การพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอร

นายจราวฒน ทานชต นายณฐพล วงคจนทรา

ปรญญานพนธนเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร

ครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา ภาควชาครศาสตรไฟฟา

คณะครศาสตรอตสาหกรรม มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ ปการศกษา 2554

ลขสทธของมหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

ใบรบรองปรญญานพนธ ภาควชาครศาสตรไฟฟา คณะครศาสตรอตสาหกรรม มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ

เรอง การพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดย ไมโครคอนโทรลเลอร

โดย นายจราวฒน ทานชต นายณฐพล วงคจนทรา

ไดรบอนมตใหนบเปนสวนหนงของการศกษาตามหลกสตร ครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต สาขาวชาวศวกรรมไฟฟา

หวหนาภาควชาครศาสตรไฟฟา (รองศาสตราจารย ดร. ปฏพทธ ทวนทอง) วนท ...... เดอน.................... พ.ศ. .........

คณะกรรมการสอบปรญญานพนธ

ประธานกรรมการ (อาจารย ดร. วฒนา แกวมณ)

กรรมการ (อาจารยกตต เสอแพร)

กรรมการ (อาจารยนชจเรศ แกวสกล)

ชอ : นายจราวฒน ทานชต นายณฐพล วงคจนทรา ชอปรญญานพนธ : การพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดย

ไมโครคอนโทรลเลอร สาขาวชา : วศวกรรมไฟฟา : มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ ทปรกษาปรญญานพนธ : รองศาสตราจารย ดร.มนตร ศรปรชญานนท ปการศกษา : 2554

บทคดยอ เนองจากแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงทมใชงานอยในหองทดลองนนเปนแบบเชงเสน

และใชทรานซสเตอรก าลงตออนกรมทเอาตพตเพอจายกระแสและรกษาระดบแรงดน ซงมการสญเสยในรปความรอนสงท าใหประสทธภาพในการท างานลดลง และในการปรบระดบแรงดนทางดานเอาตพตนนท าไดโดยการปรบตวตานทานแบบปรบคาไดเพอสรางแรงดนอางอง ซงในการปรบแรงดนในแตละครงแรงดนเอาตพตจะเปลยนแปลงไปอยางรวดเรว หากเปนการปรบคาใชงานทเฉพาะเจาะจงท าไดยากและเสยเวลานาน อกทงการแสดงผลของแรงดนยงใชมเตอรแบบเขมท าใหอานคาไดยาก จากปญหาดงกลาวทางผจดท าจงมแนวความคดทจะสรางแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชมาใชทดแทน โดยใชไมโครคอนโทรลเลอรมาควบคมการท างานตางๆ เชน การเพมหรอลดแรงดน การจ ากดกระแสในการใชงาน สามารถทจะท าการบนทกคาและเรยกใชงานคาในหนวยความจ าตางๆได จากผลการทดสอบ ตวเครองสามารถจายก าลงไฟฟากระแสตรงของทงสองชองสญญาณไดตงแต 0.5-30 โวลต และสามารถจ ากดกระแสตงแต 0-3 แอมปได ทงยงสามารถปองกนการดงกระแสเกนของโหลด และปองกนการลดวงจรได ค าส าคญ : ไมโครคอนโทรลเลอร, สวทชงซพพลาย

(ปรญญานพนธมจ านวนทงสน 176 หนา)

________________________________อาจารยทปรกษาปรญญานพนธ

ข

กตตกรรมประกาศ

ปรญญานพนธฉบบนส าเรจลลวงไปไดดวยดเนองจากไดรบการชแนะทางดานวชาการ ทเปนประโยชนอยางยงจากอาจารยทปรกษาปรญญานพนธ คอ รศ.ดร. มนตร ศรปรชญานนท และคณาจารยทกทานในคณะครศาสตรอตสาหกรรม รวมไปถงเจาหนาททกทานทคอยชวยเหลออ านวยความสะดวกในการเบกจายวสด อปกรณและเครองมอตางๆทใชในโครงงานนเพอใหส าเรจลลวงไปไดดวยด คณะผจดท าจงขอขอบคณทกทานเปนอยางสงไว ณ ทน ดวยสดทายนผจดท าขอกราบขอบพระคณบดา มารดา ซงสนบสนนในการศกษาเลาเรยนของคณะผจดท าเสมอมา และหวงอยางยงวาปรญญานพนธฉบบนจะเปนประโยชนแกทกทานรวมถงแนวทางในการพฒนาตอไป จราวฒน ทานชต ณฐพล วงคจนทรา

ค

ง

สารบญ หนา

บทคดยอภาษาไทย ข กตตกรรมประกาศ ค สารบญ ง สารบญตาราง ฉ สารบญภาพ ฒ บทท 1 บทน า 1

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา 1 1.2 วตถประสงคของโครงงาน 2 1.3 ขอบเขตของโครงงาน 2 1.4 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 3

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ 4 2.1 แหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง 4 2.2 ทฤษฎไมโครคอนโทรลเลอร 37 2.3 การแปลงสญญาณดจตอลและสญญาณแอนะลอก 42 2.4 หลกการของชดปอนค าสง 49

บทท 3 ขนตอนและวธการด าเนนงาน 53 3.1 การวางแผนด าเนนงาน 53 3.2 การศกษาขอมลและรวบรวมขอมล 55 3.3 ออกแบบสรางวงจรในสวนของฮารดแวร 56 3.4 ออกแบบและเขยนโปรแกรมควบคมการท างานของระบบ 76 3.5 ออกแบบและสรางกลองของเครอง 86 3.6 จดท าปรญญานพนธ 89 บทท 4 ผลการด าเนนงาน 90

4.1 ผลของโครงงาน 90 4.2 ผลการทดสอบโครงงาน 91

จ

สารบญ (ตอ) หนา

บทท 5 สรป ปญหาและขอเสนอแนะ 106 5.1 สรปผล 106 5.2 ปญหาของโครงงานและการแกไข 106

5.3 ขอเสนอแนะ 107 บรรณานกรม 108 ภาคผนวก ก 109 ภาคผนวก ข 118 ภาคผนวก ค 134 ภาคผนวก ง 146ประวตผเขยน 176

ฉ

สารบญตาราง ตารางท หนา 2-1 แสดงคณสมบตของบอรด ET- PIC STAMP 18F8628 40 2-2 แสดงรปแบบการสง Command และ Data 45 2-3 ตวอยางใหแรงดนทเขามาทางดานอนพตมคา การแปลงสญญาณ 48 2-4 KEY CODE ของ ET-TOUCH PAD 4x4 51 2-4 (ตอ) KEY CODE ของ ET-TOUCH PAD 4x4 52 3-1 ขนาดมาตรฐาน AWG และขอมลอนๆของลวดทองแดงอาบน ายา 66 3-1 (ตอ) ขนาดมาตรฐาน AWG และขอมลอนๆของลวดทองแดงอาบน ายา 67 4-1 ความสามารถในการทดสอบความเทยงตรงของแรงดนเอาตพตขณะ 93 ไมมโหลดทแรงดนยานต าของเครอง 4-2 ความผดพลาดของจอแสดงผลเทยบกบมลตมเตอรมเตอรยหอโยโกกาวา 94 4-3 การตงกระแสควบคม 95 4-4 การตงกระแสควบคมทยาน 0-3.0 แอมป 95 4-5 ความผดพลาดของจอแสดงผลกระแสชองท 1 เทยบกบมเตอรเคยวรทซ 96 ทดสอบกบโหลดความตานทานประมาณ 22 โอหม 4-6 ความผดพลาดของจอแสดงผลกระแสชองท 2 เทยบกบมเตอรเคยวรทซ 96 ทดสอบกบโหลดความตานทานประมาณ 22 โอหม 4-7 การเปลยนแปลงคาแรงดนหลงจากการตอโหลดตวตานทาน 97 4-8 ลกษณะการใชงานแปนพมพควบคมการท างาน 99 4-9 การทดสอบวาสามารถควบคมแบบอสระของ Ch1 101 4-10 การทดสอบวาสามารถควบคมแบบอสระของ Ch2 101 4-11 การทดสอบวาสามารถควบคมแบบค 101 4-12 คาแรงดนและกระแสทบนทกในหนวยความจ าทง 10 คา 102 4-13 แรงดนทไดจากการเรยกใชหนวยความจ าใชงาน 103 4-14 ความสามารถในการทดสอบความเทยงตรงของแรงดนเอาตพต 103 ขณะไมมโหลด 4-15 ความสามารถในการตงระดบแรงดนลง 104

ช

สารบญตาราง (ตอ) ตารางท หนา 4-16 ความสามารถในการตงระดบแรงดนขน 104 4-17 เมอเปดเครองใหมเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสด 104 ก-1 วงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน 110 ก-2 วงจรคอนเวอรเตอร 111 ก-3 วงจรขบเกต 111 ก-3 วงจรขบเกต (ตอ) 112 ก-4 วงจรตรวจจบแรงดน 113 ก-5 วงจรตรวจจบกระแส 113 ก-6 วงจรปองกนการลดวงจรทางดานเอาตพต 114 ก-7 วงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต 114 ก-8 วงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต 115 ก-9 วงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต 115 ก-10 รายการคาใชจายอนๆ 116 ก-11 รายการอปกรณและงบประมาณคาใชจายในการด าเนนงานทงหมด 117 ข-1 ลกษณะการใชงานแปนพมพควบคมการท างาน 123

ซ

สารบญภาพ ภาพท หนา 2-1 วงจรเรยงกระแสแบบฟลบรดจ 5 2-2 วงจรกรองกระแสแบบบงคบ 7 2-3 การคายประจของตวเกบประจ 8 2-4 การตอตวเกบประจแบบขนาน 13 2-5 การตอตวเกบประจแบบอนกรม 13 2-6 การตอตวเกบประจแบบเซรามกสงผานความถสง 14 2-7 คอนเวอรเตอรชนดตางๆ 15 2-7 (ตอ) คอนเวอรเตอรชนดตางๆ 16 2-7 (ตอ) คอนเวอรเตอรชนดตางๆ 17 2-8 วงจรพนฐานฟอรเวรดคอนเวอรเตอร 18 2-9 ลกษณะของกระแสและแรงดนทเกดขนในวงจรขณะท างาน 20 2-10 ลกษณะกระแสเหนยวน าแมเหลกและกระแสจากการถายเทพลงงานขอ 20 ขดดแมกเนไตซงขณะเพาเวอรทรานซสเตอรหยดน ากระแส 2-11 (ก) ลกษณะของกระแสทขดไพรมาร และ (ข) การประมาณลกษณะ 23 ของกระแส IP ใหมลกษณะเปนพลสสเหลยม เพอสะดวกในการหา คาสงสดของ IP 2-12 N แชลนอลมอสเฟตแบบดพรชน 27 2-13 P แชลนอลมอสเฟตแบบดพรชน 27 2-14 N แชลนอลมอสเฟตแบบเอนฮานซเมต 27 2-15 P แชลนอลมอสเฟตแบบเอนฮานซเมต 28 2-16 กราฟแสดงคณลกษณะเอาตพตของอมอสเฟตแบบ N แชลแนล 29 2-17 วงจรขบเกตอยางงาย 30 2-18 วงจรขบเกตแบบใชไอซบฟเฟอร 31 2-19 แสดงวงจรขบมอสเฟต 32 2-20 แสดงวงจรรกษาระดบโหมดแรงดน 33 2-21 แสดงวงจรรกษาระดบโหมดแรงดน 34 2-22 การจดอปกรณทดสอบไลนเรกเลชน 35 2-23 การจดอปกรณเพอทดสอบโหลดเรกเลชน 36

ฌ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา 2-24 สวนประกอบหลกของไมโครคอนโทรลเลอร 37 2-25 ต าแหนงการจดขาของไมโครคอนโทรลเลอร PIC 18F8628 41 2-26 วงจร DAC แบบ R-2R LADDER ขนาด 8 บต 43 2-27 Module ET-MINI MCP4922 DAC 12 BIT*2CH 44 2-28 รปแบบการสงขอมล (SPI Serial Interface) ของไอซ MCP4922 47 2-29 หลกการแปลงสญญาณแอนาลอกเปนสญญาณดจตอล 47 2-31 วงจรเปรยบเทยบแรงดนอนพตกบแรงดนทท าการประมาณคา 49 2-32 รปแบบการจดวางชดปอนค าสง 49 2-33 ไดอะแกรมเวลาของสญญาณ ST# และ P#R เมอ กด และ ปลอยแปน 51 3-1 แผนผงขนตอนในการด าเนนงาน 54 3-1 (ตอ) แผนผงขนตอนในการด าเนนงาน 55 3-2 บลอกไดอะแกรมของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวย 56 ไมโครคอนโทรลเลอรเพอใชงานในหองทดลอง 3-3 การคายประจของตวเกบประจ 60 3-4 วงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน 60 3-5 วงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอรแบบดบเบนเอนฟอรเวรด 61 3-6 ภาคแหลงจายไฟเลยงวงจรควบคม 68 3-6 (ตอ) ภาคแหลงจายไฟเลยงวงจรควบคม 69 3-7 วงจรขบเกต 69 3-8 วงจรตรวจจบแรงดนทางดานเอาตพต 70 3-9 วงจรตรวจจบกระแส 71 3-10 วงจรขบรเลย 73 3-11 วงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนาลอก 74 3-12 วงจรภาคแสดงผล 75 3-13 แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 76 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 77 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 78 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 79

ญ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 80 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 81 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 82 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 83 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 84 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร 85 3-14 การออกแบบกลองทใช 86 3-15 ภาพดานหนาของกลอง 87 3-16 ภาพดานหลงของกลอง 87 3-17 การจดวางอปกรณตางๆในกลอง 87 4-1 ลกษณะดานหนาของเครอง 90 4-2 ลกษณะดานหลงของตวเครอง 90 4-3 การประกอบวงจรตางๆลงกลอง 91 4-4 วงจรทดสอบการสรางแรงดน 94 4-5 วงจรทดสอบการจ ากดกระแสขณะมการใชโหลดเปนตวตานทาน 97 4-6 วงจรทดสอบการลดวงจร 98 4-7 แปนพมพขนาด 16 ป ม 99 4-8 แรงดนและกระแสทชองสญญาณท 1 100 4-9 แรงดนและกระแสทชองสญญาณท 2 100 ข-1 ดานหนาของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวย 121 ไมโครคอนโทรลเลอร ข-2 ดานหลงของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวย 121 ไมโครคอนโทรลเลอร ข-3 แปนตางๆของทชแพด 122 ข-4 หนาจอเรมตนการท างาน 123 ข-5 การตอนรบสการใชงาน 124

ฎ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา ข-6 เมนหลก 124 ข-6 (ตอ) เมนหลก 124 ข-7 โหมด Single CH 125 ข-8 ฟงกชน CH1 Only 126 ข-9 Wrong Voltage 126 ข-10 ปอนคากระแส Single CH 127 ข-11 Wrong Current 127 ข-12 การแสดงผลฟงกชน CH1 Only 127 ข-13 ฟงกชน CH1+CH2 128 ข-14 ปอนกระแสและแรงดน CH1+CH2 128 ข-15 การแสดงผลฟงกชน CH1+CH2 ของ CH1 129 ข-16 การแสดงผลฟงกชน CH1+CH2 ของ CH2 129 ข-17 โหมด Dual CH 130 ข-18 การแสดงผลโหมด Dual CH 130 ข-19 ฟงกชน Save 131 ข-20 ยนยนการเลอกชองหนวยความจ า 131 ข-21 โหมด Load DATA 132 ข-22 การแสดงผลโหมด Load DATA 132 ข-23 การแสดงผล Over Load 133 ค-1 ลายวงจรวงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน 135 ค-2 ลายวงจรวงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน 135 ค-3 ลายวงจรวงจรคอนเวอรเตอร 136 ค-4 การลงอปกรณวงจรคอนเวอรเตอร 136 ค-5 ลายวงจรวงจรขบเกต 137 ค-6 การลงอปกรณวงจรวงจรขบเกต 137 ค-7 ลายวงจรวงจรตรวจจบแรงดน 138 ค-8 การลงอปกรณวงจรตรวจจบแรงดน 138 ค-9 ลายวงจรวงจรตรวจจบกระแส 139

ฏ

สารบญภาพ (ตอ) ภาพท หนา ค-10 การลงอปกรณวงจรตรวจจบกระแส 139 ค-11 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต 139 ค-12 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต 139 ค-13 ลายวงจรวงจรปองกนการลดวงจรทางดานเอาตพต 140 ค-14 การลงอปกรณวงจรปองกนการลดวงจรทางดานเอาตพต 140 ค-15 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต 141 ค-16 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต 141 ค-17 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต 142 ค-18 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต 142 ค-19 ลายวงจรวงจร Stamp pic 142 ค-20 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 5 โวลต 143 ค-21 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 5 โวลต 143 ค-22 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 12 โวลต 144 ค-23 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 12 โวลต 144 ค-24 ลายวงจรวงจร Power Soft-Start 145 ค-25 การลงอปกรณวงจร Power Soft- Start 145

บทท 1 บทน ำ

1.1 ควำมเปนมำและควำมส ำคญของโครงงำน โลกปจจบนเปนยคของอเลกทรอนกส ในการพฒนาทางดานอเลกทรอนกสนจ าเปนตองม การทดลอง ตลอดจนถงการท าวจยตางๆ การทดลองตลอดจนการท าวจยทหองปฏบตการทางอเลกทรอนกสนน เครองจายก าลงไฟฟามความส าคญและมความจ าเปนอยางมาก เนองจากอปกรณและวงจรทางอเลกทรอนกสทกวงจรตองการไฟเลยงในการท างาน เครองจายก าลงไฟฟาทนยมใชในหองทดลอง หรอหองวจยโดยมากจะเปนเค รองจายก าลงไฟฟาแบบเชงเสน โดยจะใช ตวตานทานแบบปรบคาไดเพอปรบเปลยนคาแรงดนอางองทใชสรางแรงดนเอาตพต โดยในการปรบแรงดนในแตละครง แรงดนเอาตพตจะเปลยนแปลงไปอยางรวดเรว ยงถาตองการ ความละเอยดระดบมลลโวลตแลว จะท าการปรบไดยาก ในการทดลองหรอการวจยทตองการ ความถกตองของคาแรงดนเอาตพตสง เพอจะท าใหไดคาทตองการตรวจสอบถกตองทสด หากเปนการปรบทตองการคาทเฉพาะเจาะจง จะปรบไดยากและเสยเวลานาน อกทงโวลตมเตอรทตดตงมากบตวเครองจายก าลงไฟฟาจะเปนแบบแอนะลอกและมสเกลทหยาบ ท าใหไมสามารถอานคาไดอยางละเอยด จ าเปนจะตองน ามลตมเตอรมาตอวดเสมอกอนท าการทดลอง ท าใหเกดความลาชาและเสยเวลาในการทดลอง เนองจากปจจบนวทยาการดานการออกแบบวงจรส าหรบงานควบคมมความเจรญกาวหนาไปมาก ซงไดเปลยนจากการออกแบบดวยการสรางวงจรขนาดใหญ มาเปนการโปรแกรมค าสง การท างานลงไปในตวไอซเพอใหเกดการท างานแบบอตโนมต และควบคมไดงายขน ท าใหปจจบนวงจรมขนาดเลกลงมาก ในขณะเดยวกนไดมการใชงานไอซส าหรบงานควบคมขนาดเลกทสามารถโปรแกรมค าสงตามความตองการได ไมโครคอนโทรลเลอรจงไดเขามามบทบาทในชวตประวนมากยงขน ซงจะเหนไดวาไมโครคอนโทรลเลอรนจะใชในงานควบคมตางๆ เชน ระบบควบคม ทอยในเครองซกผา หรอในจกรเยบผาสมยใหม การควบคมการขบมอเตอร การรบคาเซนเซอรตางๆ ระบบควบคมการผลตในโรงงานผลตรถยนต และระบบควบคมการผลตในโรงงานอตสาหกรรมตางๆ ดงนนจงกลาวไดวา หวใจของระบบควบคมจะตองมไมโครคอนโทรลเลอรรวมอยเปนองคประกอบ เมอไมนานมาน ไดมผสรางแหลงจายกระแสตรงแบบดจตอลควบคมดวยไมโครคอนโทรล -เลอร (นรนดร และบ ารง : 2541) เปนการใชเทคโนโลยแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง แบบเชงเสน ท าใหตวเครองมขนาดใหญ และมน าหนกมาก ยากตอการเคลอนยาย ตอมาไดม

2

ผพฒนาเปนโครงงานแหลงจายก าลงไฟฟาแบบสวตชงควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร (ธนนต และอทธชย : 2544) ขนเปนการใชเทคโนโลยแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตช อยางไรกตามพบวาเกดปญหาตางๆ ดงตอไปน เนองจากในชดของวงจรแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลถกออกแบบเปนวงจรใชงานโดยตรงท าใหใชพนทในการตดตงมาก การออกแบบบอรดไมโครคอนโทรลเลอรมการออกแบบชดอนพต /เอาตพตพอรตเพมเตมท าใหมฮารดแวรและใชพนท ในการตดต งวงจรเพมข น การออกแบบแหลงจายไฟใหกบวงจรควบคมตางๆเปนแบบเชงเสน ท าใชพนทในการตดตงมาก ตวเครองมขนาดใหญ และเมอเปดเครองใหมเครองไมสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสดได จากความเปนมาและปญหาทเกดขนดงกลาวขางตน ทางผจดท าจงมแนวคดทจะสรางเครองจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชงมาใชทดแทน โดยมแนวทางและวธแกไขปญหาทเกดขนดงตอไปน ในชดของวงจรแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลจะเลอกใชตวแปลงสญญาณทใหมากบตวไมโครคอนโทรลเลอรโดยใชโปรแกรมชวยในการเลอกใชงานอนพตชองตางๆ ท าการออกแบบใหไมโครคอนโทรลเลอรใหมชดอนพต/เอาตพตพอรตทเพยงพอตอการใชงาน ออกแบบแหลงจายไฟใหกบวงจรควบคมตางๆเปนแบบสวตช และใชหนวยความจ าภายในตวไมโคร -คอนโทรลเลอรท าใหสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสดได 1.2 วตถประสงคของโครงงำน สรางเครองตนแบบเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอน -โทรลเลอรจ านวน 1 ชด 1.3 ขอบเขตของโครงงำน 1.3.1 แรงดนไฟฟาดานอนพตเปนไฟฟากระแสสลบ 1 เฟส 220 โวลต ความถ 50 เฮรตซ 1.3.2 เปนแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบ 2 เอาตพต ปรบแรงดนเอาตพตไดตงแต 0.5 -30 โวลต โดยสามารถปรบแตงแรงดนไดละเอยด 0.1 โวลต ทยาน 0.5-2.5 คาผดพลาดไมเกน รอยละ 1 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน ทยาน 2.6-30 โวลต คาผดพลาดไมเกนรอยละ 0.5 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน 1.3.3 สามารถตงการจ ากดกระแสสงสดไดตงแต 0.1 - 3 แอมป โดยสามารถปรบแตงกระแส ไดละเอยด 0.1 แอมป คาผดพลาดไมเกนรอยละ 4 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน โดยสามารถปรบแตงกระแสไดละเอยด 0.1 แอมป

3

1.3.4 การรกษาระดบแรงดนเนองจากการเปลยนแปลงของโหลด (Load Regulation) ไมเกน รอยละ 0.5 ทโหลดเตมพกด (Full Load) 1.3.5 สามารถปองกนการลดวงจรได 1.3.6 ควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร ขนาดไมต ากวา 8 บต โดยสงงานผานแปนพมพ 1.3.7 การแสดงผลผานจอ แอลซดมดงน - แสดงคาแรงดนและกระแสทปอนผานแปนพมพ ดวยทศนยม 1 ต าแหนง - แสดงคาแรงดนทางเอาตพต ดวยทศนยม 2 ต าแหนง

- แสดงคากระแสทางเอาตพต ดวยทศนยม 1 ต าแหนง 1.3.8 มฟงกชนการใชงานอนๆดงน - สามารถควบคมแบบอสระหรอแบบแรงดนคได คอ สามารถควบคมแรงดนทง 2 ชองสญญาณ ใหมคาเหมอนกนหรอตางกนได - สามารถบนทกสภาวะการใชงานและเรยกคาใชงานจากหนวยความจ าได 10 คา - หลงการปรบแรงดนแลวสามารถเพมหรอลดแรงดนไดภายหลงโดยมป มเพมหรอลด แรงดน ซงปรบไดทละ 0.1 โวลต 1.4 ประโยชนทคำดวำจะไดรบ 1.4.1 แหลงจายก าลงไฟฟาสามารถใหแรงดนทแมนย าขน เนองจากมชดสรางแรงดนไฟสงและชดสรางแรงดนไฟต า 1.4.2 ตวเครองมขนาดเลกและน าหนกลดลง เนองจากแหลงจายแรงดนทใชกบชดควบคม เปนแบบสวตชงทงหมด ท าใหสะดวกในการเคลอนยาย 1.4.3 เมอเปดเครองใหมตวเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสดได ท าใหไมมปญหากรณทตองการรเซทแหลงจายเมอท าการทดลอง

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

ในการพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรล- เลอรน มขอแตกตางกบแหลงจายก าลงไฟฟาทวไป คอจะมระบบควบคมการท างานดวยตวไมโครคอนโทรลเลอร ซงในสวนของหลกการและทฤษฎตางๆทเกยวของน น สามารถแบงออกเปน 4 สวนดงน 2.1 แหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง 2.2 ไมโครคอนโทรลเลอร

2.3 การแปลงสญญาณดจตอลและสญญาณแอนะลอก 2.4 หลกการของชดปอนค าสง

2.1 แหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง ในสวนนจะกลาวถงทฤษฎทเกยวกบแหลงจายไฟฟาโดยแบงเปนหวขอตางๆดงน 2.1.1 วงจรเรยงกระแส (Rectifier) (นรนดรและบ ารง, 2541) ในวงจรอเลกทรอนกสโดยสวนใหญจะใชงานกบไฟฟากระแสตรงเทาน น ลกษณะ ของไฟฟากระแสตรงคอมขวเดยวแนนอน นนคอกระแสจะไหลในทศทางเดยวกน วงจรเรยงกระแสจงเปนวงจรทท าหนาทยอมใหกระแสไหลผานตวมนเพยงทศทางเดยวเทานน จงน าไดโอดมาตอเปนวงจรเรยงกระแส ซงวงจรเรยงกระแสสามารถแบงออกไดหลายชนด แตจะกลาวถงเฉพาะวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนแบบบรดจ (Full bridge rectifier)

2.1.1.1 กระแสแบบเตมคลนแบบบรดจ (Full bridge rectifier) กระแสแบบเตมคลนแบบบรดจ ประกอบดวยไดโอด 4 ตว แสดงใหเหนในภาพท 2-1 ในวงจรบรดจนไมตองการหมอแปลงไฟฟาทมขดทตยภมแบบมแทปกลางซงกเหมอนกบ หมอแปลงไฟฟาทวไป ขวของดานปลายของขดทตยภมจะมขวตรงกนขามเสมอดงนนในแตละครงไซเกลไดโอด 2 ตว ไดรบไบแอสกลบ โดยพจารณาดงน ในครงไซเกลแรก แรงดนทจด A จะมคาเปนบวกเมอเทยบกบจด B ดงนนไดโอด 1D และ

2D จะไดรบไบแอสตรง ในขณะทไดโอด 3D และ 4D ไดรบไบแอสกลบ กระแสจะไหลออกจาก

5

หมอแปลงลงไฟฟาทจด A ผานไดโอด 1D ตวตานทานทเปนโหลด LR ไดโอด 2D

แลวจงไหลกลบ

เขาสขดทตยภมของหมอแปลงไฟฟาทจด B

D4 D1

D2 D3

A

B

LR

acV

ภาพท 2-1 วงจรเรยงกระแสแบบฟลบรดจ

ในครงไซเกลทสอง ขวของกระแสไฟสลบจะเปลยนเปนตรงกนขาม ท าใหจด A มขวเปนลบและจด B มขวเปนบวก ภายใตสภาวะนไดโอด 3D และ D4 จะไดรบไบแอสตรง สวนไดโอด D1และ D2 จะไดรบไบแอสกลบ กระแสจะไหลผานหมอแปลงไฟฟาทจด B ผานไดโอด 3D , LR และ D4 แลวจงไหลกลบเขาสหมอแปลงไฟฟาทางจด A และเชนเดยวกนกบวงจรเรยงกระแส แบบเตมคลนทวๆไป ทศทางการไหลของกระแสในตวตานทานทเปนโหลดจะมทศทางเดยวกนทงสองครงไซเกลของไฟกระแสสลบ สงทตองค านงถงในวงจรเรยงกระแสนคอไดโอดทน ามาตอใชงาน ซงพจารณาจากอตราทนก าลงของวงจรเรยงกระแส ซงมคาตางๆ ดงน - กระแสกระชาก เปนคากระแสสงสดในชวงระยะสนๆ โดยทวไปจะก าหนดจากไซเกล ของไฟกระแสสลบ (1/50 วนาท หรอ 20 มลลวนาท) กระแสจ านวนนจะมคาสงมากแตไมใชกระแสในตอนปฏบตงาน - กระแสรวไหล เปนคากระแสทไหลเมอไดโอดในวงจรเรยงกระแสไดไบแอสกลบ ซงคานโดยทวไปแลวมคานอยมากเทาใดกจะดมากเทานน - กระแสทไหลในทศทางตรง เปนคากระแสสงสดทไดโอดนนทนไดโดยไมเกดความเสยหายจากคณสมบตทระบในคมอแสดงคณสมบตของไดโอด คากระแสทกลาวถงกเปนกระแสทไหลในทศทางตรง ผผลตบางแหงจะก าหนดอตราทนก าลงของไดโอดเทากบ 1.5 ถง 2 เทา ของอตรากระแสทใชงานจรง

