บทท2

ทฤษฎทเกยวของ

2.1 ทฤษฎทางดานเครองกล

2.1.1 เฟอง (GEARS)

เฟองทพบเหนทวไปมลกษณะเปนวงกลมคลายลอทมฟนเฟองทขอบโดยรอบ เปนอปกรณทใชในการควบคมความเรว แรง หรอ เปลยนทศทางการเคลอนทโดยการสงก าลงหรอถายทอดการหมนจากเฟองตวหนงไปยงเฟองอกตวหนง โดยทวไปเฟองจะท างานควบคกบเพลา ซงเพลาเปนอปกรณทใชในการสงก าลงจากจดหนงไปยงอกจดหนงในลกษณะของการหมน หากเพลาเกดการหมนเฟองกจะหมนตามฉะนนหากปราศจากเพลาแลวเฟองกจะไมสามารถท างานได เฟองมหลายชนดใหเลอกใชงานตามความเหมาะสม เชน เฟองตรง เฟองหนอน เฟองดอกจอก แตทนยมใชและพบเหนกนทวไปคอเฟองตรง

รปท 2.1 แสดงภาพเฟองตางๆ

4

2.1.1.1 หนาทการท างานของเฟอง 2.1.1.1.1 การเพมแรงและลดความเรว เฟองจะท าหนาทเพมแรงและลดความเรวไดนน

ขนอยกบลกษณะของการใชงาน เชน เฟองตรง ท างานโดยการหมนรอบแกนเพลาและสงแรงหมนนนไปยงเฟองอกตวหนงผานทางฟนของเฟองทงสองทสบกน เฟองทตออยกบตนก าเนดของแรงเรยกวา เฟองขบ สวนเฟองทสบอยแลวหมนตามเรยกวา เฟองตาม โดยเฟองทงสองตวจะหมนในทศทางตรงกนขามกน

จากรปขางลาง ถาเฟองขบมจ านวนฟน 10 ซ และเฟองตามมจ านวนฟน 50 ซ เฟองขบจะตองหมน 5 รอบ เพอท าใหเฟองตามหมนได 1 รอบ ท าใหความเรวในการหมนของเฟองตามนอยลง แตแรงพยายามทใชหมนเฟองขบจะท าใหเกดแรงหมนในเฟองตามมากขนถง 5 เทา การท างานในลกษณะนจะน าไปใชในการเพมแรงในการหมน ตวอยางการท างานในลกษณะน เชน การสรางกลไกในการยกของหนกในงานกอสรางตาง ๆ

เฟองหนอน เปนชดเฟองประกอบดวยเฟองหนอนทมลกษณะเปนวงกลม และเกลยวหนอนมลกษณะเปนแทงทรงกระบอก เกลยวหนอนจะท าหนาทสงก าลงใหกบเฟองหนอน

รปท2.2การท างานของเฟองตรงเพอเพมแรงและลดความเรวและเฟองหนอน

2.1.1.1.2 การลดแรงและเพมความเรว ถาเฟองตรง ทใชเปนเฟองขบทมจ านวนฟน 50 ซ และเฟองตามจ านวนฟน 10 ซ เมอเฟองขบหมนไป 1 รอบจะท าใหเฟองตามหมนไปถง 5 รอบ การใชงานลกษณะนเปนการเพมความเรวในการหมนใหมากขนแตจะมแรงในหมนนอยลง

5

รปท 2.3การท างานของเฟองตรงเพอลดแรงและเพมความเรว

2.1.1.1.3 การเปลยนแกนในการหมน เฟองดอกจอกมลกษณะคลายกรวย ฟนของเฟองดอกจอกมทงแบบตรงและแบบเฉยง เฟองดอกจอกมหนาทสงก าลงเพอเปลยนแกนการหมนของเพลา โดยจะใชเฟองดอกจอก 2 ตวประกบกนท ามม 90 องศา ตวอยางสงของเครองมอเครองใชในชวตประจ าวนทมสวนประกอบของเฟองดอกจอก เชน สวานมอ เมอเราหมนมอจบสวานในแนวนอนจะท าใหดอกสวานเคลอนทโดยท ามม 90 องศากบดามจบ

รปท 2.4การใชงานเฟองดอกจอกในสวานมอ

6

2.1.1.2 ชนดของเฟอง (Type of Gears) 2.1.1.2.1 เฟองตรง (Spur Gears)

