Groove Dia. Tolerance -0.25 mm
Fits Groove Width 1.60 mm
Fits Groove Depth 0.85 mm
Hole Dia. 2.5 mm
For Shaft Diameter 32 mm
Free I.D. 29.60 mm
Thickness 1.5 mm

ที่มา : https://www.grainger.com/product/GRAINGER-APPROVED-Retaining-Ring-5DU31

3.2 วิธีการ
ส่วนผสมในการผสมปูน จากการคำนวณสัดส่วนในการผสมปูนจริง สำหรับรถขนปูนทั่วไป 5 คิว = 15,000 kg จะใช้ ปูน 1,710 kg ทราย 4,560 kg หิน 7,900 kg และ น้ำ 900 L
3.2.1 สายพาน
เราได้ไปปรึกษานายช่างดลนเรศ รักษารักษ์ นายช่างประจำ หน่วยงาน J.675 ศูนย์ซ่อมบำรุงเครื่องจักรกลประตูน้ำพระอินทร์ โดยส่วนใหญ่แล้วให้ความเร็วของสายพานเร็ว 1.0m/s สัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน 0.4 จากสัดส่วนจริงจะได้มวลทราย 4,560 kg มวลหิน 7,900 kg รวม 12,460 kg จะให้สายพานหมุน 10 รอบ

รูปภาพที่ 3.38 สายพาน
ที่มา จากการไปศึกษาดูงานในสถานที่จริงที่ Plant ก่อสร้างสนามบินสุวรรณภูมิ เฟส2
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
ตารางที่ 3.18 ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของหิน
วัสดุที่สัมผัสกัน ค่าสัมประสิทธ์
ไม้ ไม้ 0.380-0.700
โลหะ โลหะ 0.150-0.300
ไม้ โลหะ 0.200-0.600
หนัง ไม้ 0.250-0.500
หนัง โลหะ 0.300-0.600
หิน หิน 0.400-0.650

ที่มา https://www.slideshare.net/ssuserdc3ebb/71-2-26643248

รูปภาพที่ 3.39 FBD สายพาน
โดยจะให้ความยาว 25 เมตร กว้าง 2 เมตร เอียง 25 องศาและความเร็วคงที่ โดยกำหนดให้สายพานหมุน 10 รอบ จะได้มวล 12460 kg ถ้าสายพานหมุน 1 รอบจะได้มวล (m) = 1246 kg , µ = 0.4 จากการกำหนดให้ขั้นตอนแรก
จากสมการที่ (1) P = FVSf ; Sf = Safety Factor จะมีค่า = 1.3
∑F = 0 จากความเร็วคงที่
F = mg sinβ+ f
= mg sinβ+ µN
= mg sinβ+ µ mg cosβ
= 1246(9.81)sin 250+0.4(1246)(9.81)cos 250
= 5165.77+4431.21
= 9596.98 N
P = 9596.9611.3
= 12.48 kw

3.2.2 Silo and screw conveyor
3.2.2.1 Silo

รูปภาพที่ 3.40 Silo
ที่มา จากการไปศึกษาดูงานในสถานที่จริงที่ Plant ก่อสร้างสนามบินสุวรรณภูมิ เฟส2
ความจุของไซโล
ออกแบบจากที่เราได้ไปสำรวจจากสถานที่จริงและได้สอบถามนายช่างผู้เชี่ยวชาญ พบว่าส่วนใหญ่เลือกใช้ไซโล ขนาด 75 ตัน จำนวน 4 ถัง
หมายเหตุ : ทุกขนาดความจุจะติดตั้งพร้อมเครื่องกรองฝุ่น ในอัตราส่วน 1:1

          3.2.2.2 Screw conveyor

รูปภาพที่ 3.41 screw conveyor
ที่มา http://www.te-machinery.com/products/screw-conveyor/cement-screw-conveyor.html

Model Dia. of Spiral Leaf
（mm） Screw Pitch
（mm） Rotating Speed
（r/min） Capacity
（m³/h） Weight
GLS100 95 80 71～140 1.1～2.2 Depending on the length
GLS150 142 120 50～64 1.5～3.5 Depending on the length
GLS250 245 200 50～80 10～20 Depending on the length
GLS315 296 300 40～80 15～35 Depending on the length
GLS400 396 300 40～80 30～60 Depending on the length