6

- คาทนแรงดนยอนกลบสงสดหรอเรยกวาคาแรงดนไบแอสกลบสงสด (peak reverse voltage: PRV) เปนคาความตางศกยในการไบแอสกลบสงสดทไดโอดสามารถทนไดโดยไมเกดการเสยหาย โดยคาทนแรงดนยอนกลบสงสดเปนสาเหตหนงทท าใหเกดปญหาขนกบการออกแบบแหลงจายไฟ เมอใดกตามทแหลงจายไฟท าใหไดโอดเสยหายบอยๆ สาเหตอาจมาจากอตราการทนแรงดนยอนกลบสงสดนนไมเพยงพอ โดยทวไปแลวจะเปนการดทสดในการเลอกวงจรเรยงกระแส โดยเลอกอตรากระแส ทไหลในทศทางตรงเปนสองเทาของคากระแสเฉลยทคาดไว ส าหรบวงจรเรยงกระแสทใชไดโอด ทไมแนใจในทมาของแหลงผลตจะตองคณคาตวลดอตราทนก าลงลง (Decrating factor) เขาอก 1 ใน 4 ถง 1 ใน 3 ในวงจรกรองกระแสของแหลงจายไฟฟา ส าหรบครงไซเกลหนงๆไดโอด จะไดรบไบแอสตรงและมกระแสไหลในครงไซเกลนน ตวเกบประจส าหรบกรองกระแส ( C1 ในภาพท 2-2) จะประจจนมระดบแรงดนบวกสงสด (เทากบ 1.414 x แรงดน RMS) แรงดน ทประจนย งคงอยบน C1ส าหรบครงไซเกลตอไประดบแรงดนไฟสลบจะใหไบแอสกลบ กบวงจรเรยงกระแสจนถงคาแรงดนทเปนลบสงสด (เทากบ 1.414 แรงดน RMS) ระดบ ความตางศกยนจะถกรวมเขากบแรงดนจากตวเกบประจท าใหคาแรงดนยอนกลบสงสดจรง เปน 2 เทาของคาแรงดนยอดตามปกต (2 x 1.414 x แรงดน RMS = 2.83 เทาของแรงดน RMS) ดงนนในการใชไดโอดทมคาทนแรงดนยอนกลบสงสด 1,000 โวลต จงเหมาะส าหรบงานทางดานแรงดนต า (ต ากวา 165 โวลต) ในยานกระแสต าถงปานกลาง 1 ถง 3 แอมป เชน ไดโอดเบอร 1N4007 มคาการทนแรงดนยอนกลบสงสด 1,000 โวลต จงเหมาะส าหรบงานทางดานแรงดนต า (ต ากวา 165 โวลต) ในยานกระแสต าถงปานกลาง 1 ถง 3 แอมแปร เมอจะตดตงแหลงจายไฟกระแสตรง ตองแนใจวาจะไดตดตงวงจรเรยงกระแสในทมการระบายอากาศไดด เพราะวงจรเรยงกระแสจะก าเนดความรอนข นมาจงตองการการระบาย ความรอนทด วงจรเรยงกระแสแบบทยดตดกบแผนระบายความรอนทมขนาดใหญเพยงพอ ส าหรบวงจรเรยงกระแสแบบทมขาออกมาในแนวยาว ควรตดตงหางจากแผนวงจรพมพและวงจรเรยงกระแส ตวอนอยางต า 1/8 นว และเวนระยะขาใหเหลออยบนแผนวงจรพมพแตละขาง 0.4 นว นอกจากน ไมควรตดตงวงจรเรยงกระแสใกลเคยงกบอปกรณทไวตอความรอน เชน พวกออปแอมป วงจรออสซเลเตอรและทรานซสเตอร ไฟฟากระแสตรงทไดจากวงจรนไมสามารถน าไปใชงาน ไดจรงเนองจากในวงจรอเลกทรอนกสสวนใหญตองการแรงดนไฟฟากระแสตรงทเรยบกวาน ดงนนจะตองใชวงจรกรองกระแสเพอใหไดไฟฟากระแสตรงทเรยบยงข น วงจรกรองกระแส ในรปแบบทงายทสดไดแก การตอตวเกบประจตวเดยวขนานกบตวตานทานทเปนโหลด

7

2.1.2 วงจรกรองกระแส (Filter circuit) (นรนดรและบ ารง, 2541) หนาทของวงจรกรองกระแสในแหลงจายกระแสไฟฟา คอ ท าใหรปคลนของไฟฟา กระแสตรงทกระเพอมนนราบเรยบขน และท าใหใกลเคยงกบไฟฟากระแสตรงบรสทธ วงจรกรองกระแสทงายทสด ไดแกการตอตวเกบประจขนานกบทางออกของวงจรเรยงกระแสและโหลด วงจรกรองกระแสแบบนเรยกวาวงจรกรองกระแสแบบบงคบ ดงตวอยางแสดงใหเหนในภาพท 2-2 2.1.2.1 วงจรกรองกระแสแบบบงคบ

LR1C

D1

D2 D3

D4

acV

ภาพท 2-2 วงจรกรองกระแสแบบบงคบ

ในระหวางทระดบแรงดนเอาตพตของวงจรเรยงกระแสก าลงเพมข นตวเกบประจ 1C จะไดรบการประจดงแสดงในภาพท 2-3 หลงจากทระดบแรงดนสงสดไดผานไป ระดบแรงดน ทผานการเรยงกระแสเรมลดลงและมาถงจดทความตางศกยลดต ากวาความตางศกยทตกครอม ตวเกบประจส าหรบกรองกระแส 1C ทระยะเวลานนประจทเกบไวในตวเกบประจจะเรมคายประจเขาสโหลด LR ซงการกระท านจะมผลในการเตมเขาไปในชองวางระหวางยอดคลน สวนทแรเงา (ในภาพท 2-3) นนเปนการเพมระดบแรงดนเฉลยเอาตพตใหใกลเคยงกบคาแรงดนสงสด ( PV ) ความลาดชนของการคายประจดงแสดงในภาพท 2-3 จะแสดงใหเหนถงกระแสทถกดงออกจาก ตวเกบประจทใชกรองกระแสในระหวางทระดบแรงดนเอาตพตของวงจรเรยงกระแสต ากวาระดบแรงดนของตวเกบประจ

8

PV

t

+V

ภาพท 2-3 การคายประจของตวเกบประจ

ความสามารถของวงจรกรองกระแสทจะท าใหระดบแรงดนเอาตพตเรยบ (ลดความลาดชนของเสนกราฟในแนวระดบในภาพท (2-3) ข นอยกบทง LR , 1C

และจะแสดงคาใหเหน

โดยตวประกอบการกระเพอม (Ripple factor: R.F.)

R

a

VR.F. = V

(2-1)

เมอ R.F. คอ ตวประกอบการกระเพอม (ไมมหนวย)

RV คอ ความสงของคาการกระเพอมเมอไมไดตอ (V)

aV คอ ระดบแรงดนเฉลยเมอมในวงจร (V) ในสมการท (2-1) สามารถแทนทดวยรปแบบทเปนประโยชนมากกวา คอ

L 1

1R.F. = 3.46 × f × R × C

(2-2)

เมอ f คอ ความถการกระเพอม (Hz)

LR คอ คาความตานทานของโหลด ( ) 1C คอ คาความจของตวเกบประจ (F)

( LR หาไดจากระดบแรงดนเอาตพตหารดวยกระแสเอาตพต หรอ O

O

VI

)

ทความถ 50 เฮรตซ ความถการกระเพอมของแหลงจายไฟฟาจะมคาเทากบ 50 เฮรตซ เมอใชการเรยงกระแสแบบครงคลน และเทากบ 100 เฮรตซ เมอใชการเรยงกระแสแบบเตมคลน

9

ดงนนจงสามารถเขยนรปแบบทวๆไปของสมการใหอยในรปแบบเฉพาะดงสมการท (2-3) ส าหรบวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน

L 1

1R.F. = 346 × R × C

(2-3)

2.1.2.2 การค านวณหาคาตวประกอบการกระเพอม ตวอยางการค านวณคาตวประกอบ

การกระเพอม (% R.F.) ของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแรงดน 30 โวลต 3 แอมป ซงใช

วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนและตวเกบประจในวงจรกรองกระแสขนาด 1,000 ไมโครฟารด

(คาความถไฟบานเทากบ 50 เฮรตซ) จะใชสมการท (2-3) ในการค านวณ อยางไรกตามจะตอง

ค านวณหาคาความตานทานทเปนโหลด LR ทสามารถใชไดส าหรบแหลงจายไฟฟาทใชวงจรกรอง

กระแสแบบบงคบ ดงแสดงในภาพท 2-2 และท างานทความถ 50 เฮรตซ เทานน

O

LO

VR =I

30= 3

Ω = 30

ดงนน 6

1R.F. = 346× 30 ×1000 ×10

= 0.096

โดยปกตแลวจะก าหนดคาเปอรเซนตของตวประกอบการกระเพอมไวส าหรบการออกแบบวงจร สวนคาความตานทานของโหลดจะถกก าหนดโดยความถกตองอนๆ ส าหรบสมการท (2-3) อาจจดใหมเพอจะหาคาต าสดของตวเกบประจ 1C ในภาพท 2-2 ทตองการในการท างานของวงจร นอกจากนหนวยของตวเกบประจ 1C อาจตองการหนวยเปนไมโครฟารด (μF ) จงเขยนสมการท (2-3) ใหม ส าหรบวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนใหอยในรปดงน

1L

610C = 346 × R × (%R.F.)

(2-4)

10

มสตรอยางงายในการค านวณหาคาต าสดของ 1C เทากบ 1000 ไมโครฟารด ตอกระแสโหลด 1 แอมป ซงสตรนใชกบคาตวประกอบการกระเพอมเทากบ 0.5 เมอมวงจรรกษาระดบแรงดนตอถดมาจากวงจรกรองกระแส แตการออกแบบวงจรมกนยมใชคานเปนสองเทาคอ 2000 ไมโครฟารดตอแอมป ระดบแรงดนเอาตพตมคาเพมขนโดยระดบแรงดนทไดในภาพท 2-2 จะเปนดงน (ส าหรบความถไฟสลบ 50 เฮรตซ) วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน

OO P

1

IV = V - 200 × C

(2-5)

เมอ OV คอ คาความตางศกยเอาตพต (V) PV คอ ระดบแรงดนสงสดจากวงจรเรยงกระแส (1.414 × แรงดน RMS) (V) OI คอ คากระแสโหลดเอาตพต (A) 1C คอ คาความจของตวเกบประจ (F)

2.1.2.3 ตวเกบประจไฟฟาในวงจรกรองกระแส 2.1.2.3.1 การเลอกตวเกบประจทใชในงานวงจรกรองกระแส คาของตวเกบประจทใชในวงจรกรองกระแสของแหลงจายไฟฟาสวนใหญจะมคาสง เมอเทยบกบคาของตวเกบประจอนๆ ทใชในวงจรทถกปอนโดยแหลงจายกระแสไฟฟา แหลงจายไฟฟากระแสตรงแรงดนสงจะใชตวเกบประจอยในยาน 5 ไมโครฟารด ถง 100 ไมโครฟารด (โดยเฉพาะอยางยงเมอใชแบบ RC หรอ LC) ในขณะทแหลงจายกระแสไฟฟาแรงดนต าจะมตวเกบประจในวงจรกรองกระแสอยในยานเกน 500 ไมโครฟารด อาจจะพบตวเกบประจทใชกรองกระแสคา 150,000 ไมโครฟารด ในแหลงจายกระแสไฟของคอมพวเตอรบางตว ในวงจรแหลงจายกระแสไฟฟาบางแหงนนจะซบซอนขนโดยใชอปกรณหลายภาค ซงกอใหเกดการดคปปลง (Decoupling) ในระหวางภาค เพอทจะปองกน การออสซเลตอนเนองมาจากเสนทางของการปอนกลบทไมตองการ สมการทตองการใชเพอค านวณหาคาตวประกอบการกระเพอมทตองการลดลง แตอาจจะไมเพยงพอส าหรบการตดสญญาณไฟกระแสสลบความถต า ส าหรบสญญาณเสยงน นการค านวณหาคาเปอรเซนต ของตวประกอบการกระเพอมท ใชน โดยทวไปกเปนการเพยงพอแตเ มอการตอบสนอง

11

ดานความถต า ของวงจรขยายเสยงเขาใกลยานไฟตรง (ทงทอาจจะเปนระบบเครองมอวดหรอระบบควบคม) อาจจะตองการคาความจไฟฟาทสงขน เพอใหเหมาะสมในการคปปลงโดยอาศยหลกการดงน - ใหการตอบสนองตอความถต าทตองการ - เพอใหเกดการลดคาการกระเพอมตามทตองการ เมอคาตางๆเหลานไมเทากนกใหเลอกใชคาความจคาทสงกวา ในการเลอกคาความจส าหรบการคปปลง ซงจะกอใหคารแอคแตนซเทากบหนงในสบ ของคาความตานทานทความถต าสดของการท างานจะไดสมการ คอ

S

1C = 2×F×(0.1×R ) (2-6)

เมอ

C คอ คาความจของตวเกบประจ (F)

F คอ จดทคาการตอบสนองความถต าโดยก าลงลงลด –3 dB SR คอ ความตานทานของวงจรแหลงจายไฟ ( ) 2.1.2.3.2 อตราทนก าลงและแรงดนใชงานสงสด อตราการทนก าลงของตวเกบประจแบบเลกทรอไลตซงจะตองค านงถงไดแก คาความจและระดบแรงดนทใชงานสงสด (DC working voltage : WVDC) โดยปกตแลวคาความจของตวเกบประจอเลกทรอไลตแบบอล ม เ นยม จะมค าความคลาดเค ลอนจาก –20 เปอ ร เ ซนต ถ ง +100 เปอ ร เ ซนต ถาค า ตวประกอบการกระเพอมหรอการตอบสนองความถนนคอนขางวกฤต กใหเพมคาความจของวงจรกรองกระแสจากทค านวณไดอก 20-30 เปอรเซนต ส าหรบอตราสวนทนแรงดนใชงานสงสดนน โดยปกตจะยอมใหมคาของความคลาดเคลอนไดอก +20 เปอรเซนต ในการออกแบบทไมรดกมนนจะใชงานตวเกบประจในวงจรกรองกระแสทคาความตางศกยสงกวา 80 เปอรเซนต ของคาระดบแรงดนใชงานสงสด นอกจากนยงตองค านงถงวาคาความตางศกยในวงจรอาจจะแปรเปลยนไปประมาณ±20 เปอรเซนต ดงนนจงควรเลอกอตราการทนแรงดนใชงานสงสดอยางนอยสงกวา 40 เปอรเซนต ของคาแรงดนทคาดวาจะเปนจรงในการออกแบบทผดพลาดในการใชอปกรณ ซงท าใหเกดความเสยหายอยางมากกบตวเกบประจทใชในวงจรกรองกระแส กลาวคอ แหลงจายไฟฟากระแสตรงขนาด 200 โวลต ทมการรกษาระดบแรงดนไว ซงในภาครกษาระดบแรงดน ภาคตนๆนน คาความตางศกยทตกครอมภาคกรองกระแสโดยปกตเทากบ +280 โวลต ถาออกแบบใชตวเกบประจแบบอเลกทรอไลตขนาดทนแรงดนไดสงสด 350 โวลต อาจจะเกดการเสยหาย

12

ถาพจารณาดถงคาแรงดนใชงานสงสดเดม 20 เปอรเซนต และคาแรงดนของแหลงจายไฟ (PSV )

สงขนกวาเดม 20 เปอรเซนตจากคาปกต 280โวลต PSV = 280 + 0.2 × 280

= 366 V CV = 350 - 0.2×350

= 280 V ในกรณน ถามตวเกบประจททนแรงดนได 280 โวลต ใชในวงจรทมไฟ 336 โวลตซงตามความจรงแลวตวเกบประจเหลานอาจจะเกดความเคนได จนเกดความเสยหายอยางมากไดในตวอปกรณทคอนขางวกฤต การแกไขกโดยการเปลยนตวเกบประจแบบอเลกทรอไลตขนาดทสามารถทนแรงดนใชงานสงสด 350 โวลต ทงหมดในวงจร มาเปนขนาดทนแรงดนได 450 โวลต โดยม คาความจเทากบคาความจเดม

2.1.2.3.3 การตอตวเกบประจแบบขนาน (ในภาพท 2-4) ในบางกรณจ าเปน ทจะตองรวมคาตวเกบประจเขาดวยกนเพอใหคาความจสงขน เมอตวเกบประจ 2 ตว หรอมากกวาตอขนานกน คาความจรวมจะหามาไดจากสมการดงนคอ

C = C + C + ...CnT 1 2 (2-7)

อตราทนแรงดนใชงานสงสดของตวเกบประจทตอขนานกนน จะเทากบอตราทนแรงดนสงสดของตวเกบประจทต าสดในกลม ตวอยางเชนถาตวเกบประจทมอตราการทนแรงดนสงสด 50 โวลต ตอขนานกบตวเกบประจทมอตราทนแรงดนสงสด 25 โวลต จะไดอตราทนแรงดนสงสด ของตวเกบประจคนเทากบ 25 โวลต

2.1.2.3.4 การตอตวเกบประจแบบอนกรม (ในภาพท 3-5) จะแสดงใหเหนถง ตวเกบประจตอแบบอนกรมกนเพอทจะเพมคาอตราการทนแรงดนสงสด แตวธนจะเปนการลดคาของความจตามกฎการตออนกรมกนของตวเกบประจ สวนใหญแลวตวเกบประจทตออนกรมกน ทคาเทากนคาความจรวมจะเทากบ C/n เมอ C เปนคาความจของแตละตวและ n เปนจ านวนตวทตออนกรมกน ถาตวเกบประจทงหมดมคาความจและอตราการทนแรงดนสงสดเทากนแลว อตราทนแรงดนสงสดเทากบผลรวมของอตราทนแรงดนสงสดแตละตวรวมกน ดงนนถาน าเอาตวเกบประจขนาด 200 ไมโครฟารด อตราการทนแรงดนสงสด 450 โวลตจ านวน 4 ตวมาตออนกรมจะได

13

คาความจรวมเทากบ 50 ไมโครฟารด โดยมอตราการทนแรงดนสงสดเทากบ 1800 โวลต สวนใหญแลวมกจะเหนตวเกบประจตออนกรมกนในวงจรก าลงงานสงๆ เชน ของหลอดสญญากาศ และวงจรขยายสญญาณวทยของนกวทยสมครเลนเปนตน

C1 C2

ภาพท 2-4 การตอตวเกบประจแบบขนาน

1C 1R

2R

DCV

2C

ภาพท 2-5 การตอตวเกบประจแบบอนกรม

2.1.2.3.5 การตอตวตานทานรวม ในบางวงจรจะเหนวามตวตานทานทใชควบคมความสมดลของระดบแรงดน 1R

และ 2R (ในภาพท 2-5) โดยจะตอขนานกบตวเกบประจ

แตละตว ตวตานทานเหลานควรจะมคาความตานทาน ( 0R ) ประมาณ 1,000 โอหมตอโวลต และอตราการทนก าลงงานสงกวา 2

CV / R ยกตวอยางเชน ตวเกบประจมคาแรงดนใชงานสงสด 45 โวลต ดงนน

R = (450 100)

Ω = 45000

14

โดยมอตราทนก าลงสงกวา ( 2450 / 45000 ) หรอ 4.5 วตต จะเลอกใชขนาด 5 วตต กได แตถาใชขนาด 7 วตต หรอ 10 วตต จะเหมาะสมกวา หรอจะเลอกใชอตราการทนก าลงงานคาต า ลงมา เนองจากวาเวลาใชงานแรงดนของแหลงจายกระแสไฟฟา จะต ากวาคาอตราการทนแรงดนสงสดเสมอ โดยปกตแลวไมสามารถรวมคาอตราการทนแรงดนสงสด แตถาความจไมเทากนแลวคาแรงดนตกครอมจะมคาไมเทากน กจะค านวณคารแอคแตนซของตวเกบประจแตละตวทความถของการกระเพอม แลวจงค านวณคาแรงดนตกครอมคารแอคแตนซแตละตวโดยการค านวณ ดวยสมการของการแบงแรงดน ซงอาจจะเปนไปไดทตวเกบประจหนงตวหรอมากกวาจะไดรบแรงดนตกครอมมากกวาตวอน 2.1.2.3.6 ตวเกบประจบายพาส (ในภาพท 2-6) มกพบในแหลงจายไฟฟา ของวงจรขยายก าลงสญญาณความถวทย โดยตวเกบประจแบบอเลกทรอไลตจะไมมความสามารถในการสงผานความถสญญาณวทยหรอความถสง ในงานเหลานจะตองใชตวเกบประจคาสง ส าหรบลดคาการกระเพอม และตวเกบประจแบบเซรามกหรอไมกา ใชส าหรบเหนยวน าความถสงทงไปส าหรบในภาพท 2-6 ตวเกบประจขนาด 2,200ไมโครฟารด ใชส าหรบลดคาการกระเพอมในแหลงจายกระแสไฟฟาและตวเกบประจขนาด0.1 ไมโครฟารด ใชส าหรบเหนยวน าความถสงทงไป

DCV 1C 2C0.1μF2200μF

ภาพท 2-6 การตอตวเกบประจแบบเซรามกสงผานความถสง

2.1.3 วงจรคอนเวอรเตอร (สวตน, 2537, ศรชย, 2541, ประสทธพร, 2538, เศกสทธ, 2539, เศกสทธ, 2543) คอนเวอรเตอรนบเปนสวนส าคญทสดในสวตชงเพาเวอรซพพลาย มหนาทท าการลดทอนแรงดนไฟฟากระแสตรงคาสงลงมาเปนแรงดนไฟตรงคาต า และสามารถคงคาแรงดนได คอนเวอร- เตอรมหลายแบบขนอยกบลกษณะการจดวงจรภายใน โดยคอนเวอรเตอรแตละแบบจะมขอด และขอเสยทแตกตางกนออกไป การจะเลอกใชคอนเวอรเตอรแบบใดส าหรบสวตชงเพาเวอรซพ -พลายนน มขอควรพจารณาจากลกษณะพนฐานของคอนเวอรเตอรแตละแบบดงน คอ

ลกษณะการแยกจากกนทางไฟฟาระหวางอนพตกบเอาตพตของคอนเวอรเตอร

15

คาแรงดนอนพตทจะน ามาใชกบคอนเวอรเตอร คากระแสสงสดทไหลผานเพาเวอรทรานซสเตอรในคอนเวอรเตอรขณะท างาน คาแรงดนสงสดทตกครอมเพาเวอรทรานซสเตอรในคอนเวอรเตอรขณะท างาน การรกษาระดบแรงดนในกรณทคอนเวอรเตอรมเอาตพตหลายคาแรงดน การก าเนดสญญาณรบกวน RFI/EMI ของตวคอนเวอรเตอร

จากขอพจารณาดงกลาว จะท าใหผออกแบบทราบขดจ ากดของคอนเวอรเตอรและประเมนราคาเพอตดสนใจเลอกใชคอนเวอรเตอรแบบใดได ปจจบนไดมการพฒนาคอนเวอรเตอร ในรปแบบตางๆขนมามากมาย ผสนใจอาจหาอานไดจากหนงสอของไครซส (Chrysis) และหนงสอของเพรสเมน (Pressman) แตในโครงงานเลมนจะไดกลาวถงเฉพาะคอนเวอรเตอรทนยมใชเปนหลกในตลาดอตสาหกรรม สวตชงเพาเวอรซพพลาย คอ

ฟลายแบคคอนเวอรเตอร (Flyback Converter) ฟอรเวรดคอนเวอรเตอร (Forward Converter) พช – พลคอนเวอรเตอร (Push-Pull Converter) ฮาลฟ – บรดจคอนเวอรเตอร (Half-Bridge Converter) ฟล – บรดจคอนเวอรเตอร (Full-Bridge Converter)

คอนเวอรเตอรทง 5 แบบน มลกษณะการท างานทไมแตกตางกนจนเกนไปนก และคอนขางงายตอการท าความเขาใจและศกษา คอนเวอร เตอรเหลา นย งสามารถแบงออกไดเปน คอนเวอ รเตอรอกหลายประเภทดวยการเพม เทคนคบางประการใหกบคอนเวอร เตอ ร แตจะไมขอกลาวถง เชนเดยวกนวงจรพนฐานของคอนเวอรเตอรทง 5 แบบ แสดงไวในภาพท 2-7 (ก) ถง (จ)

1Q

OC LR OV

1T

inV

1D

(ก) ฟลายแบคคอนเวอรเตอร ภาพท 2-7 คอนเวอรเตอรชนดตางๆ

16

3D1T

OCLR OV

OL

2D

1D

inV1Q

(ข) ฟอรเวรดคอนเวอรเตอร

inVOC LR OV

1T

1Q 2Q

OL

2D

1D

(ค) พช – พลคอนเวอรเตอร

inV

1T OL1C

2C

OC LR OV

1Q

2Q2D

1D

(ง) ฮาลฟ – บรดจคอนเวอรเตอร ภาพท 2-7 (ตอ) คอนเวอรเตอรชนดตางๆ

17

inV

OL

OC LROV

1Q

2D

1D

2Q

3Q

4Q

(จ) ฟล – บรดจคอนเวอรเตอร ภาพท 2-7 (ตอ) คอนเวอรเตอรชนดตางๆ

ในโครงงานนจะขอกลาวถงเพยงแควงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอร ฟอรเวรดคอนเวอรเตอร (Forward Converter) เหมาะส าหรบสวตชงเพาเวอรซพพลาย ทใหก าลงงานในชวง 100 วตต ถง 200 วตต และถงแมจะมคาใชจายในการสรางมากกวาฟลาย-แบคคอนเวอรเตอร แตเนองจากฟอรเวรดคอนเวอรเตอรมขอไดเปรยบหลายประการทเหนอกวาวงจรฟลายแบคคอนเวอรเตอร ดงนนทก าลงงานสงไมเกน 200 วตต ฟอรเวรดคอนเวอรเตอรจงเปนคอนเวอรเตอรอกแบบหนงทนยมใชในสวตชงเพาเวอรซพพลาย

2.1.3.1 พนฐานการท างานของฟอรเวรดคอนเวอรเตอร วงจรพนฐานของฟอรเวรดคอนเวอรเตอรแสดงไวในภาพท 2-8 พนฐานการท างานของ ฟอรเวรดคอนเวอรเตอรจะแตกตางจากฟลายแบคคอนเวอรเตอร กลาวคอ หมอแปลงในฟอรเวรด -คอนเวอรเตอรจะท าหนาทสงผานพลงงานในชวงทเพาเวอรทรานซสเตอรน ากระแส ตางจาก ฟลายแบคคอนเวอรเตอรซงหมอแปลงจะสะสมพลงงานในชวงทเพาเวอรทรานซสเตอรน ากระแสแลวจงถายเทพลงงานออกไปขณะทเพาเวอรทรานซสเตอรหยดน ากระแส การท างานของวงจร ดงในภาพท 2-8 จะเปนดงน

18

3D1T

OCLR OV

OL

2D

1D

inV1Q

ภาพท 2-8 วงจรพนฐานฟอรเวรดคอนเวอรเตอร

เพาเวอรทรานซสเตอร จะท างานโดยน ากระแสและหยดน ากระแสสลบกนไป เมอ 1Q น ากระแสจะมกระแส PI ไหลผานขดปฐมภม ( pN ) และตวมน เนองจากหมอแปลงถกก าหนดใหขดปฐมภม ( pN ) และขดทตยภม( SN ) พนอยในลกษณะมทศทางเดยวกน ดงนนไดโอด ( 1D ) จงอยในลกษณะถกไบแอสตรงท าใหมกระแสไหลทขดทตยภม( SN ) ผานตวเหนยวน า ( 0L ) ไปยงโหลด ( LR )ไดและมการสะสมพลงงานท 0L สวนไดโอด 2D จะอยในลกษณะถกไบแอสกลบจงไม มการน ากระแสเชนเ ดยวกบไดโอด 3D เ นองจากขดดแมกเนไตซง rN ถกพนไว ในทศทางตรงขามกบขดปฐมภม pN ไดโอด 3D จงอยในลกษณะถกไบแอสกลบ และไมม กระแสไหล เมอ 1Q หยดน ากระแสไดโอด 1D จะอยในลกษณะถกไบแอสกลบและไมมกระแสไหลจากขดทต ยภ ม ( SN ) แ ต ในขณะ เ ดยวกนสนามแม เหล กท เ ก ดข น ใน 0L ยบตวท า ให มการกลบขวแรงดนท 0L ไดโอด 2D จงอยในลกษณะถกไบแอสตรง พลงงานทถกสะสมไวใน 0L จะถกถายเทออกมาท าใหมกระแสไหลผานไดโอด 2D ไปยงตวเกบประจ 0C และโหลด LR ไดกระแสทไหลผานโหลดจงมลกษณะตอเนอง ในขณะท 1Q หยดน ากระแสนเอง สนามแมเหลก ทตกคางภายในหมอแปลงจะมการยบตวและกลบขวแรงดนทขด pN , SN และ rN ไดโอด 3D จะอยในลกษณะถกไบแอสตรงท าให มการถายเทพลงงานท เหลอคาง นออกไปได ขดลวด ดแมกเนไตซง ( SN ) ไดโอด 3D นมความส าคญมาก เพราะถาไมมการถายเทพลงงานทตกคางออกไปจากขดปฐมภม ในขณะท 1Q หยดน ากระแส เมอ 1Q เรมน ากระแสอกครง สนามแมเหลกทหลงเหลออยจะท าให 1Q เปนอนตรายได ในภาพท 2-9 จะแสดงลกษณะของกระแสและแรงดน ทเกดขนภายในวงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอร ส าหรบฟอรเวรดคอนเวอรเตอรเมอวงจรท างานอยในสภาวะคงท คาแรงดนเอาตพตทได จากคอนเวอรเตอรจะเปนไปตามสมการ