เฟองตรง (Spur gear) เปนเฟองทมใชงานกนมากทสดในบรรดาเฟองชนดตาง ๆ จะมลกษณะเฉพาะคอฟนของเฟองจะเปนแนวขนานไปกบรเพลา โดยเฟองตรงเรยกอกอยางหนงวาเฟองขนานกบเพลา (Parallel–shaft Gear) เฟองตรงเปนเฟองทมโครงสรางงายและไมสลบซบซอน โดยถาเฟองตรงสองตวขบกนเราเรยกวาเฟองพเนยน (Pinion Gears) โดยทวไปแลวเฟองตรงทใชสงก าลงแตละคนนจะมขนาดของฟนเฟองหรอโมดล (Module, m) เทา ๆ กน หมนดวยความเรวเชงเสนทเทากนแตการไดเปรยบเชงกลทเกดขนจะเกดจากจ านวนฟนทตางกน (อตราทด, Ratio) ของเฟองแตละตว เฟองตรงสวนมากจะน ามาใชในระบบสงก าลง (Transmission Component)

ลกษณะเฉพาะของเฟองตรง มความงายในการผลตเนองจากรปแบบของฟนเฟองไมสลบซบซอน สงผลใหราคาต า

กวาเฟองชนดอน * ไมมแรงรน (Trust) ทเกดขนในแนวแกน (No Axial Force) ในขณะทท างาน * มความงายในการผลตใหมคณภาพสง * เนองจากเปนเฟองแบบธรรมดาจงมความงายในการหาซอ

รปท 2.5 เฟองตรง (Spur Gear)

2.1.1.2.2 เฟองเฉยง (Helical Gears) เฟองเฉยงมลกษณะทวไปเหมอนเฟองตรง แตลกษณะแนวของฟนเฟองจะไมขนานกบ

เพลาโดยจะท ามมเฉยงไปเปนมมทตองการ โดยอาจจะเอยงไปทางซายหรอเอยงไปทางขวาขนอยกบลกษณะความตองการในการใชงานและการออกแบบของผผลตเฟองเฉยงมลกษณะรปรางดงรปโดยเฟองเฉยงแตละคทขบกนเพอสงก าลงนน เฟองหนงฟนเฟองจะเอยงไปทางซายและอกฟนเฟองหนงจะเอยงไปทางขวาในมมทเทากน

7

ลกษณะเฉพาะของเฟองเฉยง * เมอเปรยบเทยบการรบภาระ (Load) แลว ส าหรบเฟองขนาดเดยวกน เฟองเฉยง

(Helical Gear) จะรบภาระ (Load) ไดมากกวาเฟองตรง (Spur Gear) เนองจากการทฟนเฟองมลกษณะเอยงจงท าใหความยาวของฟนเฟองยาวกวาและพนทหนาสมผสของฟนมมากกวาเฟองตรง

* เสยงในขณะท างานของเฟองเฉยงจะเงยบกวาเฟองตรงเนองจากการขบกนของเฟองจะกระท าอยางนมนวลกวา เนองจากมมทเฉยงของฟนเฟองท าใหเกดการเหลอม (Overlap) กนของฟนเฟองขณะหมน

* เกดแรงรน (Trust) ตามแนวแกนมากกวาในขณะทหมนเนองจากการเอยงของฟนเฟองทมากซงจะสงผลใหอายการใชงานของแบรงลดต าลง

รปท2.6เฟองเฉยงและรายละเอยดของฟนเฟอง (Helical Gears) 2.1.1.2.3 เฟองกางปลา (Herringbone Gears or Double Helical Gears)

เพอลดแรงรนดานขางในขณะท างานของเฟองเฉยง จงไดถกพฒนารปแบบจากเฟองเฉยงมาเปนเฟองกางปลา ซงมลกษณะของฟนเฟองทเฉยงเขาหากนในมมทเทากน ท าใหแรงลพธของแรงรน (Trust) เทากบศนย

จากลกษณะของเฟองกางปลาดงรปจะเหนวามลกษณะเหมอนกบการเอาเฟองเฉยงมาประกบกนในลกษณะทสมมาตร ท าใหเฟองกางปลาสามารถรกษาขอดของเฟองเฉยงไวได คอเสยงทเงยบขณะท างานรบภาระ (Load) ไดมากกวาเฟองตรง ในขณะเดยวกนแรงสนสะเทอนทเกดขนในขณะท างานกยงคงนอยเมอเทยบกบเฟองตรง แตลดขอเสยทมอยเพยงอยางเดยวของเฟองเฉยงคอแรงรน จากลกษณะของเฟองกางปลาทมมเอยงของเฟองเอยงเขาหากนในลกษณะทองศาเทากนท าใหผลลพธของแรงรนไมม

8

รปท2.7เฟองกางปลา (Double Helical Gears or Herringbone Gears) 2.1.1.2.4 เฟองสะพาน (Rack Gears)

ในหนงชดของเฟองสะพานนนประกอบดวยสองสวนคอสวนทเปนเฟอง (Gear) ตวขบซงสวนมากแลวจะเปนเฟองตรง (Spur Gear) แตในบางอปกรณอาจเปนเฟองเฉยงกม และสวนทเปนเฟองสะพาน (Rack) ซงมลกษณะเปนแทงยาวตรงและมฟนเฟองอยดานบนขบอยกบสวนทเปนฟนเฟอง (Gear)

