โครงงานวิทยาศาสตร์ ประเภทสิ่งประดิษฐ์

172,282 views
171,829 views

Published on

1 Comment
9 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
172,282
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
561
Comments
1
Likes
9
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

โครงงานวิทยาศาสตร์ ประเภทสิ่งประดิษฐ์

  1. 1. โครงงานวิท ยาศาสตร์แบบจำา ลองใบพัด กัง หัน ลม โดย นายอมรเทพ ศรีเมฆ นายอัซรอน แก้วสลำา ครูท ี่ป รึก ษา คุณครูเลิศศักดิ์ ประกอบชัยชนะ
  2. 2. บทคัด ย่อ จากปัจจุบันนี้โลกของเราได้ประสบปัญหาภาวะโลกร้อนและได้มีการรณรงค์ให้ใช้พลังงานทดจากธรรมชาติซึ่งพลังงานธรรมชาติเช่นพลังงานลมพลังงานนำ้า พลังงานแสงอาทิตย์ เป็นต้นคณะผูจัดทำาได้คำานึงถึงเรื่องพลังงาน ้ธรรมชาติที่ไม่ต้องใช้ต้นทุนอะไรมากและไม่ก่อให้เกิดปัญหาโลกร้อน โดยเฉพาะพลังงานลม จึงได้ประดิษฐ์แบบจำาลอง
  3. 3. แบบจำาลองกังหันลมจะประกอบด้วยส่วนที่สำาคัญหลัก คือส่วนใบพัดเนื่องจากกระแส ส่วนใหญ่แล้วพลังธรรมชาติที่ใช้ก็จะเป็น พลังงานนำ้า กับ พลังงานแสงอาทิตย์ ซึง ่ใช้พนทีในการติดตั้งอย่างมาก โดยเฉพาะ ื้ ่พลังงานนำ้าที่ต้องตัดต้นไม้ไปมากเพื่อใช้สร้างเขือน แต่พลังงานลมนันสามารถติดตั้ง ่ ้ได้ทุกที่ที่มลม คณะผู้จัดทำาเห็นปัญหานี้ จึง ีได้คดประดิษฐ์ใบพัดกังหันลมที่สามารถให้ ิกระแสไฟฟ้าได้มากที่สด ุ
  4. 4. ใบพัดกังหันลมที่เราได้ทดลองนั้นมีด้วยกัน 4 แบบโดยใช้ชอย่อคือแบบA B C และ ื่D ซึ่งแต่ละแบบเราจะกำาหนดให้ทุกอย่างเหมือนกันแตกต่างกันแค่รูปแบบของใบ ที่จะเน้นพืนที่ในส่วนปลายหรือส่วนต้น 2 ซึ่งใน ้การทดสอบกระแสไฟฟ้าจะทดสอบชนิดละ10 รอบ รอบละ 5 วินาที การทดสอบกระแสไฟฟ้าของใบพัดกังหันลมแต่ละรูปแบบปรากฏว่ากระแสไฟฟ้าที่ได้ของแต่ละรูปแบบนั้นต่างกัน โดยรูปแบบที่มีรัศมีการหมุนของมวลที่น้อยจะมีคากระแส ่ไฟฟ้าที่มาก
  5. 5.   รายงานโครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่องแบบจำาลองใบพัดกังหันลม ฉบับนี้สำาเร็จได้ด้วยความอนุเคราะห์ของ บุคคลหลายท่าน ซึงได้แก่ครูที่ ่ปรึกษาโครงงาน ครูเลิศศักดิ์ ประกอบชัยชนะ ที่ได้ให้คำาปรึกษาในหลายๆเรื่องในการทำาโครงงานรวมทัง ตรวจทาน และแก้ไขข้อบกพร่องต่าง ๆ และ ้เพื่อนๆ ทีได้ให้คำาปรึกษาในเรื่องการทำาโครงงาน ่และครูบุญประภา ช่วยชม ครูผู้สอนวิชาโครงงานวิทยาศาสตร์ ทีได้ให้คำาแนะนำาต่าง ๆ รวมถึงผู้ ่ปกครองของพวกเราที่ได้ให้คำาปรึกษาและให้กำาลังใจคอยช่วยเหลืออยู่เสมอ                   ขอขอบคุณโรงเรียนสตูลวิทยาที่ให้การสนับสนุนในเรื่องงบประมาณในการทำาโครงงานทำาให้โครงงานนีสำาเร็จลุลวงได้ด้วยดี ้ ่