19

P S in (sat) ONout D

(N / N )(V - VCE )tV = - V

T (2-8)

2.1.3.2 กระแสเหนยวน าแมเหลกและขดลวดดแมกเนไตซง( rN ) ขณะทตวเพาเวอร -

ทรานซสเตอรน ากระแสและมการสงผานพลงงานนน กระแสทขดปฐมภม ( pN ) ทเกดขนจะแบงออกไดเปนสองสวน คอ กระแสทไหลเนองจากกระแสทจายออกไปจากขดทตยภมและกระแสเหนยวน าแมเหลก (Magnetizing current) ขดลวดปฐมภมจะไมมการสะสมพลงงานจากกระแส ทไหลเพราะขดทตยภมแตจะมการสะสมพลงงานเนองจากกระแสเหนยวน าแมเหลกสนามแมเหลกทเกดขนจากกระแสเหนยวน าแมเหลกภายในแกนของหมอแปลงจะตองถกท าใหลดลงภายในชวงเวลาท 1Q หยดน ากระแส ดงนนในฟอรเวรดคอนเวอรเตอรจงจ าเปนจะตองเพมขดดแมกเนไตซง ( rN ) เขามาทางดานปฐมภมของหมอแปลงเพอถายเทพลงงานสะสมนออกไป การเพมขดลวดเขามานนจะมผลตอแรงดนตกครอม 1Q ขณะหยดน ากระแสดวยเนองจากขณะท rN ท าหนาทถายเทพลงงานและมกระแสไหล แรงดนตกครอม rN จะมคาเทากบแรงดนอนพต inV และจะเกด

แรงดนตกครอมของปฐมภม ( PN ) ในทศทางตรงขามมคาเทากบ pin

r

N× V

N ท าใหแรงดนทตกครอม

1Q มคาเทากบ Pin in

r

NV + × VN

ถาจ านวนรอบ p rN = N แรงดนตกครอม 1Q จะมคาสงถง in2V

จนกวาขด rN จะถายเทพลงงานออกไปจนหมด(กระแสลดลงจนมคาเปนศนย) แรงดนตกครอม 1Q จงกลบคนมาเปน inV ได ในท านองเดยวกน เมอน ากระแสและจ านวนรอบ p rN = N แรงดนทตกครอม 3D จะมคาเทากบ 2 inV ตลอดเวลาท 1Q น ากระแสดวย ภาพท 2-10 จะแสดงลกษณะของกระแสเหนยวน าแมเหลกและกระแสทไหลในขดดแมกเนไตซง ( Nr ) รวมทงแรงดนตกครอม 1Q และ 3D ตามเวลาดวย

20

“ON” “OFF” “ON” “OFF”

D1 D2

BI

CEV

PI

-MagI

D3V

LI

ONt OFFtT

INVIN2V

INVIN2V

ภาพท 2-9 ลกษณะของกระแสและแรงดนทเกดขนในวงจรขณะท างาน

PI

CEV

D3V

D3I

-MagI

INV

INV

IN2V

IN2V

ONt OFFtT

ภาพท 2-10 ลกษณะกระแสเหนยวน าแมเหลกและกระแสจากการถายเทพลงงานของ

ขดดแมกเนไตซงขณะเพาเวอรทรานซสเตอรหยดน ากระแส 2.1.3.3 การออกแบบฟอรเวรดคอนเวอรเตอร 2.1.3.3.1 ก า หนดค า ช ว ง เ วล าน า ก ระแส ส ง สด ON(max)t ในขณะท 1Q

หยดน ากระแสขดดแมกเนไต ( rN ) ซงจะตองถายเทพลงงานทขดปฐมภม( pN ) สะสมไวออกไป

21

จนหมด โดย rN จะใชเวลามากหรอนอยในการถายเทพลงงานขนอยกบพลงงานทถกสะสมอยในขดปฐมภม pN ดงน นจงจ าเปนตองจ ากดชวงเวลาน ากระแสสงสด ON(max)t ของเพาเวอร -ทรานซสเตอร 1Q เอาไว เพอให Nr มเวลามากพอทจะถายเทพลงงานออกไปจนหมดไดทนภายในชวงเวลาท 1Q หยดน ากระแส OFFt ภายในชวงเวลา ถาหากมการถายเทพลงงานออกไปจนหมด

กระแสทไหลในขดดแมกเนไตซงจะมคาลดลงจนเปนศนย จาก di V- = dt L

ดงนน

p in DMag OFF

r r

N (V V )0 I = t

N L

(2-9)

เมอ

MagI คอ คากระแสเหนยวน าแมเหลกทเกดขนทขดปฐมภม มคาเทากบ

in(min) CE(sat)

Mag ON(max)

p

(V V )I = t

L

(2-10)

และคา rL คอ คาความเหนยวน าของขดดแมกเนไตซง ( rN ) ไดจากสมการท (2-9) และ (2-10) โดยก าหนดใหแรงดนตกครอม 1Q และ 3D ขณะน ากระแสมคาเทากน CE DV = V จะไดวา

prON(max) OFF

p r

LNt = t

N L

(2-11)

เนองจาก N Lp P=N Lr r

และแทนคา OFF ONt = T t ในสมการท (2-11) ดงนน

p

ON(max)

r p

Nt = T

N +N

(2-12)

โดยทวไปมกก าหนดใหจ านวนรอบ pN มคาเทากบ rN เพอสะดวกในการพนขดลวด ดงนน ON(max) t จงตองมคาไมเกน 0.5T อยางไรกตามเพอปองกนความผดพลาดจากการพนขดลวดจงควรก าหนดใหมคาเวลาเผอไวประมาณ 20 เปอรเซนตของคาคาบเวลา ดงนน ON(max) t จงไมควร มคาเกน

22

p

ON(max)

r p

Nt = 0.8T

N +N

(2-13)

2.1.3.3.2 อตราสวนของจ านวนรอบ p sN / N และของจ านวนรอบ Np และ Ns

อตราสวนจ านวนรอบของขดปฐมภมและขดทตยภม p SN / N ของหมอแปลงในฟอรเวรด - คอนเวอรเตอร อาจหาไดจากสมการท (2-8) ดงนคอ

in(min) CE(sat) ON(max)p

s out D

V -V tN =

N V +V T (2-14)

เมอก าหนดจ านวนรอบ Np ไดกจะสามารถก าหนดจ านวนรอบ Ns ไดจากสมการท (2-14) และการก าหนดจ านวนรอบของขดปฐมภมท าไดเชนเดยวกบฟลายแบคคอนเวอรเตอรดงน คอ

in(min) ON(max) 8

p

(max) e

V tN 10

B A

(2-15)

2.1.3.3.3 ค านวณคาความเหนยวน าของขดปฐมภม pL ในฟอรเวรดคอน -

เวอรเตอรคาความเหนยวน าของขดปฐมภม pL ไมไดเปนตวก าหนดก าลงเอาตพตทเอาตพต ซงตางจากฟลายแบคคอนเวอรเตอร ส าหรบฟอรเวรดคอนเวอรเตอร คาของ pL จะถกก าหนดโดยคาจ านวนรอบของขดปฐมภม pN และหาไดจาก

2

e p 8

p

4 A NL 10

g

(2-16)

เมอ g คอ ระยะชองอากาศคนแกนเฟอรไรต (mm)

2.1.3.3.4 กระแสสงสดทขดปฐมภม p(PK)I ดงทไดกลาวมาแลววากระแส

ทเกดขนทขดปฐมภมจะเปนผลรวมของกระแสทไหลเนองจากมกระแสไหลทขดทตยภมและกระแสเหนยวน าแมเหลกโดยทวไปแลวฟอรเวรดคอนเวอรเตอรจะถกออกแบบใหท างานในโหมด

23

กระแสตอเนองเปนสวนใหญ ดงนนกระแสทไหลเนองจากมกระแสไหลทขดทตยภมจะมลกษณะ ดงภาพท 2-11 (ก)

ONt OFFtT

PI

PI

P(PK)I

PriI

PriI

.

.

-MagI

ภาพท 2-11 (ก) ลกษณะของกระแสทขดปฐมภม และ (ข) การประมาณลกษณะของกระแส PI

ใหมลกษณะเปนพลสสเหลยม เพอสะดวกในการหาคาสงสดของ PI

ในทนจะสนใจทคากระแสสงสดของ คอ IPri เพอใหงายในการค านวณจะประมาณกระแส

PI ใหมลกษณะรปคลนเปนรปสเหลยมดงภาพท 2-11 (ข) ดงนนกระแสเฉลย Iav จะมคาเทากบ

T

av P0

1I = I tdt

T

P ONI t=

T (2-17)

ดงนนก าลงเฉลยอนพตจะมคาเทากบ

P ON

in in out

I tP = V = ηP

T (2-18)

จากสมการท (2-18) PI จะมคาเทากบ

out

P

in on

P TI =

ηV t (2-19)

คาของกระแสเหนยวน าแมเหลกหาไดจากสมการท (2-10) ดงนนคากระแสสงสดดานปฐมภม

p(PK)I จะมคาเทากบ

24

p(PK) p MagI = I +I

in(min) CE(sat) ON(max)outp(PK)

in(min) ON(max) p

V -V tP +TI = +

ηV t L (2-20)

2.1.3.3.5 เอาตพตโชค 0L เพอใหฟอรเวรดคอนเวอรเตอรคงการท างาน

ในโหมดกระแสตอเนอง การก าหนดคาความเหนยวน าของเอาตพตโชค 0L ทเหมาะสม นบเปนสงจ าเปน คาของ 0L ทต าเกนไปฟอรเวรดคอนเวอรเตอรจะไมสามารถคงการท างานในโหมดกระแสตอเนองทโหลดคาต าๆ และท าใหเกดแรงดนกระเพอมทเอาตพตสง สวนการก าหนด คาของ 0L ใหมคาสงเกนไปเอาตพตโชค จะมขนาดใหญและมราคาแพง และท าใหคอนเวอรเตอรตอบสนองตอโหลดทมการเปลยนแปลงอยางทนททนใดไดชา การก าหนดคาต าสดของเอาตพตโชค 0(min)L จะถกจ ากดไดในสองลกษณะ คอ - คา 0L ทต าสดทจะไมท าใหเกดการท างานในโหมดกระแสไมตอเนองเมอโหลดมคา ต าสด - คา 0L ทต าสดเพอไมใหเกดการกระเพอมของแรงดนทเอาตพต มคาเกนทก าหนด ดงนนเพอไมใหฟอรเวรดคอนเวอรเตอรเปลยนการท างานจากโหมดกระแสตอเนอง เปนการท างานในโหมดกระแสไมตอเนองทกระแสโหลดคาต าสด คาของเอาตพตโชคจะตองมคาเทากบ

in(min)out D

0(min) ON(max)

0(min) in(max)

VV +V1L = T t

2 I V

(2-21)

เมอ 0(min)L คอ คากระแสโหลดคาต าทสดของคอนเวอรเตอร สวนคา 0(min)L ทจะไมท าใหเกดการกระเพอมของแรงดนมคาเกนก าหนดจะค านวณไดจาก

in(min)out D

0(min) ON(max)

ripple in(max)

VV +VL = T t

V V

(2-22)

เมอ ESR คอ คาความตานทานแฝงของตวเกบประจเอาตพต Co ( ) rippleV คอ คาแรงดนกระเพอมสงสดทยอมใหเกดไดทเอาตพต (V)

25

การเลอกคา 0(min)L จะเลอกจากคา 0(min)L ทมากทสดทไดจากสมการท (2-21) และ (2-22)

เปนหลกการก าหนดคาสงสด 0(max)L คาสงสดของเอาตพตโชคจะถกจ ากดดวยคาเวลาคนตว Rt

ของเอาตพตเมอโหลดมการเปลยนแปลงอยางทนททนใด 0(max)L จะหาไดจาก

out D ON(max)

0(max) R

0 ON(max)

V +V T tL = t

ΔI ×2×t

(2-23)

เมอ Rt คอ คาเวลาคนตวตอบสนองการเปลยนแปลงโหลดอยางทนททนใด (s) 0ΔI คอ คากระแสทเกดการเปลยนแปลงอยางทนททนใด (A)

2.1.3.3.6 คาตวเกบประจทของเอาตพต Co ฟอรเวรดคอนเวอรเตอรทจะท างาน

ในโหมดกระแสตอเนอง จะมกระแสไหลผานโหลดในลกษณะตอเนอง ท าใหมคาแรงดนกระเพอม ทเอาตพตคอนขางต า ตวเกบประจเอาตพต Co จงไมจ าเปนตองมคามากนก อยางไรกตามในกรณทโหลดเปนลกษณะพลสหรอเกดการเปลยนแปลงโหลดอยางทนททนใด จะเกดการกระชาก ของกระแสเอาตพตสง ดงนนตวเกบประจทมคาความจต าๆซงมกจะมคา ESR สง จงอาจท าใหเกดการกระเพอมของแรงดนเอาตพตจากแรงดนพงทตกครอม ESR ขณะโหลดมการเปลยนแปลงได โดยคาแรงดนกระเพอมทเกดขนอาจพจารณาไดจาก

ripple 0 V = ESR×ΔI (2-24) เมอ rippleV คอ คาแรงดนกระเพอมทเอาตพตของคอนเวอรเตอร (V) ESR คอ คาความตานทานแฝงของตวเกบประจ oC (Ω)

0 ΔI คอ คากระแสทเปลยนไปเนองจากการเปลยนแปลงโหลดอยางทนททนใด

จะเหนไดวา ถาคา ESR มคาสงถง 50 มลลโอหม และในกรณทมการเปลยนแปลงโหลด อยางทนททนใดโดยมคา oΔI เทากบ 10 แอมป คาแรงดนกระเพอมจะมคาสงถง 500 มลลโวลต ซงอาจเกนขอก าหนดส าหรบการใชงานสวตชงเพาเวอรซพพลายในงานบางประเภท ดงน น การเลอกใชตวเกบประจทเอาตพตจงขนอยกบคา ESR ของมนนนเอง

26

2.1.4 มอสเฟสก าลง (Power MOSFET) จากหลกการพนฐานท าใหทราบวาทรานซสเตอรเปนอปการณประเภทใชกระแส ในการควบคมกลาวคอตองใช BI ในการควบคมกานไหลของ CI ส าหรบมอสเฟสก าลงเปนอปกรณประเภทใชแรงดนในการควบคม 2.1.4.1 ประเภทของมอสเฟต มอสเฟตก าลงเปนอปกรณทม 3 ขวคอซอรส (Source ; S) ขวเดรน (Drain ; D) และเกต (Gate ; G) แบงออกเปน 2 ประเภทคอ มอสเฟตแบบดพลชน (Depletion MOSFET) หรอเรยกวาดมอส-เฟตและ มอสเฟตแบบเอนฮานซเมต (Enhancement MOSFET) หรอเรยกวา “อมอสเฟต” ซงแตละประเภทยงแบงออกเปน 2 แบบคอ แชลแนล N และแชลแนล โครงสรางของดมอสเฟตและอมอสเฟตแบบแชนแนล N แสดงในภาพท 2-12 และภาพท 2-14 ตามล าดบ ประกอบดวยสารกงตวน าชนด P ซงสรางจากซลคอนและเรยกวา แผนผลกฐาน P (P-type substrate) โดยขว D และขว S ตออยกบบรเวณทมกานกระทงหรอโดปใหเปนบรเวณสารกงตวน าชนด N (N-doped region: n+) บรเวณสารกงตวน าชนด N ทงสองสวนนตอกบวสดผวนอกทเปนโลหะ (Metal) โดยมซลคอนได-ออกไซด (SiO2) กนระหวางแชลแนล N และขว G (ซลคอนไดออกไซดเปนฉนวนประเภทไดเลกตรก) ถาแรงดนเกต-ซอรส (VGS) มคาเปนลบอเลกตรอนบางสวนเขาไปในแชลแนล N จะสรางบรเวณปลอดพาหะ (Depletion region) ภายในชนออกไซดท าใหแชลแนลแคบลง ความตานทานจากขวเดรนไปซอรส (RDS) เรมมคาสงเมอ VGS มคาเปนลบเพยงพอใหความกวางของแชลแนลจะหายไป RDS จงมคาสงมาก และไมมกระแสไหลจากขวเดรนไปซอรส นนคอ IDS = 0 ระดบ VGS นเรยกวา แรงดนพนชออฟ (Pinch-off voltage; VP) ในทางตรงกนขาม ถา VGS มคาเปนบวก ความกวางของแชลแนลจะกวางขนเปนผลให IDS มคาเพมขนอนเนองจาก RDS มคาลดลง หลกการทกลาวมาน ใชไดกบดมอสเฟตแบบแชลแนล P โดยขวของ VDS, IDS และ VGS เปลยนเปนขวตรงขามกบกรณดมอสเฟสแบบแชลแนล N โครงสรางของดมอสเฟต และ อมอสเฟตแบบแชลแนล P แสดงในภาพท 2-13 และภาพท 2-15 ตามล าดบ อมอสเฟตแบบแชลแนล N นนไมมแชลแนล ถา VGS เปนบวกแรงเหนยวน าจะดดอเลกตรอนจากแผนผลกฐาน P และรวมไวทผวกายในชนออกไซด ถา VGS มากกวาหรอเทากบแรงดน เทสโฮลต (Threshold voltage; VT) จงไมมกระแสไหหลจากเดรนไปซอรส (IDS) หลกการทกลาวมานใชไดกบอมอสเฟตแบบแชลแนล P โดยใชขวของ VDS, IDS และ VGS

เปลยนเปนขวตรงกนขามกบอมอสเฟตแบบแชลแนล N

27

Drain(D)

Oxide

p-typesubstrate

Metal

N-Channel

D

GS

GSV

DI

DI

DR+n

+n DDV

DR

GSV

DDVGate(G)

Source(S)

ภาพท 2-12 N แชลนอลมอสเฟตแบบดพลชน

Drain(D)

Oxide

n-typesubstrate

Metal

P-ChannelD

GS

GSV

DI

DI

DR+p

+p DDV

DR

GSV

DDVGate(G)

Source(S)

ภาพท 2-13 P แชลนอลมอสเฟตแบบดพลชน

Drain(D)

Oxide

p-typesubstrate

Metal

N-Channel

D

GS

GSV

DI

DI

DR+n

+n DDV

DR

GSV

DDVGate(G)

Source(S)

ภาพท 2-14 N แชลนอลมอสเฟตแบบเอนฮานซเมต

28

Drain(D)

Oxide

n-typesubstrate

Metal

P-Channel

D

GS

GSV

DI

DI

DR+p

+p DDV

DR

GSV

DDVGate(G)

Source(S)

ภาพท 2-15 P แชลนอลมอสเฟตแบบเอนฮานซเมต

2.1.4.2 คณลกษณะของมอสเฟต (MOSFET Characteristic) จากทกลาวมาในตอนตนวา มอสเฟตเปนอปกรณประเภทใชแรงดนเปนตวควบคม และ มอมพแดนซอนพตสงมาก ขวเกตจะดงกระแสรวไหลต ามากเปนนาโนแอมป (nA) และคาความน าถาย-โอน (Transconductance ; mg ) ซงเปนอตราสวนของกระแสเดรน ( DI ) ตอแรงดนเกต ( GV ) เปนตวก าหนดคณลกษณะการถายโอนของมอสเฟต กราฟแสดงคณลกษณะเอาตพตของอมอสเฟตแบบแชลแนล N ดงภาพท 2-16 ซงมบรเวณการท างาน 3 บรเวณคอ - บรเวณคทออฟ (Cutoff Region) เกดขนเมอ GS TV V - บรเวณพนซออฟหรอบรเวณอมตว (Pinch-off or Saturation Region) เกดขนเมอ

DS GS TV V -V - บรเวณทเปนเชงเสน (Linear Region) DS GS TV V -V

ในบรเวณทเปนเชงเสน DI จะเปลยนแปลงตามสดสวนของ DS V และเนองจาก DI มคาสง

ขณะท DV มคาต า อมอสเฟตจงใชบรเวณทเปนเชงเสนนส าหรบใชในการสวตช ส าหรบดมอสเฟต แรงดนเกต (แรงดนอนพต) อาจเปนบวกหรอลบกไดแตอมอสเฟต ตอบสนองกบแรงดนบวกเพยงอยางเดยว ปกตมอสเฟตก าลงมกจะเปนประเภทอมอสเฟต จงขอกลาวถงคณลกษณะของอมอสเฟตเทานน

29

DI

GS2V

GS3V

GS4V

GS1 GS2 GS3 GS4 TV >V >V >V >V

GS1V

DSV

Linear region Pinch-off region

ภาพท 2-16 กราฟแสดงคณลกษณะเอาตพตของอมอสเฟตแบบ N แชลแนล

2.1.4.3 ประโยชนการใชงานมอสเฟสก าลง เนองจากมอสเฟสก าลงมความเรวในการสวตซสงมากเปน นาโนวนาท (ns) จงเหมาะกบ การแปลงผนทมความถสงและก าลงไฟฟาต า แตอยางไรกตาม อมอสเฟตจะมปญหาในการคายประจไฟฟาสถต (Electrostatic discharge) ภายในตวเองจงตองบ ารงรกษาเปนพเศษ นอกจากนการปองกนมอสเฟตก าลงเกดฟอรต แบบลดวงจร (Short circuit fault) ยงท าไดคอนขางยาก 2.1.5 วงจรขบเกต การขบเกตจากทพจารณาลกษณะสมบตในการสวตช อตราการเปลยนแปลงของ DSV และ DI นนเกยวของกบกระแสทเปนผลเกยวเนองกบความเรวของการเกบและการคายประจ ของตวเกบประจระหวางขาเกตและขาซอรตของมอสเฟต ดงนนการออกแบบวงจรควบคมเวลา การสวตชมอสเฟตจงเปนการควบคมแหลงจายกระแสดวยวงจรขบเกต ขอดของความเรวการสวตชทสงเปนการลดก าลงการสญเสยตลอดจนการลดเวลาการเปลยนสภาวะสวตช ซงมผลกบการประยกตใชงานทความถสง แตขอเสยของความเรวการสวตชสงๆ จะมผลเสยตอสญญาณแทรก และรบกวนสง การเพมขนของปญหากระแสยอนกลบทวงผานฟรวลลงไดโอด และเกดแรงดนเกนทเกดจากตวเหนยวน า ซงสงเหลานจะลดลงถามการสวตชต า มอสเฟตมกถกเลอกใชงานความถ

30

การเปนสวตชสงทตองการในงานดานอเลกทรอนกสก าลง เพราะเปนอปกรณทมความสามารถสวตชไดดกวาอปกรณอนๆในการประยกตใชงานทความถสง มอสเฟตนนตองการการกระแสเกต ทมากพอในขนาดประมาณ 1 แอมแปรหรอมากกวาเพอจะใหความเรวในการสวตชสง สญญาณทควบคมมอสเฟตน นโดยปกตจะถกสงจากวงจรลอจกเกตทประกอบไปดวยอปกรณประเภทไอซหรอไมโครโปรเซสเซอร เปนตน สญญาณทไดจากวงจรลอจกนนปกต จะไมสามารถขบมอสเฟตไดโดยตรง เพราะจะตองค านงถงกระแสเกตและขนาดทงการไหลออกและเขาทขาเกต

Vcc

-Vcc

s

+V

(-)V

Comparator(LM311)

1R

2R

ภาพท 2-17 วงจรขบเกตอยางงาย

วงจรขบเกตอยางงายทจะใชกบการควบคมหนงสวตซเพอควบคมกระแสเกตดงภาพท 2-17และหลกเลยงการสญเสยทเกดจากวงจรขบ จะตองมคามาก ภาพท 2-18 (ก) เปนการปรบปรงวงจรในภาพท 2-18(ก) โดยการเพมทรานซสเตอรค NPN และ PNP ซงจะพบวาสามารถอดประจ และคายประจทเกตและซอรสไดอยางรวดเรวในภาพท 2-18 (ข) เปนวงจรขบเกตอกแบบหนงทงาย โดยการใชไอซ บฟเพอรเชน เบอร CD4069, CD4068 ในกรณทไมตองการกระแสทเกตมากนกหรอ DS0026 หรอ UC1707 ซงสามารถจายและผานกระแสไดไมถง 1 แอมแปร

31

Comparator MOSFET

Vcc

R

Q1

Q2

RG

S

(ก)

RG

SVcc

-Vcc IC DS0026Or UC1706/07

MOSFET

(ข) ภาพท 2-18 วงจรขบเกตแบบใชไอซบฟเฟอร

2.1.5.1 การขบมอสเฟต การขบมอสเฟต (Mosfet Driver) เปนสวนทขยายสญญาณเพอทจะไปควบคมการ ON-OFF ของมอสเฟตประกอบดวย 2 สวน คอ Opto Isolator กบสวนทเปน Current Boost Opto Isolator มหนาทแยกไฟแรงสงกบแรงต า โดยใชแสงเปนตวกลางในการเชอมระบบโดยใชแสงทไดไปขบในสวนของ current boost เพอขยายกระแสนนใหมากขน ในสวนของ Driver นนจะใช IC TLP250 เปนตวขบมอสเฟต ซงสามารถพจารณา การท างานของ TLP250 ไดจากวงจรดงภาพท 2-19 และขณะทน าไปตอใชงานตองมการตอตวตานทาน

32

เพอจ ากดกระแสอนพต Opto Isolator ดวย และตองตอตวเกบประจทระหวางขาไฟเลยงทงสองขางเพอลดสญญาณรบกวน

r(T 1)

r(T 2)

CCI

CCV

OV

GND

OV

OI

FI

FV

5

6

7

8

2+

3-

ภาพท 2-19 แสดงวงจรขบมอสเฟต

2.1.6 การรกษาระดบแรงดน เนองจากคอนเวอรเตอรเกอบทกแบบจะคงคาแรงดนเอาตพตไดดวยการควบคมชวงเวลาน ากระแส ONt ของเพาเวอรทรานซสเตอร ดงนนวงจรควบคมการท างานของคอนเวอรเตอรโดยทวไปจงมกนยมใชเทคนคพลสวดทมอดเลชน (Pulse Width Modulation - PWM) เปนหลก การใช PWM เพอควบคมชวงเวลาน ากระแสของเพาเวอรทรานซสเตอรในคอนเวอรเตอร สามารถท าไดสองลกษณะ คอ ควบคมจากแรงดน และควบคมจากกระแส การท างานของวงจรควบคม ในโหมดแรงดน (Voltage Mode Control) จะอาศยการตรวจจบการเปลยนแปลงคาของแรงดน ทเอาตพตมาควบคมชวงเวลาน ากระแสของเพาเวอรทรานซสเตอร เพอการคงคาแรงดนเอาตพต เปนหลก วงจรพนฐานเปนดงภาพท 2-20 จากภาพวงจรควบคมจะอาศยการปอนกลบคาแรงดนทเอาตพตและเปรยบเทยบกบแรงดนอางอง Vref ของวงจร เพอตรวจจบการเปลยนแปลงของแรงดนทเอาตพต คาความแตกตางทได จะถกขยายโดยวงจรขยายความแตกตาง E/A กอนทจะสงตอไปยงวงจร PWM โดยคาแรงดนทไดจากวงจรขยายความแตกตาง E/A ทต าแหนง A จะถกเปรยบเทยบกบแรงดนรปฟนเลอย ทต าแหนง B ของ PWM อกครงหนง เอาตพตทไดจากวงจร PWM จะมลกษณะเปนพลสสเหลยม ซงมคาบเวลาคงทเทากบคาบเวลาของแรงดนรปฟนเลอยและมความกวางของพลสซงเปลยนแปลงไปตามผลมอดแลชนของคาแรงดนทต าแหนง A และ B คาความกวางของพลสนเองทจะเปนตวก าหนดชวงเวลาน ากระแสของเพาเวอรทรานซสเตอรในคอนเวอรเตอร

33

BaseDrive

PWM A

BC

E/A

+ R

R

0

0

OUT+VIN+V

REFV

ภาพท 2-20 แสดงวงจรรกษาระดบโหมดแรงดน

เนองจากคาแรงดนปอนกลบจะถกสงมายงวงจรขยายความแตกตาง E/A ทขาอนเวอรตง ผลตางของแรงดนเอาตพต และแรงดนอางองทจด A จงมลกษณะกลบเฟสอย 180 องศา กลาวคอ เมอแรงดนเอาตพตมคามากขน แรงดนทจด A จะมคาลดลง ความกวางของพลสทเอาตพตของวงจร PWM จงมคาลดลงดวย และชวงเวลาน ากระแสของเพาเวอรทรานซสเตอร ONt กจะมคาลดลง ถาแรงดนเอาตพตมคาลดลง แรงดนทจด A จะมคาเพมขน ความกวางพลสทเอาตพตของวงจร PWM จงมคาเพมขน ONt กจะมคาเพมขน ท าใหคอนเวอรเตอรสามารถคงคาแรงดนเอาตพตไวได ลกษณะรปคลนแรงดนขณะวงจรท างานจะเปนดงภาพท 2-21 ตวอยาง IC ทใชควบคมคอนเวอรเตอรในโหมดควบคมจากแรงดนไดแก MC34060, MC34166 และ TL494 เปนตน

34

T

OUTV

A

B

C

ภาพท 2-21 แสดงวงจรรกษาระดบโหมดแรงดน

2.1.7 การทดสอบแหลงจายไฟ (นรนดรและบ ารง, 2541) แหลงจายก าลงไฟฟาทไดท าการสรางขนมา ตองท าการทดสอบหาคณสมบตของแหลงจายก าลงไฟฟา เพอจะหาวาแหลงจายก าลงไฟฟาน นดหรอไมดอยางไร โดยในการทดสอบน น จะท าการทดสอบคณสมบตทส าคญอย 4 ประการซงประกอบไปดวย ไลนเรกเลชน โหลดเรกเลชน การกระเพอม และ ดรฟต โดยจะกลาวทละหวขอดงนคอ