หนาทของเฟองสะพานคอใชในการเปลยนทศทางการเคลอนทจากการเคลอนทในลกษณะการหมนหรอการเคลอนทเชงมมเปนการเคลอนทเชงเสนหรอการเคลอนทเชงเสนหรอการเคลอนทกลบไปกลบมา

การใชงานเฟองสะพาน * การสงถายก าลงในเครองจกรกล * ใชกบเครองพมพหรอเครอง Plot ขนาดใหญ * หนยนต (Robot) * การสงถายก าลงในระบบบงคบเลยวของรถยนต (Steering)

รปท2.8เฟองสะพาน (Rack Gears)

9

2.1.1.2.5 เฟองวงแหวน (Internal Gear, Ring Gear) เฟองวงแหวนเปนเฟองตรงอกชนดหนงซงมลกษณะเหมอนกบเฟองตรง แตฟนเฟอง

จะอยดานในของวงกลมตองใชคกบเฟองขนาดเลกกวาทขบอยดานในดงรปท 6 เฟองวงแหวนจะใชงานในลกษณะทตองการใหเฟองขบและเฟองตามท างานหรอหมนในทศทางเดยวกน

ส าหรบอตราทดนนสามารถออกแบบใหมากหรอนอยไดโดยขนอยกบขนาดของเฟองตวนอก (Ring) และเฟองตวใน (Pinion) ดงรปท 6 โดยทถาหากเฟองตวในเลกกวาเฟองตวนอกมากอตราทดกจะมากและถาหากเฟองตวในมขนาดใกลเคยงกบเฟองตวนอกอตราทดกจะนอย โดยปกตของเฟองวงแหวนแลวเฟองตวเลก (Pinion Gear) ทอยดานในจะท าหนาทเปนตวขบ

รปท 2.9 เฟองวงแหวน Internal Gear 2.1.1.2.6 เฟองดอกจอก (Bevel Gear)

เฟองดอกจอกจะมรปทรงคลายกบกรวยมทงแบบเฟองตรง (Straight Bevel Gear) และแบบเฟองเฉยง (Spiral Bevel Gear) เฟองดอกจอกจะเปนเฟองสองตวทขบกนในลกษณะแนวเพลา (Shaft) ของเพลาทงคจะตงฉากหรอตดกน (Intersect) สวนมากแลวเพลาของเฟองทงคจะตงฉากกนเปนมม 90 องศา 2.1.1.2.6.1 เฟองดอกจอกแบบเฟองตรง (Straight Bevel Gear)

จะมลกษณะของฟนเฟองทเปนเฟองตรง โดยทแนวของฟนเฟองจะเปนแนวเดยวกบยอดของเฟองโดยทแนวของฟนเฟองจะเปนมมตดกบแนวแกนเพลา คณสมบตเฉพาะของเฟองแบบนคอ * งายตอการผลตจงท าใหมราคาถกกวา * สามารถท าอตราทดสงสดไดถง 1:5

10

รปท 2.10 เฟองดอกจอกแบบเฟองตรง (Straight Bevel Gear) สวนใหญแลวจะใชในงาน สวนประกอบของเครองจกร และเฟองทายของรถยนตโดยท าหนาทเปนเฟองบายศร (Differential Gear) ปองกนการสะบดของลอทงสองขางขณะเลยว 2.1.1.2.6.2 เฟองดอกจอกแบบเฟองเฉยง (Spiral Bevel Gear)

ฟนของเฟองแบบนจะมลกษณะเปนแนวโคง (Curve ดงรปท 8A) ออกไปรอบ ๆ รศมของเฟอง (ตางจากแบบฟนตรงทฟนของแบบนนจะออกมาตรง ๆ ตามแนวรศมของเฟอง) และแนวดานบนของฟนกจะลาดลงในลกษณะโคงจากดานในออกไปสดานนอกขอบฟน การทเฟองมลกษณะโคงแบบนท าใหมพนทสมผสหรอพนทรบแรงมากกวาแบบเฟองตรง ท าใหมความทนทานมากกวาและเสยงในขณะการท างานนอยกวาเฟองดอกจอกแบบเฟองเฉยง คณสมบตเฉพาะในการใชงานเฟองดอกจอกแบบเฟองเฉยง ทโดดเดนมดงนคอ * สามารถออกแบบใหอตราทด (Ratio) มากกวา โดยมความแขงแรงทนทานมากกวาเฟองดอกจอกแบบเฟองตรง * เหมาะส าหรบใชกบอตราทดของเฟองทมาก ๆ * มประสทธภาพในการสงถายก าลงทดกวาในขณะทการท างานเงยบกวาเฟองดอกจอกแบบเฟองตรง * มความยากกวาในการออกแบบและสราง จงท าใหมราคาแพงกวา 2.1.1.2.6.3 เฟองไฮปอยด (Hypoid Gears)

