สรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมการเดนและการเปด-ปด ประตของมนษย Generating Electricity from walking behavior and

open – close the door of Human

คณะผวจย เตอนใจ อาชวะพนช

บณยชนะ ภระหงษ ณฐพล ผลเจรญพงศ

โครงการวจยเลมนไดรบการสนบสนนงบประมาณแผนดน มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม

ประจาปงบประมาณ 2555

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

บทคดยอ

รายงานวจยฉบบน มวตถประสงคสรางตนแบบในการสรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมของมนษย โดยอาศยพฤตกรรมการเปด ปดประต และการเดนเหยยบบนพนทหนง เพอนาพลงงานกลทไดไปแปลงเปนพลงงานไฟฟา โดยอาศยเทคนคการควบคมทศทางของกระแสดวยวงจรเรยงกระแส และควบคมแรงดนดวยวงจรแปลงผนบกบสตทมไมโครคอนโทรลเลอร คอยควบคมความถของวงจร

ผลการทดลองการวจย ชดตนแบบทสรางพลงงานไฟฟาจากพฤตการการเปด ปด ประต การเดนของมนษยแบงเปน 2 สวน สวนการสรางพลงงานจากการเปดปดประต คาเฉลยของแรงดนสงสดจากการอยท 6.77 โวลต แรงดนตาสดอยท -3.52 โวลต โดยมมมสงสดการสวงของประตอยทมม 76 องศา และมระยะเวลาในการเปดประต 4.75 วนาท สวนการสรางพลงงานจากการเดนเหยยบ คาเฉลยแรงดนสงสดอยท 7.79 โวลต เวลาในการเดนเหยยบ 4.47 วนาท คาสาคญ พลงงาน, พฤตกรรม

Abstract This research report. The presents about Generating Electricity from walking

behavior and open – close the door of Human model. By studying the open - close the door and the walk on one area. To used techniques to control the direction of the current with rectifier. And pressure control circuit buck boost converter with microcontroller. To control the frequency of the circuit. The result this researched. The Generating Electricity from walking behavior and open – close the door of Human model separate to two sections. First section present about energy from open-close the door can generate voltage average equal 6.77 volts, low voltage -3.52 volts, maximum angle of swing door 76 degree and it spend time for open-close around 4.75 minutes. Second section present about energy from the walk on one area can generate voltage average equal 7.79 volts spend time to 4.47 minutes

Keyword energy, behavior

ก

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

กตตกรรมประกาศ

งานวจยฉบบน สาเรจลลวงไปไดดวยด โดยไดรบความรวมมอและความอนเคราะหจากหลายสวน ขอขอบคณงบประมาณจากมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ประจาป 2555 ขอขอบคณบพการ ครอาจารย และผทเกยวของ

เตอนใจ อาชวะพนช

ข

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

สารบญ หนา บทคดยอ ก กตตกรรมประกาศ ข สารบญ ค สารบญตาราง ง สารบญรป จ บทท 1 บทนา 1.1 ทมาและความสาคญของปญหา 1 1.2 วตถประสงคของงานวจย 2 1.3 ขอบเขตของงานวจย 2 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ.....................................................................................................3

1.5 วธดาเนนงานวจย 3 บทท 2 กรอบแนวความคดและทฤษฎทเกยวของ 2.1 กรอบแนวความคด 4 2.2 กจกรรมในชวตประจาวนทพบบอย 4 2.3 ทฤษฎทเกยวของ 7 บทท 3 การออกแบบและการทดลองวจย 3.1 การออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟา 13

การสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง 13 3.2 3.3 สรางพลงงานไฟฟาจากการเดน 22 3.4 การทดลองวจยการทางานของกลไก....................................................................................24

การทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยไมผานวงจรควบคมแรงดน 26 3.5 3.6 การทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยใชวงจรรกษาแรงดน 27 บทท 4 ผลการทดลองและสรปผลการทดลอง 4.1 ผลการทดลองวจยการทางานของกลไก...............................................................................28

4.2 กรณของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง 30 4.3 กรณของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดน 33 บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ 5.1 สรปผลการวจย 36 5.2 ขอเสนอแนะ 36 บรรณานกรม 38 ประวตนกวจย 39

ค

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

สารบญตาราง ตารางท หนา 4.1 ผลการทดลองวจย การเปดประตในแตละครง 28 4.2 ผลการทดลองวจย การเดนเหยยบพนแตละครง 29

ง

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

สารบญรป รปท หนา 1.1 การใชชวตประจาวนของมนษย 1 1.2 การเปดประตสานกงาน 2 1.3 แผนภมวธดาเนนงานวจย 3 2.1 แนวคดในการแกไขปญหาเรองการสรางพลงงานไฟฟา 4 2.2 การสรางพลงงานไฟฟาจากการเปดปดประต 5 2.3 การทางาน ของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเปด-ปดประต 5 2.4 ภาพรวม ของการสรางพลงงานจากการเปด-ปดประต 6 2.5 การทางานของพนสรางพลงงานไฟฟา 6 2.6 ไดนาโมกระแสตรง ขณะทระนาบขดลวดอยทตาแหนงตางๆ 7 2.7 ไดนาโมกระแสสลบ ขณะทระนาบขดลวดอยทตาแหนงตางๆ 8 2.8 วงจร Bridge diode rectifiers 9 2.9 วงจร Step down (Buck) converter 10 2.10 วงจร Step up (Boost) converter 11 2.11 วงจร Buck boost converter 12 3.1 ผงแนวคดในการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง 14 3.2 การออกแบบประตสวง 15 3.3 ตวชวยปดประต 16 3.4 บรเวณสาหรบการตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟา 16 3.5 ระบบของกลไกสรางพลงงานไฟฟา 17 3.6 กราฟอธบายการทางานของระบบรกษาแรงดน 18 3.7 หลกการทางานของวงจรรกษาแรงดน 19 3.8 ประตสวงตนแบบสาหรบการตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟา 20 3.9 ตวชวยปดประตทถกตดตงไวทประต 20 3.10 มมทเกดขนจากการเปดประต 21 3.11 ตนแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง 22 3.12 วงจรเรยงกระแสและวงจรรกษาแรงดน (ตามลาดบ) 22 3.13 กลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ 23 3.14 ตวอยางการเปดประตของกลมตวอยาง 24 3.15 การวดมมเมอมการเปดประต 25 3.16 ตวอยางการเดนเหยยบของกลมตวอยาง 25

จ

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

สารบญรป(ตอ) รปท หนา 3.17 แผนผงขนตอนการทดลองวดคาพลงงานไฟฟาทไมผานวงจรรกษาแรงดน 26 3.18 โครงสรางของระบบในการทดลองวดพลงงานไฟฟาโดยไมมวงจรรกษาแรงดน 27 3.19 โครงสรางของระบบในการทดลองวดพลงงานไฟฟาโดยใชวงจรรกษาแรงดน 27 4.1 กราฟแสดงความสมพนธของแรงดนไฟฟากบเวลาเมอมการเปดประต 30 4.2 กราฟแสดงความสมพนธของแรงดนไฟฟากบเวลาเมอมการเปดประตโดยผานวงจรเรยงกระแส 31

การเปรยบเทยบระหวางแรงดนทเกดขนกอนและหลงผานวงจรเรยงกระแส 31 4.3 4.4 แรงดนไฟฟาหลงจากผานวงจรรกษาแรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง 32 4.5 กราฟแสดงความสมพนธของแรงดนไฟฟากบเวลาเมอมคนเดนเหยยบกลไก 34 4.6 แรงดนไฟฟาหลงจากผานวงจรรกษาแรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ 35