2.1.7.1 ไลนเรกเลชน (Line Regulation) คอ การทดสอบการเปลยนแปลงแรงดนทางเอาตพตเทยบกบการเปลยนแปลงของแรงดนทางดานอนพตเมอโหลดคงท คดคาเปนเปอรเซนตโดยยงมคานอยยงด ชวงทยอมรบไดจะอยในชวงแรงดนอนพตเปลยนแปลงไมเกน 10 เปอรเซนต ในการจดอปกรณทดสอบจะจดอปกรณทดสอบดงภาพท 2-22 การทดสอบท าไดโดยการวดแรงดนไฟสลบทางดานอนพต (วารแอก) ไปทจดต าสดของชวงใชงานของแหลงจายไฟแลวท าการบนทกคาแรงดนทางเอาตพตทเปลยนแปลงไว จากนนปรบแรงดนไฟสลบไปทแรงดนสงสด ทแหลงจายรบได วดบนทกคาแรงดนเอาตพตทท าการวดได จากนนน าคาทท าการบนทกไว ทงสองคามาค านวณหาคาไลนเรกเลชนจากสมการท (2-25)

35

V V220 Vac

ภาพท 2-22 การจดอปกรณทดสอบไลนเรกเลชน

เปอรเซนตไลนเรกเลชน

oh ol

o

ih il

i

V -V

V= ×100

V -V

V

(2-25)

เมอ

oV คอ แรงดนเอาตพตปกต (V)

ohV คอ แรงดนเอาตพตทเปลยนแปลงสงสด (V)

olV คอ แรงดนเอาตพตทเปลยนแปลงต าสด (V) Vi คอ แรงดนอนพตปกต (V)

ihV คอ แรงดนอนพตทเปลยนแปลงสงสด (V)

ilV คอ แรงดนอนพตทเปลยนแปลงต าสด (V)

ในกรณทแหลงจายไฟทน ามาทดสอบสามารถท าการปรบแรงดนไดกควรท าการวดแรงดน ไลนเรกเลชนตลอดชวงแรงดนทจายออกมา โดยท าการปรบแรงดนไวทคาหนง แลวท าการวด จนครบทกคาแลวน าคามาหาคาเฉลยอกรอบหนง 2.1.7.2 เอาตพตเรกเลชน (Output Regulation) คอการเปลยนแปลงแรงดนทางเอาตพต เมอกระแสโหลดมการเปลยนแปลงในขณะทแรงดนไฟสลบทางอนพตคงท คดเปนคาเปอรเซนต ยงมคานอยยงดเชนเดยวกบไลนเรกเลชน แหลงจายไฟท ดควรมคาโหลดเรกเลชนต ากวา 10 เปอรเซนต และทกระแสสงสดจะถอวาเปนความสามารถในการจายกระแสของแหลงจาย

36

V

A

R1

VR1

ภาพท 2-23 การจดอปกรณเพอทดสอบโหลดเรกเลชน

การจดอปกรณเพอทดสอบโหลดเรกเลชนดงภาพท 2-23 ใหท าการเรมวดแรงดนทางดานเอาตพตตอนขณะทยงไมมโหลดแลวท าการบนทกคาไว จากนนปรบโหลด R1V ใหดงกระแสสงสดของแหลงจายไฟน นวดแรงดนเอาตพตและท าการบนทกคาไว น าคาท งสองทได มาท าการค านวณตามสมการท (2-26)

เอาตพตเรกเลชน o L

o

V V= ×100

V

(2-26)

เมอ

oV คอ แรงดนเอาตพตขณะทไมมโหลด (V)

LV คอ แรงดนเอาตพตเมอโหลดดงกระแสเตมพกด (V)

2.1.7.3 การกระเพอม (Ripple) คอ อตราสวนของตวประกอบไฟสลบทขอยบนไฟตรงโดยคดเปนคาอารเอมเอส (RMS) หรอคา พคทพค (Peak to peak) การวดคาการกระเพอมโดยทวไปจะท าการวดไปพรอมกบการวดคาโหลดเรกเลชน เพราะมการจดเครองมอคลายๆกน เพยงแตเปลยนโวลตมเตอรมาเปนอารเอมเอสมเตอร หรอออสซลโลสโคป โดยการวดจะท าการวด ในขณะทโหลดดงกระแสเตมพกดจะมการกระเพอมสงกวาในขณะทไมมโหลดคาปรกตไมควรเกน 10 เปอรเซนต หรอ 0.1 ของแรงดนเอาตพต

2.1.7.4 ดรฟต คอ การเปลยนแปลงแรงดนทางเอาตพตเมอเปดเครองใชไปนานๆ อนเนองมาจากการเปลยนแปลงสมประสทธทางอณหภมของอปกรณทใชประกอบ เชน ไดโอด ตวเกบประจ ไอซ มอสเฟต ทอาจเสอมไปตามอายการใชงาน หรอแมกระทงสภาพแวดลอมในการใช

37

งานทเปลยนแปลงไป เชน อณหภมแวดลอม การรบกวนจากสนามแมเหลกไฟฟา การวดคาดรฟตจะตองใชเวลาพอสมควรจงจะทราบคาทจะเปนไป

2.2 ทฤษฎไมโครคอนโทรลเลอร (นรนดรและบ ารง, 2541, คมอบอรด ET- PIC STAMP 18F8628) ในสวนนจะกลาวถงทฤษฎทเกยวกบแหลงจายไฟฟาโดยแบงเปนหวขอตางๆดงน 2.2.1 สวนประกอบหลกของไมโครคอนโทรลเลอร ไมโครคอนโทรลเลอร (Microcontroller) มาจากค า 2 ค า ค าหนงคอ ไมโคร (Micro) หมายถงขนาดเลก และค าวาคอนโทรลเลอร (controller) หมายถงตวควบคมหรออปกรณควบคม ดงนน ไมโครคอนโทรลเลอรจงหมายถงอปกรณควบคมขนาดเลก แตในตวอปกรณควบคมขนาดเลกน ไดบรรจความสามารถทคลายคลงกบระบบคอมพวเตอรทคนโดยสวนใหญคนเคย กลาวคอ ภายในไมโครคอนโทรลเลอรไดรวมเอาซพย หนวยความจ าและพอรต ซงเปนสวนประกอบหลกส าคญของระบบคอมพวเตอรเขาไวดวยกน โดยท าการบรรจเขาไวในตวถงเดยวกน โครงสรางโดยทวไป ของไมโครคอนโทรลเลอรนน สามารถแบงออกมาไดเปน 5 สวน ใหญๆ ดงภาพท 2-24

ภาพท 2-24 สวนประกอบหลกของไมโครคอนโทรลเลอร

2.2.1.2 หนวยประมวลผลกลางหรอซพย (CPU: Central Processing Unit) เรยกอก ชอหนงวา โปรเซสเซอร (Processor) หรอ ชป (Chip) นบเปนอปกรณ ทมความส าคญมากทสด ของฮารดแวร เพราะมหนาทในการประมวลผลขอมลทผใชปอนเขามาทางอปกรณอนพต ตามชดค าสง หรอโปรแกรมทผ ใชตองการใชงาน หนวยประมวลผลกลางประกอบดวย

38

สวนส าคญ 3 สวน คอ หนวยค านวณและตรรกะ (Arithmetic & Logical Unit : ALU) หนวยควบคม (Control Unit) และหนวยความจ าหลก (Main Memory)

2.2.1.2 หนวยความจ า (Memory) สามารถแบงออกเปน 2 สวน คอ หนวยความจ าทมไว ส าหรบเกบโปรแกรมหลก (Program Memory) เปรยบเสมอนฮารดดสกของเครองคอมพวเตอร ต งโตะ คอขอมลใดๆท ถก เกบไวใน นจะไมสญหายไปแมไมมไฟเลยง อกสวนหนง คอหนวยความจ าขอมล (Data Memory) ใชเปนเหมอนกระดาษทดในการค านวณของซพย และเปนทพกขอมลชวคราวขณะท างาน แตหากไมมไฟเลยง ขอมลกจะหายไปคลายกบหนวยความแรม (RAM) ในเครองคอมพวเตอรทวไปแตส าหรบไมโครคอนโทรลเลอรสมยใหมหนวยความจ าขอมลจะมทงทเปนหนวยความจ าแรม ซงขอมลจะหายไปเมอไมมไฟเลยง และเปนออพรอม (EEPROM : Erasable Electrically Read-Only Memory) ซงสามารถเกบขอมลไดแมไมมไฟเลยง

2.2.1.3 สวนตดตอกบอปกรณภายนอกหรอพอรต (Port) ม 2 ลกษณะคอ พอรตอนพต (Input Port) และพอรตสงสญญาณหรอพอรตเอาตพต (Output Port) สวนนจะใชในการเชอมตอกบอปกรณภายนอก ถอวาเปนสวนทส าคญมาก ใชรวมกนระหวางพอรตอนพต เพอรบสญญาณอาจจะดวยการกดสวตช เพอน าไปประมวลผลและสงไปพอรตเอาตพตเพอแสดงผล เชน การตดสวาง ของหลอดไฟ เปนตน

2.2.1.4 ชองทางเดนของสญญาณหรอบส (BUS) คอเสนทางการแลกเปลยนสญญาณขอมลระหวางซพย หนวยความจ า และพอรต เปนลกษณะของสายสญญาณจ านวนมากอยภายในตวไมโครคอนโทรลเลอร โดยแบงเปนบสขอมล (Data Bus) บสแอดเดรส (Address Bus) และบสควบคม (Control Bus) บสขอมลเปนสายสญญาณทบรรจขอมล เพอการประมวลผลทงหมด ขนาดของบสจะขนอยกบความสามารถการประมวลผลของซพย ส าหรบในงานทวๆไป ขนาดของบสขอมล จะเปน 8 บต และในปจจบนไดมการพฒนาขนมาจนถง 16, 32 และ 64 บต บสแอดเดรส เปนสายสญญาณทบรรจคาต าแหนงของหนวยความจ า โดยการตดตอกบหนวยความจ านนซพย ตองก าหนดต าแหนงทตองการอานหรอเขยนกอน ดงนนจ านวนสายสญญาณของแอดเดรสจงตองม จ านวนมาก ยงมากเทาไหรกจะเปนการแสดงขนาดของหนวยความจ าทไมโครคอนโทรลเลอร สามารถตดตอได โดยสามารถค านวณไดจากจ านวนแอดเดรสของหนวยความจ า = 2 ยกก าลง n ( n คอจ านวนของเสนทาง ) ยกตวอยาง ไมโครคอนโทรลเลอรตวหนงมสายแอดเดรส 10 เสน ดงนน ไมโครคอนโทรลเลอรตวน สามารถตดตอกบหนวยความจ าได 2 ยกก าลง 10 = 1,024 ต าแหนง หากตองการทราบความจของหนวยความจ าจรงๆ จะตองทราบถงขนาดของบสขอมลกอนวาเปนเทาใด หากเปน 8 บต ความจของหนวยความจ าทมสายแอดเดรส 10 เสน จะเทากบ 8x1024 = 8,192 บต และ 1 กโลไบต เทากบ 1,024 ไบต ดงนนไมโครคอนโทรลเลอรดงกลาวจงม

39

ความจของหนวยความจ าเทากบ 8,192 บต หรอ 1,024 ไบต หรอ 1 กโลไบต บสควบคม เปนกลมของสายสญญาณควบคมการตดตอทงหมดของซพยกบหนวยความจ า และพอรตส าหรบสายสญญาณเลอกควบคมหลกไดแก สายสญญาณเลอกอาน-เขยนหนวยความจ า สายสญญาณเลอกอาน-เขยน ขอมลกบพอรต

2.2.1.5 วงจรก าเนดสญญาณนาฬกา นบเปนวงจรสวนประกอบทส าคญมากอกสวนหนงเนองจากการท างานทเกดขนในตวไมโครคอนโทรลเลอรจะขนอยกบการก าหนดจงหวะนาฬกาหากสญญาณนาฬกามความถสงจงหวะการท างานกจะสามารถท าไดถขน สงผลใหการท างานของไมโครคอนโทรลเลอรตวนนมความเรวในการประมวลผลสงตามไปดวย โครงงานนไดเลอกใชบอรด ET- PIC STAMP 18F8628 เปนผลตภณฑของบรษท อทท(ETT) ซงใชไมโครคอนโทรลเลอร PIC18F8628 โดยมรายละเอยดดงตอไปน 2.2.2 คณสมบตของบอรด (คมอการใชงาน ET- PIC STAMP 18F8628) - MCU เบอร PIC18F8722 ขนาด 80pin TQFP Typ - หนวยความจ าแบบ Flash 128 KByte, RAM 3936 Byte, EEPROM 1024 Byte - ฟงกชนภายในตว MCU A-To-D ขนาด 12 Bits 16 CH, Timer/Counter, PWM, Watch DOG - Run X'Tal on Board 10MHz สามารถตงให Run ไดถง 40MHz ไดในตว MCU จาก X'Tal 10 MHz - จ านวน I/O Port ใชงาน 70 Bit - RJ-11 (ICD2) ใชดาวนโหลดโปรแกรมเขาตว MCU ดวยชด ET-PGM PIC USB V1 หรอ V1 Plus พรอมสวทช (SW) เลอกโหมด (Mode) การท างาน - RS232 Port 2 ชอง ขวตอ 4 Pin ETT (ICL3232 on Board) - ขวตอออกใชงานจากบอรดเปน Pin Header ระยะหางของขา 2.54 mm ดานละ 34 Pin 2 ดาน (68 Pin) - Power Supply 5VDC, 2 Pin Power Input - PCB ขนาด 8.8 x 4.8 cm.

40

ตารางท 2-1 แสดงคณสมบตของบอรด ET- PIC STAMP 18F8628 คณสมบต PIC18F8628

Operating Frequency DC – 40 MHz Program Memory (Bytes) 96K Data Memory (Bytes) 3936 Data EEPROM Memory (Bytes) 1024 Interrupt Sources 29 I/O Ports Ports A, B, C, D, E,F, G, H, J Timers 5 Capture/Compare/PWM Modules 2 Enhanced Capture/Compare/PWM Modules 3 Enhanced USART 2 Serial Communications MSSP,Enhanced USART Parallel Communications (PSP) Yes 12-bit Analog-to-Digital Module 16 Input Channels Resets (and Delays) POR, BOR,RESET Instruction,

Stack Full, Stack Underflow (PWRT, OST), MCLR (optional), WDT

Programmable High/Low-Voltage Detect Yes Programmable Brown-out Reset Yes Instruction Set 75 Instructions;

83 with Extended Instruction Set enabled

Packages 80-pin TQFP

41

+5V RX

DTX

DGN

D

+5V GN

D

+5V RX

DTX

DGN

D

1 RE7RE6RE5RE4RE3RE2RE1RE0RG0RG3RG4

RF7RF6RF5RF4RF3RF2RF1RF0RH7RH6RH5RH4RH3RH2RH1RH0RA0RA1RA2RA3RA4

RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7RB0RB1RB2RB3RB4RB5RB6RB7RJ0RJ1RJ2RJ3RJ4RJ5RJ6RJ7RC7RC6RC5RC4RC3RC2RC1RC0

GND

+5V

RA5

PWRPGMRUN

PGM

RUN

MODE

68

3534

PIC 18F8628

PIN1

RESET ICD2

10MHz

RC6

RC7

RS232

RS232 – CH1 RS232 – CH2

MCLR

ภาพท 2-25 ต าแหนงการจดขาของบอรด ET- PIC STAMP 18F8628

42

2.3 การแปลงสญญาณดจตอลและสญญาณแอนะลอก (นรนดรและบ ารง,2541,คมอไอซ DAC7802 , คมอไอซ MCP4922) สญญาณในระบบไฟฟามสญญาณพนฐานอย 2 แบบ คอ สญญาณดจตอล และสญญาณ แอนะลอก สญญาณแอนะลอก หมายถงสญญาณทมการเปลยนแปลงอยางตอเนอง แตสญญาณดจตอลเปนสญญาณทมการเปลยนแปลงของสญญาณ 2 ระดบ โดยก าหนดใหเปน “0” และ “1” ในลกษณะของเลขฐาน 2 (BINARY) สญญาณตางๆในระบบไมโครคอนโทรลเลอรกใชรปแบบของสญญาณดจตอล ดงนนในการน าไมโครคอนโทรลเลอรไปตอกบอปกรณภายนอกทมการรบและสงขอมลโดยใชสญญาณแอนะลอก ตองมการแปลงสญญาณดจตอลจากไมโครคอนโทรลเลอรใหเปนสญญาณแอนะลอก (Digital to Analog Conversion : DAC) เพอสงไปยงอปกรณภายนอกและแปลงสญญาณแอนะลอกจากอปกรณภายนอกใหเปนสญญาณดจตอล (Analog to Digital Conversion :ADC) เพอใหไมโครคอนโทรลเลอรสามารถรบขอ มลสญญาณ แอนะลอก ทท าการปอนกลบตางๆ 2.3.1 การเปลยนสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอก(Digital to Analog Conversion:DAC) ไมโครคอนโทรลเลอรจะสงขอมลออกไปทพอรตเอาตพตแบบขนานและสงสญญาณ ไปใหกบอปกรณทท าหนาทแปลงสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอกนน หลกการเบองตน ของการแปลงสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอกน นอาศยหลกการงายๆ คอ ต าแหนง ของเลขฐาน 2 ทคดตามความส าคญของบต จะตองมคาเทากบระดบของสญญาณแอนะลอก (V) ทเกดขน เชน บต 0 จะมคาของแรงดนเทากบ 20 = 1*V บตท 1 จะมคาแรงดนเทากบ 21=2*V บตท 2 มคาระดบแรงดนเทากบ 22 = 4*V และบตท n จะมคาระดบแรงดนเทากบ 2n*V โวลต วงจรพนฐานของการแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกทนยมใชมอย 2 แบบ คอ WEIGHTED-RESISTER DAC และ R-2R LADDER DAC โดยในโครงงานน ใชการแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกแบบ R-2R LADDER DAC จงขอกลาวถงเพยงแบบเดยว วงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกแบบ R-2R LADDER DAC จะใชความตานทานเพยงสองคามาตอเปนระบบการท างานทเรยกวา R-2R LADDER โดยคาความตานทานสองคาน จะมคาความแตกตางกนเทาตว ซงการไหลของกระแสจากขอมลทบตตางๆมาทเอาตพตจะมคา ตามความส าคญของบต วงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกแบบ R-2R LADDER DAC แสดงไวดงภาพท 2-26

43

+5V

R

R

R

R

R

R

R

R

2R

2R

2R

2R

2R

2R

2R

2R

2R

2R

0D

1D

2D

3D

4D

5D

6D

7D

8D

refV

outV

ภาพท 2-26 วงจร DAC แบบ R-2R LADDER ขนาด 8 บต

แรงดนเอาตพตทไดจากวงจร R-2R LADDER นตองผานวงจรบฟเฟอรกอน โดยปกตใช ออฟ-แอมป เพราะวาออฟ-แอมปน นมคาอนพตอมพแดนซสงมากจงไมโหลดวงจรแลดเดอร(LADDER) ท าใหเกดคาผดพลาดนอย แรงดนเอาตพตของวงจร R-2R LADDER ขนาด 8 บตสามารถค านวณหาไดจากสมการตอไปน

out ref

D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0V =V × + + + + + + +

2 4 8 16 32 64 128 256

(2-27)

เมอ D0 - D7 แทนสญญาณดจตอลทมคาเปน 0 หรอ 1 ตามขอมล outV แทนสญญาณแอนะลอกทไดจากเอาตพต (V) refV แทนแรงดนอางอง (V)

44

คาแรงดนเอาตพตของวงจร DAC แตละ STEP ( stepV ) สามารถค านวณหาคาไดแนนอนตามคาบตต าสด (1 LSB) ดงสมการท (2-28)

ref

step

VV =

256 (2-28)

ในโครงงานนจะใช DAC แบบ R-2R Ladder ซงวงจรส าหรบเปลยนสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอก จะถกรวมอยในอปกรณตวเดยว เปนไอซเบอร MCP4922 ซงเปนผลตภณฑของบรษท Microchip เปนตวแปลงสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอก ซงเปนไอซเปลยนสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกแบบ 12 บต สาเหตทเลอกใชเนองจากมการรองรบโมดล SPI ซงท าใหสามารถรบสงขอมลกบไมโครคอนโทรลเลอรไดเพยงใชพอรตสงขอมลเพยงพอรตเดยว และมการแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกถง 2 แชนแนลภายในตวเดยว สามารถทจะเลอกใชเพยงแชนแนลเดยวหรอใชพรอมกนทง 2 แชนแนลได

OUTA

GND

GND

OUTB

GND

OUTA

GND

OUTB

0.1 0.1 10k

10k1

10k 10k0.1

REF-B

MCP4922

10k10k10k

ENA/DIS PWR

560

100uF/16

GNDGNDGNDGND

+VCCCS#

SCKSDI

LDAC#SHDN#

ภาพท 2-27 Module ET-MINI MCP4922 DAC 12 BIT*2CH

45

2.3.1.1 หนาทขาสญญาณบนบอรด - ขา +Vcc และ GND ใชตอเขากบไฟเลยง และ กราวดของไมโครคอนโทรลเลอรทใชควบคม ซงรองรบแรงดนไดตงแต 2.7V-5.5V - ขา CS -Chip select Input จะท างานทลอจก Low เพอทจะใชงานสญญาณนาฬกาและขอมล - ขา SCK จะเปนขาส าหรบรบสญญาณนาฬกา (SPI) จากภายนอกเขามา - ขา SDI เปนขา Data ส าหรบรบขอมลแบบอนกรมจากภายนอกเขามา - ขา LDAC จะท างานทลอจก Low ซงจะท าหนาทโหลดขอมลทถกแปลงคาแลวออกไป ทขาเอาตพต - ขา SHDN จะท างานทลอจก Low ท าหนาท Shutdown วงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกใหอยในโหมด Standby ในสภาวะใชงานปกตจะตองใหเปนลอจก High - ขา OUTA และ OUTB เปนขาเอาตพตส าหรบตอสญญาณแอนะลอกทไดไปใชงาน - VR REF-A และ REF-B ใชส าหรบปรบแรงดนอางองให แชนแนล A และ B ตามล าดบ โดยแรงดนอางองนจะปรบไดท 0 ถง +Vcc 2.3.1.2 รปแบบการสงขอมล (SPI Serial Interface) ส าหรบโมดลนผใชจะตองสงขอมลอนพตแบบดจตอลใหกบโมดลในลกษณะของการสงขอมลแบบอนกรม (SPI) โดยจะมการสงค าสงและสงขอมลไปดวยกนครงละ 16 บต (2 ไบท) ตอการแปลงสญญาณดจตอล 1 คา โดยมรปแบบแสดงในตารางท 2-2 ตารางท 2-2 แสดงรปแบบการสงค าสงและขอมล

Upper Half : Bit15 Bit14 Bit13 Bit12 Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 A/B BUF GA SHDN D11 D10 D9 D8

Lower Half : Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

Bit 15 A / B : ADAC

หรอ BDAC Select bit ส าหรบเลอก แซนแนล

1 = Write to BDAC ใชงานเอาตพตแชนแนล B 0 = Write to ADAC ใชงานเอาตพตแชนแนล A

46

Bit 14 BUF: Vref Input Buffer Control bit ส าหรบก าหนดใหแรงดนอางองทรบเขามาผานบฟเฟอรหรอไมผานบฟเฟอร - 1 = Buffered ใหแรงดนอางองทรบเขามาผานบฟเฟอรภายในของ MCP4922 - 0 = Unbuffered ใหแรงดนอางองทรบเขามาไมผานบฟเฟอรภายในของ MCP4922 Bit13 GA : Output Gain Select bit ส าหรบเลอกเกณฑขยายของสญญาณเอาตพต - 1 = 1x จะได Vout = Vref * D/4096 - 0 = 2x จะได Vout = 2 * Vref * D/4096 เมอ D = คาของอนพตดจตอลฐาน 10 (D0-D11) Bit12 SHDN : Output Power down Control bit ใช ก าหนดโหมด Shutdown ใหกบวงจรแปลงสญญาณดจตอล - 1 = Output Power Down Control bit: บฟเฟอรเอาตพตท างานปกตวงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกท างาน - 0 = Output buffer disabled, Output high impedance: บฟเฟอรเอาตพตไมท างานวงจรแปลงสญญาณดจตอลเปลยนเปนโหมด Standby Bit 11-0 D11-D0: DAC Data bits ขอมลดจตอล 12 บต ซงมคาอยระหวาง 0 - 4096

ขนตอนในการสงขอมลและค าสงสามารถพจารณาไดจากภาพท 2-29 คอเรมตน ตองก าหนดใหขา CS และ LDAC เปน 1 คางไว เมอจะท าการเขยนค าสงและสงขอมล จะตองก าหนดใหขา CS = ‘0’ แลวตามดวย การสงงานสญญาณนาฬกาแบบ 4 บต และ ขอมล 12 บต ตามล าดบ ขอมลกจะถกสงออกไปทขา SDI โดยเรมสงบต 15 ออกไปเปนบตแรก หลงจากสงขอมลครบ 16 บต กก าหนดใหขา CS = ‘1’ แลวจงสงสญญาณ Latch (จาก 0 เปน 1) ไปทขา LDAC สญญาณ ดจตอลท ถกแปลงเปนสญญาณแอนะลอก และจะถกสงออกมาทขาเอาตพตในแชนแนล ทผใชก าหนดไว ซงระดบแรงดนทออกมากจะมคาใกลเคยงกบคาทค านวณจากสตรขางตน จากบอรด ถาขา CS ,SCL และ SDI ไมไดถก Pull Up จากภายนอกบอรดไว ผใชจะตองตอจมเปอร บนบอรดมาทางดาน ENA ดวย เพอท าการ Pull Up ใหกบขาสญญาณทง 3 ขา

47

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

CS

SCK

SDI

Vout

LDAC

A / B BUF GA SHDN D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0Config bits 12 data bits

(mode 1,1)(mode 0,0)

ภาพท 2-28 รปแบบการสงขอมล (SPI Serial Interface) ของไอซ MCP4922

2.3.2 การแปลงสญญาณแอนะลอกเปนสญญาณดจตอล (Analog to Digital Conversion: ADC)

การแปลงสญญาณในลกษณะนท าไดหลายวธ แตนยมมากม 2 วธคอ แบบแรมพ (RAMP ADC) และแบบการประมาณคา (APPROXIMATION ADC) ซงทง 2 วธใชการแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกและวงจรเปรยบเทยบโดยไมโครคอนโทรลเลอรจะสงขอมลมายงวงจร แปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกเพอแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอก และน าสญญาณแอนะลอกทไดมาเปรยบเทยบสญญาณแอนะลอกอนพต ดงแสดงในภาพท 2-29

DATA FROMMICROPROCESSER

DAC

COMPARATOR

ANALOG INPUT VOLTAGE

TO MICROPROCESSER

ภาพท 2-29 หลกการแปลงสญญาณแอนะลอกเปนสญญาณดจตอล

ในโครงงานนจะใชโมดลแปลงสญญาณแอนะลอก ทอยภายในไมโครคอนโทรลเลอร ซงเปนการแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลแบบการประมาณคา จงขอกลาวถงเฉพาะการแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลชนดนเทานน ขนตอนในการท างานของการแปลงสญญาณ แบบการประมาณคาเชงส าเรจ (SUCCESSIVE APPROXIMATION ADC) จะมการท างานโดยใชวงจรออฟ-แอมป เปรยบเทยบคาตวแปร (OP-AMP COMPARATOR) จะเปรยบเทยบคาแรงดนระหวางแรงดนจากแอนะลอกอนพตกบแรงดนทไมโครคอนโทรลเลอรสรางขนผานวงจรแปลงสญญาณ

48

ดจตอลเปนแอนะลอกโดยคาของการเปลยนแปลงจะถกสงไปยงอนพตพอรตของไมโคร -คอนโทรลเลอรเพอดวาคาทสรางขนโดยประมาณนนมากกวาหรอนอยกวาคาจากแอนะลอก อนพตเพอท าการเปลยนแปลงคาใหวงเขาสจดทตองการโดยการเปลยนแปลงคาในการแปลงสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอกของวงจรวงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอก คอ จะท าการแปลงขอมลดจตอลบตสง (Most Significant Bit) กอนแลวเปรยบเทยบกบวงจรแอนะลอกทเขามา ถาเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบมคาเปน “1” แสดงวาสญญาณจากวงจรแปลงสญญาณดจตอล เปนแอนะลอกมคาสงกวาสญญาณแอนะลอกทเขามากจะรเซตบตนน และถาเอาตพตของวงจรเปรยบเทยบมคาเปน “0” แสดงวาสญญาณจากวงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกมคานอยกวาสญญาณแอนะลอกทเขามากจะเซตบตนน และใหบตถดมาเปน “1” แลวแปลงขอมลดจตอลเพอเปรยบเทยบกบสญญาณแอนะลอกทเขามาจนครบ 8 บต กจะไดสญญาณดจตอลทใกลเคยง กบสญญาณแอนะลอกทเขามามากทสดเทาทจะท าได ดงแสดงในภาพท 2-30 ตารางท 2-3 ตวอยางการแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอล ตวอยางใหแรงดนทเขามาทางดานอนพตมคา 2V การแปลงสญญาณมขนตอนดงน

STEP คาทปอนให DAC คาทไดจากการเปรยบเทยบ เซต/รเซต BIT 1 10000000 (2.500 V) 1 รเซต BIT 7 2 01000000 (1.250 V) 0 รเซต BIT 6 3 01100000 (1.780 V) 0 รเซต BIT 5 4 01110000 (2.180 V) 1 รเซต BIT 4 5 01101000 (2.030 V) 1 รเซต BIT 3 6 01100100 (1.950 V) 0 รเซต BIT 2 7 01100110 (1.992 V) 0 รเซต BIT 1 8 01100111 (2.080 V) 1 รเซต BIT 0