  6. 6. บทที่ 1 บทนำา ที่ม าและความสำา คัญ ปัจจุบนเกิดวิกฤติทางด้านพลังงานไปทั่วโลก ัสำาหรับพลังงานหลักของประเทศไทย 79% มาจากนำ้ามันปิโตรเลียม ถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติซึ่งเป็นทรัพยากรที่ใช้แล้วหมดไป ส่วนใหญ่ถูกนำาไปใช้ในกิจกรรมขนส่ง ซึ่งเป็นกิจกรรม ที่มีความสำาคัญต่อภาคเศรษฐกิจและสังคม ดังนันการ ้ขาดแคลนพลังงานดังกล่าวจะส่งผลกระทบต่อชีวิตความเป็นอยู่และระบบเศรษฐกิจเป็นอย่างมากด้วยเหตุนี้ภาครัฐจึงต้องวางแผนงานรองรับการจัดหา หรือการผลิตเชือเพลิงเพื่อใช้ในกิจกรรม ้เหล่านี้ให้เพียงพอ
  7. 7. ลมเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ซึ่งเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ความกดดันของบรรยากาศและแรงจากการหมุนของโลก สิงเหล่านี้เป็นปัจจัยที่ก่อให้เกิดความเร็วลม ่และกำาลังลม เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปว่าลมเป็นพลังงานรูปหนึ่งที่มีอยู่ในตัวเอง ซึ่งในบางครั้งแรงที่เกิดจากลมอาจทำาให้บ้านเรือนที่อยู่อาศัยพังทลายต้นไม้ หักโค่นลง สิงของวัตถุต่างๆ ล้มหรือ ่ปลิวลอยไปตามลม ฯลฯ
  8. 8. ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำาคัญและนำาพลังงานจากลมมาใช้ประโยชน์มากขึ้น เนื่องจากพลังงานลมมีอยูโดยทั่วไป ไม่ ่ต้องซื้อหา เป็นพลังงานที่สะอาดไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนำามาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิน ้ กังหันลม คือ เครื่องจักรกลอย่างหนึ่งที่สามารถรับพลังงานจลน์จากการเคลื่อนที่ของลมให้ เป็นพลังงานกลได้ จากนั้นนำาพลังงานกลมาใช้ประโยชน์โดยตรงหรือในปัจจุบันใช้ผลิตเป็นพลังงานไฟฟ้า 
  9. 9. การพัฒนากังหันลมเพื่อใช้ประโยชน์มีมาตั้งแต่ชนชาวอียปต์โบราณและมีความต่อ ิเนื่องถึงปัจจุบน โดยการออกแบบกังหันลม ัจะต้องอาศัยความรู้ทางด้านพลศาสตร์ของลมและหลัก วิศวกรรมศาสตร์ในแขนงต่างๆเพื่อให้ได้กำาลังงาน พลังงาน และประสิทธิภาพสูงสุด   ดังนั้นกลุ่มของกระผมจึงมีแนวคิดที่จะผลิตกังหันลมรูปแบบใหม่ขึ้นมามาเพื่อสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้พอตามความต้องการของมนุษย์ ด้วยการนำารูปแบบของกังหันลมชนิดแนวแกนนอน ชนิดต่างๆเพือมาทดลองแล้วเปรียบเทียบ ่ 
  10. 10. เพื่อศึกษารูปร่างของกังหันลมที่มีผลต่อ กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ สมมติฐ านกังหันลมที่มีรูปแบบใบพัดที่ต่างกัน จะส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่ได้ต่างกัน ตัว แปรที่เ กี่ย วข้อ งตัว แปรต้น รูปแบบใบกังหัดลมชนิดต่างๆ ของกังหันลมชนิด แนวแกนนอนและรูปแบบใบของกังหันลมที่ผลิตขึ้นเองตัว แปรตาม กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จากกังหันลมตัว แปรที่ค วบคุม ความเร็วลม,สถานที่,ขนาดของเครื่องกำาเนิดไฟฟ้า,ขนาด