เปนเฟองทจดอยในประเภทเฟองดอกจอกแบบเฟองเฉยง แตจะตางกนตรงทแกนเพลาของเฟองไฮปอดยนนระนาบแกนของเพลาของเฟองขบและเพลาของเฟองตามจะไมตดกนซงมลกษณะดงรปท 8B ลกษณะรปทรงของเฟองไฮปอยดจะมลกษณะการหมนเปนไฮเปอรบอลกและทผวของเฟองไฮปอยดจะมลกษณะเปนผวไฮเปอรบอลก ในขณะทผวของเฟองดอกจอกแบบเฉยงจะมลกษณะเปนรปทรงกรวยธรรมดา (Normally Conical)

11

รป 2.11 เฟองไฮปอยดในเพลาทายรถยนต

ในการสงถายก าลงระหวางฟนเฟองของเฟองไฮปอยดนน การถายถอดก าลงจากเฟองขบไปสเฟองตามจะเปนไปในลกษณะการลนไถล (Sliding) อยกงกลางระหวางเฟองตรง (Straight Gear) และเฟองตวหนอน (Worm Gear) ดงนนจงตองการสารหลอลนทถกตองและมประสทธภาพในการหลอลนสงสดซงโดยปกตแลวตองใชน ามนหลอลนทใชตองมความหนดกวาเฟองดอกจอกส าหรบเฟองทมขนาดเทากน

รปท2.12 ความแตกตางระหวางเฟองดอกจอกชนดตาง ๆ กบเฟองไฮปอยด

2.1.1.2.6.4 เฟองดอกจอกแบบสมมาตร (Miter Gear) Miter Gear เปนเฟองดอกจอกแบบพเศษแบบหนง โดยเปนเฟองทมอตราทด (Ratio)

1:1 หรออาจเรยกอกอยางวาเฟองเปลยนทศทางกไมผดโดยเพลาของเฟองขบและ เฟองตามท ามมกน 90 องศา

12

รปท2.13เฟองดอกจอกแบบสมมาตร Miter Gear 2.1.1.2.7 เฟองเกลยวสกร (Screw Gears or Spiral Gears)

มลกษณะเปนเฟองเฉยงหรอเฟองเกลยวใชสงก าลงระหวางเพลาทท ามมกน 90 องศา มลกษณะดงรปท 13 การใชงานเฟองชนดนสวนมากจะใชในการเปลยนทศทางในการสงก าลงของเพลา โดยลกษณะเฉพาะของเฟองแบบนมดงนคอ

* ใชกบชดเฟองทมการทดรอบมากและมจ านวนเฟองมากหลายอน * การสกหรอจะเกดขนคอนขางมากเนองจากลกษณะการเคลอนทสงก าลงของเฟองจะ

มลกษณะในการลนไถล (Sliding Contact) ระหวางผวของฟนเฟองคทใชสงก าลง * ไมเหมาะทจะใชกบระบบสงก าลงทมก าลงมาก ๆ

รปท 2.14 เฟองเกลยวสกร (Screw Gears or Spiral Gears)

13

2.1.1.2.8เฟองหนอน (Worm Gears) เปนชดเฟองทประกอบดวยเกลยวตวหนอน (Worm) ซงมลกษณะของเกลยวทวางอย

บนกานเกลยวตวหนอน (Shank) เหมอนลกษณะของสกรและเฟอง (Worm Wheel) ซงมลกษณะเปนลอเฟองคลาย ๆ กบเฟองเฉยง (Helical Gear) แตจะตางกน โดยเฉพาะอยางยงตรงสนฟนเฟองจะมลกษณะเวาเพอใหรบกบความโคงของเกลยวตวหนอนแนวเพลาขบ (Worm Shaft) และเพลาตาม (Worm Wheel Shaft) ของเฟองตวหนอนจะท ามมกนทมมฉาก 90 องศา การท างานของเฟองตวหนอนจะเงยบและมแรงสนสะเทอนเกดขนนอย เนองจากการสงถายก าลงจากเฟองขบไปยงเฟองตามนนการสงถายก าลงจะเปนไปในลกษณะของการลนไถล (Sliding)

รปท2.15 เฟองหนอน (Worm Gears)