ดงนนคาทได คอ 01100110 = 1.992 V ซงจะเหนวาใกลเคยงกบ 2 โวลต

49

0D

1D

2D

3D

4D

5D

6D

7D

8D

R

R

R

R

R

R

R

R

2R

+15V

-15V

+5V10k

10k

10M 1k

+5VANALOG

INPUT

COMPARATOR

ภาพท 2-30 วงจรเปรยบเทยบแรงดนอนพตกบแรงดนทท าการประมาณคา

2.4 หลกการของชดปอนค าสง (คมอ ET-TOUCH PAD 4x4)

1 2 3 DEL

4 5 6

7 8 9

0 MENU ENTERFUN2ND

ภาพท 2-31 รปแบบการจดวางชดปอนค าสง

50

2.4.1 การใชงานและหลกการ การอานคารหสของแปนแบบเลขฐาน 2 BCD8421คาเรมตนเมอจายไฟเลยงใหบอรด แอลอดของแปนจะตด วงจากแปน 1 ไลวนเปนรปกนหอย พรอมกบสงปดในขณะทแอลอดวง และท ตวเชอมตอ 8 ขา จะถกตงคาไวดงน ขา ST# = 1 ; ขา P#R = 1 ขา 8 = 0 ; ขา 4 = 0 ; ขา 2 = 0 ; ขา 1 = 0 กรณกดแปน เมอผใชกดแปนใดๆ หนงแปนทตวเชอมตอ 8 ขา จะมการเปลยนแปลงคาสถานะตางๆ โดยเรยงล าดบดงน - ขา ST# (เปนสญญาณสโตรป) จะเปลยนสถานะลอจกจาก 1 ไปเปน 0 เปนเวลา 10 มลล-เซคคน จากนนจะกลบมาเปน 1 อตโนมต ตามภาพท 2-32 - ขา P#R (เปนสญญาณการ กด หรอ ปลอยแปน) จะเปลยนสถานะลอจกจาก 1 ไปเปน 0 คางไวตลอดทแปนยงถกกดอย ตามภาพท 2-32 - ขา BCD 8,4,2,1 จะมการเปลยนสถานะตามคารหสแปนของแปนทกดลาสดออกมาคางไวตามตารางท 2-4 ในกรณทใชแปน F ท าหนาทเปนแปนรวมเพอกดรวมกบแปนอนๆ เรมตนเมอกดแปน F สถานการณเปลยนแปลงของขาตางๆ ทเกดขน กจะเปนไปตามล าดบ 1 ถง 3 ทกลาวไวขางตน จากนนเมอกดแปนท 2 เปนแปนใดๆกตาม ในขณะทแปน F ยงคงกดคางอย ทขา ST# กจะเปนไปตาม ล าดบท 1 เชนเดม สวนขา P#R กจะยงคงเปนลอจก 0 คางอยไมมการเปลยนแปลง ดงนนเวลาตรวจสอบการกดแปนท 2 ใหตรวจสอบจากการเปลยนแปลงของสญญาณ ST# เมอแปน ท 2 ถกกด คารหสของแปนทขา BCD8421 กจะเปลยนไปตามคาของแปนทมการกดลาสด กรณปลอย (Release) แปน เมอผใชปลอยแปนใดๆ ทกดอยทตวเชอมตอ 8 ขา กจะมการเปลยนแปลงคาสถานะตางๆ โดยเรยงล าดบดงน - ขา ST# (เปนสญญาณ Strobe) จะเปลยนสถานะ logic จาก 1 ไปเปน 0 เปนเวลา 10 ms จากนนจะกลบมาเปน 1 อตโนมต ตามภาพท 2-33 ซงเหมอนกบตอนกดแปน - ขา P#R (เปนสญญาณการ กด หรอ ปลอยแปน) จะเปลยนสถานะลอจกจาก 0 ไปเปน 1 คางไวตลอดทยงไมมการกดแปนใหม ตามภาพท 2-33 - ขา BCD8,4,2,1 จะมการเปลยนสถานะตามคารหสของแปนของแปนทปลอยลาสดออกมาคางไวในกรณทใชแปน F ท าหนาทเปนแปนรวม เพอกดรวมกบแปนอนๆ หลงจากทมการกดแปน F และแปนรวมอนๆ ไปแลว เมอปลอยแปนใดกไดเปนแปนแรก สถานการณเปลยนแปลงของขา ST# กจะเปนไปตามล าดบท 1 เชนเดม สวนขา P#R กจะยงคงมสถานะเปนลอจก 0 คางอยไมม

51

การเปลยนแปลงเนองจากยงมแปนถกกดอยอก 1 แปนสวนขา BCD8421 กจะมการเปลยนแปลงคา รหสของแปนเปนไปตามแปนทปลอยขณะนน ตอมาเมอปลอยแปนท 2 สถานการณเปลยนแปลงของขาตางๆ กจะเปนไปตามล าดบท 1 ถง 3 ตามทกลาวไปขางตน ดงนนจะเหนวาในการตรวจสอบสถานการณปลอยแปนจะอาศยการตรวจสอบ สญญาณ ST# และตรวจสอบวาแปนใดถกปลอย โดยการอานคารหสของแปนสวนสญญาณ P#R จะใชตรวจสอบวาไมมการกดแปนใดๆแลว

Time

Time

Release KeyPress KeyRelease KeyLogic

ST#

P#/R

1

0

1

0

10 mS 10 mS

ภาพท 2-33 ไดอะแกรมเวลาของสญญาณ ST# และ P#R เมอ กด และ ปลอยแปน

ตารางท 2-4 KEY CODE ของ ET-TOUCH PAD 4x4

KEY

Binary MODE BCD 8421 KEY CODE

8 4 2 1 HEX 1 0 0 0 1 0x01 2 0 0 1 0 0x02 3 0 0 1 1 0x03 4 0 1 0 0 0x04 5 0 1 0 1 0x05 6 0 1 1 0 0x06 7 0 1 1 1 0x07 8 1 0 0 0 0x08 9 1 0 0 1 0x09 0 0 0 0 0 0x00

52

ตารางท 2-4 (ตอ) KEY CODE ของ ET-TOUCH PAD 4x4

KEY

Binary MODE BCD 8421 KEY CODE

8 4 2 1 HEX A 1 0 1 0 0x0A B 1 0 1 1 0x0B C 1 1 0 0 0x0C D 1 1 0 1 0x0D E 1 1 1 0 0x0E F 1 1 1 1 0x0F

บทท 3 ขนตอนและวธการด าเนนการ

ในการปฏบตงานใหส าเรจไดตามเปาหมายและภายในเวลาทก าหนดน น จ าเปนตองม การวางแผนโครงงานกอน เพอใหทราบแนวทางและขนตอนในการปฏบตงานทถกตอง ซงการพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอรมขนตอน และวธด าเนนงานดงตอไปน 3.1 การวางแผนด าเนนงาน 3.2 การศกษาขอมล 3.3 ออกแบบสรางวงจรในสวนของฮารดแวร 3.4 ออกแบบและเขยนโปรแกรมควบคมการท างานของระบบ 3.5 ออกแบบและสรางกลองของเครอง 3.6 จดท าปรญญานพนธ 3.1 การวางแผนด าเนนงาน แผนผงการด าเนนงานของโครงการการพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณ ทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอร เปนการแสดงขนตอนในการด าเนนงานโดยสรป เพอใหเหนภาพรวมในการด าเนนงานการจดท าโครงงาน โดยแผนผงของขนตอนการด าเนนงานไดก าหนดไวดงภาพท 3-1

54

1

ภาพท 3-1 แผนผงขนตอนในการด าเนนงาน

55

1

ภาพท 3-1 (ตอ) แผนผงขนตอนในการด าเนนงาน

3.2 ศกษาและรวบรวมขอมล จากการศกษาในหลกการและทฤษฎของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงในบทท 2 ถงหลกการของการท างานตางๆของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตช การควบคมแรงดนใหคงท การใชไมโครคอนโทรลเลอรเขามาท าการควบคมแรงดนใหคงท สามารถสรปเปนหลกการคราวๆไดดงน การใชงานไมโครคอนโทรลเลอรเขามาท าการควบคมการท างานของวงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนสญญาณแอนะลอก เพอสรางแรงดนอางองใหกบชดสรางแรงดนทางดานเอาตพต จากนนใชวงจรแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลเพอปอนกลบแรงดนและกระแสทางดานเอาตพตเพอแจงใหไมโครคอนโทรลเลอรทราบ และท าการควบคมแรงดนและกระแสทางดานเอาตพตใหไดคาทตองการของผใชงาน โดยอาศยการสงงานผานทางแปนพมพและท าการแสดงผลผานทางจอแสดงผล (LCD)

56

3.3 ออกแบบสรางวงจรในสวนของฮารดแวร ในการออกแบบวงจรในสวนของฮารดแวรนหลงจากไดท าการศกษาและรวบรวมขอมลตางๆแลว ท าใหทราบสวนประกอบส าคญตางๆของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร เพอใชงานในหองทดลอง และไดสรปออกมา เปนบลอกไดอะแกรมไดดงภาพท 3-2

LCD

PIC

18F8628

AC INPUT +

-GND

ภาพท 3-2 บลอกไดอะแกรมของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวย ไมโครคอนโทรลเลอรเพอใชงานในหองทดลอง

จากบลอกไดอะแกรมสามารถแบงออกเปนสวนใหญๆ ได 7 สวนคอ 3.3.1 วงจรเรยงกระแสและกรองกระแส 3.3.2 วงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอร 3.3.3 ภาคแหลงจายไฟเลยงวงจรควบคม 3.3.4 วงจรขบเกต 3.3.5 วงจรตรวจจบแรงดนและกระแส 3.3.6 ภาคไมโครคอนโทรลเลอร 3.3.7 ภาคแปลงสญญาณ ซงในแตละวงจรมรายละเอยดและขนตอนในการด าเนนงานดงตอไปน

57

3.3.1 วงจรเรยงกระแสและกรองกระแส แหลงจายไฟฟากระแสตรงของโครงงานน ประกอบดวยวงจรเรยงกระแสแบบฟลบรดจ โดยจะปอนแรงดนไฟฟากระแสสลบ 220 โวลต 50 เฮรตซ 1 เฟส ซงจะผานวงจรเรยงกระแสแบบฟลบรดจและวงจรกรองแรงดนเพอเปลยนแรงดนไฟฟากระแสสลบใหเปนไฟฟากระแสตรงประมาณ 311 โวลต โดยสามารถค านวณไดจากสมการท (3-1)

DC S DV = 2 × V - (2V ) (3-1) เมอ SV คอ แรงดนไฟฟากระแสสลบทใชงาน (V) DV คอ แรงดนทตกครอมไดโอด (V) ดงนน DCV = 2 × 220 - (2 ×0.7)

DCV = 310 V

วงจรเรยงกระแสประกอบดวยไดโอดน ามาตอแบบบรดจ และในสวนของวงจรกรองกระแสประกอบดวยตวเกบประจ fC และตวตานทาน cR และ dR ในขณะทวงจรเรมท างานแรงดน ทตกครอมตวเกบประจจะมคาประมาณ 0 โวลต จงท าใหกระแสทไหลชารตใหแกตวเกบประจมคาคอนขางสงซงกระแสในจ านวนนจะไหลผานวงจรเรยงกระแส และอาจจะท าใหไดโอด เกดความเสยหายได ดงนนจงตองใสคาความตานทาน cR จ ากดกระแสไวในชวงเวลาการท างานหลงจากนนเมอแรงดนตกครอมตวเกบประจมคาเพมขนถงระดบทเหมาะสมหนาสมผสของแมกเนตกคอน-แทคเตอรจะท างานสงให S1 ปด โดยการท างานของสวตชปรกตปด ซงเปนการลดวงจร ความตานทาน cR กระแสทไหลผานวงจรเรยงกระแสจะไปชารตประจให fC แตจะไมท าใหไดโอดเกดความเสยหายเพราะกระแสทไหลในวงจรจะมคาเทากนกบกระแสใชงานจรงและท ตวเกบประจจะมคาความตานทานตอขนานอย ซงท าหนาทคายประจทตวเกบประจเมอวงจร หยดท างาน วงจรไฟฟาทไดกลาวมาขางตนดงในภาพท 3-4

3.3.1.1 เลอกไดโอดในวงจรเรยงกระแสและคาความตานทานจ ากดกระแส ในการเลอกไดโอดในวงจรเรยงกระแสนน สามารถประมาณไดจากก าลงขาเขาทางดานอนพต คาความตางเฟสของกระแสและแรงดนทางดานอนพตคาทไดจากการประมาณน อาจเปนคากระแสทใชงาน ผานไดโอดจายกระแสใหโหลดแตเนองจากวงจรเรยงกระแสแบบใชตวเกบประจกรองกระแส จะมกระแสอนพตเปนชวงๆ ดงน นในการพจารณาไดโอดจะตองพจารณาคากระแสสงสด

58

ทไหลผานดวย นอกจากคากระแสสงสดทจายใหกบโหลดแลวในชวงท าการเปดเครองจะมกระแสไหลจ านวนมากเนองจากตวเกบประจไมมแรงดนอย ในวงจรดงภาพท 3-4 จะมการตอตวตานทาน

cR เพอลดคากระแสเรมตนในการใชงาน ดงนนคาความตานทานในการชารตประจจะตองสมพนธกบคาทนกระแสสงสดของไดโอดเรยงกระแส จากวงจรเรยงกระแสและกรองกระแส แรงดนทางดานเอาตพตทไดจะถกน าไปใชงาน เปนอนพตใหกบชดวงจรคอนเวอรเตอร โดยสามารถทจะท าการค านวณคากระแสสงสดจากวงจรเรยงกระแสและกรองกระแสไดจากสมการท (3-2)

outC

in

1.6PI =

V (3-2)

เมอ CI คอ คากระแสสงสดทใชในวงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอร (A) outP คอ ก าลงไฟฟาทไดจากขดลวดทตยภมของหมอแปลง (W)

inV คอ คาแรงดนไฟฟากระแสตรงดานอนพต (V) จากสมการก าหนดใหแรงดนทขดลวดทตยภมมคาเทากบ 30 โวลต และกระแสสงสดเทากบ 3 แอมปจากสมการ

outP = I×V

outP = 3 A×30 V outP = 90 W

จะได

C

90 WI = 1.6

310 V

CI = 1.31 A จงเลอกไดโอดทสามารถทนกระแสได 4 แอมป ทนแรงดนได 800 โวลต ท าการเลอกใช ไดโอดแบบรดจเบอร KBL408

3.3.1.2 การเลอกใชคาตวเกบประจทใชกรองกระแส แรงดนไฟฟา 1 เฟส เมอผานวงจรกรองกระแสจะมคาสงเทากบ 310 โวลต ถาใหแรงดนกระเพอมทตวเกบประจมคาจากยอดถงยอด รอยละ 5 ของแรงดนยอดมคาเทากบ 15.5 โวลต ตวเกบประจหาไดจากสมการท (3-3) จาก Q = I × t

Q = C× V

59

จะได

I × tC = V

(3-3)

เมอ Q คอ ประจทคายออกจากตวเกบประจ (C)

I คอ กระแสทไหลผานตวเกบประจ (A) t คอ ชวงเวลาทตวเกบประจจายกระแส (s) C คอ คาความจของตวเกบประจในวงจรกรองกระแส (F) V คอ คาแรงดนกระเพอมจากยอดถงยอด (V)

จากภาพท 3-2 กระแสทไหลผานตวเกบประจในชวงทตวเกบประจจายกระแสใหโหลดมคาเทากบกระแสโหลด และในชวงทตวเกบประจจายกระแสมคาประมาณหนงในสองของคาบเวลา เนองจากวงจรทใชเปนวงจรฟลบรดจซงมชวงเวลาประมาณ 10 มลลวนาท และในโครงงานน ใชกระแสสงสด 1.31 แอมป เมอแทนคาแรงดนกระเพอมของตวเกบประจ เวลาและกระแส ทตวเกบประจสามารถหาคาของตวเกบประจไดดงน

-310 ×10C = 1.31×

15.5

μFC = 485

ในทางปฏบตจะเลอกคาความจของตวเกบประจใหมคาใกลเคยงกบคาทค านวณและ ตวเกบประจจะตองทนแรงดนอยางนอยทสด 310 โวลต เลอกคาตวเกบประจคา 470 μF 2 ตว น ามาตอขนานกน

3.3.1.3 การค านวณคาความตานทานทตอขนานกบตวเกบประจ ตวตานทานทจะน ามา ตอขนานกบตวเกบประจมหนาทในการคายประจทสะสมอยในตวเกบประจหลงเลกใชงาน ในขณะทท าการปดเครองแลว สามารถค านวณคาความตานทานไดจากความสมพนธดงน

60

fC dR

ภาพท 3-3 การคายประจของตวเกบประจ

การค านวณคาความตานทานทใชในการคายประจตามมาตรฐานของ วสท.408 ก าหนดให ตวเกบประจทใชกบแรงดนไมเกน 600 โวลต ตองมตวตานทานตออยเพอชวยใหตวเกบประจ คายประจใหลดลงเหลอ 50 โวลต ภายใน 1 นาท

จากสมการ (-60/RC)

C DCe = 1.1 V e

แทนคา (-60/R×4500 μF)50 = 1.1×310×e R = 6929.47 เลอกใชคาความตานทานเทากบ 10k 10W

AC

AC

310 V

GND

+

LINE FILTER3 A

NTC10ohm-%20

C1 0.1/400V 0.1/400V

5R6/5W

C3, C4 470u/400V

+R1

C2 10K/10WR2 22

0 VAC

ภาพท 3-4 วงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน

3.3.2 วงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอร วงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอรโดยปกตแลวจะมทรานซสเตอรเพยงตวเดยวเมอวงจรท างานจงหวะทสวตชออฟ แรงดนทตกครอมตวสวตชจะมคาเปนสองเทาของแรงดนอนพต หรอประมาณ 620 โวลต ทงนยงไมรวมถงแรงดนกระเพอมในขณะทสวตช ดงนนเปนการยากทจะหาอปกรณ

61

ททนแรงดนไดสงๆมาใชงาน อกทงอปกรณททนแรงดนสงๆได กจะมคาความตานทานภายในสงจงท าใหเกดก าลงสญเสยทตวสวตชขณะใชงาน ในโครงงานนจงเลอกใชวงจรดบเบลเอนฟอรเวรด ซงวงจรนจะมเพาวเวอรมอสเฟตสองตวในวงจร จงหวะทสวตชทงสองตวออฟแรงดนทตกครอมตวสวตชจะมคาเทากบแรงดนอนพตจากการค านวณคากระแสทไหลผานเพาวเวอรมอสเฟตมคา 1.31 แอมป เลอกใชมอสเฟตเบอร IRFP460 ทนแรงดนได 600 โวลต กระแสสงสด 20 แอมป ดงภาพท 3-5

DRIVE 1

IN_310V

DRIVE 2

TRANSFORMER

G1

G2

S1

S2

D1

D2

D3

D4

R1

R2

C2

C1

C3 C5 R3

T1 L1

OUTPUT 30V

R1=R2=13Ω C1=C2=C5=0.01µF C3=C4=4700µFQ1=Q2=IRFP460D1=D2=MUR440 D3=D4=MUR1560R3=50KΩ

Q1

Q2

C4

ภาพท 3-5 วงจรฟอรเวรดคอนเวอรเตอรแบบดบเบนเอนฟอรเวรด

ในการออกแบบสวนตางๆ ของวงจรดบเบลเอนฟอรเวรดสามารถหาไดดงน 3.3.2.1 การเลอกขนาดแกนเฟอรไรตทเหมาะสม การใชแกนเฟอรไรตทมขนาดใหญเกนไปกจะเปลองคาใชจายแตถาเลกเกนไปขดลวดและแกนเฟอรไรตจะรอนดงนนจะพจารณาแกนไดดงตอไปน

จากสมการ

max e w0.00050 B ×f ×A ×AP =

D

เมอ (max)ΔB คอ คาความหนาแนนฟลกซสงสดในแกนเฟอรไรต (Gauss)

f คอ คาความถการท างานของแกนเฟอรไรต (Hz) Ae คอ พนทหนาตดของแกนเฟอรไรต( 2cm )

62

Aw คอ พนทส าหรบพนขดลวดของบอบบน ( 2cm ) D คอ คาความหนาแนนกระแสในขดปฐมภม (CM/A) P คอ ก าลงงานสงสดทไดจากแกนเฟอรไรต (W)

ดงนน

e w

(max)

P×DA ×A =

0.00050×ΔB ×f

e w 3

90×500A ×A =

0.00050×1600×25 10

e wA ×A = 2.25

จากขนาดของแกนเฟอรไรตทมจ าหนายนน จงเลอกแกนเฟอรไรตขนาดเบอร ETD44 ซงมคาA Ae w เทากบ 3.706

3.3.2.2 คาแรงดนไฟสลบดานอนพต 220 โวลต ±10%

จากสมการ dc(max) acV = 1.41×V ×( 10%)

dc(min) acV = 1.41×V ×( 10%)

เมอ dc(max)V คอ แรงดนไฟตรงสงสด (V)

dc(min)V คอ แรงดนไฟตรงต าสด (V)

ดงนน dc(max)V = 1.41×220×1.1 = 341.22 V 342 V

dc(min)V = 1.41×220×0.9 = 279.18 V 280 V

3.3.2.3 การค านวณคาบเวลาการท างาน

จากสมการ

1T =

f

ก าหนด f = 25 kHz

ดงนน 3

1T = = 40 μs

25×10

จากสมการ

on(max)t = 0.4T ดงนน -16= 0.4×40×10 = 16 μs

63

3.3.2.4 การค านวณหาคาอตราสวนจ านวนรอบ P

S

NN

จากสมการ

in(min) CE(max) ON(max)P

S O D

(V - V )× tN=

N V + V ×T

เมอ pN

คอ จ านวนรอบดานปฐมภม (รอบ)

sN คอ จ านวนรอบดานทตยภม (รอบ)

inV คอ แรงดนไฟฟากระแสตรงทไดจากวงจรเรยงกระแส (V)

CEV คอ แรงดนตกครอมชดสวตช (V)

OV คอ แรงดนตกครอมขดลวดดานทตยภม (V)

DV คอ แรงดนตกครอมไดโอดทดานทตยภม (V)

-6

P

-6

S

N (280 -1)×16×10= = 3.6

N 30 +1 ×40×10

3.3.2.5 การค านวณหาจ านวนรอบปฐมภม pN

จากสมการ in(min) ON(max) 8

P

(max) e

V ×tN = ×10

ΔB ×A

จากการเลอกขนาดแกนเฟอรไรต Ae เทากบ 1.740 ตารางเซนตเมตร

ดงนน 6

8

P

280×16×10N = ×10

1600×1.740

PN 161 รอบ

3.3.2.6 ค านวณหาจ านวนรอบทตยภม Ns

จากการค านวณไดคา Np 161 รอบสามารถหา ไดจากอตราสวน

s

P

Na =

N

64

ss

N 161N = = = 44.72

a 3.6

sN 45 รอบ 3.3.2.7 การค านวณคาความเหนยวน าขดลวดปฐมภม pL

โดยท าการก าหนดระยะชองอากาศ g = 0.1 mm

2 8

e PP

g

4πA N 10L =

2 8

P

4π×1.740×161 ×10L =

0.1

PL = 56.68 mH

3.3.2.8 การค านวณหาคากระแสสงสดทขดลวดปฐมภม P(PK)(I )

จากสมการ in(min) CE(set) ON(max)o

P(PK)

in(max) On(max) P

V ×V ×tP ×TI = +

ηV ×t L

ก าหนด η = 0.8

ดงนน 66

P(PK) 6 3

280×1 ×16×1090×40×10I = +

0.8×280×16×10 56.68×10

P(PK)I =1.0832A 3.3.2.9 การค านวณหาคาเอาตพตโชค OL

โดยก าหนดใหมแรงดนกระเพอมนอยกวา 200 มลลโวลต และประมาณคา ESR = 50 มลล -วตต

จากสมการ in(min)O DO(min) On(max)

ripple in(max)

V(V + V )ESRL = T t ×

V V

ดงนน

36 6

O(min) 3

(30 +1)50×10 280L = (40×10 ) 16×10 ×

200×10 342

O(min)L = 208 μH

65

3.3.2.10 การค านวณขนาดลวดทองแดง ในการออกแบบเลอกขนาดของลวดทองแดงทใชพนหมอแปลงดานปฐมภมและทางดาน ทตยภมนน ในโครงงานนไมไดค านงถงคาความหนาผวน ากระแสของลวดทองแดง (Skin depth) แตจะค านวณขนาดของลวดทองแดงโดยการก าหนดคาความหนาแนนกระแส (D) โดยทตารางผผลตลวดทองแดงก าหนดความหนาแนนกระแส 100 เซอรคลารมวตอแอมป (Circular Mils Per Ampere) (CM/A) ในทางปฏบตใชงานจรงจะใชความหนาแนนกระแสต ากอน คาทนยมก าหนด ม 500 CM/A, 400 CM/A และ 200 CM/A ในโครงงานนเลอกก าหนดความหนาแนนกระแสไวท 500 CM/A น าคาทไดไปเทยบตารางขนาดลวดทองแดงในตารางท 3-1 จะไดขนาดของลวดทองแดง ทตองการ ขนาดของลวดทองแดงทางดานปฐมภม

o

dc(min)

500×1.97PCircular mils needed =

V

o

dc(min)

980PCircular mils needed =

V

980 90

Circular mils needed = 280

Circular mils needed = 315 จากตารางเทยบขนาดจะไดขนาดลวดทองแดงปฐมภมเบอร 25 AWG ขนาดลวดทองแดงทางดานทตยภม

dcCircular mils needed = 500 0.632I

dcCircular mils needed = 316I

Circular mils needed = 316 3

Circular mils needed = 948 จากตารางท 3-1 เทยบขนาดจะไดขนาดลวดทองแดงทตยภมเบอร 20 AWG

66

ตารางท 3-1 ขนาดมาตรฐาน AWG และขอมลอนๆของลวดทองแดงอาบน ายา AWG Dia-

mils Dia-mm

Circ-mils

Ohms /Kft

Ft/Ohm Lb/Kft *Amps MaxAmps

0000 000 00

459.99 409.63 364.79

11.684 10.405 9.2657

211592 167800 133072

0.0490 0.0618 0.0779

20402 16180 12831

640.48 507.93 402.80

282.12 223.73 177.43

423.18 335.60 266.14

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

324.85 289.29 257.62 229.42 204.30 181.94 162.02 144.28 128.49 114.42

8.2513 7.3480 6.5436 5.8272 5.1893 4.6212 4.1153 3.6648 3.2636 2.9063

105531 83690 66369 52633 41740 33101 26251 20818 16509 13092

0.0983 0.1239 0.1563 0.1970 0.2485 0.3133 0.3951 0.4982 0.6282 0.7921

10175 8069.5 6399.4 5075.0 4024.7 3191.7 2531.1 2007.3 1591.8 1262.4

319.44 253.33 200.90 159.32 126.35 100.20 79.460 63.014 49.973 39.630

140.71 111.59 88.492 70.177 55.653 44.135 35.001 27.757 22.012 17.456

211.06 167.38 132.74 105.27 83.480 66.203 52.501 41.635 33.018 26.185

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

101.90 90.741 80.807 71.961 64.083 57.067 50.820 45.257 40.302 35.890

2.5881 2.3048 2.0525 1.8278 1.6277 1.4495 1.2908 1.1495 1.0237 0.9116

10383 8233.9 6529.8 5178.3 4106.6 3256.7 2582.7 2048.2 1624.3 1288.1

0.9989 1.2596 1.5883 2.0028 2.5255 3.1845 4.0156 5.0636 6.3851 8.0514

1001.1 793.93 629.61 499.31 395.97 314.02 249.03 197.49 156.62 124.20

31.428 24.924 19.765 15.675 12.431 9.8579 7.8177 6.1997 4.9166 3.8991

13.844 10.978 8.7064 6.9045 5.4755 4.3423 3.4436 2.7309 2.1657 1.7175

20.765 16.468 13.060 10.357 8.2132 6.5134 5.1654 4.0963 3.2485 2.5762

67

ตารางท 3-1 (ตอ) ขนาดมาตรฐาน AWG และขอมลอนๆของลวดทองแดงอาบน ายา AWG Dia-

mils Dia-mm

Circ-mils

Ohms /Kft

Ft/Ohm Lb/Kft *Amps MaxAmps

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

31.961 28.462 25.346 22.572 20.101 17.900 15.940 14.195 12.641 11.257

0.8118 0.7229 0.6438 0.5733 0.5106 0.4547 0.4049 0.3606 0.3211 0.2859

1021.5 810.10 642.44 509.48 404.03 320.41 254.10 201.51 159.80 126.73

10.153 12.802 16.143 20.356 25.669 32.368 40.815 51.467 64.898 81.835

98.496 78.111 61.945 49.125 38.958 30.895 24.501 19.430 15.409 12.220

3.0921 2.4521 1.9446 1.5422 1.2230 0.9699 0.7692 0.6100 0.4837 0.3836

1.3620 1.0801 0.8566 0.6793 0.5387 0.4272 0.3388 0.2687 0.2131 0.1690

2.0430 1.6202 1.2849 1.0190 0.8081 0.6408 0.5082 0.4030 0.3196 0.2535

30 31 32 33 34 35 36 37

10.025 8.9276 7.9503 7.0799 6.3048 5.6146 5.0000 4.4526

0.2546 0.2268 0.2019 0.1798 0.1601 0.1426 0.1270 0.1131

100.50 79.702 63.207 50.125 39.751 31.524 25.000 19.826

103.19 130.12 164.08 206.90 260.90 328.99 414.85 523.11

9.6906 7.6850 6.0945 4.8332 3.8329 3.0396 2.4105 1.9116

0.3042 0.2413 0.1913 0.1517 0.1203 0.0954 0.0757 0.0600

0.1340 0.1063 0.0843 0.0668 0.0530 0.0420 0.0333 0.0264

0.2010 0.1594 0.1264 0.1003 0.0795 0.0630 0.0500 0.0397

38 39 40

3.9652 3.5311 3.1445

0.1007 0.0897 0.0799

15.723 12.469 9.8880

659.63 831.78 1048.9

1.5160 1.2022 0.9534

0.0476 0.0377 0.0299

0.0210 0.0166 0.0132

0.0314 0.0249 0.0198

3.3.3 ภาคแหลงจายไฟเลยงวงจรควบคม ในโครงงานนตองใชแหลงจายไฟฟากระแสตรงหลายระดบซงสามารถแบงออกไดดงน

