ระบบคัดเเยกโหละ(Metal separation system)

ผู้เขียนบทความ : 090 นายสุรเชษฐ์ ลิ้มศิริรัศมี COE#15

คณะวิศวกรรมศาสตร์ : สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์

วิชา : 04-513-201 การโปรเเกรมคอมพิวเตอร์ชั้นสูง 1/2566

1.ความเป็นมา

       ปัจจุบันนี้ประเทศไทยมีการพัฒนาความเจริญก้าวหน้าในการเป็นธุระกิจรับซื้อของเก่ามากขึ้นทำให้เกิดการใช้เเรงงานคนในการคัดเเยกโลหะ การที่มีเครื่องแยกโหละทำให้เกิดความสะดวกสบายมากขึ้นเพื่อลดการเกิดข้อผิดพลาดในกระบวนรีไซเคิล

       จากการศึกษาและสำรวจพบปัญหาการเกิดโหละผสมโดยวิธีการส่วนใหญ่จะใช้ผู้คนในการคัดแยก เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวผู้ประดิษฐ์จึงได้จัดทำ เครื่องแยกโหละอัตโนมัติขึ้น

2.วัตถุประสงค์

1. เพื่อศึกษาเเละสร้างระบบเครื่องเเยกโหละ
2.เพื่อนำเซ็นเซอร์มาประยุกต์ใช้ในทางอุตสาหกรรม
3.เพื่อพัตนาการคัดเเยกโหละ

3.ขอบเขต

1.สามารถแยกโลหะ
2.สามารถแยกขยะได้
3.สามารถเเจ้งเตือนทางไลน์ได้

4.ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

1.ลดการใช้เเรงงานคน
2.ลดการเกิดข้อผิดพลาดในกระบวนการคัดเเยก
3.ช่วยในกระบวนการรีไซเคิล

5.ความรู้ที่เกี่ยวข้อง

1.Proximity sensor ใช้ในการตรวจจับโหละ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถตรวจจับวัตถุได้โดยไม่ต้องสัมผัสกับวัตถุโดยตรงทำให้ไม่เกิดรอยหรือการชำรุดเสียหายของชิ้นงาน ซึ่งจะอาศัยหลักการทำงานจากสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กบริเวณด้านหน้าของอุปกรณ์ เมื่อเซ็นเซอร์อยู่ใกล้กับวัตถุเป้าหมายมันจะส่งสัญญาณควบคุมออกมา

 
2.Servo motor ใช้ในการคัดเเยก สามารถควบคุมให้หมุดได้ตามองศาที่ต้องการ

 
3.Esp32 เป็นชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ที่มาพร้อม WiFi มาตรฐาน 802.11 b/g/n และบลูทูธเวอร์ชั่น 4.2 ใช้ในการรับข้อมูลเเละประมวลผลตาม

4. Reflective Photoelectric Sensor อุปกรณ์ส่งสัญญาณเเสงจะถูกติดตั้งอยู่ฝั่งเดียวกับอุปกรณ์รับสัญญาณ โดยฝั่งตรงข้ามจะเป็นแผ่นสะท้อน(Reflector)ตัวเซ็นเซอร์จะทำการตรวจจับลำเเสงที่ส่งกลับมาจากเเผ่นสะท้อนหากมีสิ่งใดมาขวางระหว่างกลางก็จะมีการส่งสัญญาณให้อุปกรณ์ที่ทำงานร่วมกับรับรู้เหมาะสำหรับการติดตั้งในพื้นที่จำกัด สามารถตรวจจับวัตถุได้ในระยะไกล

5. โมดูลเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุ ใช้ในการตรวจจับวัตถุ 

6.ภาพรวมการทำงานของอุปกรณ์

6.1 โครงงานนี้ได้ออกแบบระบบคัดแยกโลหะ ที่ติดตั้งตัว Proximity sensor เพื่อสามารถตรวจจับโลหะและส่งค่าไปยังบอร์ด esp32 เพื่อแสดงค่าโลหะ ติดตั้ง Reflective Photoelectric Sensor เพื่อใช้ตรวจจับวัตถุโดยใช้หลักการสะท้อนของแสงเมื่อไปชนกับวัตถุและส่งค่าไปยังบอร์ด esp32 เพื่อตรวจจับวัตถุ โดยบอร์ด esp32 จะสั่งให้ Servo Motor ทำงาน และแสดงค่าการทำงานผ่านจอ LCD เมื่อวัตถุเติมแล้วโมดูลเซ็นเซอร์ตรวจจับวัตถุจะทำการส่งค่าไปยังบอร์ด esp32 แล้วส่งค่าไปทาง Line Notify เพื่อแจ้งเตือน

 

 

7.ทำการออกเเบบ PCD เป็นซอฟต์แวร์ทางด้านวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ที่ใช้ในการ ออกแบบแผ่น PCB แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ แบบครบวงจร การออกแบบแผ่น PCB กับเครื่องคอมพิวเตอร์ ช่วยลดเวลาในการทำงานของฝ่ายออกแบบ PCB และฝ่ายเครื่องกลได้เป็นอย่างดี