ฉ

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

1 

บทท 1 บทนา

1.1 ทมาและความสาคญของปญหา ปจจบนประเทศไทยนน ไดมความสนใจในพลงงานทดแทนและการประหยดพลงงานขนกวาแตกอนเปนอยางมาก เพราะปญหาเรองพลงงานจงกลายเปนปญหาของชาต เนองจากปญหาราคานามน และพลงงานทมอยตามธรรมชาตกาลงจะหมดไปในไมชา นอกจากการนาพลงงานทดแทนตางๆ มาใชแลว การเปลยนพฤตกรรมการใชพลงงานและการประยกต งานวจยเพอลดการใชพลงงานอยางสญเปลานนกาลงกไดรบความสนใจมากยงขน ซงสอดคลองกบยทธศาสตรการพฒนาประเทศตามแผน พฒนาเศรษฐกจและสงคมแหงชาต ฉบบท 11 (พ.ศ. 2555-2559) ยทธศาสตรการพฒนาบนฐานความหลากหลายทางชวภาพและการสรางความมนคงของฐานทรพยากรและสงแวดลอม ซงจากการดารงชวตประจาวนของคนเรานนกมความตองการการใชพลงงานไฟฟาอยตลอดเวลา ตงแตตอนตนมาจนกระทงเขานอนเพอใชการทากจกรรมตางๆ ตงแตการทาอาหาร การทางานการคมนาคมขนสง การรกษาพยาบาล พลงงานไฟฟาทใชในการมองเหนดงแสดงในรปท 1.1 พลงงานไฟฟาจงเปนสงจาเปนทมนษยยคปจจบนขาดไมได ปจจบนมนษยมจานวนมากขน มการขยายตวทางดานเศรษฐกจ การขยายตวดานวทยาศาสตรและเทคโนโลย จงทาใหตองใชพลงงานไฟฟาในปรมาณทเพมมากขน แตพลงงานไฟฟาทผลตไดมจานวนจากดและลดลงเรอยๆ ดงนนจงมความจาเปนอยางยงทตองประหยดพลงงานและหาพลงงานไฟฟามาทดแทน

รปท 1.1 การใชชวตประจาวนของมนษย

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

2 

ดงนนผวจยจงเกดแนวคดทวาทาอยางจงจะสามารถ สรางระบบผลตพลงงานไฟฟาทดแทนขนมาได โดยอาศยลกษณะการใชชวตของมนษยในประจาวนทเปนปกต โดยทระบบการสรางพลงงานน ไมสงผลกระทบตอพฤตกรรมการดาเนนชวตประจาวนของมนษยเลย และหากสถานททอยรอบๆ ตวเรามระบบการสรางพลงงานไฟฟานอยทวไปทกหนทกแหง ซงจะสามารถทาใหเรา มพลงงานไฟฟามาทดแทน หรอมพลงงานไฟฟามาชวยลดการใชงานพลงงานไฟฟาเดมทเคยใชอยได ยกตวอยางเชนการเปดประตของมนษย ซงเปนพฤตกรรมทหลกเลยงไมไดดงแสดงในรปท 1.2

รปท 1.2 การเปดประตสานกงาน

1.2 วตถประสงคของงานวจย 1. เพอสรางตนแบบของกลไกการสรางพลงงานจากพฤตกรรมการดารงชวตของมนษย 2. ลดการใชพลงงานไฟฟาในชวตประจาวนดวยการสรางพลงงานไฟฟาจากแหลงกาเนดใหม 1.3 ขอบเขตของงานวจย 1. เพอสรางตนแบบของกลไกการสรางพลงงานจากพฤตกรรมการดารงชวตของมนษย คอ กลไกสาหรบการสรางพลงงานไฟฟาจากการเปด-ปดประต และกลไกการสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบพนของมนษย 2. ทดลองใชงานในการสรางพลงงานจากการใชชวตประจาวนของมนษย โดยไมสงผลกระทบตอ การใชชวตประจาวนเดม เกบพลงงานไวในแหลงเกบพลงงาน แลวนาไปใชลดการใชงานพลงงานไฟฟาเดม

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

3 

1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. ไดชดตนแบบกลไกการสรางพลงงานจากพฤตกรรมการดารงชวตของมนษย 1.5 วธดาเนนงานวจย วธดาเนนงานวจยสาหรบการสรางกลไกผลตพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมมนษยนน เรมจากการศกษาหาขอมลและทฤษฎทจาเปน เมอไดขอมลเพยงพอแลวหลงจากนนเปนการเรมออกแบบกลไกสาหรบผลตพลงงานไฟฟา ขนตอนตอมาเปนการสรางตนแบบของกลไกผลตพลงงานไฟฟา เมอไดตนแบบเปนทเรยบรอยตอมาเปนการ ทดลองใชงาน บนทกผลและ สรปผลการทดลองตามลาดบ ดงแสดงในรปท 1.3

หาขอมลและทฤษฎทเกยวของ

ออกแบบกลไก

สรางตนแบบ

ทดลองใชงาน

บนทกและสรปผล

รปท 1.3 แผนภมวธดาเนนงานวจย

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

4 

บทท 2 กรอบแนวความคดและทฤษฎทเกยวของ

2.1 กรอบแนวความคด โครงการวจยนวางกรอบแนวความคดของการวจยเปนลกษณะการศกษาพฤตกรรมการเดนและการเปด-ปดประตของมนษยในชวตประจาวน ซงนบไดวาเปนพลงงานทมนษยทกคนตองใชไปในแตละวนโดยพลงงานทไดไมตองซอ แตพลงงานเหลานไมสามารถนากลบมาทาใหเกดประโยชนไดจงเปนแนวคดทคณะผวจยจะใชพลงงานเหลานในการแกไขปญหาเรองการสรางพลงงานไฟฟาแนวความคด ในการหาพลงงานทดแทนทเกดการการใชชวตประจาวนของมนษยนเกดขนจากการทดลองของ Jennifer Broutin และ Carmen Trudell นกศกษาจากมหาวทยาลยโคลมเบย [1] โครงงานวจยนจะนาแนวความคดของ Jennifer Broutin และ Carmen Trudell ทสรางเครองกาเนดพลงงานไฟฟาจากหมนของประตหมน มาพฒนาตอใหมความเหมาะสมกบการใชชวตประจาวนของคนไทย ดงแสดงในรปท 2.1

รปท 2.1 แนวคดในการแกไขปญหาเรองการสรางพลงงานไฟฟา 2.2 กจกรรมในชวตประจาวนทพบบอย 2.2.1 การเปด - ปด ประต

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

5 

ในชวตประจาวนทเรงรบ กจกรรมทขาดไมไดเลยคอการเปด-ปดประต โดยเฉพาะอยางยงคอในสถานททมคนพลกพลาน เชน สานกงานตางๆ สถานทราชการทมประชาชนมาตดตอ จานวนครงในการเปด-ปดประต หากเราสามารถสรางพลงงานไฟฟาจากการเปด-ปดประตได จะทาใหมพลงงานไฟฟาทดแทนมาชวยลด การใชพลงงานไฟฟาหลก โดยทไมสงผลกระทบตอการดาเนนชวตของมนษยเลย การทดลองของ Jennifer Broutin และ Carmen Trudell ไดใชประตหมนในการสรางพลงงานไฟฟา แตในประเทศไทยใชประตแบบบานพบเปนสวนใหญ ดงนนหากพฒนาเครองสรางพลงงานไฟฟา ใหสามารถใชไดกบ ประตบานพบ จะเกดประโยชนขนเปนอยางมาก ดงรปท 2.2

รปท 2.2 การสรางพลงงานไฟฟาจากการเปดปดประต

โดยภายในกลไกการสรางพลงงานไฟฟา อาศยหลกการของไดนาโมเปลยนพลงงานกลใหเปนพลงงานไฟฟาดงแสดงในรปท 2.3 แลวผานเขาไปสวงจรรกษาแรงดนไฟฟา หลงจากนนนาพลงงานไฟฟาทไดไปชารจเขากบแบตเตอรตามแผนภมในรปท 2.4

รปท 2.3 การทางาน ของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเปด-ปดประต