ตารางที่ 3.19 ขนาดโมเดล
ที่มา http://www.zkcomp.com/Conveyor/976.html

 
จากสัดส่วนจริงของปูนซีเมนต์ 5 คิวเราต้องการที่จะลำเลียง ปูนซีเมนต์ ที่ต้องใช้เป็นส่วนผสมในการผลิต หนัก 1710 kg จึงต้องไปหาขนาดของ ส่วนประกอบต่างๆ ดังนี้
ในการออกแบบได้ไปปรึกษานายช่างดลนเรศ รักษารักษ์ นายช่างประจำ หน่วยงาน J.675 ศูนย์ซ่อมบำรุงเครื่องจักรกลประตูน้ำพระอินทร์ ส่วนใหญ่จะเลือก โมเดล GLS 100 ในตารางโมเดลที่1 เพราะ สกรูคอนเวเยอร์รุ่นนี้ ใช้ในงานอุสาหกรรมก่อสร้างและอุตสาหกรรมปูนซีเมนต์
ขนาดของ diameter ใช้ ขนาด 200 mm
ขนาดของ length ใช้ขนาด 10 m
ขนาดของ มุมในการเอียงของ screw conveyor ใช้ขนาด 60°
Capacity ในการทำงาน 1.1-2.2 m³/h ซึ่งเราต้องการ 1.8 m³/h

3.2.3 Mixing Chamber
การคำนวณจะคำนวณเฉพะถังผสม และมอเตอร์ เนื่องจากการออกแบบรูปร่างภายนอกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ แต่หลักการทำงานยังเหมือนเดิม โดยอ้างอิงจาก Mixing Station รุ่น JS750 โดยเราจะคำนวณกับปูนขนาด 1 คิว

รูปภาพที่ 3.42 Mixing Station รุ่น JS750
ที่มา : https://www.zzgreatwall.com/js-concrete-mixer/js750-concrete-mixer.html
ตารางที่ 3.20 คุณสมบัติ Mixing Station รุ่น JS750
ที่มา : https://www.zzgreatwall.com/js-concrete-mixer/js750-concrete-mixer.html
จากมอเตอร์จริงคือมอเตอร์ชื่อรุ่น Y200L-4

รูปภาพที่ 3.43 มอเตอร์ Y200L-4
ที่มา : http://www.globalmarket.com/product-info/y200l-4-30kw

Model Output Full Load
KW HP Current (A) Speed (r/min) Eff (%) Power Factor
380V 50HZ Synchronous Speed 1500 r/min (4poles)
Y200L-4 30 40 56.8 1470 91.4 0.86
ตารางที่ 3.21 คุณสมบัติมอเตอร์ Y200L-4

ที่มา : http://www.globalmarket.com/product-info/y200l-4-30kw
จากสมการที่ (3)
P = 2 × π × T × (N/60) (3)
โดย T = F × r สัดส่วนมวลรวมจริงอยู่ที่ 1 ตัน และ F = ma = 1000 kg × 9.81 m/s2 = 9810 N แทนใน T
จะได้ T = 9810 × r ; โดย r คือ รัศมีของ mixing จริง คือ 1 m
ได้ T = 9810 × 1 = 9810 N/m ความเร็วรอบของมอเตอร์ของเครื่องจักร เท่ากับ N = 35 rpm
นำไปแทนในสมการ จะได้
P = 2 × π × 9810 × (35/60) = 35 kW
ดังนั้นจึงเลือกมอเตอร์ Y200L-4 2 ตัว เพียงพอต่อโมเดลห้องผสม คอนกรีต 1,000 kg

3.2.4 ปั้มน้ำ

รูปภาพที่ 3.44 ระบบการทำงานของปั้ม

โดยออกแบบ ดังนี้
-ท่อเมนประปาขนาด 4 นิ้ว และติดตั้ง gate value 3 ตัว เพื่อป้องกันการเกิดความเสียหาย ทำให้ง่ายต่อการซ่อมแซม

