เจ้าของนวัตกรรม
รศ.ดร. ภัทรียา ดำรงศักดิ์
อาจารย์ที่ปรึกษา
Details
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาชุดเซนเซอร์วัดสนามแม่เหล็กแบบไร้สายภายใต้ชื่อ "K-Mag Tracer" เพื่อใช้เป็นนวัตกรรมการเรียนการสอนในรายวิชาปฏิบัติการฟิสิกส์ โดยประยุกต์ใช้เซนเซอร์ฮอลล์แบบเชิงเส้น (Linear Hall Effect Sensor) ร่วมกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ ตัวอุปกรณ์ถูกออกแบบให้สามารถแสดงผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ได้สองช่องทาง ได้แก่ จอแสดงผล OLED บนตัวเครื่อง และผ่านเว็บเบราว์เซอร์บนอุปกรณ์พกพา พร้อมทั้งพัฒนาระบบบทเรียนออนไลน์เพื่อสนับสนุนการเรียนรู้ด้วยตนเองในหัวข้อปรากฏการณ์ทางแม่เหล็ก ผลการวิจัยพบว่า K-Mag Tracer มีขีดความสามารถในการวัดสนามแม่เหล็กในช่วง ±120 มิลลิเทสลา (mT) โดยผู้ใช้งานสามารถเลือกรูปแบบการบันทึกข้อมูลได้ 2 ลักษณะ ได้แก่ การบันทึกตามเวลา (Time-based) และการบันทึกตามเหตุการณ์ (Event-based) เพื่อตอบโจทย์การทดลองที่หลากหลาย จากการทดสอบเปรียบเทียบประสิทธิภาพกับเซนเซอร์มาตรฐานในท้องตลาดจำนวน 2 รุ่น พบว่า K-Mag Tracer ให้ค่าการวัดที่สอดคล้องกัน โดยมีความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 2 % ซึ่งอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานที่ยอมรับได้สำหรับห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ นวัตกรรมนี้จึงเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการส่งเสริมการเรียนรู้เชิงรุกและอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์ข้อมูลทางฟิสิกส์ในยุคดิจิทัล
ผลการวิจัยพบว่า K-Mag Tracer มีขีดความสามารถในการวัดสนามแม่เหล็กในช่วง ±120 มิลลิเทสลา (mT) โดยผู้ใช้งานสามารถเลือกรูปแบบการบันทึกข้อมูลได้ 2 ลักษณะ ได้แก่ การบันทึกตามเวลา (Time-based) และการบันทึกตามเหตุการณ์ (Event-based) เพื่อตอบโจทย์การทดลองที่หลากหลาย จากการทดสอบเปรียบเทียบประสิทธิภาพกับเซนเซอร์มาตรฐานในท้องตลาดจำนวน 2 รุ่น พบว่า K-Mag Tracer ให้ค่าการวัดที่สอดคล้องกัน โดยมีความคลาดเคลื่อนน้อยกว่า 2 % ซึ่งอยู่ในเกณฑ์มาตรฐานที่ยอมรับได้สำหรับห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ นวัตกรรมนี้จึงเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการส่งเสริมการเรียนรู้เชิงรุกและอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์ข้อมูลทางฟิสิกส์ในยุคดิจิทัล
Objective
1) เพื่อพัฒนาอุปกรณ์การทดลองในการเรียนการสอนรายวิชาปฏิบัติการฟิสิกส์ 2) เพื่อพัฒนาระบบการวัดที่มีต้นทุนการผลิตต่ำ มีความสะดวก และให้ผู้ใช้งานเข้าถึงได้
การวัดสนามแม่เหล็กเป็นส่วนสำคัญในการศึกษารายวิชาฟิสิกส์ ช่วยให้ผู้เรียนมีความเข้าใจในวิทยาศาสตร์พื้นฐาน เพื่อนำไปสู่การประยุกต์ใช้งานจริง วิธีที่สะดวกและมีความน่าเชื่อถือวิธีหนึ่งคือการใช้เซนเซอร์ฮอลล์ (Hall Effect Sensor) ที่ทำงานโดยการตรวจจับแรงตันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเมื่อสนามแม่เหล็กกระทบกับวัสตที่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งมีประโยชน์ในการศึกษางานวิจัย รวมถึงส่งเสริมการเรียนการสอนให้กับนักศึกษาในหัวข้อแม่เหล็กและไฟฟ้า การทดลองเกี่ยวกับสนามแม่เหล็ก เป็นหัวข้อสำคัญที่ช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า โดยมีอุปกรณ์ที่ไช้กันทั่วไปคือขดลวดเฮล์มโฮลตช์ ซึ่งเป็นขดลวดสองวงที่มีลักษณะเหมือนกันทุกประการและวางห่างกันในระยะเท่ากับระยะรัศมี เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอ ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิพฤติกรรมของสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ตามอุปกรณ์วัดสนามแม่เหล็กที่มีจำหน่ายในท้องตลาดนั้นมีราคาที่สูง การเข้าถึงอุปกรณ์สำหรับสถานศึกษาหรือห้องปฏิบัติการที่มีงบประมาณจำกัดอาจเป็นไปได้ยาก ทางคณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะพัฒนาเซนเซอร์วัดสนามแม่เหล็กโดยใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์ควบคู่กับไมโครคอนโทรลเลอร์ ที่สามารถวัดสนามแม่เหล็กได้อย่างแม่นยำ สามารถวัดและแสดงแสดงผลแบบเรียลไทม์ ผ่านระบบโอโอที และที่สำคัญคือที่มีต้นทนทนการผลิตต่ำ ซึ่งจะทำให้หน่วยงานต่างๆสามารถเข้าถึงและนำไปใช้ประกอบการเรียนการสอนในรายวิชาปฏิบัติการฟิสิกส์ หรือใช้เป็นชุดสาธิตในการเรียนการสอนในรายวิชาทีเกี่ยวข้อง ได้แก่ วิชาเซนเซอร์และเทคโนโลยี ไม่โครคอนโทรลเลอร์ เป็นต้น
K-Mag Tracer เป็นเซนเซอร์ที่ใช้วัดค่าสนามแม่เหล็กและมีแพลตฟอร์มการเรียนรู้ผ่านระบบไอโอที เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยสนับสนุนรูปแบบการเรียนรู้ผ่านการลงมือทำ (Active Learning) ประกอบด้วยบทเรียนออนไลน์และสื่อการสอนที่สนับสนุนให้ผู้เรียนได้ทดลองและเรียนรู้การวัดปริมาณสนามแม่เหล็กได้อย่างเหมาะสม ด้วยการออกแบบที่มีต้นทุนการผลิตต่ำ จึงช่วยเพิ่มโอกาสให้คุณครู นักเรียน นักศึกษาและผู้ที่สนใจ สามารถเข้าถึงนวัตกรรมนี้ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการยกระดับคุณภาพการเรียนการสอนวิทยาศาสตร์ และสร้างความเท่าเทียมทางการศึกษา