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

6 

รปท 2.4 ภาพรวม ของการสรางพลงงานจากการเปด-ปดประต

2.2.2 การเดน ผานในพนทหนงซาๆ พนททตองมการเดนผานบอยๆ และจะเลยงเสยไมได มอยหลายจด เชน พนทกอนจะเขาประต พนทกอนทจะเขาลฟต หรอแมกระทงพนทกอนทจะเขาหองนา หากเราสามารถสรางกลไกทชวยสรางพลงงานไฟฟาเมอมมนษยเดนผานได จะทาใหสามารถชวยประหยดพลงงานไฟฟาในชวตประจาวนไดอก เพราะมพลงงานทดแทนจากกลไกดงกลาวมาชวยลดการใชพลงงานไฟฟาเดมลง กลไกทใชสรางพลงงานจะคลายกบกลไกการสรางพลงงานของประตบานพบ แตจะประยกตใหสามารถใชกบพนเหยยบได หลกการของกลไกการสรางพลงงานนคอ เมอมคนมาเหยยบพนทมกลไกการสรางพลงงานไฟฟา นาหนกของคนทมาเหยยบจะกดทบกลไกสรางพลงงานทาใหไดนาโมทอยภายในเกดการหมนและสรางพลงงานขนได และเมอคนเดนผานไปแลว พนททเคยยบตวลงจากการเหยยบกจะคนตวพรอมทงสรางพลงงานไฟฟาอกครง จากตวหนวง และ สปรงทตดตงอยภายในกลไกดงอธบายในรปท 2.5

รปท 2.5 การทางานของพนสรางพลงงานไฟฟา

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

7 

2.3 ทฤษฎทเกยวของ การผลตพลงงานไฟฟา โดยการเปลยนพลงงานกลใหเปนพลงงานไฟฟา ซงอาศยเครองมอทมชอวา ไดนาโม ซงอาศยหลกการเหนยวนาแมเหลกไฟฟา ไดนาโม จงเปนเครองกาเนดไฟฟาซงมสวนประกอบเหมอนมอเตอร ไดนาโม ม 2 ชนด [2] คอ

1. ไดนาโมกระแสตรง 2. ไดนาโมกระแสสลบ

2.3.1 ไดนาโมกระแสตรง พจารณาไดนาโมกระแสตรง ขณะทระนาบขดลวดอยท ตาแหนงตางๆ กระแสไฟฟาเหนยวนา เปนดงรปท 2.6

รปท 2.6 ไดนาโมกระแสตรง ขณะทระนาบขดลวดอยทตาแหนงตางๆ

ขณะทระนาบขดลวด PQRS ตงฉากกบสนามแมเหลก ทศของความเรวของขดลวดอยในแนวเดยว กบสนามแมเหลก จงไมมกระแสไฟฟาเหนยวนา ในเวลาตอมาทศของความเรวจะเรมทามมกบสนามแมเหลกจงมกระแสไฟฟาเพมขน และมคามากทสดเมอทศของความเรวตงฉากกบสนามแมเหลก ซงเปนตาแหนงทระนาบของขดลวดอยในแนวเดยวกบสนามแมเหลก เมอเวลาผานไปกระแสไฟฟาจะกลายเปนศนยอกครง ซงพบวากระแสไฟฟาจะเปลยนแปลงตลอดเวลา เนองจากม คอมมวเตเตอรแบบผาซก และ แปรง จงทาให ทศของกระแสไฟฟา มเพยงทศเดยวดงกราฟของกระแสไฟฟา กบเวลา กระแสไฟฟาทไดจากเครองกาเนด

ไฟฟาลกษณะนเรยกวา ไฟฟากระแสตรง (Direct Current)

( )i ( )t

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

8 

2.3.2 ไดนาโมกระแสสลบ สวนประกอบของไดนาโมกระแสสลบมสวนประกอบหลกเหมอนกบไดนาโมกระแสตรง จะตางกนทตว คอมมวเตเตอรมลกษณะเปนแหวนลน (เปนแหวน 2 อน แยกออกจากกน) ขณะทอยทตาแหนงตางๆ กระแสไฟฟาจะมลกษณะดงรป ซงมลกษณะการเกดคลายกบไดนาโมกระแสตรง ในชวงเวลา 0 ถง แตในชวงเวลา ถง t ทศทางของกระแสไฟฟา จะมทศทางออกจากไดนาโมกลบกบชวง 0 ถง ดงกราฟ กระแสไฟฟา กบเวลา กระแสไฟฟา ทไดจากเครองกาเนดไฟฟาลกษณะนเรยกวา ไฟฟากระแสสลบ

(Alternating Current) ดงรปท 2.7

t/2t/2( )i

t/2(t)

รปท 2.7 ไดนาโมกระแสสลบ ขณะทระนาบขดลวดอยทตาแหนงตางๆ [2]

2.3.3 วงจรเรยงกระแส เนองจากเครองกาเนดพลงงานไฟฟาจากการเปดประต จะเปลยนพลงงานกลเปนพลงงานไฟฟา ทงในจงหวะทคนเปดประต และในจงหวะประตปดกลบเอง ทศทางของกระแสไฟฟาทเกดขนจากทงสองกรณน จะมทศทางทตรงกนขามกน จงจาเปนตองมวงจรเรยงกระแสอยภายในเครองดวย เพอใหทศทางของกระแสไฟฟา ทงตอนเปด และตอนปดประตออกมาเปนทศทางเดยวกนดงรปท 2.8

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

9 

รปท 2.8 วงจร Bridge diode rectifier

วงจร Bridge diode rectifier จะทาหนาทเรยงกระแสทงตอนปดและเปดประต ใหเปนทศทางเดยวกน อกทงยงชวยปองกนกระแสในวงจรประจไฟทจะไหลยอนกลบไปทาอนตรายกบไดนาโมกระแสตรง ททาหนาทสรางพลงงานไฟฟาได

2.3.4 วงจรรกษาแรงดน ในการเปดประตของคนแตละคนนน แรงทใชเปดจะไมเทากน บางคนออกแรงผลกประตมาก บางคนออก

แรงผลกประตนอย ทาให ไดนาโมกระแสตรงใหกาเนดแรงดนทไมเทากน ในแตละครง แตเรากตองการนาพลงงานไฟฟาทไมเทากนในแตละครงน ไป ประจใหกบแบตเตอรเพอนาไปใชประโยชนตอไป ดงนนจงตองมวงจรเพมเตมอกวงจรหนงขนมา นนกคอ วงจรทคอยรกษาแรงดนใหเปนปกต หรอ คอยรกษาแรงดนใหเทากนทกครงในการเปด ปด ประต แมวา แรงทใชเปดประตจะไมเทากนกตาม วงจรดงกลาวจะใชวงจร Buck boost converter เพอคอยรกษาแรงดน 1) Step down (Buck) converter

วงจร Step down converter หรอเรยกอกอยางหนงวา Buck converter เปนวงจรทลดแรงดนไฟฟาใหตาลงเพอเหมาะสมกบการใชงานดงรปท 2.9 โครงสรางของวงจรจะประกอบดวย สวทชทสามารถสงให “ON” หรอ “OFF” ไดทกขณะตามทเราตองการในทางปฏบตสวทชทใชในวงจรจรงคออปกรณสวทชชงเชน BJT, MOSFET, ฯลฯ นอกจากนยงมสวนประกอบอนๆอกคอ Condenser, Inductance และ Diode

เมอวงจรประกอบดวยสวทชทมการ “ON” หรอ “OFF” เกดขนจะตองทาการแยกวงจรออกเปน 2สวนคอสวนท ON และ OFF เนองจากวงจรแตกตางกนดงแสดงในรป จากนนจงนาวงจรทแยกออกมาเขยนสมการไฟฟาเพอคานวณในลาดบตอไป สงทสาคญอกอยางหนงคอการกาหนดทศทางการไหลของกระแสและแรงดนทตกครอมบนอปกรณทกตวไมวาสวทชจะอยในสภาวะ ON หรอ OFF จะตองมทศทางเดยวกนเสมอมฉะนนขวของแรงดน/กระแสจะไมถกตอง

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

10 

รปท 2.9 วงจร Step down (Buck) converter [3]