• แทงค์น้ำขนาด 5000 L เพราะกระบวนการผสมปูนขนาด 5 คิว ใช้น้ำ 900 L จึงเลือกใช้แทงค์น้ำWT-5000
• ท่อน้ำใช้ท่อเหล็กอาบสังกะสี นิยมใช้มากในปัจจุบัน เนื่องจากทนต่อการกัดกร่อนได้ดีพอควร ราคาไม่แพงจนเกินไป ต่างกับ PVC เพราะPVC ไม่ถูกต่อแสงแดดและข้อต่อไม่แข็งแรง
• ติดตั้งข้องอ 90 องศา 3 ตัว กำหนดขนาดท่อขนาด 2 นิ้ว (50mm) ความยาวสมมูล = 0.6*3=1.8m
• ติดตั้ง gate value 1 ตัวจากปั้มถึงจุดปล่อยน้ำ ความยาวสมมูล = 0.4 m
  *ความยาวสมมูล รูปภาพที่ 2.23

คำนวณขนาดปั้มจากสูตร kw = (QH)/102 ; n = ประสิทธิภาพปั้ม ทั่วไปใช้ 0.7
กำหนด Q = 3 lps , ความสูง = 5.5+4+1.8+0.4 = 11.7 m
H = (1.3)11.7 = 15.21 m ; 1.3 มาจาก head loss = 30% static head Kw = (11.715.21)/(102*0.7) = 2.49 kw
จึงเลือกใช้ปั้มขนาด 3.73 kw (5HP)
*การแปลง kw เป็น HP รูปภาพที่ 2.22

การออกแบบฮาร์ดแวร์และสร้างชิ้นงาน
การออกแบบโครงสร้างของแพล้นคอนกรีตผสมเสร็จซึ่งประกอบด้วยสายพาน ปั้ม สกรูคอนเวเยอร์ และห้องผสมคอนกรีต ในส่วนที่ใช้มอเตอร์ในการลำเลียงนั้นจะมีส่วนสายพาน สกรูคอนเวเยอร์ ส่วนห้องผสมคอนกรีต จะใช้มอเตอร์กวนสิ่งของที่ลำเลียงมา ในแต่ละส่วนจะใช้โปรแกรม Arduino เป็นตัวควบคุมการทำงานของระบบ
โครงสร้างของแพล้นคอนกรีตผสมเสร็จถูกออกแบบให้เป็นระบบออโตเมชั่น (Automation) เพื่อเป็นการจำลองระบบของแพล้นคอนกรีตผสมเสร็จ เพื่อใช้ในการศึกษาการเขียนโปรแกรม Arduino รวมไปถึงศึกษาการออกแบบโครงสร้างในระบบเครื่องจักรผสมคอนกรีตเสร็จโดยภายในระบบจะใช้วัสดุที่เป็นอะลูมิเนียม เหล็ก ท่อ PVCและสังกะสี เป็นส่วนใหญ่

รูปภาพที่ 3.45 ภาพรวมของระบบ

รูปภาพที่ 3.46 แผนภาพการต่อวงจรของระบบ
การต่อวงจรของระบบ
Arduino Module Relay อุปกรณ์ Power Supply
5 V VCC
GND GND
13 CH1 สายพาน
12 CH2 สกูรคอนเวเยอร์
11 CH3 ปั๊มน้ำ และ โซลินอยวาวล์
10 CH4 ห้องผสมคอนกรีต
9 CH5 นิวเมติกส์เปิดปิดประตูบน
8 CH6 นิวเมติกส์เปิดปิดประตูล่าง 
3.3 การออกแบบแพล้นปูนขนาดโมเดล
จากการคำนวณสัดส่วนในโมเดลเมื่อเทียบกับสัดส่วนจริง 5 คิว ซึ่งพวกเราคิดไว้ว่า Output ที่ออกมาคือ 1 kg ดังนั้นจะใช้ ปูน 0.114 kg ทราย 0.3 kg หิน 0.5 kg และ น้ำ 60 mL
3.3.1 สายพาน