7.1ทำบอร์ด PCD เเละทดสอบการวงจรต่างๆ

         

7.2 ทำการออกเเบบโครงสร้างชิ้นงาน

 

8.วิธีการทำการเเจ้งเตือนผ่านไลน์

   8.1ทำการขอLine Token ใน https://notify-bot.line.me/th/

 

 

 

    
   8.2 นำรหัส Line Token นำไปใส่ในCode 
#define LINE_TOKEN_PIR "uxTj7Ve94HUEVxPa8rJ1XlJ5OC3tzfByFakzCksuwRG"
  9.ใช้การเขียนโปรเเกรมเเบบ OOP ในการให้ข้อมูล
      9.1การสร้างClass Line Notify
   การเข้าเรียกใช้ลิงค์ในการขออนุญาติLine 
  class LineNotifier {
public:
  LineNotifier(const String& token) : LINE_TOKEN(token) {}

  void notify(const String& message) {
    WiFiClientSecure client;
    if (!client.connect("notify-api.line.me", 443)) {
      Serial.println("Connection failed");
      delay(2000);
      return;
    }

    String req = "POST /api/notify HTTP/1.1\r\n";
    req += "Host: notify-api.line.me\r\n";
    req += "Authorization: Bearer " + LINE_TOKEN + "\r\n";
    req += "Cache-Control: no-cache\r\n";
    req += "User-Agent: ESP8266\r\n";
    req += "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n";
    req += "Content-Length: " + String(String("message=" + message).length()) + "\r\n";
    req += "\r\n";
    req += "message=" + message;
    client.print(req);

    delay(20);

    while (client.connected()) {
      String line = client.readStringUntil('\n');
      if (line == "\r") {
        break;
      }
    }
  }

private:
  const String LINE_TOKEN;
};
9.2 การสร้าง Class SensorController
คือการจัดการเซนเซอร์ต่างๆ เพื่อให้สามารถใช้งานได้
class SensorController {
public:
  SensorController(int analogPin, int ironPin, int pirPin)
      : analogPin(analogPin), ironPin(ironPin), pirPin(pirPin) {}

  void setup() {
    pinMode(analogPin, INPUT);
    pinMode(ironPin, INPUT);
    pinMode(pirPin, INPUT);
  }

  int readAnalogValue() {
    digitalRead(analogPin);
  }

  int readIronValue() {
    digitalRead(ironPin);
  }

  bool motionDetected() {
    return digitalRead(pirPin) == LOW;
  }

private:
  const int analogPin;
  const int ironPin;
  const int pirPin;
};
9.3 การเรียกใช้คำสั่งต่างๆการLoopของโปรเเกรม
LCDController lcdController;
ServoController servoController;
LineNotifier lineNotifier(LINE_TOKEN_PIR);
SensorController sensorController(34, 26, 16);

int ironCount = 0;
int garbageCount = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println();
  lcdController.begin();
  servoController.moveServo(80);

  Serial.println("Connecting to WiFi...");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(500);
  }
  Serial.println();
  Serial.print("Connected to WiFi: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  delay(5000);
  Serial.println("PIR Sensor Ready!!");
}

void loop() {
  int val = sensorController.readAnalogValue();
  int sad = sensorController.readIronValue();

  if (val == 1 && sad == 0) {
    servoController.moveServo(10);
    Serial.println("Iron");
    ironCount++;
    lcdController.updateIronCount(ironCount);
    delay(2000);
  } else if (val == 1 && sad == 1) {
    servoController.moveServo(150);
    Serial.println("Garbage");
    garbageCount++;
    lcdController.updateGarbageCount(garbageCount);
    delay(2000);
  }

  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    if (sensorController.motionDetected()) {
      Serial.println("Detected !");
      lineNotifier.notify("แจ้งเตือน: มีการเคลื่อนไหว");
      delay(1000);
    }
  }
}

6.ผลการดำเนินการ

6.1 การทำงานของระบบ

 

                

 6.2 เมื่อมีวัตถุเข้ามาจะทำการตรวจสอบว่าใช่โหละหรือไม่

 ถ้าใช่โลหะจะทำงานปัดไปทางขวาทางไม่ใช่จะปัดไปทางซ้าย

 

 

6.3 เมื่อวัตถุเต็มจะมีการเเจ้งเตือนผ่านไลน์

ผลการทดลองที่ได้

6.4 Codeในการทำงานทั้งหมด
#include <WiFi.h>
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <WiFiClientSecure.h>
#include <ESP32Servo.h>