  11. 11. บทที่ 2 เอกสารและทฤษฎีท ี่เกี่ย วข้อ ง ในการศึกษาครั้งนี้ผู้ศึกษาได้ศึกษาเอกสารและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง และได้นำาเสนอตามหัวข้อต่อไปนี้ 1.ความรู้เกี่ยวกับเรื่องพลังงานลม 2.ความรู้เกี่ยวกับเรื่องกังหันลม 3.หลักการของไดนาโม 4.โมเมนต์ความเฉื่อย 5.กระแสไฟฟ้า 
  12. 12. บทที่ 3 วิธ ีด ำา เนิน การทดลองวัส ดุอ ป กรณ์ ุ 1.ไม้กระดานอัด 9.เครื่องเจียร์(ลูกหมู) 2. ฟิวเจอร์บอร์ด 3. เลื่อย 10.มีดคัตเตอร์ 4. แกนเพลาของ 11.สว่าน ไดนาโม 5. ดินสอตีเส้น 12.ไม้ขนาด 2 x 1.5 6. น็อต นิ้ว 7. กาวร้อน 13.เครื่องวัดกระแส 8. เครื่องกำาเนิด ไฟฟ้าแบบดิจตอลิ ไฟฟ้า (ไดนาโม) (AC/DC Digital Multitester)
  13. 13. ขั้น ตอนการดำา เนิน งาน ขัน ตอนที่ 1 การประดิษ ฐ์ใ บพัด ้ กัง หัน ลมและตัว กัง หัน ลม 1.1 ทำาการศึกษาข้อมูลเกี่ยวกับหลัก การของไดนาโม 1.2 ออกแบบใบพัดของกังหันลม โดยทำาจากฟิวเจอร์บอร์ด 1.3 นำาใบพัดกังหันลมชนิดต่างๆ และตัวกังหันลมมาปรึกษากับครูที่ปรึกษา 1.4 ลงมือประดิษฐ์โดยนำาไม้มาส ร้างเป็นฐานของกันหันลมจากนั้นนำาไดนาโมมา
  14. 14. ชนิด A ชนิด B ชนิด Cชนิด D
  15. 15. ภาพที่ 3.1 การออกแบบใบพัดกังหันลม ภาพที่ 3.2 การทำาฐานของกังหันลม ภาพที่ 3.3 การทำา แกนเสีย บใบพัด กัง หัน ลมจอร์บอร์ดเพื่อนำามา ภาพที่ 3.5 การปร เสียบ
  16. 16. ขั้น ตอนที่ 2 การทดสอบประสิท ธิภ าพการทำา งานของ 2.1การนำาใบพัดที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นประกอบเข้ากับแกนเสียบใบพัด โดยใช้ใบพัดทั้งหมด 8ใบ ในแต่ละชนิดต่อการทดสอบ 2.2ทำาการทดสอบเพื่อวัดค่ากระแสไฟฟ้าโดยจะเริ่มวัดกระแสไฟฟ้าเมื่อใบพัดหมุนคงที่ 2.3ถ่ายวิดีโอขณะทำาการทดลองเพี่อนำามาอ่านค่ากระแสไฟฟ้า โดยถ่ายครั้งละ 5 วินาที 2.4ทำาการทดลองซำ้าจำานวน 10 ครั้ง ต่อแต่ละชนิดของใบพัด
  17. 17. ขั้น ตอนที่ 3 การบัน ทึก ผลการทดลอง 3.1นำาวีดีโอที่ถ่ายไว้มาดูเพืออ่านค่า ่กระแสไฟฟ้า 3.2บันทึกค่ากระแสไฟฟ้าที่อ่านค่าได้ลงในตาราง 3.3นำาค่ากระแสไฟฟ้าที่อ่านค่าได้ในแต่ละค่ามาหาค่าเฉลี่ยและนำามาสร้างกราฟ 3.4นำาค่าเฉลี่ยที่หาค่าได้ทั้งหมด 10ครั้งของใบพัดแต่ละชนิด มาหาค่าเฉลี่ยรวม 3.5นำาค่าเฉลี่ยรวมของใบพัดทั้ง 4ชนิดมาเปรียบเทียบกันโดยใช้แผนถูมิแท่ง