รูปภาพที่ 3.47 สายพานใน SOLIDWORKS
สายพานยาว 80 เซนติเมตร กว้าง 12 เซนติเมตร มุม 56 องศา
มวลที่ใช้ในโมเดลคือทราย 0.3 kg หิน 0.5 kg รวมมวลได้ 0.8 kg , v = 1 m/s
จากสมการที่ (1) P = FVSf
F = mg sinβ+ µN
= mg sinβ+ µmg cosβ
= 0.8(9.81)sin560 +0.4(0.8)(9.81)cos560
= 6.5+1.7
= 8.2 w

รูปภาพที่ 3.48 สายพานในโมเดลที่สำเร็จ
3.3.2 Silo and screw conveyor

รูปภาพที่ 3.49 Silo ใน SOLIDWORKS
หากำลังมอเตอร์ของสกูลลำเลียง จากสมการที่ (2) Pm = Ff Fp Fm ms gL และเลือกข้อมูลจากตาราง 2.1 , 2.2 , 2.3 จะได้ Ff ที่ 95% = 1 , Fp ที่ 3 = 1.87 , Fm = 0.6 , ms = 0.1 kg
รูปภาพที่ 3.50 FBD ของ Silo
หามุม θ จาก sin-1 = (150/300) ; จะได้มุม θ = 300 และจะได้ มุม α = 600
Pm= (1)(1.87)(0.6)(0.1 )(9.81)(0.3) = 0.33 w

รูปภาพที่ 3.51 Silo และ Screw conveyor ในโมเดลสำเร็จ
3.3.3 Mixing
การออกแบบห้องผสมปูนจากโปรแกรม SOLIDWORKS โดยคำนึงถึงปริมาตรของ Output ที่เทียบจากสัดส่วน 1 kg

รูปภาพที่ 3.52 Top view mixing

รูปภาพที่ 3.53 Front view mixing

รูปภาพที่ 3.54 Isometric mixing
 
ตัวอย่างการคำนวณ
จากสมการที่ (3) ในหัวข้อ 2.4 P = 2 × π × T × (N/60)
โดย T = F × r
สัดส่วนมวลรวมจำลองอยู่ที่ 1 kg และ F = ma = 1 kg × 9.81 m/s2 = 9.81 N แทนใน T
จะได้ T = 9.81 × r
โดย r คือ รัศมีของ mixing จากการออกแบบในโปรแกรม SOLIDWORKS คือ 50 mm
ได้ T = 9.81 × 50 × 10-3 = 0.49 N/m
ความเร็วรอบของมอเตอร์ของเครื่องจักร เท่ากับ N = 400 rpm
นำไปแทนในสมการ จะได้
P = 2 × π × 0.49 × (400/60) = 20 W
ดังนั้นจึงเลือกมอเตอร์ FAULHABER P/N:2842P0166 2 ตัว เพียงพอต่อโมเดลห้องผสม คอนกรีต 1 kg

รูปภาพที่ 3.55 ห้องผสมคอนกรีตและหน้าแปลนมอเตอร์ FAULHABER P/N: 2842P0166

3.3.4 ปั้ม

รูปภาพที่ 3.56 ปั้ม ใน SOLIDWORKS
จากการคำนวณหาขนาดปั้มจริง คือ ใช้ขนาดปั้มเท่ากับ 3.73 kw (5 HP) ซึ่งจากการคำนวณนั้น Assume Q (flow rate) = 3 lps และใช้ถึง 900 L ดังนั้นในสัดส่วนโมเดลใช้น้ำ 60 mL และ Assume Q (flow rate) = 3 mlps ดังนั้น จะได้การเทียบอัตราส่วนเท่ากับ
Q = 3 lps ใช้ปั้ม 3.73 kw
Q = 3 mlps จะได้ (3.73*103 *3*10-3 )/3
= 3.73 w
ดังนั้นจะได้ ขนาดปั้ม = 3.73 w แต่เลือกใช้มอเตอร์ขนาด 12V DC และมีกำลังไฟ 36 และ 24 วัตต์
เลือกปั๊มน้ำ DC 12V รุ่น 500 GPH

รูปภาพที่ 3.57 PUMP
ที่มา https://www.joom.com/th/products/1511343245917404064-175-1-709-3560529519