อตราทดของเฟองตวหนอนสามารถท าไดมาก เนองจากลกษณะเฉพาะทางรปแบบของเฟอง โดยอตราทดสามารถค านวณไดจากระยะหางระหวางศนยกลางของกานเกลยวตวหนอน (Shank) ถงศนยกลางของเฟอง (Worm Wheel) หรอทเรยกวาระยะหางระหวางศนยกลาง (Center Distance) โดยถา Center Distance ยงมากแสดงวาอตราทดของเฟองจะยงมาก ซงในบางชดเฟองอาจทดมากกวา 1 ชด โดยอาจเปนสองหรอสามชด ในการสงถายก าลงของเฟองตวหนอนนนความเคนทเกดขนบนผวฟนเฟองจะมากกวาเฟองแบบเฟองตรงหรอแบบเฟองเฉยง อตราทดของเฟองตวหนอน (Worm Gear Ratio)

14

สามารถค านวณไดจากสมการ

ลกษณะเฉพาะของเฟองตวหนอนโดยสรปไดมดงนคอ * สามารถท าอตราทดไดสงโดยการเพมความหางของระยะหางระหวางศนยกลาง

(Center Distance) * ขณะท างานจะมความเงยบและการสนสะเทอนนอย

รปท2.16รปแบบของเฟองชนดตาง ๆ

15

รปท2.17ลกษณะการถายทอดก าลงของเฟองแบบตาง ๆ

สรปเรองชนดของเฟอง จากรายละเอยดเรองชนดของเฟองทผานมา คงจะท าใหผอานมความเขาใจเรองเฟอง

ขนมาไมมากกนอย แตในการแบงประเภทของเฟองยงมการแบงอกอยางหนงคอลกษณะของฟนและแนวหรอการจดวางของเพลาดงรายละเอยดในตารางท1

ตารางท 2.1 รปแบบของเฟองชนดตาง ๆ ตามประเภทของฟนและการจดวางเพลา

16

2.2 ทฤษฏทางไฟฟา 2.2.1มอเตอร (Motor)

มอเตอรไฟฟาเปนอปกรณไฟฟาทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงกล มอเตอรทใชงานในปจจบน แตละชนดกจะมคณสมบตทแตกตางออกไปตองการความเรว รอบหรอก าลงงานทแตกตางกน ซงมอเตอรแตละชนด จะแบงไดเปน 2 ชนด ตามลกษณะการใชงานกระเเสไฟฟา

มอเตอรไฟฟาแบงออกตามการใชของกระแสไฟฟาได 2 ชนดดงน 2.2.1.1 มอเตอรไฟฟากระแสสลบ (Alternating Current Motor) หรอเรยกวาเอ.ซ

มอเตอร(A.C. MOTOR) การแบงชนดของมอเตอรไฟฟาสลบแบงออกเปน 3 ชนดไดแก 2.2.1.1.1 มอเตอรไฟฟากระแสสลบชนด 1 เฟส หรอเรยกวาซงเกลเฟสมอเตอร (A.C.

Sing Phase) จะใชกบแรงดนไฟฟา 220 โวลตมสายไฟ เขา 2 สาย มแรงมาไมสง สวนใหญตามบานเรอน - สปลทเฟส มอเตอร (Split-Phase motor) - คาปาซเตอร มอเตอร (Capacitor motor) - รพลชนมอเตอร (Repulsion-type motor) - ยนเวอรแวซลมอเตอร (Universal motor) - เชดเดดโพล มอเตอร (Shaded-pole motor)

2.2.1.1.2 มอเตอรไฟฟาสลบ ชนด 2 เฟสหรอเรยกวาทเฟสมอเตอร (A.C.Two phase Motor)

2.2.1.1.3 มอเตอรไฟฟากระแสสลบ ชนด 3 เฟสหรอเรยกวาทเฟสมอเตอร (A.C. Three phase Motor) เปนมอเตอรทใชในงานอตสาหกรรมตองใชระบบไฟฟา 3 เฟส ใชแรงดน 380 โวลต มสายไฟเขามอเตอร 3 สาย

รปท 2.18 มอเตอรกระแสสลบ

17

2.2.1.2 มอเตอรไฟฟากระแสตรง (Direct Current Motor )หรอเรยกวาด.ซ มอเอตร (D.C.MOTOR)

การแบงชนดของมอเตอรไฟฟากระแสตรงแบงออกไดดงน 2.2.1.2.1 มอเตอรแบบอนกรมหรอเรยกวาซรสมอเตอร (Series Motor) 2.2.1.2.2 มอเตอรแบบอนขนานหรอเรยกวาชนทมอเตอร (Shunt Motor) 2.2.1.2.3 มอเตอรไฟฟาแบบผสมหรอเรยกวาคอมเปาวดมอเตอร (Compound Motor)