2) Step up (Boost) converter วงจร Step up converter หรอเรยกอกอยางหนงวา Boost converter ทาหนาทเพมแรงดนให

เหมาะสมกบการใชงานโดยมโครงสรางของวงจรดงแสดงในรปท 2.10

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

11 

รปท 2.10 วงจร Step up (Boost) converter

3) Buck boost converter วงจรนทาหนาทเพมและลดแรงดนไดบางครงเรยกวาวงจร Step up-down converter เนองจากวงจรน

สามารถใชกบแรงดนไดกวางจงนามาประยกตใชไดกวางขวางกวาวงจรทเปน Step down หรอ Step up อยางเดยว เทคนคในการออกแบบโครงสรางของวงจรนจะนาเอาพนฐานของวงจร Step down และ Step up มารวมกนดงแสดงในรปท 2.11

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

12 

รปท 2.11 วงจร Buck boost converter [2]

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

13 

บทท 3 การออกแบบและการทดลองวจย

ในบทท 3 เปนการกลาวถง การออกแบบกลไกส งงานไฟฟา และการทดลองวจยการทางานของ

.1 การออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟา ออกแบบและการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟา โดยไดแบบ

อกเปนรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง

ยบพนท มนษย แตไมสงผลกระทบกนการดาเนน

วตประ

.2 สรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง ไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง

ตละวนทกๆคนมการเปดประตสวงลายคร

จะทาการสรางพลงงานไฟฟาขน

ราง พลงงานไฟฟาจะทางานสองชวง คอชวงทประตกาลงเปด และชวงทประตกาลงปด

รางพล

กลไกสรางพลงงานไฟฟาทงสองแบบ เพอทดสอบความสามารถในการสรางพลงงานไฟฟา และความสามารถในการรกษาระดบแรงดนไฟฟา 3 ในหวขอนเปนการกลาวถงหลกในการอ 2 กลไกหลกคอ 1) กลไกส 2) กลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหย โดยทงสองกลไกนเนนการสรางพลงงานไฟฟาจากแรงของช จาวนของมนษย 3 3.2.1 แนวคดในการออกแบบกล ในชวตประจาวนของคนไทยหลกเลยงไมไดทตองเจอกบประตสวง ในแห ง ทกๆครงในการเปดประตจะเปนการออกแรงผลกประตเพอใหประตเปด หากมกลไกทสามารถแบงแรงทใชเปดประตสวงสวนหนง มาผลตเปนพลงงานไฟฟา จะทาใหการออกแรงเปดประตของแตละคนไมสญเปลา ดงนนการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจงเปนสงจาเปนทตองพจารณาใหถถวน หลกการในการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงเปนดงน 1) ใชแรงจากคนทใชเปดประตสวนหนงสงใหกลไกทางาน 2) ในระหวาทประตสวงกาลงเปด กลไกสรางพลงงานไฟฟา 3) เมอประตสวงถกเปดจนสดแลว คนทเปดประตเดนผานประตไป กลไกปดประตจะทางาน 4) เมอกลไกปดประตทางานในระหวางทประตปด กลไกสรางพลงงานจะทางานอกครงหนง 5) ดงนนในการเปดประต 1 ครงผเปดประตออกแรงเพยงแคผลกประตใหเปดออก แตกลไกส

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

14 

สรปหลกในการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงเปนรปภาพท 3.1

รปท 3.1 ผงแนวคดในการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง

ดวยแนวค ะในขณะทประตกาลงปด เปนการดงเอาแรงของมนษยทศนยเปลาไปกบการเปดประต และแรงเสยดทานของประต กลบมาใชให

นประ

กทไดแนวคดในการสรางกลไกแลว ขนตอนตอมาเปนการออกแบบตวกลไกทใชสรางพลงงานไฟฟางเปน

รแกร

ดนเปนการสรางพลงงานไฟฟาไดสองทาง คอ ในขณะทประตกาลงเปด แล

เป โยชน 3.2.2 การออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงดวยโปรแกรมคอมพวเตอรชวยออกแบบ หลงจาดวยโปรแกรมคอมพวเตอรชวยออกแบบ ซงในหวขอนเลอกใชโปรแกรม Solidworks ในการออกแบบ ซโป มชวยออกแบบทไดรบความนยมในการออกแบบชนงาน ขนแรกในการออกแบบคอการสรางแบบจาลองของประตสวงทใชกน ทวไปตามบานเรอน รปท 3.2 เปนรปของการออกแบบประตสวงทวไปทใชกนตามบานเรอน และสานกงานตางๆ โดยประตสวงในแบบนน มการตดตงตวชวยปดประต (Door Closer) ทบานประตดวย

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

15 

รปท 3.2 การออกแบบประตสวง

ตวชวยปดประตนน ทาหนาทคนปดประตเมอผใชเปดประตออก ขอดของการมตวชวยปดประตคอ ประตสามารถปดเองได โดยทผใชไมตองสนใจการปดประต สวนขอเสยของตวชวยปดประตคอ ผใชตองออกแรงในการเปดประตมากขนกวาปกต แตแรงทผใชตองกระทาเพมขนนนยงอยในเกณฑทไมสรางภาระกบผใชมากจนเกนไป ในรปท 3.3 เปนรปของตวชวยปดประตทไดตดตงไว

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

16 

รปท 3.3 ตวชวยปดประต

จากแผนผงในรปท 3.1 แนวคดในการออกแบบนน จะเปนการสรางกลไกตดตงเพมเขาไปใหกบประตสวงอนเดม เพอใหประตนนกลายเปนประตสาหรบการสรางพลงงานไฟฟา โดยกลไกทตดตงเพมเขาไปนน จะถกตดตงอยทมมขวาลางของประตตามรปท 3.4

รปท 3.4 บรเวณสาหรบการตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟา

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

17 

ระบบหลกของกลไกทออกแบบแบงออกไดเปน 3 สวนคอสวนของการสรางพลงงาน สวนของการรกษาสภาพของแรงดน และสวนของการเกบพลงงาน โดยรปท 3.5 แสดงภาพรวมของระบบการสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง

รปท 3.5 ระบบของกลไกสรางพลงงานไฟฟา

โดยกลไกทไดออกแบบ เมอผใชทาการเปดประตหนงครง จะทาใหไดนาโมกระแสตรงทอยในระบบทางาน โดยการเปดประต 1 ครงสามารถทาใหไดนาโมกระแสตรงหมนไดตามความสมพนธ

dlKN d πθ2= (3.1)

โดยท dN คอ จานวนรอบทหมนการหมนของไดนาโมกระแสตรง

d คอ เสนผานศนยกลางของลอสาหรบหมนไดนาโม l คอ ระยะความกวางของประต θ คอ มมของประตสวงทถกผใชเปด K คอ อตราทดของเกยรทอยในระบบ

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

18 

การทางานของระบบนนเรมจากเมอผใชงานทาการเปดประตสวงทมการ ตดตงกลไกสรางพลงงานในขณะทประตกาลงถกเปดออก ลอยางของกลไกทสมผสกบพนจะเรมหมน การหมนของลอนนจะสงรอบการหมนไปทไดนาโมกระแสตรงทอยในระบบ ผานระบบเกยรทชวยเพมรอบการหมนใหกบไดนาโมกระแสตรง ทาใหการสรางพลงงานไฟฟามประสทธภาพมากขน เมอผใชเปดประตออกจนสดแลว กลไกของตวชวยปดประตจะเรมทางาน โดยการปดประตทถกเปดไวอยางอตโนมต และในขณะทประตกาลงปดนน กลไกสรางพลงงานไฟฟาจะเรมทางานอกครงหนง เนองจากการเปดประตในแตละครง และในแตละชวงเวลา มความเรวและความถในการเปดไมแนนอน ดงนนในระบบการสรางพลงงานจงมสวนของการรกษาแรงดนไฟฟา เพอทาหนาทรกษาแรงไดไฟฟาทไมคงท ใหมความคงทมากทสดเทาทจะทาได โดยระบบรกษาแรงดนนนใชวงจร Buck boost converter ทแสดงในรปท 2.11 ในสวนของสวทชนนใชวงจรไมโครคอนโทรลเลอร ในการความคมความถของการเปดปด เพอใหไดแรงดนทตองการ ลกษณะการทางานของระบบรกษาแรงดนแสดงในรปท 3.6

