อุปกรณ์เก็บตัวอย่างฝุ่นตก พร้อมระบบป้องกันน้ำฝนอัตโนมัติโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์

Abstract

There are typically a variety of methods for measuring dust in the atmosphere, depending on the size of the dust. The commonly used technique for measurement of total dust is gravimetric measurement or sedimentation from the atmosphere by gravity using a dust-fall jar. This technique is classified as a simple particle collection to monitor air quality. The apparatus consists of a cylindrical container with an open top to accommodate the dust particles that fall into the container due to Earth's gravity. The container was placed on a stand about 2 meters above the ground, which led the researchers to realize the limitations of the device; that is, if collecting dust samples during the rainy season, it will cause a large amount of water in the sampling jars, making it difficult for the experiment to determine the weight of the dust. Therefore, from the above limitations, this research aimed to design and develop a dust-fall jar sampling device to facilitate measuring dust in the atmosphere, shorten the evaporation time of water mixed with the dust. The device was designed to have an automatic rain cover opening and closing system, which was controlled by a set of humidity sensors and used solar energy and could display the results of the temperature, humidity and rain sensors through liquid-crystal display (LCD). From the testing process of opening-closing the rain-proof cover, it was found that it could actually open-close the rain-proof cover. The time for opening and closing the rain protection cover will be in the range of 14 – 27 seconds according to the processing of the command set at that time, and it could display the results of the sensors measuring temperature, humidity and rain through the liquid-crystal display (LCD) in real time as well. From the battery resource potential test in the case of dust sampling at night, from calculating the size of the battery used in the system, a battery size of 8 amperes/hour, 12 volts or more must be used. The results of the battery resource potential test in the case of dust sampling at night showed that the battery was reduced by 40%. It was estimated that the cost of the intelligent dust-fall jar sampling device in this research was 12,745 baht. However, the cost price would depend on the purchase quantity of materials and equipment prices at that time as well.

การตรวจวัดฝุ่นละอองในบรรยากาศโดยทั่วไป มีหลากหลายวิธีที่ต่างกันตามขนาดของฝุ่นละออง สำหรับการตรวจวัดฝุ่นละอองรวมมีวิธีการที่ได้รับความนิยม คือ การตรวจวัดด้วยเทคนิคเชิงกราวิเมตริกหรือการตกตะกอนออกจากบรรยากาศโดยแรงโน้มถ่วงของโลกโดยใช้อุปกรณ์เก็บตัวอย่างฝุ่นตก (Dust-fall Jar) เทคนิคนี้จัดเป็นการเก็บรวบรวมอนุภาคเพื่อตรวจสอบคุณภาพอากาศอย่างง่าย อุปกรณ์ประกอบด้วยภาชนะรูปร่างทรงกระบอกมีปลายเปิดด้านบนสำหรับรองรับฝุ่นละอองที่ตกลงสู่ภาชนะตามแรงโน้มถ่วงของโลก โดยภาชนะจะถูกจัดวางไว้บนขาตั้งให้สูงกว่าพื้นดินประมาณ 2 เมตร ซึ่งทำให้ผู้วิจัยได้เล็งเห็นถึงข้อจำกัดของอุปกรณ์ คือ หากทำการเก็บตัวอย่างฝุ่นในช่วงฤดูฝนจะทำให้ในโหลเก็บตัวอย่างมีน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก ส่งผลให้สร้างความยากลำบากต่อการทำการทดลองเพื่อหาน้ำหนักฝุ่น ดังนั้นจากข้อจำกัดข้างต้น งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและพัฒนาอุปกรณ์เก็บตัวอย่างฝุ่นตก (Dust-fall Jar) ให้สะดวกต่อการตรวจวัดฝุ่นละอองในบรรยากาศ ร่นระยะเวลาการระเหยน้ำที่ปะปนมากับตัวอย่างฝุ่นตก โดยออกแบบให้มีระบบฝาครอบเปิดปิดป้องกันน้ำฝนอัตโนมัติ ซึ่งถูกควบคุมด้วยชุดอุปกรณ์เซ็นเซอร์ตรวจวัดความชื้นและใช้พลังงานจากเซลล์แสงอาทิตย์ และสามารถแสดงผลของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าอุณหภูมิ ความชื้น และน้ำฝน ผ่านหน้าจอแสดงผล (LCD) จากกระบวนการทดสอบการสั่งเปิด-ปิดฝาครอบป้องกันน้ำฝนพบว่า สามารถสั่งเปิด-ปิดฝาครอบป้องกันน้ำฝนได้จริง ระยะเวลาในการสั่งเปิด-ปิดฝาครอบป้องกันน้ำฝนจะอยู่ในช่วง 14 – 27 วินาที ตามการประมวลผลของชุดคำสั่งในขณะนั้น และสามารถแสดงผลของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าอุณหภูมิ ความชื้น และน้ำฝน ผ่านหน้าจอแสดงผล (LCD) แบบเรียลไทม์อีกด้วย การทดสอบศักยภาพของทรัพยากรแบตเตอรี่ กรณีเก็บตัวอย่างฝุ่นในเวลากลางคืน จากการคำนวณหาขนาดของแบตเตอรี่ที่ใช้ในระบบ ต้องใช้แบตเตอรี่ขนาด 8 แอมแปร์/ชั่วโมง 12 โวลต์ หรือมากกว่า และผลการทดสอบศักยภาพของทรัพยากรแบตเตอรี่กรณีเก็บตัวอย่างฝุ่นในเวลากลางคืนนั้น พบว่าแบตเตอรี่ลดลง 40% โดยประมาณ การประเมินราคาต้นทุนของอุปกรณ์เก็บตัวอย่างฝุ่นตก (Dust-fall Jar) แบบอัจฉริยะในงานวิจัยนี้รวมทั้งหมด 12,745 บาท ทั้งนี้ราคาต้นทุนจะขึ้นอยู่กับปริมาณการสั่งซื้อวัสดุอุปกรณ์ และราคาของวัสดุอุปกรณ์ ณ เวลานั้นอีกด้วย