รปท 2.19 มอเตอรกระแสตรง

รปท 2.20สวนประกอบหลกๆ ของมอเตอรไฟฟากระแสตรง ประกอบดวยสวนตางๆ

1.) ขดลวดสนามแมเหลก (Field Coil) คอขดลวดทถกพนอยกบขวแมเหลกทยดตดกบโครงมอเตอร ท าหนาทก าเนดขวแมเหลกขวเหนอ (N) และขวใต (S) แทนแมเหลกถาวรขดลวดทใชเปนขดลวดอาบน ายาฉนวน สนามแมเหลกจะเกดขนเมอจายแรงดนไฟตรงใหมอเตอร

18

2.) ขวแมเหลก (Pole Pieces) คอแกนส าหรบรองรบขดลวดสนามแมเหลกถกยดตดกบโครงมอเตอรดานใน ขวแมเหลกท ามาจากแผนเหลกออนบางๆ อดซอนกน (Lamination Sheet Steel) เพอลดการเกดกระแสไหลวน (Edy Current) ทจะท าใหความเขาของสนามแมเหลกลดลง ขวแมเหลกท าหนาทใหก าเนดขวสนามแมเหลกมความเขมสงสด แทนขวสนามแมเหลกถาวร ผวดานหนาของขวแมเหลกท าใหโคงรบกบอารเมเจอรพอด

3.) โครงมอเตอร (Motor Frame) คอสวนเปลอกหมภายนอกของมอเตอร และยดสวนอยกบท (Stator) ของมอเตอรไวภายในรวมกบฝาปดหวทายของมอเตอร โครงมอเตอรท าหนาทเปนทางเดนของเสนแรงแมเหลกระหวางขวแมเหลกใหเกดสนามแมเหลกครบวงจร

4.) อารเมเจอร (Armature) คอสวนเคลอนท (Rotor) ถกยดตดกบเพลา (Shaft) และรองรบการหมนดวยทรองรบการหมน (Bearing) ตวอารเมเจอรท าจากเหลกแผนบางๆ อดซอนกน ถกเซาะรองออกเปนสวนๆ เพอไวพนขดลวดอารเมเจอร (Armature Winding) ขดลวดอารเมเจอรเปนขดลวดอาบน ายาฉนวน รองขดลวดอารเมเจอรจะมขดลวดพนอยและมลมไฟเบอรอดแนนขดขดลวดอารเมเจอรไว ปลายขดลวดอารเมเจอรตอไวกบคอมมวเตเตอร อารเมอเจอรผลกดนของสนามแมเหลกทงสอง ท าใหอารเมเจอรหมนเคลอนท

5.) คอมมวเตเตอร (Commutator) คอสวนเคลอนทอกสวนหนง ถกยดตดเขากบอารเมเจอรและเพลารวมกน คอมมวเตเตอรท าจากแทงทองแดงแขงประกอบเขาดวยกนเปนรปทรงกระบอก แตละแทงทองแดงของคอมมวเตเตอรถกแยกออกจากกนดวยฉนวนไมกา (Mica) อารเมเจอร คอมมวเตเตอรท าหนาทเปนขวรบแรงดนไฟตรงทจายมาจากแปรงถาน เพอสงไปใหขดลวดอารเมอร

6.) แปรงถาน (Brush) คอ ตวสมผสกบคอมมวเตเตอร ท าเปนแทงสเหลยมผลตมาจากคารบอนหรอแกรไฟตผสมผงทองแดง เพอใหแขงและน าไฟฟาไดด มสายตวน าตอรวมกบแปรงถานเพอไปรบแรงดนไฟตรงทจายเขามา แปรงถานท าหนาทรบแรงดนไฟตรงจกแหลงจาย จายผานไปใหคอมมวเตเตอร

รปท 2.21Commutator Brushes

19

2.2.1.3 การท างานของมอเตอร

รปท 2.22 การท างานของมอเตอร

การท างานเบองตนของมอเตอรไฟฟากระแสตรง มแรงดนไฟตรงจายผานแปรงถานไปคอมมวเตเตอร ผานไปใหขดลวดตวน าทอารเมเจอร ท าใหขดลวดอารเมเจอรเกดสนามแมเหลกไฟฟาขนมา ทางดานซายมอเปนขวเหนอ (N) และดานขวาเปนขวใต (S) เหมอนกบขวแมเหลกถาวรทวางอยใกลๆ เกดอ านาจแมเหลกผลกดนกน อารเมเจอรหมนไปในทศทางตามเขมนาฬกา พรอมกบคอมมวเตเตอรหมนตามไปดวย แปรงถานสมผสกบสวนของคอมมวเตเตอร เปลยนไปในอกปลายหนงของขดลวด แตมผลท าใหเกดขวแมเหลกทอารเมเจอรเหมอนกบชวแมเหลกถาวรทอยใกลๆ อกครง ท าใหอารเมเจอรยงคงถกผลกใหหมนไปในทศทางตามเขมนาฬกาตลอดเวลา เกดการหมนของอารเมเจอรคอมอเตอรไฟฟาท างาน 2.2.2 โพเทนซโอมเตอร (Potentiometer)