รปท 3.6 กราฟอธบายการทางานของระบบรกษาแรงดน [4]

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

19 

จากกราฟในรปท 3.6 เสนกราฟสแดงแสดงแรงดนไฟฟาทเกดขนจากการเปดประตของผใชในชวขณะหนง เมอพจารณาจากเสนกราฟพบวา เสนกราฟสแดงมลกษณะไมคงทมความคลาดเคลอนไปจากแรงดนทตองการมาก สวนกราฟเสนสเขยวแสดงแรงดนทเกดขนเมอผานระบบรกษาแรงดนแลว พบวาเสนกราฟมลกษณะทใกลเคยงกบแรงดนทตองการมากกวา ทาใหการจดเกบพลงงานไฟฟาทไดนน มประสทธภาพ มากกวา รปท 3.7 แสดงแผนผงหลกการทางานของระบบรกษาแรงดน

รปท 3.7 หลกการทางานของวงจรรกษาแรงดน

ดวยหลกการในรปท 3.7 ทาใหสามารถควบคมแรงดนทไมสมาเสมอใหเปนปกตได ดวยการเปลยนแปลงความถทปอนใหกบวงจร Buck boost converter หลงจากทไดแรงดนทคงทเหมาะสมในการจดเกบแลวขนตอนตอไปจงเปนการนาพลงงานไฟฟาทเขาสระบบการจดเกบ โดยสามารถนาพลงงานไฟฟาทไดไปจดเกบไวในแบตเตอรทมความเหมาะสม หรอสามารถมารถนาพลงงานไฟฟาทไดไปใชงานไดทนท

3.2.3 การสรางกลไกผลตพลงงานไฟฟาจากประตสวง จากหลกการ และแนวคดทไดกลาวมาในหวขอ 3.2.1 หวขอนเปนการใชหลกการและแนวคดดงกลาวมาสรางเปนตนแบบของการสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง ซงทาโดยการตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟาใหกบประตทใชงานจรง รปท 3.8 แสดงประตทใชงานจรงของหองทางานหองหนง มลกษณะเปนประตสวงทาจากไมทงบาน และมการตดตงตวชวยปดประตไวอยแลวตามรปท 3.9

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

20 

รปท 3.8 ประตสวงตนแบบสาหรบการตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟา

รปท 3.9 ตวชวยปดประตทถกตดตงไวทประต

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

21 

ประตทใชสาหรบตดตงกลไกตนแบบนนมขนาดกวาง 79 เซนตเมตร และสง 190 เซนตเมตร เมอผใชทาการเปดประต มมทเกดขนจากการเปดประตมคาเฉลยเทากบ 76 องศา การทดลองและผลการทดลองในการหาคามมเฉลยในการเปดประต แสดงในบทถดไป รปท 3.10 แสดงมมทเกดขนจากการเปดประต

รปท 3.10 มมทเกดขนจากการเปดประต

จากสมการแสดงความสมพนธระหวางมมทไดนาโมหมนไปกบองศาของการเปดประต (2.1) เมอมมเฉลยของการเปดประตเปน 76 องศา หรอ 1.326 เรเดยน ระยะความกวางประตอยท 0.79 เมตร ไดนาโมมเกยรทมอตราทด 16.67:1 และความยาวเสนผานศนยกลางของลอลกกลงคอ 0.1 เมตร สามารถคานวณมมทไดนาโมหมนจรงไดดงน

1.0*14.3

326.1*79.0*67.16*2=dN

226.111=dN

112≈dN

สรปในการเปดประต 1 ครงของผใชสามารถทาใหไดนาโมกระแสตรงหมนไป 112 รอบ

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

22 

รปท 3.11 แสดงระบบการสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงตนแบบ ทไดทาการตดตงเขากบประตสวง สวนขนตอนในการทดลองประสทธภาพของกลไก อธบายไวในบทถดไป

รปท 3.11 ตนแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง

จากทไดกลาวมา ตนแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงนนใชวงจรเรยงกระแสทาหนาทกลบแรงดนทมคาตดลบใหกลายเปนบวก เพอนาไปเขาสวงจรรกษาแรงดน เพอรกษาแรงดนใหคงท โดยรปท 3.12 แสดงวงจรเรยงกระแสและวงจรรกษาแรงดนทใชกบตนแบบ

รปท 3.12 วงจรเรยงกระแสและวงจรรกษาแรงดน (ตามลาดบ)

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

23 

สรปการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงนนเปนการคดกลไกเพอใชประโยชนจากแรงของคนทใชในการเปดประต มาใชสรางพลงงานไฟฟาจงไมสงผลกระทบกบการดาเนนชวตในแตละวนของมนษย ทงในดานของการออกแรง และในดานของเวลาซงผเปดประตไมเสยเวลาทตองมาสรางพลงงานไฟฟาดวยตวเองโดยตรง 3.3 สรางพลงงานไฟฟาจากการเดน 3.3.1 แนวคดในการออกแบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมการเดน ซงในทนใชลกษณะกรเดนเหยยบในพนททกาหนด ในชวตประจาวนคนเราเลยงไมไดกบการเดนผานพนทหนงๆ จงเกดแนวคดขนวาตองการสรางกลไกผลตพลงงานไฟฟาจากการเดนผานพนทของมนษย โดยทกลไกนตองสามารถผลตพลงงานไฟฟาได โดยทไมสงผลกระทบกบพฤตกรรมการเดนของมนษย กลาวคอผใชสามารถเดนเหยยบผานไป บนกลไกนไดโดยไมตองหยดเดน แลวกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการหมนไดนาโมขนมาได คลายกบกงหนลมสรางพลงงานไฟฟา [5] โดยอาศยหลกการเดยวกนกบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง ทงในดานการกลไกการหมนไดนาโม และวธรกษาระดบแรงดนไฟฟา แตเปลยนการแรงทกระทา จากเดมเปนแรงทผใชเปดประต เปนแรงเนองจากนาหนกของผใชเอง ตามรปท 3.13

รปท 3.13 กลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ

โดยวงจรทใชกบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ มวงจรรกษาแรงดนเพยงอยางเดยว ไมมการใชวงจรเรยงกระแสเพราะไฟฟาทเกดขนจากกลไกมคาเปนบวกอยางเดยว โดยรปของวงจรรกษาแรงดนแสดงไวดงรป 3.12

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

24 

ลาดบตอไปเปนการออกแบบการทดลองการทางานของระบบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงและ การทดลองการทางานของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบพนท เพอตองการทราบวากลไกทออกแบบสามารถสรางพลงงานไฟฟาไดมากนอยเพยงใด ในสวนนเปนกลาวถงการทดลองการทางานของกลไกสรางพลงงานไฟฟาทงสองแบบ เพอทดสอบความสามารถในการสรางพลงงานไฟฟา และความสามารถในการรกษาระดบแรงดนไฟฟา 3.4 การทดลองวจยการทางานของกลไก

3.4.1 การทดลองวจยการเปดประตแตละครง กาหนดกลมตวอยางวจยการเปดปดประตจานวน 20 คน ทดสอบเปดประตทตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟา ตวอยางกลมตวอยางแสดงดงรปท 3.14

รปท 3.14 ตวอยางการเปดประตของกลมตวอยาง

หลงจากนนบนทกผลการทดลองวจยโดยใชกลองบนทกภาพเคลอนไหว และ ทาการบนทกมมสงสดของประตทเปด ใชไมโครคอนโทรลเลอรอานคาแรงดนทได แปลงเปนคาดจตอลแลวสงตวเลขมาประมวลผลทคอมพวเตอรระยะเวลาทเปด และแรงดนทเกดขน ตลอดชวงเวลาการทดลองวจย รปท 3.14 แสดงภาพการวดมมเมอมการเปดประต