  18. 18. บทที่ 4 ผลการทดลอง   จากการดำาเนินการในการออกแบบใบพัดกังหันลม โดยเริ่มตั้งแต่กระบวนการสร้างอุปกรณ์ที่เป็นส่วนประกอบต่างๆของกังหันลม จนกระทั่งทดสอบกระแสไฟฟ้าที่ได้จากใบพัดแต่ละชนิดผลการทดลอง ดังนี้ตารางที่ 1 ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าที่ได้จากใบพัดรูปแบบ Aจำานวน ครั้ง ทีครั้ง ผลการทดลองวิ(mA) 10 ่ ครั้งละ 5 นาที 14.72  1 2 14.32 *จากตารางที่ 1 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 คร 3 13.88 เท่ากับ 14.41 mA 4 13.95 5 14.18 6 14.20 7 15.15 8 15.13 9 14.73 10 13.82 เฉลี่ย 14.41
  19. 19. กราฟที่ 1 ผลการทดลองใบพัดรูปแบบ A
  20. 20. ตารางที่ 2 ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จาก ่ ใบพัดรูปแบบ B จำานวน 10 ครั้ง ครั้งละ 5 วินาที ครั้ง ที่ ผลการทดลอง (mA) 1 14.43 2 14.64 3 14.57 4 14.52 5 14.35 6 14.28 7 14.57 8 14.34 9 14.66 10 14.85 เฉลี่ย 14.52ากตารางที่ 2 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทัง 10 ครั้ง เท่ากับ 14.52 mA ้
  21. 21. กราฟที่ 2 ผลการทดลองใบพัดรูป แบบ B
  22. 22. ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดรูปแบบ C จำานวน 10 ่นาที ครั้ง ที่ ผลการทดลอง (mA) 1 15.06 2 14.96 3 14.81 4 15.34 5 15.67 6 15.39 7 15.35 8 15.29 9 15.36 10 15.40 เฉลี่ย 15.27จากตารางที่ 3 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 15.27 mA
  23. 23. กราฟที่ 3 ผลการทดลองใบพัดรูปแบบ C
  24. 24. 4 ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดรูปแบบ D จำานวน 1 ่ นาที ครั้ง ที่ ผลการทดลอง (mA) 1 16.36 2 16.22 3 14.79 4 16.12 5 16.80 6 17.42 7 16.89 8 16.96 9 16.73 10 16.38 เฉลี่ย 16.47 จากตารางที่ 4 ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 16.47 mA
  25. 25. กราฟที่ 4 ผลการทดลองใบพัดรูปแบบ D
  26. 26. แสดงผลการเปรียบเทียบ ค่าเฉลี่ยรวมของค่ากระแสไฟฟ้าที่ได้จา A B C และ D รูปแบบของ ค่าเฉลี่ยทั้ง 10 ครั้ง ใบพัด A 14.41 B 14.52 C 15.27 D 16.47ผลการเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่า ใบพัดรูปแบบที่ D ให้ค่ากระแ มากทีสุด ่
  27. 27. ผลการทดสอบกระแสไฟฟ้าโดยเฉลี่ยทีได้จากใบพัดรูปแบบ A B C ่