โพเทนชโอมเตอร (potentiometer) เปนทรานสดวเซอรวดต าแหนงและระยะทางชนดเปลยนแปลงคาความตานทาน “Resistive position transducer” ประเภทพาสซฟ (passive transducer) โดยอาศยหลกการแปลงต าแหนงและระยะการเคลอนทใหอยในรปของคาความตานทานไฟฟา นยมใชในอตสาหกรรม มโครงสรางทงาย ประกอบดวยตวตานทานและหนาสมผส (หรอเรยกวา “ไวเปอร (wiper)”) ทสามารถเลอนไปมาบนตวตานทานได โดยหนาสมผสสามารถเคลอนทในแนวเชงเสน เชงมม หรอทงสองรปแบบซงมลกษณะการเคลอนทเปนวงซอนหรอเกลยว คาความตานทานของขดลวดทพนบนแกนจะเพมขนตามความยาวของแกน โดยคาความตานทานเพมขนตามระยะการเคลอนทของหนาสมผสกบขดลวด

20

รปท 2.23 โครงสรางของโพเทนชโอมเตอร (ก) แบบเชงมม และ (ข) แบบเชงเสน

รปท 2.24 การเพมขนของคาความตานทานของเสนลวดทพนบนแกน

จ านวนรอบของการพนเสนลวดบนแกนจะสมพนธกบคาความละเอยด (resolution) ของทรานสดวเซอร (transducer) หากตองการคาความละเอยดในการวดสงควรใชเสนลวดทมขนาดเลก ซงเปนการเพมคาความตานรวมใหสงขน ถาคาแรงดนไฟฟาทางดานอนพตและเอาตพตทไดจากโพเทนชโอมเตอรมคาสง เครองมอวดจะมคาความไว (sensitivity) ทดดวย

21

รปท 2.25 รปเเบบของโพเทนชโอมเตอร โพเทนชโอมเตอรเปนทรานสดวเซอร ( transducer) ทนยมใชงานในอตสาหกรรม

เนองจากมโครงสรางทไมซบซอน งายตอการใชงาน และมราคาถก สามารถน าสญญาณทางดานเอาตพตไปใชในระบบควบคมได อยางไรกตาม คาทวดไดอาจเกดความคลาดเคลอน (error) เนองจากความเสยดทานระหวางหนาสมผสกบตวตานทาน หรอจากการตดตงทไมเหมาะสม เปนตน 2.2.2.1 โพเทนชโอมเตอร (Potentiometer) กระแสตรงแบบกระแสคงท

รปท 2.26โพเทนชโอมเตอร (Potentiometer) กระแสตรงแบบกระแสคงท

22

เปนเครองวดทส าคญในการวดคาแรงดนกระแสตรงทตองการความถกตองสงมาก โดยการเปรยบเทยบคาทตองการทราบกบคาแรงเคลอนไฟฟาของเซลมาตรฐานและอตราสวนความตานทานทรคา

โพเทนชโอมเตอรกระแสตรงไดเรมพฒนาเมอประมาณป ค.ศ.1900 จงยอมรบกนอยางกวางขวางวาเปนเครอง มอทส าคญมากในหองปฏบตการวดละเอยดโดยใชเปนเครองวดและสอบเทยบ มการใชงานอยางกวางขวางในงานอตสาหกรรมในกระบวนการผลตและควบคมกระบวน การโดยเรมจากใชในการวดอณหภมรวมกบ เทอรโมคปเปล และขยายขอบเขตจนใชวดคาตวแปรในกระบวนการใดๆทสามารถถกแทนในรปของแรงดนเอาตพตของตวรบร (Sensor)

โพเทนชโอมเตอรในแบบแรกๆจะเปนแบบอาศยการปรบสมดลดวยมอ (Manual) และพฒนาขนมาเปนแบบสามารถ ปรบสมดลโดยตวเครองวดเอง (Self Balance) ซงท าใหสามารถขยายขดความสามารถจากเครองวดไปเปนเครองควบคม (Controller) วงจรโพเทนชโอมเตอรสามารถแบงไดเปน 2 แบบ

แบบกระแสคงท (Constant Current Potentiometer) แบบความตานทานคงท (Constant Resistance Potentiometer)

ในหวขอนจะกลาวถงโพเทนชโอมเตอรแบบกระแสคงทกอน 2.2.2.1.1 โครงสรางและหลกการท างาน

รปท2.27 โพเทนชโอมเตอรแบบกระแสคงท

23

หลกการของโพเทนชโอมเตอรแบบนอาศยการปอนกระแสทคงทแกตวตานทาน (วงจรวด) ทอยระหวางจดท ตอคาแรงเคลอนไฟฟาทตองการทราบคา การปรบคาความตานทานดงกลาวเปนการปรบคาแรงดนทใชเปรยบเทยบกบแรง ดนทตองการทราบคา