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

25 

รปท 3.15 การวดมมเมอมการเปดประต

3.4.2 การทดลองวจยการเดนเหยยบพน กาหนดกลมตวอยางการเดนเหยยบจานวน 20 คน ทดสอบเหยยบกลไกสรางพลงงานไฟฟา ตวอยางกลมตวอยางทาการเหยยบพนสรางพลงงานแสดงในรปท 3.16

รปท 3.16 ตวอยางการเดนเหยยบของกลมตวอยาง

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

26 

หลงจากนนบนทกผลการทดลองวจยดวย ไมโครคอนโทรลเลอรอานคาแรงดนทได แปลงเปนคาดจตอลแลวสงตวเลขมาประมวลผลทคอมพวเตอรบนทกแรงดนสงสดและเวลาทเกดขนในการเหยยบกลไกแตละครง

3.5 การทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยไมผานวงจรควบคมแรงดน การทดลองในหวขอนแยกออกเปนสองสวนเนองจากกลไกทออกมสองกลไก คอกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง และกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบพนท โดยในขนตอนแรกเปนการตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟาใหพรอมทางาน แลวเรมใหผทดลองทาการเปดประตหรอยนบนพนสรางพลงงาน เพอใหกลไกเรมทางาน เมอไดนาโมหมนพลงงานไฟฟาจงเกดขน ทาการวดคาพลงงานไฟฟาทเกดขนดวย ไมโครคอนโทรลเลอรทมโมดลแปลงสญญาณอนาลอกเปนสญญาณดจตอลทาการเกบขอมลไวทหนวยความจา หลงจากนนนาขอมลทอยในหนวยความจามาวาดเปนกราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนทเกดขนเทยบกบเวลา โดยแผนผงการทดลองแสดงในรป 3.17

รปท 3.17 แผนผงขนตอนการทดลองวดคาพลงงานไฟฟาทไมผานวงจรรกษาแรงดน

การทดลองสวนน เปนการทดลองวจยเอาสวนของวงจรรกษาแรงดนออกเพอดพลงงานไฟฟาทเกดขน จากไดนาโมโดยตรง เพอสามารถวเคราะหไดถงประสทธภาพของวงจรรกษาแรงดนวาสามารถชวยใหพลงงานไฟฟาทออกมาแรงดนคงทมากนอยเพยงใดเพราะในการประจไฟเขาสแหลงเกบพลงงานตองการไฟฟาทมแรงดนคงท เพอ

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

27 

รปท 3.18 โครงสรางของระบบในการทดลองวดพลงงานไฟฟาโดยไมมวงจรรกษาแรงดน

3.6 การทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยใชวงจรรกษาแรงดน จากทไดกลาวมาแลว ในกรณของการเปดประตสวง เรองการนาเอาแรงทคนใชเปดประตสวนหนงมาใชสรางพลงงานไฟฟานน มขอจากดอยทวา ไมสามารถควบคมความถในการเปดประตของคน ความเรวในการเปดประตของแตละคน และชวงเวลาในการเปดประตไดเลย ดงนนระบบสรางพลงงานไฟฟาจงจาเปนตองมสวนของวงจรทคอยทาหนาทรกษาระดบแรงดนไฟฟาใหมความคงทมากทสด และเหมาะสมทจะใชประจไฟเขาไปยงแหลงเกบพลงงาน ซงในทนคอแบตเตอรขนาดเลก การทดลองนจงเปนการทดลองวดคาพลงงานทเกดขนเมอผานวงจรรกษาแรงดนไฟฟาดงทกลาวมา โครงสรางของระบบกลไกทใชในการทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดย ใชวงจรรกษาแรงดนอธบายดงรปท 3.19

รปท 3.19 โครงสรางของระบบในการทดลองวดพลงงานไฟฟาโดยใชวงจรรกษาแรงดน

ในบทถดไปเปนหวขอของผลการทดลอง เปนการแสดงผลการทดลองเมอไดปฏบตตามการทดลองหวขอท 3.5 และการทดลองหวขอท 3.6

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

28 

บทท 4 ผลการทดลองวจย

บทน เปนการนาเสนอผลการทดลองวจย ทเกยวของกลไกสรางพลงงานไฟฟาทง 2 ชนด คอกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง และกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ โดยผลการทดลองวจยทไดแบงออกเปนหวขอตางๆ ดงน

4.1 ผลการทดลองวจยการทางานของกลไก 4.1.1 ผลการทดลองวจย การเปดประตแตละครง จาก 3.4.1 เมอทาการทดลองวจยโดยใหกลมตวอยางจานวน 20 คนทาการเปดประตทตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟาไดผลการทดลองวจยตามตารางท 4.1 ตารางท 4.1 ผลการทดลองวจย การเปดประตในแตละครง

ครงท แรงดนสงสด

(โวลต) แรงดนตาสด

(โวลต) มมสงสดของประต

(องศา) ระยะเวลาในการเปดประต

(วนาท) 1 7.22 -3.61 81 5.06 2 6.51 -3.64 73 4.56 3 6.77 -3.61 76 4.75 4 6.95 -3.60 78 4.87 5 5.97 -3.53 67 4.18 6 7.58 -3.43 85 5.31 7 6.69 -3.54 75 4.68 8 6.42 -3.37 72 4.50 9 5.79 -3.59 65 4.06 10 7.58 -3.67 85 5.31 11 6.77 -3.94 76 4.75 12 6.51 -3.05 73 4.56 13 6.15 -3.32 69 4.31 14 6.51 -3.12 73 4.56 15 6.77 -3.38 76 4.75 16 6.95 -3.57 78 4.87

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

29 

ครงท แรงดนสงสด

(โวลต) แรงดนตาสด

(โวลต) มมสงสดของประต

(องศา) ระยะเวลาในการเปดประต

(วนาท) 17 6.77 -3.69 76 4.75 18 7.40 -3.60 83 5.18 19 7.13 -3.38 80 5.00 20 7.04 -3.75 79 4.93

เฉลย 6.77 -3.52 76 4.75

จากตารางท 4.1 พบวา คาเฉลยของแรงดนสงสดจากการทดลองวจยอยท 6.77 โวลต แรงดนตาสดอยท -3.52 โวลต โดยมมมสงสดการสวงของประตอยทมม 76 องศา และมระยะเวลาในการเปดประต 4.75 วนาท

4.1.2 ผลการทดลองวจยการเดนเหยยบพน

จากหวขอท 3.4.1 เมอทาการทดลองโดยใหกลมตวอยางจานวน 20 คนทาการเดนเหยยบพนทตดตงกลไกสรางพลงงานไฟฟา ไดผลการทดลองวจยตามตารางท 4.2 ตารางท 4.2 ผลการทดลองวจย การเดนเหยยบพนแตละครง

ครงท แรงดนสงสด

(โวลต) ระยะเวลาในการเดนเหยยบ

(วนาท) ครงท

แรงดนสงสด (โวลต)

ระยะเวลาในการเดนเหยยบ (วนาท)

1 8.21 4.71 11 8.12 4.66 2 8.17 4.69 12 8.56 4.91 3 8.14 4.67 13 8.05 4.62 4 7.48 4.29 14 7.51 4.31 5 7.70 4.42 15 8.66 4.97 6 7.19 4.13 16 7.43 4.27 7 6.98 4.01 17 8.01 4.60 8 7.02 4.03 18 6.99 4.01 9 8.11 4.66 19 7.43 4.27 10 8.09 4.64 20 7.87 4.52 เฉลย 7.79 4.47