3.3.3.1 แหลงจายไฟ +5V ส าหรบวงจรควบคม ภาคแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง

+5V ท าหนาทเปนตวจายแรงดนใหกบวงจรภาคควบคมตางๆไดแก วงจรไมโครคอนโทรลเลอร วงจรแปลงสญญาณตางๆ วงจรแหลงจายไฟ +5V ใชแหลงจายไฟฟากระแสตรงแบบเชงเสนเพอปองกนสญญาณรบกวนทจะเกดขนกบภาคควบคมดงแสดงในภาพท 3-6

68

3.3.3.2 แหลงจายไฟ +12V ส าหรบวงจรขบรเลย ภาคแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง +12V ท าหนาทจายแรงดนใหกบคอยลของรเลย 12 โวลต ดงแสดงในภาพท 3-6

3.3.3.3 แหลงจายไฟ ±15V ส าหรบวงจรแปลงสญญาณปอนกลบ ภาคแหลงจาก าลงไฟฟากระแสตรง ±15V ท าหนาทเปนตวจายแรงดนใหแกวงจรปอนกลบแรงดนและกระแส และวงจรแหลงจายไฟ ±15V ใชแหลงจายไฟฟากระแสตรงแบบสวตชง +24V สองตวท าการรกษาระดบแรงดนดงภาพท 3-6 โดยใชไอซเรกเลเตอรเบอร 7815 เปนตวรกษาระดบแรงดนดานไฟบวก และใชไอซเบอร 7915 เปนตวรกษาระดบแรงดนทางดานไฟลบ 3.3.3.4 แหลงจายไฟ +18V ส าหรบวงจรขบเกต ภาคแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง +18V ใชเปนแหลงจายแรงดนใหแกวงจรสรางสญญาณมอดดเลเตอรเชงความกวางพลส (PWM) และชดขบเกต โดยใชแหลงจายไฟฟากระแสตรงแบบสวตชง +24 V โดยใชไอซเรกเลเตอรเบอร 7818 เปนตวรกษาระดบแรงดนดงภาพท 3-6

220 VAC

+5 V

GND

+

7805

+C1 C22200µF 0.01µF

C310µF

C40.01µF

220 VAC

+12 V

GND

+

7812

+C1 C22200µF 0.01µF

C310µF

C40.01µF

+15 V

GND

+

7815

+

24

-15 V

++

-24 7915

C1 C22200µF

C52200µF

0.01µF

C60.01µF

C310µF

C40.01µF

C710µF

C80.01µF

GND

ภาพท 3-6 ภาคแหลงจายไฟเลยงวงจรควบคม

69

18 V

GND

+

7818

+

24 V

GND

C9 C102200µF 0.01µF

C1110µF

C120.01µF

ภาพท 3-6 (ตอ) ภาคแหลงจายไฟเลยงวงจรควบคม

3.3.4 วงจรขบเกต วงจรขบเกตในโครงงานนเลอกใชวงจรขบเกตแบบไอซโดยใชไอซขบเกตเบอร TLP250 โดยจะขยายสญญาณ PWM จากไอซเบอร TL494 ในโครงงานนใชแหลงจายไฟ +15V ส าหรบ เปนแหลงจายแรงดนใหแกชดไอซเบอร TL494 และทางดานเอาตพตใชแหลงจายไฟ +18V หนงชดตอชดขบเกตหนงตว รวมใชแหลงจายไฟ +18V จ านวน 4 ชด เนองจากใชชดขบเกตทงหมด 4 ชด วงจรขบเกตดงแสดงในภาพท 3-7

R1

R2

R3 R4

C1

C2

1

2

3

11

C3

+15V +15V +18V_1

C4

R9R8

R5

R6 R716 7 10

1IN+

1IN-

FED

C2

VCC C1 9

1413654

15

13

367

1234

88

763

D1

D3

D2

D4

E1REF

OUT_CON RT

CTDTC

2IN-2IN+

GND

E2

U2 TLP250

R14R15

R12

R10

R11

R16

R13

R17

C5

C6

TR2TR5

TR6

TR1TR3

TR4

GND_2

+15V +18V_2

G_2

S_1

G_1

S_2

DRIVE_1

DRIVE_2U3 TLP250

U3 TL494

0-5 V From Voltage Sens.

0-5 V FromDAC

+18V_1

+18V_2

C1=C2=C3=0.1µF C4=0.01µFC5=C6=4.7µFR1=10kΩ R2=4.7kΩ R3=470kΩ R4=10MΩ R5=R7=1kΩ R6=100Ω R8=150Ω R9=200Ω R10=R11=R14=R15=2kΩ R12=R13=R16=R17=50ΩTR1=TR2=TR3=TR5=2N2222TR4=TR6=2N3906D1=D2=D3=D4=1N4733AU1=TL494U2=U3=TLP250

4

2

+

+

GND_1

8 12

ภาพท 3-7 วงจรขบเกต

70

3.3.5 วงจรตรวจจบแรงดนและกระแส วงจรตรวจจบแรงดนและกระแสนมหนาทในการรบคาแรงดนและกระแสทางดานเอาตพตเพอปอนกลบสถานะของแรงดนและกระแสทางดานเอาตพตใหไมโครคอนโทรลเลอรทราบวาแรงดนทางดานเอาตพตมคาตรงตามความตองการใชงานหรอไม และในสวนของวงจรตรวจจบกระแสนนมไวใชงานเพอปองกนวงจรภายใน เมอมการจายกระแสเกนกวาคาทไดก าหนดไว 3.3.5.1 วงจรตรวจจบแรงดน เนองจากแรงดนทางดานเอาตพตสงอยในชวง ±30V โวลต ทแรงดนในระดบนไมสามารถปอนกลบสญญาณแอนะลอกดงกลาวเขาไปภายในไมโครคอนโทรลเลอรไดโดยตรงได จะตอง ท าการสเกล (Scale) ใหแรงดนลดต าลงไปกอน ซงคาสงสดของแรงดนทสามารถปอนเขาไปยงไมโครคอนโทรลเลอรไดคอ 5 โวลต จงเลอกใชตวตานทานน ามาตอเปนวงจรลดทอนแรงดนใชอตราสวน 30 : 5 โวลต ดงภาพท 3-8

R8=R11=5MΩ R7=R10=1MΩ R9=R14=R15=10kΩ U6=U7=U8=CA3140C25=C26=C28=C29=C30=C31=0.1µFC27=C32=1000µF

R10

R11

R12

R13

R14 R15

+15V

-15V-15V

-+

+-

R7

R8

R9

C25

C26 C27

+15V

-15V

+-

C29C31 C32

C25 +15V C30

U6

U7U8

VO_CH1

GND

Vsens_CH1

GND

VO_CH2

GND

Vsens_CH2

GND

ภาพท 3-8 วงจรตรวจจบแรงดนทางดานเอาตพต

71

ในวงจรตรวจจบแรงดนดานไฟบวกนนเมอท าการลดทอนแรงดนแลวกจะท าการตอผาน ออปแอมปเบอร CA3140 ทท าหนาทเปนบฟเฟอร ซงแรงดนเอาตพตทไดจะสงผานไปยงวงจรแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลขนาด 12 บตตอไป ในสวนของวงจรตรวจจบแรงดน ดานไฟลบนนหลงจากท าการลดทอนแรงดนแลวแรงดนทท าการลดทอนลงมาไมสามารถน าไปใชงานไดเลยในทนท จงจ าเปนตองตอผานวงจรอนเวอรตงกอนเพอแปลงสญญาณจากไฟลบใหเปนไฟบวกแลวสงสญญาณทท าการแปลงแลวผานชดออปแอมปเบอร CA3140 ทท าหนาทเปนบฟเฟอร ซงแรงดนเอาตพตทไดจะสงผานไปยงวงจรแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลขนาด 12 บต ตอไป

3.3.5.2 วงจรตรวจจบกระแส วงจรนท าหนาทตรวจจบกระแสเพอปอนกลบใหไมโครคอนโทรลเลอรเพอตรวจสอบ ความผดพลาดตางๆ และน าคาของกระแสแสดงผลทจอแสดงผลโดยสามารถท าการตรวจจบกระแสไดตงแต 0-3 แอมป แตในวงจรแปลงสญญาณนนจะท าการตดตอกบวงจรตรวจจบกระแสในรปของแรงดน และอปกรณทเลอกใชในการแปลงสญญาณจากกระแสเปนแรงดนในโครงงานนเลอกใช ตวตรวจจบกระแสโดยอาศยปรากฏการณของฮอลล (Hall current sensor) ทสามารถตรวจจบกระแสออกมาในรปของแรงดนไดโดยอาศยหลกการของสนามแมเหลกไฟฟา เมอมกระแสไฟฟาไหลผานขดลวดกจะเกดเปนแรงดนออกมาจากขาเอาตพต วงจรตรวจจบแรงดนแสดงในภาพท 3-9

8

7

6

5

12

3

4

ACS712

IP+ Vcc

VIOUT

FILTER

GND

IP+

IP-IP-

0.1μF

0.1μF

BYP1C

F1C

+5V

VO_CH1

VO_CH1

8

7

6

5

12

3

4

ACS712

IP+ Vcc

VIOUT

FILTER

GND

IP+

IP-IP-

0.1μF

0.1μF

BYP2C

F2C

+5V

VO_CH2

VO_CH2

To uC To uCU1 U2

ภาพท 3-9 วงจรตรวจจบกระแส

วงจรตรวจจบกระแสดานบวกและลบจะมวงจรทเหมอนกนเพยงแตมการเปลยนแปลงขว ในการตรวจจบเทานน เมอมกระแสไหลผานตวตรวจจบกระแส ตว IC ทใชเปนรนทรบกระแส (Optimized Accuracy Range) 20 A และมความไว (Sensitivity) ท100 mV/A คอจะมแรงดน

72

จะเพมขนทกๆ 100mV ตอกระแส 1 แอมแปร แรงดนทขาเอาตพต เมอไมมกระแสไฟฟาไหลผาน (Zero Current Output Voltage) จะเทากบ V ×0.5cc ซง Vcc ทใชเทากบ 5 V ดงนน Zero Current Output Voltage = 5 x 0.5 = 2.5 สตรการค านวนคาแรงดนเอาตพต (Vout) ของ ACS712 Vout = (Sensivity x Current) + Zero Current Output Voltage Vout = (0.100 x Current) + 2.5

Current = ( Vout – Zero Current Output Voltage) / Sensitivity Current = ( Vout – 2.5) / 0.100 น าเอาสมการทไดไปเขยนโปรแกรมเพออานคากระแสตอไป 3.3.6 ภาคไมโครคอนโทรลเลอร ในโครงงานนไดมการจดสรรพอรตอนพตและเอาตพตพอรตในการใชงานเชอมตอ กบอปกรณภายนอกไวดงน

- PORTA ใชควบคมการแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอล - PORTB ใชรบขอมลภาคคบอรด - PORTC ใชในการแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอก - PORTD ใชในการสงขอมลแบบ 4 บต ของภาคแสดงผล - PORTE ใชในการควบคมรเลยภาคปองกนการลดวงจร และควบคมการตด-ดบแอลอด

แสดงผล

3.3.6.1 วงจรขบรเลย การควบคมการท างานของรเลยดวยไมโครคอนโทรลเลอรน น ไมสามารถกระท าได เนองจากกระแสทไหลออกจากไมโครคอนโทรลเลอร มคาไมเพยงพอทจะใชขบรเลยใหท างานไดจงตองมวงจรทใชขบรเลยดงแสดงในภาพท 3-12

73

Relay_1

+12 V

RB 1kΩ

D 1N4001

TR2N2222

Relay

ภาพท 3-10 วงจรขบรเลย

จากภาพท 3-12 เมอสญญาณอนพตจากไมโครคอนโทรลเลอร เปน “0” ทรานซสเตอรจะไมท างาน ดงนนกระแสจงไมไหลผานรเลย แตถาสญญาณอนพตเปน “1” ทรานซสเตอรจะน ากระแสท าใหมกระแสไหลผานรเลยท าใหรเลยท างาน ส าหรบไดโอดตอเพอชวยไมใหกระแสทไหลผานขดลวดของรเลยเปลยนเปน”0” ทนท ขณะททรานซสเตอรเปลยนจากน ากระแสไปเปน ไมน ากระแส 3.3.7 ภาคแปลงสญญาณดจตอลและสญญาณแอนะลอก ในการตดตอระหวางไมโครคอนโทรลเลอรกบอปกรณภายนอกสญญาณจากอปกรณภายนอกทจะท าการตดตอดวยนน สวนใหญจะเปนสญญาณแอนะลอกซงจะไมสามารถตดตอ กบ ไมโครคอนโทรลเลอรไดโดยตรง จงจ าเปนตองมชดแปลงสญญาณจากแอนะลอกเปนดจตอล เพอใหอปกรณภายนอกตดตอกบไมโครคอนโทรลเลอร หรอมชดแปลงสญญาณจากดจตอล เปนแอนะลอกเพอใหไมโครคอนโทรลเลอรตดตอกบอปกรณภายนอกโดยชดแปลงสญญาณตางๆ จะประกอบไปดวย 3.2.7.1 ภาคแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอล ในโครงงานนเลอกใชโมดลแปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอล (ADC) ทอยภายในไมโครคอนโทรลเลอร แบงการใชงานโมดล แปลงสญญาณแอนะลอกเปนดจตอลของไมโครคอนโทรลเลอรดงน

74

- PORT A0 ใชในการรบเอาตพตจากการวงจรตรวจจบกระแสของสญญาณชองท 1 - PORT A1 ใชในการรบเอาตพตจากการวงจรตรวจจบกระแสของสญญาณชองท 2 - PORT A2 ใชในการรบเอาตพตจากการวงจรตรวจจบแรงดนของสญญาณชองท 1 - PORT A3 ใชในการรบเอาตพตจากการวงจรตรวจจบแรงดนของสญญาณชองท 2

3.3.7.2 ภาคแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอกของชดควบคมแรงดนทางดานเอาตพต ของวงจรคอนเวอรเตอร ในการควบคมแรงดนทางดานเอาตพตน น สามารถท าไดโดยการเปลยนแปลงแรงดนอางองใหแกชดสรางแรงดนทางดานเอาตพต ส าหรบอปกรณทใชในการสรางแรงดนอางองกคอ ชดแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอก ซงจะใชไอซเบอร MCP4922 ตอรวมกบไอซ REG195 เพอรกษาระดบแรงดนอางอง +5 V ใหคงท ดงแสดงในภาพท3-10 ซงการรบสงขอมลจะใชการสงแบบ SPI

+5V

OUTAVR 10K

B0.1u 0.1u

OUTB

3V-5V 10k 10k10k x 3

PWR 560

10n/16v

ENA/DIS

SCKSDI

CS

1234567

141312111098

MCP

4922

VDD

CS

LDAC

SHDN

AVSSNC

NCNC

VOUTAVREF

VREFVOUTB

SCKSDI

GNDGNDGNDGNDSHDN#LDAC#SDISCKCS#+VCC

REF195NC NC

NC

NC

OUTPUT

Vs

SLEEP

123

4

87650.1 F10 F

1μF 0.1μF

TANT

REF195NC NC

NC

NC

OUTPUT

Vs

SLEEP

123

4

87650.1 F10 F

1μF 0.1μF

TANT+5V

+5V

+5V

RC7RC6RC5RC4RC3RC2RC1RC0RA5 35

RJ7

ET- P

IC ST

AMP

18F8

628

ภาพท 3-11 วงจรแปลงสญญาณดจตอลเปนแอนะลอก

75

3.3.7.3 ภาคคยบอรด คยบอรดมหนาทรบขอมลตางๆ จากผใชเพอไปก าหนดการท างานของแหลงจายก าลงโดยในโครงงานใชคยบอรดแบบสมผส (Touch pad) ขนาด 4x4 น ามาตอเขากบพอรต B ของตวไมโครคอนโทรลเลอร ซงรหสของแปนทสงออกมาจะอยในรปของรหสเลขฐาน 2 (BCD8421) ผานทางตวเชอมตอแบบ 8 ขา โดยมขา สญญาณ ST# และ P#/R เพอบอกสถานการณกด หรอ ปลอย น ารหสของแปนและสญญาณทไดเปนเงอนไขในการเขยนโปรแกรมควบคม 3.3.7.4 ภาคแสดงผล ภาคแสดงผลมหนาทเปนสวนแสดงผลคาของแรงดนและกระแสทท าการปอนคารวมไปถงแสดงคาแรงดน และกระแสใชงานทางดานเอาตพต โดยใชจอแสดงผลแบบ 20 ตวอกษร 4 บรรทด โดยจะใชการควบคมในโหมด 4 บต ซงจะใชขาสงขอมลเพยง 4 ขา เทาน น คอ ขา D4-D7 ดงภาพท 3-11

RD0RD1RD2RD3RD4RD5RD6RD7RB0RB1RB2RB3RB4RB5RB6RB7RJ0RJ1RJ2RJ3RJ4RJ5RJ6RJ7RC7RC6RC5RC4RC3RC2RC1RC0

+5V

RA5

68

35

rl0h

ae2a

c

0y

t

M

e

0

r

0 4 L

2LPF

0C/r

xDNo

4

m

mL

coCV

hdDi

au-s

VSS

VDD

VEE RS RW E DB0

DB1

DB2

DB3

DB4

DB5

DB6

DB7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

+5 V

Trimpot 10 KΩ

ET- P

IC ST

AMP

18F8

628

ภาพท 3-12 วงจรภาคแสดงผล

76

3.4 ออกแบบและเขยนโปรแกรมควบคมการท างานของระบบ แนวความคดในการเขยนโปรแกรมดงแสดงในภาพท 3-13

ENTER

1. Single CH

5

2. Dual CH

3. Load DATA2

3

1. Single CH

2. Dual CH3. Load DATA4. Last Use DATA

4. Last Use DATA

4

1

ภาพท 3-13 แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

77

1

1. CH1 Only

2. CH2 Only

3. CH1+CH2

6

1. CH1 Only

2. CH2 Only 3. CH1+CH2

1

8

2

2

3

7

1

MENU

5

3

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

78

7

LCD

MENU

1

0.1

8

7

0.1

8

SAVE

0-9

7

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

79

6

1

1

1

9

1

1

1

2

2

2

2

2

2

6

6

2

10

2

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

80

9

LCD 1

2

1 0.1

10

1 0.1

10

0-9

9

MENU

1

SAVE

12

9

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

81

2 0.1

8

2 0.1

8

0-9

8

LCD 2

MENU

1

SAVE

12

12

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

82

2

5

14

4

MENU

5

13

5

4

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

83

13

LCD

MENU

5

0.1

14

13

0.1

14

SAVE

0-9

13

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

84

3

MENU

DATA 1...0

MENU

ENTER

LCD

5

5

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

85

4

MENU

5

MENU

ENTER

LCD

5

ภาพท 3-13 (ตอ) แผนผงโปรแกรมควบคมการท างานของไมโครคอนโทรลเลอร

86

3.5 ออกแบบและสรางกลองของเครอง การออกแบบกลองทใชในโครงงานนไดใชกลองอลมเนยมในการใชงานโดยสงจากโรงงาน

พบโลหะมาใชงาน โดยมลกษณะดงภาพท 3-14

380 mm

270mm

120m

m

20mm

380 mm

270mm

120m

m

15 mm

15 mm

20mm

ภาพท 3-14 การออกแบบกลองทใช

การออกแบบการจดวางอปกรณดานหนาและดานหลงกลองมลกษณะดงภาพท 3-15 และ 3-16 ตามล าดบ

87

CH1 CH2

Single CH

Dual CH

1

Over Load

1 2 3 DEL

4 5 6

7 8 9

0 MENU ENTERFUN2ND

r

l

0

h

a

e

2

a

c

0

y

t

M

e

0

r

0 4 L

2

L

P

F

0

C

/

r

x

D

N

o

4

m

m

L

c

o

C

V

h

d

D

i

a

u

-

s

+ - + -Power

Reset

Light

ภาพท 3-15 ภาพดานหนาของกลอง

Fuse

AC INPUT

ภาพท 3-16 ภาพดานหลงของกลอง

ประกอบสวนตางๆลงกลองและทดสอบการใชงาน

แสดงการจดวางอปกรณตางๆ ไวดงภาพท 3-17

SMPSU

24 V

AC INPUT

Line Filter

SMPSU

24 V

SMPSU

24 V

SMPSU

24 V

SMPSU

24 V

SMPSU

24 V

SMPSU

24 V

1

2

15

1

8

5 12

18

1 2

Powe

r Soft

-Star

t

DAC 12 bit

ภาพท 3-17 การจดวางอปกรณตางๆในกลอง

88

หลงจากประกอบวงจรทงหมดลงกลองแลวท าการทดสอบการท างานเบองตนโดยท าการ เปดใชเครอง พบวาสามารถท างานได จงท าการจดระเบยบสายและตรวจสอบความถกตองอกครง เพอใหวงจรในแตละภาคตดตอกนไดอยางถกตอง และท าการปรบแตงตวตานทาน ของวงจรตรวจจบแรงดน ปรบแตงคาตวตานทานทท าหนาทปรบคา ออฟเซต ของ ออป-แอมป ทกตวและปรบแตงตวตานทานแบงแรงดนของคาแรงดนปอนกลบใหอยประมาณ 6 เทา เพอจะใชในการตรวจสอบความถกตองของแรงดนเอาตพต หลงจากปรบแตงคาตางๆเรยบรอยแลวจงเรม ท าการทดสอบวงจรเบองตนวงจรสามารถท างานไดอยางถกตอง จงไดท าการปรบแตคาแรงดนอางองเลกนอย เพอใหไดคาทถกตองทสด 3.5.1 จดท าคมอการใชเครอง เนองจากแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอรเครองนถกออกแบบมาเพอใหงายตอการใชงาน จงท าการเขยนโปรแกรมควบคมการท างานเพอใหผใชสามารถใชเครองไดอยางสะดวก และรวดเรว และไดแบงการใชงานในโหมดตาง ๆ ออกมา ในรปของฟงกชนในการใชงาน แตเนองจากโหมดการท างานของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงนมอยหลายฟงชนกการใชงาน ถาผใชไมทราบจะท าใหใชงานไดอยางไมเตมความสามารถ ดงนนจงไดจดท าคมอการใชเครองเพอประโยชนในการใชงานอยางมประสทธภาพ ภายในคมอ จะประกอบดวยวธการใชงานเครองในทก ๆฟงกชน ซงมฟงชนกในการท างานดงน เมนหลก

- ฟงกชน Single CH - ฟงกชน Dual CH - ฟงกชน Save DATA - ฟงกชน Load DATA - ฟงกชน Last use DATA

ฟงกชน Single CH เปนฟงกชนทจะมการควบคมแรงดนเอาตพตของทงสองชองเปนแบบแยกกน ซงภายในฟงชนก Single CH จะแยกออกเปนฟงชนก CH 1 only ฟงชนกนจะเปนการเลอกใชงานเฉพาะชองสญญาณท 1 ฟงชนก CH 2 only ฟงชนกนจะเปนการเลอกใชงานเฉพาะชองสญญาณท 2 และ ฟงชนก CH 1+ CH 2 ฟงชนกนจะเปนการเลอกใชทงสองชองสญญาณ โดยผใชจะตองปอนคาแรงดนและกระแสควบคมใหกบเครอง เมอปอนคาเสรจเครองจะเรมท าการสงแรงดนออกไปยงชองสญญาณทงสอง

89

ฟงกชน Dual CH เปนฟงกชนทจะมการควบคมแรงดนเอาตพตของทงสองชองเปนแบบรวมกนท ง 2 ชองสญญาณ โดยผใชจะตองปอนคาแรงดนและกระแสควบคมใหกบเครอง เมอปอนคาเสรจเครองจะเรมท าการสงแรงดนออกไปยงชองสญญาณทงสอง ฟงกชน Save DATA เปนฟงกชนทจะท าการบนทกคาแรงดนและกระแสไวในหนวยความจ าชองท 0-9 เพอรอใหผใชงานเรยกใชตอไป โดยสามารถเลอกชองของหนวยความจ าได ฟงกชน Load DATA เปนฟงกชนทจะเรยกคาใชงานทบนทกไวในหนวยความจ าแตละชองมาใชงาน โดยสามารถเลอกไดวาจะเรยกใชคาแรงดนและกระแสจากหนวยความจ าทเทาไร โดยเมอเลอกชองเกบหนวยความจ าแลว เครองจะท าการเรยกคาทเกบไวในหนวยความจ านนๆออกมา จากนนกจะเรมท าการสงแรงดนออกไปยงชองสญญาณทงสอง ในระหวางทเครองจายแรงดนไปยงชองใดชองหนงหรอท งสองชองสญญาณท งสอง ถาผใชตองการทจะเปลยนแปลงคาแรงดนใดๆ กสามารถท าไดโดยการกดแปน > หรอแปน < เพอท าการเพมหรอลดคาแรงดน ในกรณผใชตองการเปลยนฟงกชนในการใชงานสามารถกดแปน MENU เครองจะท าการกลบไปยงเมนหนาหลก ถาหากเกดการใชกระแสโหลดเกนไป จากทตงไวเครอง จะท าการตดโหลดออกจากระบบและท าการลดคาแรงดนเอาตพตลง จากนนผใช และตองรอเวลาประมาณ 10 วนาท หลงจากนนเครองกจะท าการสรางแรงดนคาทท าการตงไวเดมโดยอตโนมต 3.6 จดท าปรญญานพนธ หลงจากไดจดท าสวนตางๆเรยบรอยแลว จงท าการรวบรวม ขอมล ปญหา และผลการทดลองมาจดท าปรญญานพนธ

บทท 4 ผลของการด าเนนงานและการทดสอบ

ในบทนจะกลาวถงผลของการด าเนนโครงงานโดยการเปรยบเทยบกบขอบเขตทก าหนดไวนน ผลของการด าเนนงานแยกออกเปน 2 สวนคอ 4.1 ผลของโครงงาน 4.2 ผลการทดสอบโครงงาน

4.1 ผลของโครงงาน เปนผลทไดจากการปฏบตงานตามขอบเขตทไดท าการก าหนดไวแสดงดงภาพท 4-1, 4-2 เปนลกษณะดานหนาและดานหลงของตวเครองในสวนของภาพท 4-3 จะแสดงสวนประกอบตางๆ ของวงจรภายในตวเครอง

ภาพท 4-1 ลกษณะดานหนาของเครอง

ภาพท 4-2 ลกษณะดานหลงของตวเครอง

91

ภาพท 4-3 การประกอบวงจรตางๆลงกลอง

4.2 ผลการทดสอบโครงงาน ผลทไดจากการน าวงจรทท าการประกอบเสรจแลวมาทดสอบผลตามขอบเขตทก าหนด โดยลกษณะของเครองเปนแหลงจายไฟฟา ทใชแรงดนไฟฟาดานอนพตเปนไฟฟากระแสสลบ 1 เฟส 220 โวลต ความถ 50 เฮรตซ และมการควบคมการท างานดวยไมโครคอนโทรลเลอรตระกล PIC ขนาด 8 บต โดยมเครองมอทใชในการทดสอบดงตอไปน

- ดจตอลมเตอร ยหอ เคยวรทซ (Kyoritsu) - ดจตอลมเตอร ยหอ โยโกกาวา (Yogogawa) - โหลดตวตานทาน

และไดท าการทดสอบเปนหวขอยอยๆตามขอบเขตทไดก าหนดไวดงน 4.2.1 เปนแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบ 2 เอาตพต ปรบแรงดนเอาตพตไดตงแต 0.5 - 30 โวลต โดยสามารถปรบแตงแรงดนไดละเอยด 0.1 โวลต ทยาน 0.5 - 2.5 คาผดพลาดไมเกนรอยละ 1 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน ทยาน 2.6 - 30 โวลต คาผดพลาดไมเกนรอยละ 0.5 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน 4.2.2 สามารถตงการจ ากดกระแสสงสดไดตงแต 0.1 - 3 แอมป คาผดพลาดไมเกนรอยละ 4 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน โดยสามารถปรบแตงกระแสไดละเอยด 0.1 แอมป

92

4.2.3 การรกษาระดบแรงดนเนองจากการเปลยนแปลงของโหลด (Load Regulation)ไมเกน รอยละ 0.5 ทโหลดเตมพกด (Full Load) 4.2.4 สามารถปองกนการลดวงจรได 4.2.5 ควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร ขนาดไมต ากวา 8 บต โดยสงงานผานแปนพมพ แบบเมตรกซ 4.2.6 การแสดงผลผานจอ แอลซดมดงน

- แสดงคาแรงดนและกระแสทปอนผานแปนพมพ ดวยทศนยม 1 ต าแหนง - แสดงคาแรงดนและกระแสทางเอาตพต ดวยทศนยม 2 ต าแหนง

4.2.7 มฟงกชนการใชงานอนๆดงน - สามารถควบคมแบบอสระหรอแบบแรงดนคได - สามารถบนทกสภาวะการใชงานและเรยกคาใชงานจากหนวยความจ าได 10 คา