  28. 28. บทที่ 5 สรุป และอภิป รายผลการทดลอง จากการทดสอบกระแสไฟฟ้าของใบพัดกังหันลมทัง 4 ชนิด พบว่ากระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดใน ้ ่แต่ละรูปแบบ มีผลออกมาต่างกัน เนื่องจากใบพัดกังหันลมมีรูปร่างทีต่างกัน ่สรุป ผล จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ A ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 14.41 mA จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ B ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 14.52 mA จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ C ได้ค่าเฉลี่ยรวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 15.28 mA จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ D ได้ค่าเฉลีย่รวมทั้ง 10 ครั้ง เท่ากับ 16.47 mA
  29. 29. จากผลการทดลองของใบพัดรูปแบบ A B C และD ซึ่งเห็นได้ว่าใบพัดทีรูปแบบต่างกันจะให้กระแสไฟฟ้า ่ทีต่างกันด้วย ซึ่งผลการทดลองตรงกับสมมติฐานทีตั้งไว้ ่ ่และสามารถหารูปแบบใบพัดกังหันลมที่สามารถให้กระแสไฟฟ้าทีดีทสุดซึ่งให้กระแสไฟฟ้าได้มากกว่ารูปแบบอื่น ่ ี่นันก็คือใบพัดกังหันลมรูปแบบ D ซึ่งเป็นไปตามจุด ้ประสงค์ของโครงงานนี้
  30. 30. อภิป รายผลการทดลอง ในการทดลองครั้งนีเราได้ใบพัดกังหันลมรูปแบบ ้D ทีให้กระแสไฟฟ้ามากทีสุด เนื่องจากมีรัศมีการหมุน ่ ่ของมวล น้อยที่สด ซึ่งทำาให้โมเมนต์ความเฉื่อยลดลง ส่ง ุผลให้ความเร็วเชิงมุมมีค่ามากกว่าใบพัดกังหันลมรูปแบบA B และ C โดยกระแสไฟฟ้าทีได้จะเพิ่มขึ้นตามรัศมีการ ่หมุนของมวลทีลดลง่ ถึงแม้ว่าในกระบวนการดำาเนินงานแต่ละขั้นตอนจะเกิดปัญหาขึ้น ทางผู้ทำาโครงงานก็สามารถใช้วิธีการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ รวมถึงความรู้ทางด้านวิทยาศาสตร์แก้ปัญหาทีเกิดขึ้นได้ ทำาให้ ่สามารถทำาการทดลองกระแสไฟฟ้าทีได้จากกังหันลมทีมี ่ ่ใบพัดต่างชนิดกันจนสำาเร็จไปได้
  31. 31. อุป สรรคและข้อ เสนอแนะ จากการสร้างชุดกังหันลมจำาลอง เพือทำาการ ่ทดสอบกระแสไฟฟ้าทีได้จากใบพัดกังหันลมทีมรูปแบบ ่ ่ ีต่างกัน ยังมีส่วนทีจะต้องปรับปรุงแก้ไขในบางส่วน ได้แก่ ่แกนของไดนาโมและแกนเสียบใบพัดกังหันลม มีการหมุนทีไม่สมำ่าเสมอ ทำาให้ค่าของกระแสไฟฟ้าทีได้ไม่คงทีเกิด ่ ่ ่ดารกระชากในบางครั้งซึ่งเห็นได้จากกราฟแสดงผลการทดลอง ซึ่งหากสามารถแก้ปัญหาข้างต้นนี้ได้ก็จะทำาให้ค่าของกระแสไฟฟ้ามีความคงที่ และสามารถเห็นความแตกต่างของใบพัดในแต่ละรูปแบบได้อย่างชัดเจนและผลการทดลองนี้สามารถนำาไปเป็นต้นแบบใบพัดของกังหันลมทีสามารถใช้ได้จริง ่
  32. 32. เอกสารอ้า งอิงพลังงานลม (ออนไลน์).(2553).สืบค้นจาก:http://www.thaitap.com/ewtadmin85/ewt/thaitap_web/ewt_news.php?nid=402 [15 พฤษภาคม 2555 ]กังหันลม (ออนไลน์).(2553).สืบค้นจาก: http://www.dede.go.th [28 พฤษภาคม2555 ]หลักของไดนาโม (ออนไลน์).(2552).สืบค้นจาก:http://www.trueplookpanya.com/true/knowledge_detail.php [20 ตุลาคม 2555 ]

×