จากตารางท 4.2 พบวาคาเฉลยแรงดนสงสดอยท 7.79 โวลต ใชเวลาในการเดนเหยยบ 4.47 วนาท

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

30 

4.2 กรณของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง 4.2.1 ผลการทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยไมผานวงจรควบคมแรงดน ในการทดลองวดคาพลงงานไฟฟาทเกดขนเมอมการเปดประต ในระหวางทประตถกเปดไดนาโมทอยในระบบจะเรมหมนทาใหมพลงงานไฟฟาเกดขนเนองจากการตดกนระหวางขดลวดและเสนแรงแมเหลก โดยพลงงานไฟฟาทเกดขนนนแสดงตามรปท 4.1 โดยคาพลงงานไฟฟาทวดไดเปนคาทเกดจากไดนาโมโดยตรง ยงไมผานวงจรเรยงกระแสททาใหแรงดนกลายเปนแรงดนทมคาบวกเทานน

รปท 4.1 กราฟแสดงความสมพนธของแรงดนไฟฟากบเวลาเมอมการเปดประต

จากรปท 4.1 พบวาแรงดนทเกดขนจากการเปดประต 1 ครงมทงแรงดนทอยในชวงบวก และแรงดนทอยในชวงลบ ทงนเกดจากไดนาโมสรางพลงงานไฟฟาทงในขณะทประตกาลงเปด และขณะทประตกาลงปด (ดวยตวชวยปดประต) แตในการเกบพลงงานทเกดขนไวในแบตเตอรนน ตองการแคแรงดนทเปนคาบวกเทานน จงจาเปนตองอาศยวงจรเรยงกระแส เพอทาใหเกดแรงดนทมคาเปนบวกเทานน รปท 4.2 เปนคาของแรงดนหลงจากผานวงจรเรยงกระแสแลว

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

31 

รปท 4.2 กราฟแสดงความสมพนธของแรงดนไฟฟากบเวลาเมอมการเปดประตโดยผานวงจรเรยงกระแส

การใชวงจรเรยงกระแสมผลทาใหแรงดนทเกดขนลดลงเพราะตองเสยแรงดนไปกบแรงดนตกครอมไดโอดในวงจรเรยงกระแส รปท 4.3 จงเปนการเปรยบเทยบระหวางแรงดนทเกดขนกอนและหลงผานวงจรเรยงกระแส

รปท 4.3 การเปรยบเทยบระหวางแรงดนทเกดขนกอนและหลงผานวงจรเรยงกระแส

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

32 

โดยในเสนประคอแรงดนทเกดขนกอนผานวงจรเรยงกระแสและเสนทบสดาคอหลงจากผาวงจรเรยงกระแสแลว จากรปท 4.3 จะพบวาแรงดนลดลงไปสวนหนงเพราะผานวงจรเรยงกระแส 4.2.2 ผลการทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยผานวงจรควบคมแรงดน คาแรงดนในรปท 4.2 นนยงไมพรอมสาหรบการประจไฟฟาใหกบแบตเตอร เพราะการประจใหกบแบตเตอรนนแรงดนทใชตองมคาคงท เพอทาใหการประจเกดประสทธภาพมากทสด แบตเตอรทเลอกใชมาประจนนเปนชนดทประจไฟไดเรวแตมความจนอย โดยแรงดนทใชในการประจตองการ 3.70 โวลต ถง 4.00 โวลต ดงนนจงตองอาศยวงจรรกษาแรงดนใหมระดบคงท รปท 4.4 แสดงแรงดนทถกปรบใหคงทมากทสดกอนการประจใหกบแบตเตอร โดยอาศยวงจรรกษาแรงดน

รปท 4.4 แรงดนไฟฟาหลงจากผานวงจรรกษาแรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง

จากรปท 4.4 พบวาแรงดนทเกดขนมลกษณะคงทมากขน ดวยคณสมบตของ Buck-Boost Converter ทมไมโครคอนโทรลเลอรคอยควบคมความถใหกบวงจรตามแรงดนทปอนกลบมา ทาใหแรงดนทตากวาแรงดนทตองการถกเพมใหไดเปนแรงดนทตองการ แตแรงดนทเกนความตองการวงจรกลดแรงดนลงมาสระดบแรงดนทตองการ

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

33 

4.2.3 สรปผลการทดลอง ในการทดลองหาคาแรงดนไฟฟาทเกดขนจากกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง สงทจาเปนสาหรบระบบนคอ วงจรเรยงกระแส เนองจากในการออกแบบตองการใหกลไกสามารถสรางพลงงานไฟฟาไดทงตอนทเปดประตและตอนทปดประต เพอใชประโยชนจากแรงคนใหไดมากทสด เมอคนเปดประตหนงครงแรงทเสยไปแรงเสยดทานและแรงเฉอยของประตเปนแรงศนยเปลา ทนามาสรางพลงงานไฟฟาได แตการใชวงจรเรยงกระแสมขอเสยคอทาใหแรงดนทฝงขาออกระบบลดลงเนองจากเสยแรงดนสวนหนงไปเปนแรงดนตกครอมไดโอดทอยในวงจรเรยงกระแส พลงงานไฟฟาทไดออกมาไมเตมประสทธภาพเทาทควร ในสวนของวงจรรกษาแรงดนสามารถทาใหแรงดนคงทตามคาทตองการได เพอใหเหมาะสมกบแบตเตอรทมาเกบแรงดนไฟฟา แตจากรปท 4.4 พบวามบางสวนทแรงดนกลายเปนศนยเกดขนเพราะ แรงดนกอนทจะเขาวงจรรกษาแรงดนมคาเปน 0 ทาใหวงจรไมสามารถเพมแรงดนได 4.3 กรณของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดน 4.3.1 ผลการทดลองหาคาพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกโดยไมผานวงจรควบคมแรงดน กลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบจะทางานกตอเมอมผใชมาเหยยบ กลไกทางานโดยการหมนไดนาโมตามการเหยยบของผใช กลไกนจะแตกตางจากกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวงทสรางพลงงานไฟฟาไดสองทางทงแรงดนทเปนบวกและแรงดนทเปนลบ แตกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบสรางพลงงานไฟฟาเพยงทางเดยว ดงนนในการนาพลงงานไฟฟาทเกดขนไปจดเกบจงไมจาเปนตองใชวงจรเรยงกระแส รปท 4.5 เปนกราฟแสดงความสมพนธระหวางแรงดนไฟฟาทเกดขนเทยบกบเวลา เมอมคนมาเหยยบทกลไก

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

34 

รปท 4.5 กราฟแสดงความสมพนธของแรงดนไฟฟากบเวลาเมอมคนเดนเหยยบกลไก

กลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบสรางพลงงานไฟฟาทเปนบวกอยางเดยว โดยแรงดนสงสดทเกดขนมคาเทากบ 8.2 โวลตแลวลดลงเรอยๆตามเวลา ในการนาพลงงานไฟฟาทเกดขนนไปจดเกบในแบตเตอร ตองอาศยวงจรรกษาแรงดนไฟฟาเชนเดม เพอทาใหระดบแรงดนคงทและเหมาะสมสาหรบแบตเตอร โดยรปท 4.6 เปนแรงดนทถกปรบแลว เพอใหเหมาะสมกบการประจใหกบแบตเตอร ในกรณนแรงดนทเหมาะสมคอ 4.0 โวลต

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

35 

รปท 4.6 แรงดนไฟฟาหลงจากผานวงจรรกษาแรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ

4.3.2 สรปผลการทดลอง ในการทดลองเรองการหาคาแรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบนน แรงดนไฟฟาทเกดขนจากกลไกมคาเปนคาบวกเพยงอยางเดยว ดงนนจงไมจาเปนตองมการใชวงจรเรยงกระแส จงมแรงดนทไดออกมาไดเตมประสทธภาพมากกวา เมอมคนเหยยบทกลไก 1 ครงลอหมนของกลไกจะหมนไปเรอยๆตามแรงเฉอยทมากระทาหลงจากนนกลไกจะเรมหมนชาลงและ หยดหมนไปในทสด แตจากรป 4.6 แรงดนในชวงขาลงลดลงไมคงทเกดอาการสน ทงนเนองมาจากการสงทกลไกตนแบบ ทาใหแรงดนในระหวางทลอหมนนนไมคงท ในสวนของวงจรรกษาแรงดนในกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบนกยงสามารถทางานไดอยางด สามารถควบคมแรงดนใหไดคาทตองการได