- หลงการปรบแรงดนแลวสามารถเพม หรอลดแรงดนไดภายหลงโดยมป มเพมหรอลด แรงดนซงปรบไดทละ 0.1 โวลต และ 1 โวลต 4.2.8 เมอเปดเครองใหมเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสดได

4.2.1 เปนแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบ 2 เอาตพต ปรบแรงดนเอาตพตไดตงแต 0.5 - 30 โวลต โดยสามารถปรบแตงแรงดนไดละเอยด 0.1 โวลต ทยาน 0.5-2.5 คาผดพลาดไมเกนรอยละ 1 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน ทยาน 2.6-30 โวลต คาผดพลาดไม เกนรอยละ 0.5 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน ขนตอนและผลในการทดสอบมดงน การทดสอบแรงดนเอาตพตทยาน 0.5-5 โวลต - ตงคาแรงดนใชงานไวทยาน 0.5-2.5โวลต กระแส 3 แอมป ใชมเตอรยหอโยกาวาวดแรงดนทางดานเอาตพตทงสองชองสญญาณ ดงวงจรทดสอบตามภาพท 4-4 ไดผลการทดสอบตามตารางท 4-1

93

ตารางท 4-1 ความสามารถในการทดสอบความเทยงตรงของแรงดนเอาตพตขณะไมมโหลด ทแรงดนยานต าของเครอง คาทตง(โวลต)

คาทแสดง(โวลต) คาทวดได(โวลต) คาผดพลาด(โวลต) คาผดพลาด (%) Ch. 1 Ch. 2 Ch. 1 Ch. 2 Ch. 1 Ch. 2 Ch. 1 Ch. 2

0.5 0.66 0.65 0.89 0.58 0.23 0.07 34.85 10.77 0.6 0.85 0.86 0.97 0.68 0.12 0.18 14.12 20.93 0.9 1.08 1.05 1.12 0.98 0.10 0.07 3.70 6.48 1.0 1.12 1.11 1.23 1.10 0.11 0.01 9.80 0.90 1.1 1.20 1.18 1.31 1.13 0.11 0.05 9.17 4.23 1.2 1.23 1.21 1.42 1.22 0.19 0.01 15.45 0.83 1.3 1.42 1.44 1.55 1.32 0.13 0.12 9.15 8.33 1.4 1.52 1.53 1.68 1.40 0.16 0.13 10.53 8.50 1.5 1.61 1.65 1.89 1.53 0.28 0.12 17.39 7.27 1.7 1.81 1.85 1.86 1.71 0.05 0.14 2.76 7.57 1.8 2.01 2.00 2.01 1.82 0.00 0.18 0.00 9.00 1.9 2.11 2.12 2.15 1.93 0.04 0.19 1.86 8.96 2.0 2.22 2.23 2.21 2.01 0.01 0.22 9.46 9.87

คาผดพลาดทงหมดทยาน 0.5-2.5 โวลต CH1 มคาเทากบ รอยละ 10.63 และท CH2 มคาเทากบรอยละ 7.97 การทดสอบแรงดนเอาตพตท 5.0-30 โวลต - ตงคาแรงดนใชงานไวทยาน 5.0 - 30 โวลต กระแส 3 แอมป ใชมเตอรยหอโยโกกาวา วดแรงดนทางดานเอาตพตทงสองชองสญญาณ ดงวงจรทดสอบตามภาพท 4-1 ไดผลการทดสอบตามตารางท 4-2

94

ตารางท 4-2 ความผดพลาดของจอแสดงผลเทยบกบมลตมเตอรมเตอรยหอโยโกกาวา คาทตง(โวลต)

คาทแสดง(โวลต) คาทวดได(โวลต) คาผดพลาด(โวลต) คาผดพลาด (%) Ch. 1 Ch. 2 Ch. 1 Ch. 2 Ch. 1 Ch. 2 Ch. 1 Ch. 2

5.0 5.17 5.16 5.32 5.05 0.15 0.11 2.90 2.13 10.0 10.22 10.20 10.27 10.01 0.05 0.19 0.49 1.86 15.0 15.24 15.23 15.19 14.96 0.05 0.27 0.33 1.77 20.0 20.28 20.29 20.11 19.93 0.17 0.36 0.84 1.77 25.0 25.34 25.33 25.05 24.86 0.29 0.47 1.14 1.86 30.0 29.70 29.70 29.31 29.14 0.39 0.56 1.31 1.89

จากผลการทดสอบจะเหนไดวาแหลงจายไฟสามารถจายไฟไดต าสด 0.5 โวลต และสามารถจายแรงดนไดสงสด 30 โวลต CH1 มคาผดพลาดทงหมดรอยละ 1.16 และ CH2 มคาผดพลาดทงหมดรอยละ 1.88 ซงถอวาผดพลาดสงกวาเครองมอวดมาตรฐานจากขอบเขตทวางไว

Switching mode power suplyCH1 CH2

V V

+ - + -

ภาพท 4-4 วงจรทดสอบการสรางแรงดน

4.2.2 สามารถตงการจ ากดกระแสสงสดไดตงแต 0.1 - 3 แอมป คาผดพลาดไมเกนรอยละ 4 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน โดยสามารถปรบแตงกระแสไดละเอยด 0.1 แอมป ขนตอนและผลในการทดสอบมดงน การทดสอบการจ ากดกระแส - ความสามารถในการตงการจ ากดกระแสสงสด 3.0 แอมป โดยท าการตงคาแรงดนไวท 30โวลต และตงคากระแสไวท 3.0 แอมป ท าการวดคากระแสและแรงดนทงสองชองสญญาณ ดงภาพท 4-5 แลวใชโหลดความตานทานมาเพมภาระใหกบเครอง โดยโหลดทใชมการลดคาจาก 30 โอหม จนถง 0 โอหม ไดผลการทดสอบดงตารางท 4-3

95

ตารางท 4-3 การตงกระแสควบคม คาความตานทาน(โอหม)

คาแรงดนทแสดงCh.1 (โวลต)

คาแรงดนทแสดงCh.2 (โวลต)

คากระแสทแสดงCh.1 (โวลต)

คากระแสทแสดงCh.2 (โวลต)

28.5 29.89 29.85 1.0 1.0 25.0 29.89 29.85 1.1 1.1 18.0 29.89 29.85 1.6 1.7 15.6 29.89 29.85 2.2 2.1 9.0 29.89 29.85 Over Load! Over Load! 5.0 29.89 29.85 Over Load! Over Load!

จากนนท าการทดสอบการจ ากดกระแสตลอดยาน โดยท าการตงคาแรงดนไวท 30โวลต ท าการปรบการจ ากดกระแสตงแต 0-3.0 แอมป โดยใชวงจรในการทดสอบดงภาพท 4-4 แลวใชโหลดความตานทานคาประมาณ 5 โอหม มาเพมภาระใหกบเครองไดผลการทดสอบดงตารางท 4-4 ตารางท 4-4 การตงกระแสควบคมทยาน 0-3.0 แอมป คาจ ากดกระแสทตง (แอมป)

คาแรงดนทแสดงCh.1 (โวลต)

คาแรงดนทแสดงCh.2 (โวลต)

คากระแสทแสดงCh.1 (โวลต)

คากระแสทแสดงCh.2 (โวลต)

0.0 0.00 0.00 Over Load! Over Load! 0.5 0.00 0.00 Over Load! Over Load! 1.0 0.00 0.00 Over Load! Over Load! 1.5 0.00 0.00 Over Load! Over Load! 2.0 0.00 0.00 Over Load! Over Load! 2.5 0.00 0.00 Over Load! Over Load! 3.0 0.00 0.00 Over Load! Over Load!

จากผลการทดสอบจะเหนไดวา หากมการดงกระแสเกนกวาคาของกระแสทท าการตงไวเครองจะหยดท าการจายแรงดนทนท ซงสามารถจ ากดกระแสได 0-3.0 แอมป จากผลการทดสอบ ดงกลาวสามารถท าไดตามขอบเขตทก าหนดไว

96

การทดสอบคาความผดพลาดคาผดพลาดไมเกนรอยละ 4 เมอเทยบกบเครองมอวด มาตรฐาน - ในการทดสอบจะใชวงจรในการทดสอบภาพท 4-5 โดยตงแรงดนใชงานไวทคาตางๆ และท าการตงกระแสไวสงสดท 3.0 แอมป จากนนท าการตอคาความตานทานคา 22 โอหม มาตอ ทเอาตพตทงสองและท าการวดคากระแสโหลดดวยมเตอรยหอเคยวรทซ เพอน ามาเปรยบกบคากระแสโหลดทจอแสดงผลผลการทดสอบดงตารางท 4-8 และตารางท 4-6

ตารางท 4-5 ความผดพลาดของจอแสดงผลกระแสชองท 1 เทยบกบมเตอรเคยวรทซทดสอบกบ โหลดความตานทานประมาณ 22 โอหม

แรงดนทตง(โวลต) กระแสทแสดง(แอมป) กระแสทวดได(แอมป) 5.0 0.2 0.218 10.0 0.4 0.461 15.0 0.6 0.684 20.0 0.9 0.914 25.0 1.1 1.138 30.0 1.3 1.363

ตารางท 4-6 ความผดพลาดของจอแสดงผลกระแสชองท 2 เทยบกบมเตอร เคยวรทซ ทดสอบ กบโหลดความตานทานประมาณ 22 โอหม

แรงดนทตง(โวลต) กระแสทแสดง(แอมป) กระแสทวดได(แอมป) 5.0 0.2 0.232 10.0 0.4 0.456 15.0 0.6 0.686 20.0 0.9 0.918 25.0 1.1 1.146 30.0 1.3 1.362

จากผลการทดสอบเครองสามารถแสดงผลผานหนาจอแสดงผลไดจรง แตคา

ผดพลาดไมสามารถน ามาคดไดเนองจากทจอแสดงผลท าการแสดงคากระแสเปนทศนยมหลกเดยว

97

Switching mode power suplyCH1 CH2+ - + -

V

A

V

A

ภาพท 4-5 วงจรทดสอบการจ ากดกระแสขณะมการใชโหลดเปนตวตานทาน

4.2.3 การรกษาระดบแรงดนเนองจากการเปลยนแปลงของโหลด (Load Regulation)ไมเกน รอยละ 0.5 ทโหลดเตมพกด (Full Load) ขนตอนและผลในการทดสอบมดงน - ใชวงจรจากภาพท 4-5 โดยตงแรงดนทงสองชองสญญาณไวท 30 โวลต ตงกระแสไวท 3.0 แอมป จากนนใชคาความตานทานคา 10 โอหม มาใชดงกระแสซงจะสามารถไดคากระแสสงสด คอ 3.0 แอมป ไดผลการทดสอบดงตารางท 4-7 ตารางท 4-7 การเปลยนแปลงคาแรงดนหลงจากการตอโหลดตวตานทาน

ชองสญญาณท แรงดนทจอแสดงกอนตอโหลด (โวลต)

แรงดนทแสดงหลงตอโหลด (โวลต)

กระแสทจอแสดงหลงตอโหลด (แอมป)

1 29.85 29.84 2.9 2 29.83 29.81 2.9

จากผลการทดสอบน ามาค านวณคาเปอรเซนตของการรกษาระดบแรงดนทางเอาตพต เมอโหลดเปลยนแปลง (Load Regulation) ไดจากสมการท 26 จากบทท 2 คอ

การรกษาระดบแรงดนทางเอาตพตเมอโหลดเปลยนแปลง O L

O

(V -V )= ×100

V

ดงนนจะไดคาของการรกษาระดบแรงดนทางเอาตพตเมอโหลดเปลยนแปลง ของชองสญญาณท 1 คอ

(29.85-29.84)= ×100%=0.03%

29.85

98

ดงนนจะไดคาของการรกษาระดบแรงดนทางเอาตพตเมอโหลดเปลยนแปลง ของชองสญญาณท 2 คอ

(29.83-29.81)= ×100%=0.07%

29.83

จากผลการทดสอบสรปไดวาการรกษาระดบแรงดนทางเอาตพตเมอโหลดเปลยนแปลง ของเครองดกวาคาทไดก าหนดไวในขอบเขตคอรอยละ 0.5 ทโหลดเตมพกด 4.2.4 สามารถปองกนการลดวงจรได ขนตอนและผลในการทดสอบมดงน - การทดสอบนเปนการทดสอบวาเครองยงสามารถท างานไดหลงจากมการลดวงจรเกดขน ซงในการทดสอบการลดวงจรนนท าการทดสอบโดยตงคาแรงดนของชองสญญาณทงสองไวท 30.0 โวลต ตงกระแสไวสงสดคอ 3.0 แอมป และท าการลดวงจรโดยใชสายไฟดงภาพท 4-6

Switching mode power suplyCH1 CH2+ - + -

ภาพท 4-6 วงจรทดสอบการลดวงจร

ผลการทดสอบ คอ หากมการลดวงจรเกดขนไมวาจะเกดขนทชองสญญาณใดกตามวงจรปองกนการลดวงจรกจะท าการตดวงจรสรางแรงดนออกจากเอาตพตของเครอง และทหนาจอ ของเครองจะแสดงขอความแจงใหผใชงานทราบวา “Over Load!” จากนนจะหนวงเวลาประมาณ 10 วนาทตวเครองจะจายแรงดนออกมาใหมตามคาเดมทมการใชงาน 4.2.5 ควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร ขนาดไมต ากวา 8 บต โดยสงงานผานแปนพมพ - ในโครงงานนใชแปนพมพแบบสมผสจ านวน 16 ป ม ดงภาพท 4-7 โดยท าการทดสอบ การสงงานโดยใชแปนพมพสงงานในลกษณะตางๆ ดงตารางท 4-8

99

1 2 3 DEL

4 5 6

7 8 9

0 MENU ENTERFUN2ND

ภาพท 4-7 แปนพมพขนาด 16 ป ม

ตารางท 4-8 ลกษณะการใชงานแปนพมพควบคมการท างาน

ป ม การใชงาน MENU ใชในการเรยกเมนหลกของเครอง 0-9 ใชในการปอนคาทตองการ

ENTER ใชในการยนยนการท างาน DEL ใชในการลบเพอแกไขคาแรงดนและกระแสขณะปอนคา

< ใชในการเพมคาแรงดนทละระดบ และใชในการเลอนหนาจอแสดงผลขน > ใชในการลดคาแรงดนทละระดบ และใชในการเลอนหนาจอแสดงผลลง

2ND FUN ใชในการเรยกฟงกชนออกมาใชงาน เชน การบนทกคา และเพมหรอลดคาแรงดน ทงนการควบคมการท างานผานทางแปนพมพนนจะมขนตอนในการท างานซงไดอธบายไวอยางละเอยดในคมอการใชงานของเครอง และจากการทดสอบการควบคมผานแปนพมพดงกลาวสามารถควบคมการท างานไดจรง 4.2.6 การแสดงผลผานจอแอลซดมดงน - แสดงคาแรงดนและกระแสทปอนผานแปนพมพ ดวยทศนยม 1 ต าแหนง - แสดงคาแรงดนทางเอาตพต ดวยทศนยม 2 ต าแหนง และแสดงคากระแสทางเอาตพต ดวยทศนยม 1 ต าแหนง ขนตอนและผลในการทดสอบมดงน - ใชวงจรในการทดสอบในภาพท 4-5 ตงคาแรงดนใชงาน 30.0 โวลต จ ากดกระแสไวท 3.0 แอมป ใชคาความตานทาน 22โอหม ในการดงกระแสซงไดผลการทดสอบดงภาพท 4-8, 4-9

100

ภาพท 4-8 แรงดนและกระแสทชองสญญาณท 1

ภาพท 4-9 แรงดนและกระแสทชองสญญาณท 2

จากผลการทดสอบพบวาเค รองสามารถท างานไดตรงตามขอบเขตทไดก าหนดไว แตการแสดงคากระแสเลอกใหแสดงดวยทศนยม 1 ต าแหนง เนองจากหลกของจอแสดงผลไมพอและความละเอยดของกระแสไมจ าเปนตอการใชงานมากนก 4.2.7 มฟงกชนการใชงานอนๆดงน - สามารถควบคมแบบอสระหรอแบบแรงดนคได - สามารถบนทกสภาวะการใชงานและเรยกคาใชงานจากหนวยความจ าได 10 คา - หลงการปรบแรงดนแลวสามารถเพมหรอลดแรงดนไดภายหลงโดยมป มเพมหรอลด แรงดน ซงปรบไดทละ 0.1 โวลต และ 1 โวลต ขนตอนและผลในการทดสอบมดงน การทดสอบวาสามารถควบคมแบบอสระหรอแบบแรงดนคได - ใชวงจรในการทดสอบในภาพท 4-4 - เลอกทเมน Single แลวเลอกฟงกชน CH CH1 only

101

ตารางท 4-9 การทดสอบวาสามารถควบคมแบบอสระของ CH1 คาแรงดนทตง

(โวลต) คาแรงดนทแสดง

Ch.1 (โวลต) คาแรงดนทวดได Ch.1

(โวลต) คาแรงดนทวดได Ch.2

(โวลต) 5.0 5.17 5.25 0.00 10.0 10.15 10.12 0.00 15.0 15.13 15.11 0.00 20.0 20.12 20.23 0.00

- เลอกทเมน Single CH แลวเลอกฟงกชน CH2 only ตารางท 4-10 การทดสอบวาสามารถควบคมแบบอสระของ CH2

คาแรงดนทตง (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.2 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.2 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.1 (โวลต)

5.0 5.21 5.14 0.00 10.0 10.23 10.20 0.00 15.0 15.16 15.15 0.00 20.0 20.12 20.13 0.00

- เลอกทเมน Dual CH ตารางท 4-11 การทดสอบวาสามารถควบคมแบบค คาแรงดนทตง

(โวลต) คาแรงดนทแสดง

Ch.1 (โวลต) คาแรงดนทวดได

Ch.1 (โวลต) คาแรงดนทแสดง

Ch.2 (โวลต) คาแรงดนทวดได

Ch.1 (โวลต) 5.0 5.21 5.11 5.11 5.08 10.0 10.15 10.12 10.22 10.02 15.0 15.21 15.13 15.13 15.03 20.0 20.14 20.12 20.14 20.10

จากการทดลองจะเหนวาแหลงจายไฟสามารถควบคมไดทงแบบอสระและแบบแรงดนคเปนไปตามขอบเขตทก าหนดไว ในการทดสอบนจะเปนการทดสอบความสามารถในการบนทกและเรยกใชคาแรงดน และกระแสในหนวยความจ าทงหมด 10 คา โดยแบงการทดสอบออกเปน 2 สวนดงน

102

ความสามารถในการบนทกสภาวะการใชงานไวในหนวยความจ าได 10 คา ในการทดสอบนท าไดโดยการใชงานโหมด Single CH จากนนเลอกฟงกชน CH1 Only ท าการปอนคาแรงดนและกระแสทตองการจากนนกดแปน 2ND FUN ท าการบนทกคาแรงดน และกระแสใชงานลงในหนวยความจ าทง 10 คา ดงแสดงในตารางท 4-12 ตารางท 4-12 คาแรงดนและกระแสทบนทกในหนวยความจ าทง 10 คา

หนวยความจ าท คาแรงดนทบนทก(โวลต) คากระแสทบนทก (แอมป) 0 2.5 0.5 1 3.4 1.0 2 5.0 1.5 3 7.5 2.0 4 10.0 2.2 5 15.5 2.4 6 17.8 2.6 7 27.6 2.8 8 28.8 2.9 9 30.0 3.0

จากการทดสอบโดยท าการปดและเปดเครองใหมพบวาเครองสามารถทจะจดจ าคาทบนทกในหนวยความจ าไวไดจนกวาจะมการบนทกขอมลทบชองของหนวยความจ าเดมทเคยบนทกอย ความสามารถในการเรยกใชงานคาทท าการบนทกจากหนวยความจ าทง 10 คา การเรยกใชคาหลงจากท าการบนทกหลงจากทท าการบนทกคาแลวอยางนอย 7 วน จงได ท าการทดสอบโดยเขาไปเรยกใชฟงกชน Load Data แลวเรยกใชหนวยความจ าท 0, 2, 5, 7, 9 จากนนเครองท าการสรางแรงดนตามคาทเรยกมาดงตารางท 4-13

103

ตารางท 4-13 แรงดนทไดจากการเรยกใชหนวยความจ าใชงาน หนวยความจ าท คาแรงดนท

บนทก(โวลต) คากระแสท

บนทก(แอมป) ชองสญญาณท คาแรงดนทแสดง

(โวลต)

0 2.5 0.5 1 2.66 2 2.64

2 5.0 1.5 1 5.12 2 2.23

5 15.5 2.4 1 15.65 2 15.71

7 27.6 2.8 1 27.77 2 27.81

9 30.0 3.0 1 29.89 2 29.84

จากการทดสอบพบวาเครองสามารถทจะเรยกคาใชงานจากหนวยความจ าไดจรง

ความสามารถเพมหรอลดแรงดนไดภายหลงโดยมป มเพมและลดแรงดน ซงปรบไดทละ 0.1 โวลต - ตงคาแรงดนใชงานไวท 30 โวลต กระแส 3 แอมป ใชมเตอรวดแรงดนทางดานเอาตพต ทงสองชองสญญาณ ดงวงจรทดสอบตามภาพท 4-4 ไดผลการทดสอบตามตารางท 4-14 ตารางท 4-14 ความสามารถในการทดสอบความเทยงตรงของแรงดนเอาตพตขณะไมมโหลด คาแรงดนทตง (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.2 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch. (โวลต)

30.0 29.88 29.86 29.85 29.84 - จากนนกดแปน “<” เพอท าการลดคาแรงดนลง 0.1 โวลต แลวใหเครองสรางแรงดนขนมาใหมทงสองชองสญญาณ ไดผลการทดสอบตามตารางท 4-15

104

ตารางท 4-15 ความสามารถในการตงระดบแรงดนลง คาแรงดนทตง (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.2 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch. (โวลต)

30.0 29.78 29.76 29.75 29.74 - จากนนกดแปน “>” เพอท าการเพมคาแรงดนขน 0.1 โวลต แลวใหเครองสรางแรงดนขนมาใหมทงสองชองสญญาณ ไดผลการทดสอบตามตารางท 4-16 ตารางท 4-16 ความสามารถในการตงระดบแรงดนขน คาแรงดนทตง (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.2 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch. (โวลต)

30.0 29.88 29.86 29.85 29.84 จากผลการทดสอบจะเหนไดวาแหลงจายไฟสามารถควบคมการเพมหรอลดแรงดนไดจรงทงสองชองสญญาณเปนไปตามขอบเขตทก าหนดไว 4.2.8 เมอเปดเครองใหมเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสดได ขนตอนในการทดสอบมดงน การทดสอบวาตวเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงลาสดได เพอเปนการสะดวกในการใช ในงานทดลองในกรณทตองการรเซทแหลงจายใหม ทดสอบโดยการตงคาการท างานไวในโหมดการท างานแบบ Single CH เลอกใชงานเฉพาะชองสญญาณท 1 ตงแรงดนไวท 15 โวลต กระแส 1 แอมป จากนนท าการกดป มรเซทตวเครอง เมอเขาสเมนหลกเลอกใชงานโหมดการท างานท 4 คอ Last Use DATAหนาจอจะแสดงโหมดการใชงาน แรงดนและกระแสทตงไว ถาตองการใชใหกดแปน ENTER ไดผลดงน ตารางท 4-17 เมอเปดเครองใหมเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสด คาแรงดนทตง (โวลต)

คาแรงดนทแสดง Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.1 (โวลต)

คาแรงดนทวดได Ch.2 (โวลต)

15.0 15.21 15.18 0.00

105

จากผลการทดสอบจะเหนไดวาเมอกดป มรเซท หรอปดแลวเปดเครองใหม ตวเครอง ยงสามารถจดจ าคาการใชงานครงลาสดได สรปผลการทดสอบตวเครอง จากผลการทดสอบตวเครองพบวาทยานแรงดนต าๆ จะมปญหาของคาผดพลาดมาก เนองจากแหลงจายก าลงไฟฟาแบบสวตชจะมขดจ ากดในการจายแรงดนยานต าๆ ในสวนของตวเครองยงมขนาดใหญอย เนองจากตองใชวงจรรกษาระดบแรงดนในการจายแรงดนเลยงวงจรตางๆเพมเขามา อกทงยงตองใชแหลงจายหลายแหลงเพอท าการแยกกราวดใหชดขบเกต ในการปรบแรงดนแบบแยก (Single CH) และแบบค (Dual CH) ทยาน 0.5-2.5 โวลต คาผดพลาดไมเกนรอยละ 1 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน ทยาน 2.6-30 โวลต คาผดพลาด ไมเกนรอยละ 0.5 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐานนนจากผลการทดสอบพบวาในยาน 0.5-2.5 โวลต CH1 มคาผดพลาดทงหมดรอยละ 10.63 และ CH2 มคาผดพลาดทงหมดรอยละ 7.97 สวนในชวงยาน 2.6-30.0 โวลต CH1 มคาผดพลาดทงหมดรอยละ 1.16 และ CH2 มคาผดพลาดทงหมดรอยละ 1.88 ซงถอวาผดพลาดสงจากขอบเขตทวางไว ในสวนของการตงการจ ากดกระแสสงสดไดตงแต 0-3 แอมป คาผดพลาดไมเกนรอยละ 4 เมอเทยบกบเครองมอวดมาตรฐาน จากผลการทดสอบตวเครองสามารถจ ากดกระแสไดจรงสวนคาผดพลาดทงหมดของ CH1 และ CH2 ไมสามารถคดไดเนองจากการแสดงผลทขอแสดงผลเปนการแสดงกระแสอยางหยาบโดยแสดงเปนทศนยม 1 ต าแหนง ในสวนของการทดสอบอนๆ ตวเครองสามารถท างานไดตรงตามขอบเขตทกประการ

บทท 5 สรป ปญหาและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผล จากปญหาของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงส าหรบใชในหองทดลองทเปนแหลงจายกระแสตรงแบบเชงเสน เมอปรบคาแรงดนในแตละครง แรงดนจะเปลยนแปลงไปอยางรวดเรวซงในกรณทตองการคาแรงดนทมความละเอยดจะเสยเวลาในการปรบ อกทงการแสดงคาแรงดนยงใชโวลตมเตอรแบบเขม ซงท าใหการอานคาท าไดล าบาก จ าเปนตองตอมลตมเตอรจากภายนอกเพอใชวดอกท จงเปนเหตผลกดนใหเกดแนวความคดในการสราง “เครองจายก าลงไฟฟาสองชองสญญาณทควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร” ขนมา โครงงานนสรางเครองจายก าลงไฟฟาสองชองสญญาณโดยใชไมโครคอนโทรลเลอรเปนควบคมโดยการท างานทงหมดจะถกสงการจากไมโครคอนโทรลเลอร ทงการสรางแรงดนการอานคาแรงดน การอานคากระแส ไปจนถงการปองกนการลดวงจร ในสวนทมความยงยากสามารถน าการเขยนโปรแกรมมาแกไขได จงท าใหการออกแบบวงจรตางๆนนสามารถท าไดงายขน จากการทดสอบการท างานของตวเครองจายก าลงไฟฟาสองชองสญญาณทควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอรน เครองสามารถท างานไดอยางสมบรณตามขอบเขตทวางไว สามารถท าการสรางแรงดนไดสงสด 30 โวลต ทกระแสสงสด 3 แอมป ทงสองชองสญญาณ ซงปรบแตงแรงดนไดครงละ 0.1 โวลต โดยในสวนของการตงการจ ากดกระแสปรบไดละเอยด 0.1 แอมป และสามารถปองกนการลดวงจรได โดยไมกอใหเกดความเสยหายตอวงจรหลก อกทงยงสามารถท าการบนทกคาแรงดนและกระแสใชงานในหนวยความจ าได 5.2 ปญหาของโครงงานและการแกไข กอนทจะท าการสรางตวเครองส าเรจไดนน ไดเกดปญหาขนในระหวางด าเนนงานโดยเปนปญหาหลกทจ าเปนตองมการแกไข ซงในแตละปญหาจะมลกษณะและมวธการแกไขดงตอไปน - การใชแหลงจายแบบสวตชในการจายแรงดนเลยงวงจรควบคมท าใหเกด REI (Radio Frequency Interference) และ EMI (Electromagnetic Interference) ซงเปนสญญาณรบกวน ทสวตชงเพาเวอรซบพลาย ท าใหวงจรควบคมท างานผดพลาด จงแกไขดวยการใชตวเกบประจ

107

ขนาด 0.22 μF ตอขนานทางอนพต และใชตวเกบประจขนาด 0.01 μF ตอขนานทางเอาตพต เพอคปปลงสญญาณ และใชวงจร Line filter เพอลดสญญาณรบกลาวดงกลาว - วงจรกรองแรงดนในสวนของเอาตพตมการเปลยนแปลงชา เนองจากใหตวเกบประจ ทมคามาก แกไขดวยการตอตวตานทาน 1 k เพอชวยในการคายประจของตวเกบประจ - ในบางครงเปดสวตชในการเรมการท างานของเครองท าใหเกดทรานเซยนต ท าให มอสเฟตชอต เพมวงจร Power soft start กอนจายแรงดนใหวงจรทงหมด - ในการเรมตนการท างาน PWM มการเปลยนแปลงอยางรวดเรว ท าใหมอสเฟตชอต แกไขโดยการเพมวงจร soft start ในสวนของวงจรขบเกต และใช C Snubber ตอเพอชวยลดฟลกซตกคางในหมอแปลงความถสง - ในตอนแรกไดออกแบบใหใชความถในการสวตชสง เมอตอโหลดแลวปรากฏวาแรงดน ใชงานตกลง ท าการแกไขโดยการลดความถในการสวตชลง 5.3 ขอเสนอแนะ ในโครงงานนแมสามารถท างานไดถกตองตามขอบเขตแลวกตามแตยงมบางสวนทสามารถเพมเตมไดและจะท าให ประสทธภาพของโครงงานพฒนาไดมากขน ขอเสนอแนะนจงมไวเปนแนวทางแกผสนใจทจะพฒนาและน าไปประยกตใชกบงานอนๆดงตอไปน 5.3.1 ในการใชการรกษาระดบแรงดนโดยใชการควบคมโหมดแรงดนท าไดยาก และมความเสยงทจะเกดความเสยหายตอมอสเฟตก าลงสง จงควรใชการควบคมโหมดกระแสและเลอกใชหมอแปลงขบเกตมอสเฟตก าลงเพอแยกกราวด แทนการลอกใชการแยกแบบแสง และเปนการลดการใชแหลงจายดวย 5.3.2 ความถสวตชทใชงานในโครงงานนประมาณ 25 KHz หากตองการใหวงจรมขนาดเลกลง และจายก าลงไดมากขน ควรเพมความถสวตชใหสงมากกวาน 5.3.3 การใชตวเกบประจทมคามากในการกรองแรงดนท าใหเอาตพตเปลยนแปลงไดชาควรใชตวเกบประจใหมคานอยลงตามการออกแบบ 5.3.4 การรกษาระดบแรงดนของแหลงจายก าลงแบบสวตชงโดยทวไปแลวจะท าในยานต า ควรใหสวตชงจายไฟสงสดแลวใชไอซรกษาระดบแรงดนแบบปรบคาไดมาท าการรกษาระดบแรงดนดานเอาตพตอกท