บทที่ 4
วิธีการทดลองและผลการทดลอง
4.1 วัตถุประสงค์การทดลอง
เพื่อทำการทดลองโดยใช้โปรแกรม Arduino ในการควบคุมระยะเวลาที่ใช้ในการลำเลียงสายพาน สกูรคอนเวเยอร์ ปั้มน้ำ และระยะเวลาการผสมคอนกรีตในห้องผสมคอนกรีตของโมเดล ให้รวดเร็วกว่าโครงสร้างจริงเมื่อเทียบอัตราส่วนระหว่างสัดส่วนผสมคอนกรีต
4.2 วิธีการทดลอง
1.ทำการเขียน Code ในโปรแกรม Arduino เพื่อควบคุมการทำงานสายพาน สกูรคอนเวเยอร์ ปั้มน้ำและห้องผสมคอนกรีตตามลำดับและอัพโหลดลงในบอร์ด Arduino

2. ทำการ Run Code คำสั่งในหน้าต่างของ Serial Monitor และจับเวลาการปล่อยวัตถุดิบและดูน้ำหนักจาก Load cell เพื่อให้ได้สัดส่วนตามที่ต้องการและบันทึกเวลาการปล่อยวัตถุดิบ
   จดบันทึกผลลงในตางรางต่อไปนี้
   ตารางที่ 4.1 บันทึกการทดลองระยะเวลาการลำเลียงสายพานหินและทราย 12V

ครั้งที่ ระยะเวลา (วินาที)
หิน 0.5 kg ทราย 0.3 kg
1 13.5 10.0
2 14.9 14.0
3 11.0 10.0
4 15.7 8.10
5 11.0 10.5
เฉลี่ย 13.2 10.52

ตารางที่ 4.2 บันทึกการทดลองระยะเวลาการลำเลียงปูนซีเมนต์ 12V

ครั้งที่ ระยะเวลา (วินาที)
ปูนซีเมนต์ 0.1 kg
1 16.55
2 17.40
3 17.60
4 13.50
5 25.10
เฉลี่ย 18.03

จากตารางจะพบว่า เวลาในการลำเลียงไม่คงที่เนื่องจากในไซโลมีคอคอด ควรติดอุปกรณ์สั่นสะเทือน หรือเลือกกลึง reduce ให้ขนาดใกล้เคียงกับสกูรคอนเวเยอร์

ตารางที่ 4.3 บันทึกการทดลองระยะเวลาการลำเลียงน้ำ

ครั้งที่ ระยะเวลา (วินาที)
น้ำ 0.1 kg
7V 1A 9V 1.3A 12V 1.4A
1 10.80 3.76 2.71
2 10.73 3.80 3.30
3 10.91 3.95 3.01
4 10.58 3.70 2.75
5 11.15 3.63 2.81
เฉลี่ย 10.83 3.77 2.92
 
ตารางที่ 4.4 บันทึกการทดลองระยะเวลาการผสมคอนกรีตในห้องใบพัดคู่
ปูน : ทราย : หิน : น้ำ สูตร 1:3:5:1 สูตร 2:2:4:2 สูตร 3:6:0:1
การใช้งาน เหมาะสำหรับงานที่มีโครงสร้างที่แข็งแรงเหมาะกับงานก่อสร้าง เหมาะสำหรับงานฉาบเพื่อให้งานมีความเรียบ เหมาะสำหรับงานก่ออิฐ ฉาบปูน เทปรับระดับพื้นก่อนติดตั้งวัสดุปิดผิว
ระยะเวลาในการผสม 2 นาที 50 วินาที 2 นาที 30 วินาที 2 นาที
ความเรียบเนียนของผิว มีความขรุขระ เนื่องจากหิน มีขรุขระน้อย และเรียบมากขึ้น เรียบเนียนมาก เนื่องจากไม่มีหิน

3. ทำการ Run Code คำสั่งในหน้าต่างของ Serial Monitor เพื่อให้มอเตอร์ในห้องผสมคอนกรีตทำงานและจับเวลาการทำงานของห้องผสมคอนกรีต จนได้คอนกรีตสำเร็จรูปตามที่ต้องการ
4. ปล่อยคอนกรีตลงจากห้องผสมคอนกรีต และตรวจคุณภาพของคอนกรีต

