เครื่องอ่านความเครียดและชุดทดลองความเค้นในคานราคาประหยัดสำหรับการทดลองที่บ้านในช่วงการแพร่ระบาดใหญ่

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้นำเสนอการพัฒนาเครื่องอ่านความเครียดราคาประหยัดและชุดทดลองความเค้นในคานสำหรับการทดลองที่บ้านในช่วงการแพร่ระบาดของโควิด-19 ซึ่งมีข้อจำกัดการเข้าใช้ห้องปฏิบัติการ ชุดทดลองประกอบด้วยชิ้นงานที่เป็นคานยื่นที่รับแรงที่ปลายคานด้านปล่อยอิสระ การให้ภาระกับคานทำโดยการวางน้ำหนักมาตรฐานลงบนปลายคาน มีการออกแบบและพัฒนาเครื่องอ่านความเครียดราคาประหยัดเพื่อใช้กับเกจความเครียด ชุดทดลองทั้งสองส่วนจะต้องมีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา ราคาประหยัด เครื่องอ่านความเครียดจะต้องสามารถแสดงผลการวัดความเครียดได้โดยง่ายและสามารถส่งให้นิสิตใช้เรียนที่บ้านได้ เครื่องอ่านความเครียดประกอบด้วยชิ้นส่วนหลัก ๆ ได้แก่ วงจรบริดจ์แบบวีตสโตน (Wheatstone bridge) วงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นดิจิทัลและไมโครคอนโทรลเลอร์ เครื่องอ่านความเครียดนี้สามารถอ่านค่าความเครียดจากเกจความเครียดที่มีค่าความต้านทาน 120 โอห์ม วงจรทั้งหมดประกอบอยู่ในกล่องขนาดเล็กที่สามารถส่งสัญญาณไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์หรือโทรศัพท์มือถือผ่านข้อต่อ USB และใช้อุปกรณ์ทั้งสองเป็นแหล่งพลังงานและเป็นหน่วยแสดงผล เครื่องอ่านความเครียดที่พัฒนาขึ้นถูกนำไปใช้ร่วมกับชิ้นงานการโก่งของคานในชุดทดลองราคาประหยัดที่ส่งให้นิสิตเรียนที่บ้านและชุดทดลองขนาดใหญ่กว่าที่ใช้ในการเรียนการสอนในสถานที่ จากการทดสอบพบว่าเครื่องอ่านความเครียดที่พัฒนาขึ้นสามารถใช้ร่วมกับเกจความเครียดได้เป็นอย่างดี ความเครียดที่วัดได้จากการทดลองสอดคล้องกับค่าความเครียดที่คำนวณจากทฤษฎีความเค้นในคาน ชุดทดลองที่พัฒนาขึ้นมีราคาประหยัด สามารถจัดหาได้เป็นจำนวนมากในคราวเดียว ทำให้ผู้สอนสามารถจัดการเรียนการสอนโดยให้นิสิตแต่ละคนมีชุดทดลองของตนเองระหว่างการเรียน หรือให้นิสิตยืมชุดทดลองกลับไปทำที่บ้านได้ นอกจากนี้การใช้ชุดทดลองที่พัฒนาขึ้นเองยังช่วยประหยัดงบประมาณกว่าการจัดหาทดลองเชิงพาณิชย์และผู้สอนยังสามารถออกแบบการเรียนการสอนตามที่ตนต้องการได้