108

บรรณานกรม ภาษาไทย นรนดร ไชยเดชและบ ำรง นำถอมรวทย, แหลงจำยไฟกระแสตรงแบบดจตอลควบคมดวย ไมโครคอนโทรลเลอร ,ปรญญำนพนธ ครศำสตรอตสำหกรรมบณฑต ภำควชำครศำสตร ไฟฟำ สถำบนเทคโนโลยพระจอมเกลำ พระนครเหนอ, 2541 ธนนต ตงกอบลำภและอทธชย จนทะเบำ, แหลงจำยก ำลงไฟฟำกระแสตรงแบบสวตชควบคม ดวยไมโครคอนโทรลเลอรส ำหรบใชงำนในหองทดลอง , ปรญญำนพนธ ครศำสตร

อตสำหกรรมบณฑต ภำควชำครศำสตรไฟฟำ สถำบนเทคโนโลยพระจอมเกลำพระนครเหนอ, 2545

เศกสทธ ค ำชมพ, รวมโครงงำนอเลกทรอนกสเครองจำยไฟ, กรงเทพมหำนคร: บรษท ซเอด ยเคชน จ ำกด มหำชน, 2539 สวตน ดน, เทคนคและกำรออกแบบสวตชงเพำเวอรซพพลำย : บรษท เอนเทลไทย จ ำกด, 2537 ประสทธพร แซเฮง, แหลงจำยไฟฟำส ำหรบนกอเลกทรอนกสชดสวตชงเพำเวอรซพพลำย : กรงเทพมหำนคร: บรษท ซเอดยเคชน จ ำกดมหำชน, 2538 ศลำรเสรช บรษทจ ำกด, คมอ DOT MATRIX LCD MODULE : กรงเทพมหำนคร, 2543 ภาษาองกฤษ Abraham Pressman, Keith Billings, Taylor Morey, Switching Power Supply Design, 3rd Ed McGraw-Hill, 2009

แหลงอางองอนๆ กำรใชงำนไมโครคอนโทรลเลอร.[ออนไลน].[สบคนวนท 8 มกรำคม 2555] จำกhttp://www.microchip.com

ภาคผนวก ก รายการอปกรณและงบประมาณรายจาย

110

รายการอปกรณและงบประมาณคาใชจายในการด าเนนงาน จ าแนกไดเปนคาใชจายในการด าเนนงานตางๆไดดงน ตารางท ก-1 วงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา Bridge Diode 800 V 4 A

1 14.75 14.75 นฐพงษ

ตวเกบประจ ชนด อเลกทรอไลต 470/400

2 180.00 360.00 ‘’

Line filter L1 1 10.00 10.00 ‘‘ Fuse box 1 10.00 10.00 ‘’ C1 224/630V 1 4.00 4.00 ‘’ NTC 10 1 35.00 35.00 ประกต R 5W 5% 5.6 1 2.50 2.50 นฐพงษ C2 103/630 1 4.00 4.00 “ R 10W 5% 50K 1 4.75 4.75 “ แผน PCB 1 70.00 70.00 ซเกต รวมคาใชจายวงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน 515.00

111

ตารางท ก-2 วงจรคอนเวอรเตอร รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา R1 R2 50W 3% 2 200.00 400.00 นฐพงษ C1, C2, C5, 0.01µF 3 7.00 21.00 “ C3,C4 4700µF 2 30.00 60.00 “ Q1, Q2 IRFP460 2 75.00 150.00 โชคชย D1,D2 MUR440 2 20.00 40.00 “ D3, D4 MUR1560 2 18.00 36.00 “ R3 50K 1 2.50 2.50 นฐพงษ L1 Chock 1 25.00 25.00 บานหมอพลาซา T1 ETD44 1 130.00 130.00 “ แผน PCB 1 80.00 80.00 ซเกต รวมคาใชจายวงจรคอนเวอรเตอร 944.50

ตารางท ก-3 วงจรขบเกต รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา C1, C2, C3 0.1 µF 3 3.00 9.00 นฐพงษ C4 0.01µF 1 4.50 4.50 “ C5, C6 4.7µF 2 3.00 6.00 “ R1 10k 1 25.00 25.00 “ R2 4.7k 1 1.70 1.70 “ R3 470k 1 1.70 1.70 “ R4 10M 1 1.70 1.70 “ R5, R7 1k 2 25.00 50.00 “ R6 100 1 1.70 1.70 “

112

ตารางท ก-3 (ตอ) วงจรขบเกต รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา R8 150 1 1.70 1.70 “ R9 200 1 1.70 1.70 “ R10,R11, R14, R15 2k

4 1.70 6.8 “

R12, R13, R16,R17 50

4 1.70 6.8 “

TR1,TR2,TR3,TR5 2N2222

4 8.50 34.00 “

TR4,TR6 2N3906 2 0.75 1.50 “ D1, D2, D3, D4 1N4733A

4 1.25 5.00 นฐพงษ

U1 TL494 1 10.00 10.00 “ U2,U3 TLP250 2 77.00 154.00 “ CON7254-2P 6 4.00 24.00 บานหมอพลาซา CON2L 2 10.00 20.00 “ แผน PCB 1 40.00 40.00 ซเกต รวมคาใชจายวงจรขบเกต 406.8

113

ตารางท ก-4 วงจรตรวจจบแรงดน

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา R8,R11 5M 2 25.00 50.00 นฐพงษ R7,R10M 2 25.00 50.00 “ R9, R14,R15 10k 3 1.70 3.00 “ U6, U7, U8 CA3140 3 18.75 56.25 “ C25, C26, C28, C29, C30, C31 0.1µF

6 4.75 28.50 “

C27, C32 1000µF 2 13.00 26.00 “ CON7254-2P 4 4.00 16.00 บานหมอพลาซา CON7254-4P 2 8.00 16.00 “ CON2L 2 10.00 20.00 “ แผน PCB 1 40 40.00 ซเกต รวมคาใชจายวงจรคอนเวอรเตอร 305.75

ตารางท ก-5 วงจรตรวจจบกระแส

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา

BYP1C , F1C 0.1μF 2 4.75 9.50 นฐพงษ U1 ACS712 1 71.44 71.44 อเลกทรอนกสซอรส CON7254-2P 1 4.00 4.00 บานหมอพลาซา CON2L 1 10.00 10.00 “ แผน PCB 1 20.00 20.00 ซเกต รวมคาใชจายวงจรตรวจจบกระแส 114.94

114

ตารางท ก-6 วงจรปองกนการลดวงจรทางดานเอาตพต

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา Relay 12 V 2 80.00 160.00 ประกต

R 1k 2 1.70 3.40 นฐพงษ Diode 1N4007 2 0.59 1.18 โชคชย

TR 2N2222 2 8.50 17.00 นฐพงษ R 10W 5% 10 2 4.75 9.5 “

CON7254-2P 4 4.00 16.00 บานหมอพลาซา CON4L 2 18.00 36.00 บานหมอพลาซา แผน PCB 1 30.00 30.00 ซเกต

รวมคาใชจายวงจรปองกนการลดวงจร 273.08

ตารางท ก-7 วงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา IC REF 195 1 52.02 52.02 นฐพงษ C1 0.1μF 2 1.00 2.00 “ C2 1μF 1 4.61 4.61 “

C3 10μF 1 1.00 1.00 นฐพงษ แผน PCB 1 30.00 30.00 ซเกต

รวมคาใชจายวงจรรกษาระดบแรงดนอางอง+5โวลต 89.63

115

ตารางท ก-8 วงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา IC 7815 1 11.00 11.00 นฐพงษ IC 7915 1 13.00 13.00 “

C1, C2 2200/50 1 25.00 25.00 “ C3, C4, C3, C4

103/100 1 0.40 0.40 “

C5, C6 10/50 1 3.00 3.00 “ CON2L 1 10.00 10.00 บานหมอพลาซา

CON7254-8P 1 11.00 11.00 “ Heatsink 1 5.00 5.00 “ แผน PCB 1 30.00 30.00 ซเกต

รวมคาใชจายวงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต 108.40

ตารางท ก-9 วงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา IC 7818 1 11.00 11.00 นฐพงษ C1 2200/50 1 25.00 25.00 “ C3, C4 103/100 1 0.40 0.40 “ C5 10/50 1 3.00 3.00 “ CON2L 1 10.00 10.00 บานหมอพลาซา CON7254-2P 1 4.00 4.00 “ Heatsink 1 5.00 5.00 นฐพงษ แผน PCB 1 30.00 30.00 ซเกต รวมคาใชจายวงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต 88.40

116

ตารางท ก-10 รายการคาใชจายอนๆ

รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) รานคา ET-PIC STAMP 18F8628 (ICD2) [P-ET-A-00375]

1 895.00 895.00 ETT

ET-MINI MCP4922 DAC 12 BIT

1 270.00 270.00 ETT

จอแสดงผล LCD 20x4

1 756.00 756.00 อเลกทรอนกสซอรส

ET-Touch PAD 4x4 1 450.00 450.00 ETT SMPS 48 V 1 1,000.00 1,000.00 บานหมอพลาซา SMPS 24 V 4 400.00 1,600.00 “ SMPS 12 V 1 580.00 580.00 “ SMPS 5 V 1 580.00 580.00 “ Heatsink 1 150.00 150.00 “ พดลม 12 V 2 95.00 190.00 “ อนๆ - - 2,000.00 - รวมคาใชจายอนๆ 8,471.00

117

ตารางท ก-11 รายการอปกรณและงบประมาณคาใชจายในการด าเนนงานทงหมด รายการอปกรณ จ านวน ราคา/หนวย(บาท) ราคารวม(บาท) วงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน 1 515.00 515.00 วงจรคอนเวอรเตอร 2 944.50 1889.00 วงจรขบเกต 2 406.8 813.60 วงจรตรวจจบแรงดน 1 305.75 305.75 วงจรตรวจจบกระแส 2 114.94 229.88 วงจรปองกนการลดวงจร 1 273.08 273.08 วงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต 2 89.63 179.26 วงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต 1 108.40 108.40 วงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต 4 88.40 352.16 รายการคาใชจายอนๆ 1 8,471.00 8,471.00 รวมคาใชจายอนๆ 13137.13

ภาคผนวก ข คมอการใชงาน

119

คมอการใชงาน INSTRUCTION MANUAL

การพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอร DEVELOPMENT OF 2-CHANNEL POWER SUPPLY CONTROLLED BY

MICROCONTROLLER

King Mongkut’s University of Technology North Bangkok

120

คณสมบตทวไปของเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอร เครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอรม

รายละเอยดดงน 1. แรงดนไฟฟาดานอนพตเปนไฟฟากระแสสลบ 1 เฟส 220 โวลต ความถ 50 เฮรตซ 2. เปนแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบ 2 ชองสญญาณ การปรบแรงดนทางเอาตพต เปนการปรบแบบแยกกนทละชองสญญาณหรอปรบพรอมกนทง 2 ชองสญญาณ สามารถปรบ แรงดนเอาตพตไดตงแต 0.5-30 โวลต ทยาน 0.5-2.5 โวลต คาผดพลาดไมเกนรอยละ 1 เมอเทยบ กบเครองมอวดมาตรฐาน ทยาน 2.6-30 โวลต คาผดพลาดไมเกนรอยละ 0.5 เมอเทยบกบ เครองมอวดมาตรฐาน โดยสามารถปรบแตงแรงดนไดละเอยด 0.1 โวลต 3. สามารถตงการจ ากดกระแสสงสดไดตงแต 0-3 แอมป คาผดพลาดไมเกนรอยละ 4 เมอเทยบกบ เครองมอวดมาตรฐาน โดยสามารถปรบแตงกระแสไดละเอยด 0.1 แอมป 4. การรกษาระดบแรงดนเนองจากการเปลยนแปลงของโหลด (Load Regulation) ไมเกน รอยละ 0.5 ทโหลดเตมพกด (Full Load) 5. สามารถปองกนการลดวงจรได โดยการสงการจากไมโครคอนโทรลเลอร 6. ควบคมดวยไมโครคอนโทรลเลอร ขนาด 8 บต โดยสงงานผานทชแพด 7. การแสดงผลผานจอแอลซด มดงน - แสดงเมนและฟงกชนใหเลอกใชงาน - แสดงคาแรงดนและกระแสทปอนผานแปนพมพ ดวยทศนยม 1 ต าแหนง - แสดงคาแรงดนทางเอาตพต ดวยทศนยม 2 ต าแหนง - แสดงคากระแสทางเอาตพต ดวยทศนยม 1 ต าแหนง 8. มฟงกชนการใชงานอน ๆ ดงน - สามารถบนทกสภาวะการใชงานและเรยกคาใชงานจากหนวยความจ าได 10 คา - หลงการปรบแรงดนแลวสามารถเพมหรอลดแรงดนไดภายหลง โดยมป มเพมหรอลดแรงดน ซงปรบไดทละ 0.1 โวลต 9. เมอเปดเครองใหมเครองสามารถจดจ าคาใชงานครงหลงสดได

121

รายละเอยดสวนประกอบตางๆของเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอร รายละเอยดของสวนประกอบตางๆดงแสดงในภาพท ข-1,ข-2

CH1 CH2

Single CH

Dual CH

1

Over Load

1 2 3 DEL

4 5 6

7 8 9

0 MENU ENTERFUN2ND

r

l

0

h

a

e

2

a

c

0

y

t

M

e

0

r

0 4 L

2

L

P

F

0

C

/

r

x

D

N

o

4

m

m

L

c

o

C

V

h

d

D

i

a

u

-

s

+ - + -Power

Reset

Light

1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 ภาพท ข-1 ดานหนาของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวย

ไมโครคอนโทรลเลอร

Fuse

AC INPUT

13 14

ภาพท ข-2 ดานหลงของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบสวตชควบคมดวย ไมโครคอนโทรลเลอร

122

รายละเอยดของสวนประกอบตางๆ 1. จอแสดงผลเปนแบบ LCD 20x4 ตวอกษร 2. ชองจายสญญาณชองท 1 3. ชองจายสญญาณชองท 2 4. ไฟ LED แสดงสถานะเมอชองสญญาณชองท 1 ถกใชงาน 5. ไฟ LED แสดงสถานะเมอชองสญญาณชองท 2 ถกใชงาน 6. ไฟ LED แสดงสถานะเมอโหมดแรงดนเดยวถกใชงาน 7. ไฟ LED แสดงสถานะเมอโหมดแรงดนคถกใชงาน 8. ไฟ LED แสดงสถานะเมอเกดการลดวงจร 9. สวตชเปดปดไฟสองสวางของจอแอลซด 10. ทชแพด 11. สวตช Reset ใชในการ Reset ระบบ 12. สวตชเปดเครอง 13. จดตอไฟ AC 220 V 50 Hz 14. กระบอกฟวส

รายละเอยดในสวนของแปนพมพดงแสดงในภาพท ข-3 ซงจะประกอบไปดวยแปนควบคมตางๆดงน

1 2 3 DEL

4 5 6

7 8 9

0 MENU ENTERFUN2ND

ภาพท ข-3 แปนตางๆของทชแพด

123

ตารางท ข-1 ลกษณะการใชงานแปนพมพควบคมการท างาน ป ม การใชงาน MENU ใชในการเรยกเมนหลกของเครอง 0-9 ใชในการปอนคาทตองการ ENTER ใชในการยนยนการท างาน DEL ใชในการลบเพอแกไขคาแรงดนและกระแสขณะปอนคา < ใชในการเพมคาแรงดนทละระดบ และใชในการเลอนหนาจอแสดงผลขน > ใชในการลดคาแรงดนทละระดบ และใชในการเลอนหนาจอแสดงผลลง 2ND FUN ใชในการเรยกฟงกชนออกมาใชงาน เชน การบนทกคา และเพมหรอลดคาแรงดน

การใชงานเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคมโดยไมโครคอนโทรลเลอร 1. เมอท าการเปดเครองใชงาน ทจอจะแสดงผลดงภาพท ข-4

(ก)

(ข)

ภาพท ข-4 หนาจอเรมตนการท างาน

124

2. จากนนจะแสดงขอความใหกดแปน ENTER เพอเขาสเมนหลก และจะท าการกระพรบไปจนกวา จะมการกดแปน ENTER

ภาพท ข-5 การตอนรบสการใชงาน

3. เมอผใชงานท าการกดแปน ENTER กจะเปนการเขาสเมนหลกดงภาพท ข-6

ภาพท ข-6 เมนหลก

4. สามารถกดแปน > เพอเลอนหนาจอของเมนหลก

ภาพท ข-6 เมนหลก (ตอ)

125

ผใชเลอกโหมดในการใชงานโดยจะมอยท งหมด 4 โหมดซงประกอบไปดวย 1. Single CH เปนโหมดทจะมการควบคมแรงดนเอาตพตของทงสองชองเปนแบบแยกกน 2. Dual CH เปนโหมดทจะมการควบคมแรงดนเอาตพตของทงสองชองเปนแบบรวมกนทง 2 ชองสญญาณ 3. Load DATA เปนโหมดทจะท าการบนทกคาแรงดนและกระแสไวในหนวยความจ าชองท 0-9 เพอเรยกใชในภายหลง 4. Last Use DATA เปนโหมดทจะเรยกคาใชงานครงลาสดหลงจากปดเครองหรอรเซทเครอง โหมด Single CH เมอกดแปนหมายเลข 1 จากเมนหลก เพอเขาสโหมด Single CH หลอด LED Single CH จะตดหนาจอแสดงผลจะเปลยนเปนลกษณะดงภาพท ข-7

ภาพท ข-7 โหมด Single CH

ภายในฟงกชน Single CH สามารถเลอกการใชงานจากฟงกชนยอยไดตอไปน 1. CH 1 Only เปนการเลอกใชงานเฉพาะชองสญญาณท 1 2. CH2 Only เปนการเลอกใชงานเฉพาะชองสญญาณท 2 3. CH1+CH2 เปนการเลอกใชงานทงชองสญญาณท 1 และชองสญญาณท 2 ฟงกชน CH1 Only

ฟงกชน CH1 Only หรอ CH2 Only จะมลกษณะใชงานและการแสดงผลทเหมอนกนจงขอกลาวถงเฉพาะฟงกชน CH1 Only เมอกดแปนหมายเลข 1 หนาจอแสดงผลจะเปลยนไป ดงภาพท ข-8

126

ภาพท ข-8 ฟงกชน CH1 Only

1. ท าการปอนคาแรงดนทตองการ จากนนป ม ENTER เพอยนยนแรงดนทเลอกใช ในกรณปอนคา แรงดนผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Voltage ดงภาพท ข-9

ภาพท ข-9 Wrong Voltage

2. ระหวางการปอนคาถาตองการแกไขใหกดทแปน DEL 3. เมอปอนคาแรงดนถกตองแลว ขนตอไปจะเปนการปอนคากระแสทตองการจ ากดดงภาพท ข-10 จากนนกดแปน Enter เพอยนยนกระแสทจ ากดดงภาพท ข-10

127

ภาพท ข-10 ปอนคากระแส Single CH

ในกรณทปอนคากระแสผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Current ดงภาพท ข-11

ภาพท ข-11 Wrong Current

4. เมอปอนคาแรงดนและกระแสไดถกตองแลว เครองจะหนวงเวลาประมาณ 3 วนาท จากนนจะท า การจายแรงดนออกมาทางเอาตพต สงเกตจากไฟ LED CH1 ทดานหนาเครองจะตด จากนนจะ แสดงผลแรงดนทตงคาและแรงดนทวดได

ภาพท ข-12 การแสดงผลฟงกชน CH1 Only

128

5. สามารถท าการเพมหรอลดคาแรงดนทละ 0.1 โวลต ไดโดยการกดทแปน < และ > ฟงกชน CH1+CH2

กรณทเลอกฟงกชน CH1+CH2 หนาจอแสดงผลจะเปลยนไปดงภาพท ข-13

ภาพท ข-13 ฟงกชน CH1+CH2

1. ท าการปอนคาแรงดนชองสญญาณท 1 กอน สงเกตจากหนาจอแสดงผล CH1 จะกระพรบ จากนนกด ENTER ในกรณปอนคาแรงดนผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ

Wrong Voltage 2. ท าการปอนคาการจ ากดกระแสของ CH 1 จากนนกด ENTER ในกรณปอนคากระแสผดหนาจอ แสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Current 3. หลงจากทปอนคาแรงดนและกระแสของ CH1 ถกตองแลว เคอรเซอจะเลอนลงเพอใหปอนคา แรงดนของ CH2 สงเกตไดจากหนาจอแสดงผล CH2 จะกระพรบ ท าการปอนคาแรงดนของ CH2 จากนนกด ENTER ในกรณปอนคาแรงดนผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Voltage

ภาพท ข-14 ปอนกระแสและแรงดน CH1+CH2

129

จากนนท าการปอนคาการจ ากดกระแสของ CH2 จากนนกด ENTER ในกรณปอนคากระแสผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Current 4. เมอปอนคาแรงดนและกระแสไดถกตองแลว เครองจะหนวงเวลาประมาณ 3 วนาท จากนนจะท า การจายแรงดนออกมาทางเอาตพต สงเกตจากไฟ LED CH1 และ CH2 ทดานหนาเครองจะตด

ภาพท ข-15 การแสดงผลฟงกชน CH1+CH2 ของ CH1

5. กรณทตองการดการตงคาแรงดนและการจ ากดกระแสของชองสญญาณท 2 กสามารถท าไดโดย การกดแปนหมายเลข 2 ดงภาพท ข-16

ภาพท ข-16 การแสดงผลฟงกชน CH1+CH2 ของ CH2

6. สามารถท าการเพมหรอลดคาแรงดนทละ 0.1 โวลต ไดโดยการกดทแปน > และ <

130

โหมด Dual CH เมอกดแปนหมายเลข 2 จากเมนหลก เพอเขาสโหมด Dual CH หลอด LED Dual CH จะตด หนาจอแสดงผลจะเปลยนเปนลกษณะดงภาพท ข-17

ภาพท ข-17 โหมด Dual CH

1. ท าการปอนคาแรงดนทตองการ จากนนป ม ENTER เพอยนยนแรงดนทเลอกใชในกรณปอนคา แรงดนผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Voltage 2. ระหวางการปอนคาถาตองการแกไขใหกดทแปน DEL 3. เมอปอนคาแรงดนถกตองแลว ขนตอไปจะเปนการปอนคากระแสทตองการ จากนนกดแปน Enter เพอยนยนกระแสทจ ากด ในกรณทปอนคากระแสผดหนาจอแสดงผลจะแสดงขอความ Wrong Current 4. เมอปอนคาแรงดนและกระแสไดถกตองแลว เครองจะหนวงเวลาประมาณ 3 วนาท จากนนจะท า การจายแรงดนออกมาทางเอาตพต สงเกตจากไฟ LED CH1 และ CH2 ทดานหนาเครองจะตด จากนนจะแสดงผลแรงดนทตงคาและแรงดนทวดไดดงภาพท ข-18

ภาพท ข-18 การแสดงผลโหมด Dual CH

131

ฟงกชน Save ฟงกชน Save ใชในการบนทกคาโหมดการท างาน แรงดน และกระแสทใชงาน สามารถท าไดดงน 1. ในขณะทใชงานฟงกชนใดๆ ในทนเปนการใชงานฟงกชน CH1 Only ถาตองการบนทก ใหกดทแปน 2ND FUN หนาจอจะมขอความแสดงภาพท ข-19

ภาพท ข-19 ฟงกชน Save

2. ใหท าการเลอกชองของหนวยความจ าทตองการบนทก เชนชองท 1 3. จากนนจะมขอความแสดงวาไดบนทกขอมลการใชงานในชองหนวยความจ าท 1 แลว ภาพท ข-20

ภาพท ข-20 ยนยนการเลอกชองหนวยความจ า

โหมด Load DATA เมอกดแปนหมายเลข 3 จากเมนหลก เพอเขาสโหมด Load DATA หนาจอแสดงผลจะเปลยนเปนลกษณะดงภาพท ข-21

132

ภาพท ข-21 โหมด Load DATA

1. ท าการเลอกขอมลทไดท าการบนทกไวทชองหนวยความจ าทตองการใชงาน เชน ชองหนวยความจ าท 1 หนาจอจะแสดงโหมดการใชงาน แรงดน และกระแสทท าการตงคาไว ดงภาพท ข-22

ภาพท ข-22 การแสดงผลโหมด Load DATA

2. ถาตองการใชงานขอมลของหนวยความจ า ใหท าการกดแปน ENTER เพอยนยนการเลอกใชงาน การปองกนการลดวงจร

กรณทเกดการลดวงจรหรอ Over load หนาจอจะแสดงขอความเตอน “Over Load!” ดงภาพท ข-23 แลวท าการตดเอาตพตจากนนจะหนวงเวลาประมาณ 10 วนาท จงจะท าการจายแรงดนดงเดม

133

ภาพท ข-23 การแสดงผล Over Load

ภาคผนวก ค

ลายวงจรและการวางอปกรณ

135

ภาพท ค-1 ลายวงจรวงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน

ภาพท ค-2 ลายวงจรวงจรเรยงกระแสและกรองแรงดน

136

ภาพท ค-3 ลายวงจรวงจรคอนเวอรเตอร

ภาพท ค-4 การลงอปกรณวงจรคอนเวอรเตอร

137

ภาพท ค-5 ลายวงจรวงจรขบเกต

ภาพท ค-6 การลงอปกรณวงจรวงจรขบเกต

138

ภาพท ค-7 ลายวงจรวงจรตรวจจบแรงดน

ภาพท ค-8 การลงอปกรณวงจรตรวจจบแรงดน

139

ภาพท ค-9 ลายวงจรวงจรตรวจจบกระแส

ภาพท ค-10 การลงอปกรณวงจรตรวจจบกระแส

ภาพท ค-11 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต

ภาพท ค-12 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดนอางอง +5 โวลต

140

ภาพท ค-13 ลายวงจรวงจรปองกนการลดวงจรทางดานเอาตพต

ภาพท ค-14 การลงอปกรณวงจรปองกนการลดวงจรทางดานเอาตพต

141

ภาพท ค-15 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต

ภาพท ค-16 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 15 โวลต

142

ภาพท ค-17 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต

ภาพท ค-18 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 18 โวลต

ภาพท ค-19 ลายวงจรวงจรstamp pic

143

ภาพท ค-20 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 5 โวลต

ภาพท ค-21 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 5 โวลต

144

ภาพท ค-22 ลายวงจรวงจรรกษาระดบแรงดน 12 โวลต

ภาพท ค-23 การลงอปกรณวงจรรกษาระดบแรงดน 12 โวลต

145

ภาพท ค-24 ลายวงจรวงจร Power Soft-Start

ภาพท ค-25 การลงอปกรณวงจร Power Soft-Start

ภาคผนวก ง ขอมลอปกรณทส าคญ

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

ประวตผจดท ำ

ชอ : นายจราวฒน ทานชต : นายณฐพล วงคจนทรา ชอปรญญานพนธ : การพฒนาเครองจายก าลงไฟฟาแบบ 2 ชองสญญาณทควบคม

โดยไมโครคอนโทรลเลอร : Development of 2-Channel Power Supply Controlled by Microcontroller สาขาวชา : วศวกรรมไฟฟา

ประวตผจดท าคนท 1 ประวตสวนตว : นายจราวฒน ทานชต เกดวนท 29 เดอนสงหาคม พ.ศ. 2532 ประวตการศกษา : ประถมศกษา โรงเรยนเทศบาลบานหนองตาโผนมตรภาพท 5 มธยมศกษา โรงเรยนนารนกล ระดบประกาศนยบตรวชาชพ วทยาลยเทคนคอบลราชธาน สถานทตดตอ : 13/5 ถ.เทศบาล12 ต.วารนช าราบ อ.วารนช าราบ จ.อบลราชธาน 34190 E-mail : sky_team@hotmail.com

ประวตผจดท าคนท 2 ประวตสวนตว : นายณฐพล วงศจทรา

เกดวนท 31 เดอนมกราคม พ.ศ. 2533 ประวตการศกษา : ประถมศกษา โรงเรยนปฐวกรณวทยา มธยมศกษา โรงเรยนนวมนทราชทศ กรงเทพมหานคร ระดบประกาศนยบตรวชาชพ วทยาลยการชพนวมนทราชทศ สถานทตดตอ : บานเลขท 11/11 หม 11 ถ.นวลจนทร ต าบลนวลจนทร อ าเภอบงกม จงหวดกรงเทพมหานคร 10230 E-mail : zazamana_love_boat@hotmail.com