ตารางที่ 4.5 บันทึกการทดลองแรงกด
ชนิดคอนกรีต สูง(cm) กว้าง(cm) น้ำหนัก(kg) แรงกด(kN)
A 89 68.5 1 25.04
B 89 68.5 1 30.45
C 89 68.5 1 45.85

จากการทำสอบแรงกด Ultimate force พบว่า คอนกรีตชนิด C สามารถรับแรงกดได้ดีที่สุด และคอนกรีตชนิด A สามารถรับแรงกดได้น้อยที่สุด เนื่องจาก ชนิด A และ B เมื่อกดถึงแรง Ultimate force จะทำให้เนื้อคอนกรีตแตก และค่าแรงกดนี้ไม่สามารถนำไปเปรียบเทียบกับค่าตามมาตรฐานได้ เพราะการหล่อบล็อกต้องเป็นไปตามมาตรฐาน ความยาว เท่ากับ 2 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลาง

                 (ก)                             (ข)

(ค)
รูปภาพที่ 4.1 การทดสอบด้วยเครื่องกดคอนกรีต (ก) การทดลองคอนกรีตชนิด A
(ข) การทดลองคอนกรีตชนิด B (ค) การทดลองคอนกรีตชนิด C

บทที่ 5
สรุปผลการทดลอง
สรุป
จากการศึกษาและปฏิบัติโครงงาน Plant Automation for Production and Processing of Concrete ทำให้ได้ทราบความรู้ในด้านต่างๆ ตั้งแต่ขั้นตอนการลำเลียงส่วนผสมเข้าสู่ห้องผสมคอนกรีต ได้แก่ สายพานลำเลียงหินและทรายโดยใช้เวลาในการลำเลียง 23 วินาที สกูรคอนเวเยอร์ลำเลียงปูนซีเมนต์จากไซโลโดยใช้เวลาในการลำเลียง 18 วินาที ปั๊มน้ำขนาด 7V ลำเลียงน้ำโดยใช้เวลาในการลำเลียง 11 วินาที เข้าสู่ห้องผสมคอนกรีต 2 นาที โดยควบคุมด้วยไมโครคอนโทลเลอร์ ผ่านอุปกรณ์ Arduino และใช้ Load Cell ในการชั่งน้ำหนักส่วนผสมก่อนเข้าห้องผสมคอนกรีต Module Relay ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ตามระยะเวลาที่กำหนด และใช้ระบบนิวเมติกส์ในการเปิดปิดประตูห้องผสมคอนกรีต เมื่อได้คอนกรีตในสัดส่วน 1:3:5:1 ตามที่กำหนด จึงนำไปทดสอบด้วยเครื่องกดคอนกรีต ซึ่งได้ค่า Ultimate force 25.04 kN คอนกรีตสามารถนาไปใช้ได้จริงในโครงสร้างที่รับน้ำหนักไม่เกิน 25 kN หรือเพิ่มประสิทธิภาพการรับน้ำหนักด้วยคอนกรีตเสริมเหล็ก จากการที่ใช้สัดส่วน 5 คิวหรือ 15,000 kg เป็น 1 kg ค่า Ultimate force อาจมีการคาดเคลื่อนเนื่องจากสัดส่วนที่น้อยกว่ามาก หรือชนิดของหินที่เล็กเกินไป โครงงานนี้สามารถนำไปต่อยอดให้รุ่นน้องปรับปรุงระบบให้ดียิ่งขึ้นเพื่อให้นำไปใช้ในชีวิตการทำงานในภายภาคหน้าต่อไปได้