#define WIFI_SSID "Surachet"
#define WIFI_PASSWORD "game2222"
#define LINE_TOKEN_PIR "uxTj7Ve94HUEVxPa8rJ1XlJ5OC3tzfByFakzCksuwRG"

class LCDController {
public:
  LCDController() : LCD(0x27, 20, 4) {}

  void begin() {
    LCD.begin();
    LCD.setCursor(4, 0);
    LCD.print("Surachet");
  }

  void updateIronCount(int count) {
    LCD.setCursor(6, 1);
    LCD.print(count);
  }

  void updateGarbageCount(int count) {
    LCD.setCursor(9, 2);
    LCD.print(count);
  }

private:
  LiquidCrystal_I2C LCD;
};

class ServoController {
public:
  ServoController() {
    myservo.attach(5);
  }

  void moveServo(int angle) {
    myservo.write(angle);
  }

private:
  Servo myservo;
};

class LineNotifier {
public:
  LineNotifier(const String& token) : LINE_TOKEN(token) {}

  void notify(const String& message) {
    WiFiClientSecure client;
    if (!client.connect("notify-api.line.me", 443)) {
      Serial.println("Connection failed");
      delay(2000);
      return;
    }

    String req = "POST /api/notify HTTP/1.1\r\n";
    req += "Host: notify-api.line.me\r\n";
    req += "Authorization: Bearer " + LINE_TOKEN + "\r\n";
    req += "Cache-Control: no-cache\r\n";
    req += "User-Agent: ESP8266\r\n";
    req += "Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\r\n";
    req += "Content-Length: " + String(String("message=" + message).length()) + "\r\n";
    req += "\r\n";
    req += "message=" + message;
    client.print(req);

    delay(20);

    while (client.connected()) {
      String line = client.readStringUntil('\n');
      if (line == "\r") {
        break;
      }
    }
  }

private:
  const String LINE_TOKEN;
};

class SensorController {
public:
  SensorController(int analogPin, int ironPin, int pirPin)
      : analogPin(analogPin), ironPin(ironPin), pirPin(pirPin) {}

  void setup() {
    pinMode(analogPin, INPUT);
    pinMode(ironPin, INPUT);
    pinMode(pirPin, INPUT);
  }

  int readAnalogValue() {
    digitalRead(analogPin);
  }

  int readIronValue() {
    digitalRead(ironPin);
  }

  bool motionDetected() {
    return digitalRead(pirPin) == LOW;
  }

private:
  const int analogPin;
  const int ironPin;
  const int pirPin;
};

LCDController lcdController;
ServoController servoController;
LineNotifier lineNotifier(LINE_TOKEN_PIR);
SensorController sensorController(34, 26, 16);

int ironCount = 0;
int garbageCount = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial.println();
  lcdController.begin();
  servoController.moveServo(80);

  Serial.println("Connecting to WiFi...");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    Serial.print(".");
    delay(500);
  }
  Serial.println();
  Serial.print("Connected to WiFi: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  delay(5000);
  Serial.println("PIR Sensor Ready!!");
}

void loop() {
  int val = sensorController.readAnalogValue();
  int sad = sensorController.readIronValue();

  if (val == 1 && sad == 0) {
    servoController.moveServo(10);
    Serial.println("Iron");
    ironCount++;
    lcdController.updateIronCount(ironCount);
    delay(2000);
  } else if (val == 1 && sad == 1) {
    servoController.moveServo(150);
    Serial.println("Garbage");
    garbageCount++;
    lcdController.updateGarbageCount(garbageCount);
    delay(2000);
  }

  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    if (sensorController.motionDetected()) {
      Serial.println("Detected !");
      lineNotifier.notify("แจ้งเตือน: มีการเคลื่อนไหว");
      delay(1000);
    }
  }
}

7.สรุปผลเเละข้อเสนอเเนะ

1.สรุปผลจากผลการทดลอง เครื่องคัดแยกโลหะ มีประสิทธิภาพ ตรงตามเงื่อนไขตามที่ทดลอง ได้แก่

     1).การคัดแยกโลหะ

     2).ยังเกิดข้อผิดพลาดในตัวเซ็นเซอร์โลหะเล็กน้อย

     3).การคัดแยกขยะที่มีประสิทธิภาพสูง

     4).การแจ้งเตือนผ่านไลน์เมื่อวัตถุโลหะเต็มได้

2.ข้อเสนอเเนะ 

   2.1 เซนเซอร์เป็นเซนเซอร์ตัวจับเเม่เหล็กทำให้เกิดการตัวจับยากขึ้น

 

8.ข้อมูลอ้างอิง

[1] คณสรณ์ ผิวบาง, ศรัณยู พรหมยุทธนา, และการตรัตน์ ขำดำ. (2562). เครื่องคัดแยกขวดอัตโนมัติ.

[สืบค้นวันที่ 2 กันยายน 2566] จากhttp://mecha.sut.ac.th/project_file/project_00030.pdf

[2] Cyber Tice. (2562). สอนใช้งาน Node MCU ESP8266แจ้งเตือนผ่าน LINE Notify.

[สืบค้นวันที่ 20 กันยายน 2566] จากhttps://www.cybertice.com/article

[3] เริ่มต้นการเขียนโปรแกรมด้วยภาษาC++ ยุทธนา ลีลาศวัฒนกุล. (2547). เริ่มต้นการเขียนโปรแกรมด้วยภาษาC++.กรุงเทพมหานคร:หจก.ไทยเจริญการพิมพ์

วิดิโอการทำงานของเครื่องคัดเเยกโลหะอัจฉริยะ Intelligent Metal Sorting Machine