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

36 

บทท 5 สรปผลการวจยและขอเสนอแนะ

ในบทท 5 เปนการสรปผลการดาเนนการวจยและอภปรายผลการวจย สรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมการเดนและการเปด-ปดประตของมนษย เพอใหไดตนแบบเพอสามารถนาไปใชใหเกดประโยชนตอไปในอนาคต ซงในสวนทจะกลาวตอไปนเปนการสรปผลการวจยเปน 2 สวน เปนไปตามผลการทดลอง

5.1 สรปผลการวจย 5.1.1 ผลการสรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมการเปด-ปด ประต ในการหาคาแรงดนไฟฟาทเกดขนจากกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากประตสวง สงทจาเปนสาหรบระบบ คอ วงจรเรยงกระแส เพอรองรบการทางานของกลไกสามารถสรางพลงงานไฟฟาสามารถกระทาได ทงตอนทเปดประตและตอนทปดประต เพอใชประโยชนจากแรงคนใหไดมากทสด แตการใชวงจรเรยงกระแสมขอจากดบางประการ ทาใหพลงงานไฟฟาทไดออกมาไมเตมประสทธภาพเทาทควร สวนของวงจรรกษาแรงดนสามารถทาใหแรงดนคงทตามคาทตองการได 5.1.2 ผลหาคาแรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดน แรงดนของกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบ แรงดนไฟฟาทเกดขนจากกลไกไมจาเปนตองมการใชวงจรเรยงกระแส สวนของวงจรรกษาแรงดนในกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบนกยงสามารถทางานไดอยางด สามารถควบคมแรงดนใหไดคาทตองการได 5.2 ขอเสนอแนะ สรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมการเดนและการเปด-ปดประตของมนษย เปนการสรางชดตนแบบเพอเปนแนวทางในการนาพลงงานทเกดขนในชวตประจาวนของแตละบคคล โดยไมกระทบกบการใชชวตประจาวน แนวทางการพฒนาตอของการวจยโดยการนาพฤตกรรมของมนษยทเกดขนในชวตประจาวนมาสรางพลงงานโดยอาศยแนวทางการวจยจากขอมลตางๆ ทกลาวมาขางตน กเหนควรจะเกดประโยชนไดไมมากกนอย เชน การสรางพลงงานจากการวสดกนเขา-ออก สานกงานตางๆ เปนตน ในการสรางพลงงานไฟฟาจากพฤตกรรมมนษย โดยการเปดประตและการเดนเหยยบพน ในงานวจยนเนนสรางพลงงานไฟฟาดวยกลไกตางๆ ในเชงกลศาสตร โดยใชแรงของมนษย ทาใหกลไกทางาน เกดการหมนของไดนาโม ทาใหเกดพลงงานไฟฟาขนมาชวขณะหนง พลงงานไฟฟาทเกดขนจากการเปดประต หรอเดนเหยยบแตละครงนน ขนอยกบตวแปรหลายอยางเชน รปแบบของกลไก พกดของไดนาโม แรงจากมนษยทกระทากบกลไก และชวงเวลาของแรงนน เนองจากการใชงานจรง ไมสามารถควบคม

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

37 

ดวยอปสรรคในดานการประจพลงงานไฟฟาทเกดขน ผวจยจงเสนอแนะแนวทางในการใชพลงงานไฟฟาทเกดขนจากกลไกอยางทนททนใด โดยไมเกบลงแบตเตอร ทงนการประยกตใชพลงงานไฟฟานนตองสอดคลองกบการดาเนนชวตของมนษยดวยเชนกน กลาวคอตองนาพลงงานไฟฟาทไดจากชดตนแบบ มาใชสาหรบสรางประโยชนโดยไมตองพงพาพลงงานไฟฟาหลกทใชอยโดยปกต ยกตวอยางเชนการนาพลงงานไฟฟาจากการเปดประตในแตละครง มาใชใหเกดประโยชนในการสองสวางหลอดไฟแอลอด เพอใชแสงสวางทเกดขน ทาใหสามารถมองเหนทางเดน หรอสวทชไฟฟาหลกได เพราะโดยสวนใหญเมอมการเปดประตหองเกดขน สงทตองทาตอมาคอการเปดไฟภายในหอง หากเปนตอนกลางคนจะไมสามารถมองเหนพนตางระดบ หรอแผงควบคมไฟทอยในหอง การประยกตใชพลงงานไฟฟาจากการเปดประตนจงเกดประโยชน และไมตองใชพลงงานไฟฟาหลกในการควบคม จงเปนการชวยประหยดพลงงาน ในสวนของพนสรางพลงงานไฟฟา ทสรางพลงงานไฟฟาจากการเดนเหยยบนน ลกษณะการทางานมความใกลเคยงกบกลไกสรางพลงงานไฟฟาจากการเปดประตคอ ไมสามารถควบคมระยะเวลาของการเดนเหยยบได และมพลงงานไฟฟาเกดขนเพยงชวครเทานน ดงนนจงไมเหมาะสาหรบการประจลงแบตเตอร การใชพลงงานทเกดขนทนท จงเปนตวเลอกทดกวา ดงนนการประยกตใชพลงงานไฟฟาดวยการนามาใชเปนแหลงพลงงานสาหรบใหเกด แสงสวางขน เพอสองสวางใหกบทางเดนในแตละกาวทเดนเหยยบพนสรางพลงงาน ในอกดานหนงเปนขอเสนอแนะเกยวกบการใชงานจรง เนองจากในการสรางพลงงานไฟฟาของกลไกจากพนเหยยบในแตละครง ตองมการยบตวของพนเพอใหเกดการทางานของกลไก พนทยบตวนน อาจทาใหเกดอนตรายสาหรบผทเดนมาเหยยบโดยไมระวงได ดวยเหตผลดงกลาวจาเปนตองมการแจงเตอนกบผทจะเดนเหยยบบนกลไกน ใหมความระมดระวง

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

38 

บรรณานกรม

[1] http://www.fluxxlab.com/projects/ [Online]. [2] ดร. กฤษ เฉยไสย. (2547). Power Electronics. [Online]. available : http://www.scribd.com/doc/36935231/Power-Electronics [3] http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamo [Online]. [4] http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_generator [Online]. [5] Lars Kroldrup. Gains in Global Wind Capacity. Reported Green Inc., February 15, 2010 [Online].

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม

39 

ประวตนกวจย

ชอ-ชอสกล เตอนใจ อาชวะพนช วน-เดอน-ปเกด 10 กมภาพนธ 2513 ทอยปจจบน 15/30/1 ตาบลบางกราง อาเภอเมอง จงหวดนนทบร ททางานปจจบน มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลสวรรณภม ตาแหนงปจจบน ผชวยศาสตราจารย ประวตการศกษา วศ.บ. (วศวกรรมไฟฟา) มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร

ชอ-ชอสกล บณยชนะ ภระหงษ วน-เดอน-ปเกด 9 กมภาพนธ 2515 ทอยปจจบน 2528/22 ถ.กรงเทพนนท บางซอ กรงเทพมหานคร ททางานปจจบน สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง ตาแหนงปจจบน ผชวยศาสตราจารย ประวตการศกษา วศ.ม. (วศวกรรมสารสนเทศ) สถาบนเทคโนโลยประจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง

ชอ-ชอสกล ณฐพล ผลเจรญพงศ วน-เดอน-ปเกด 13 กมภาพนธ 2529 ทอยปจจบน 121/54 ถ.ตวานนท ต.ปากเกรด อ.ปากเกรด จ.นนทบร 11120 ททางานปจจบน สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง ตาแหนงปจจบน ผชวยนกวจย ประวตการศกษา วศ.บ. (แมคคาทรอนกส) สถาบนเทคโนโลยพระจอมเกลาเจาคณทหารลาดกระบง

สวพ.

มทร.สวรรณภ

ม