ข้อเสนอแนะ
จากปัญหาที่คณะผู้จัดทำได้พบ คือ การออกแบบเกี่ยวกับห้องผสมคอนกรีต เนื่องจากเวลาผสมคอนกรีตมีเศษหินเข้าไปขัดระหว่างใบพัดกับห้องผสมคอนกรีต ทำให้มอเตอร์ทั้งหมดหยุดทำงาน ทางคณะผู้จัดทำจึงขอเสนอให้ผู้ที่สนใจจะนำโครงงานวิศวกรรมชิ้นนี้ไปพัฒนาต่อว่า ควรออกแบบใบพัดในห้องผสมคอนกรีต ให้สามารถกวาดคอนกรีตได้ทั่วทั้งห้อง ไม่มีช่องว่างระหว่างใบพัดกับผนังภายในห้องผสมคอนกรีต และออกแบบห้องผสมคอนกรีตให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ปรับเปลี่ยนขนาดหินให้เล็กลง หรือติดตั้งอุปกรณ์สั่นสะเทือน ในกรณีที่มีหิน ทราย ติดค้างตามซอกใบพัด ปรับเปลี่ยนมอเตอร์ให้มีกำลังและอัตราทดที่มากขึ้น เพื่อให้ใบพัดสามารถทนต่อแรงต้านของมวลหิน ทราย ในห้องผสมคอนกรีตได้ดีขึ้น

ภาคผนวก

รูปภาพที่ ก1 ศึกษาดูงานที่สุวรรณภูมิ รูปภาพที่ ก2 ศึกษาดูงานที่สุวรรณภูมิ

รูปภาพที่ ก3 แพล้นปูนขนาดจริงที่สุวรรณภูมิ รูปภาพที่ ข1 ออกแบบใน SOLIDWORKS

   รูปภาพที่ ค1 ร้านช่างประวิทย์                                รูปภาพที่ ค2 ติดตั้งขาฐานห้องผสมคอนกรีต

รูปภาพที่ ค3 ตัดอลูมิเนียม รูปภาพที่ ค4 ตะไบแผ่นอะคริลิค

        รูปภาพที่ ค5 กลึง Coupler                                         รูปภาพที่ ค6 กลึง Coupler

                                                                                                                    รูปภาพที่ ค7 สกรูคอนเวเยอร์                                       รูปภาพที่ ค8 ตัวคอบสกรูคอนเวเยอร์

        รูปภาพที่ ค9 ไซโล                                                รูปภาพที่ ค10 ตัดเหล็ก

รูปภาพที่ ค11 ประกอบห้องผสมคอนกรีต รูปภาพที่ ค12 ภาพรวมของระบบ

       รูปภาพที่ ง1 ผลการทดลอง                                 รูปภาพที่ ง2  นำคอนกรีตมาทำให้เท่ากัน

รูปภาพที่ ง3 การทดลองคอนกรีตทั้ง3ชนิด

(ก) (ข)

(ค)
รูปภาพที่ จ1 โค้ด relay module 8 ch ส่วนแรก (ก) ส่วนที่ 1 (ข) ส่วนที่ 2 (ค) ส่วนที่ 3

(ก) (ข)
รูปภาพที่ จ2 โค้ด relay module 8 ch ส่วนสอง (ก) ส่วนที่ 4 (ข) ส่วนที่ 5

รูปภาพที่ จ3 โค้ด Load Cell ส่วนที่ 1

รูปภาพที่ จ4 โค้ด Load Cell ส่วนที่ 2

รูปภาพที่ จ5 โค้ด Load Cell ส่วนที่ 3
 
เอกสารอ้างอิง
[1] Conveyer : รศ. ธีรยุทธ สุวรรณประทีป, และ ผศ.ดร.ธัญญะ เกียรติวัฒน์. การออกแบบเครื่องจักรกล 2:การออกแบบการถ่ายทอดกำลังโดยใช้สายพาน. ภาควิชาเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, พฤษภาคม 2543
[2] Pump : ผศ.ดร. สุภัทร พัฒน์วิชัยโชติ. เอกสารประกอบการสอบ Plumbing System Design:การคำนวณเกี่ยวกับเครื่องสูบน้ำ. ภาควิชาเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์, 2560
[3] Screw Conveyer : http://trsrd.blogspot.com
[4] อุปกรณ์ Arduino : https://www.thaieasyelec.com
[5] ความรู้เบื้องต้นคอนกรีต : http://www.scgbuildingmaterials.com
[6] Pneumatics : http://www.summasati.com
[7] CONCRETE MIXER : https://www.zzgreatwall.com
[8] Code Library HX711 : https://github.com
[9] Code Module Relay : https://www.youtube.com (Channel : maxtic maxtic)