รปท (2.27)แสดงวงจรโพเทนชโอมเตอรแบบกระแสคงทอยางงาย วงจรนประกอบดวยแบตเตอร E และรโอสแตต (Rheostat) R ซงจะท าหนาทเปนสวนจายกระแสคงทแกลวดความตานทาน XZ (Slide Wire) ซงมคาความตานทานทมคาสม าเสมอตลอดความยาว กลวานอมเตอร G ท าหนาทตรวจจบ (Detect) กระแส

เมอสวตซ S อยท “Operate” และสวตช K เปดวงจร แบตเตอรจะจายกระแสผานรโอสแตต R และเสนลวดความตานทาน คาของกระแสจะขนอยกบการปรบคา R วธการหาคาแรงเคลอนทไมทราบคา (Ex) ท าโดยการหาต าแหนงของลวดความตานทท าใหกลวานอมเตอรชคา 0 (Zero Deflection) เมอปดสวตช K ซงหมายความวา E = Ex ลวดความตานทาน XZ จะมความตานทานสม าเสมอตลอดความยาว สเกลจะกกปรบเทยบเปนเซนตเมตร หรอสวนของเซนตเมตรตลอดความยาวของเสนลวด ท าใหสามารถเลอนหนาสมผสเลอนได(Sliding Contact) Y ไปอยทจดใด ๆ บนเสนลวดไดตามตองการอยางเทยงตรง เนองจากความตานทานของเสนบวดถกสรางใหมความเทยงตรงมาก ดงนนแรงดนตกครอมตบอดเสน (หรอเพยงสวนใดสวนหนง) ของเสนลวด จะขนอยกบคากระแสทจายจาก E และคากระแสคงทนจะถกปรบมาตรฐาน (Standardized) โดยเทยบกบแรงดงอางองทรคา (เซลมาตรฐาน)

วธการปรบมาตรฐานของโพเทนชโอมเตร (Standardizing Potentiometer) ท าดงนคอ สมมตใหเสนบวดความตานานยาว 200 เซนตเมตร มความตานทาน 200 โอหม (1 เซนตเมตร = 1 โอหม) แรงเคลอนของแรงดนอางองมาจากเซลมาตรฐาน มคา 1.019 โวลต เมอสวตช S อยทต าแหนง “ปรบเทยบ (Calibrate)” จะตงหนาสมผสเลอนได Y ใหอยทระยะ 101.9 เซนตเมตร บนสเกลของเสนลวดความตานทาน ปรบรโอสแตต R (เปนการปรบคากระแสทจายจาก E ดวย) จนกระทงกบวานอมเตอรชคา 0 (เมอสวตช K ปด) ทจดนแรงดนตกคอม 101.9 เซนตเมตร จะเทากบแรงเคลอนไฟฟาของเซลมาตรฐานคอ 1.019 โวลต (101.9 เซนตเมตร = 101.9 โอหม) กระแสทจายจาก E = V/R = (1.019 V)/(101.9 Ω) = 10 mA

หลงจากกรปรบมาตรฐานแลว ขณะนแรงดนทตกครอมลวดความตานทาน 1 เซนตเมตร = 10 mV และท าใหสามารถรไดวา แรงดนตกครอมมคาเทาใด เมอรต าแนงของหนาสมผส Y เชน ถาหนาสมผส Y อยทระยะ 146.5 เซนตเมตร (Y’) แรงดนตกครอมมคา 1.465 โวลต

24

ภายหลงจากปรบมาตรฐานตวโพเทนชโอมเตอรแลว จะสามาระใหโดเทนชโอมเตอรนวดแรงดนทไมทราบคาได (ตามตวอยาง ขณะนสามารถวดแรงดนไดสงสด = 200 x 20 x 10-3 = 2 โวลต) โดยตงสวตช S ท “ท างาน (Operate)” แลวเคลอนหนาสมผส (Sliding Contact) Y ไปตามความยาวของลวดความตานทาน (XZ) จนกลวานอมเตอรแสดงคา 0 (เมอสวตช K ปด) โดยการอานระยะบนสเกล จะสามาระรคาแรงดนตกครอม ซงเทากบคาของแรงเคลอนไฟฟาทตองการหาคา

ตวอยาง 1 จากรปท 1 ถาแรงเคลอนไฟฟาของแบตเตอร E = 3V (ใหความตานทานภายในของแบตเตอร = 0Ω) เสนลวด (Slide Wire) มความตานทาน = 400Ωยาว 200 cm ชองเลกทสดของสเกลทแบงไว = 1 mm โดยสามารถอานคา (Interpolate) ไดถง ¼ ของชองเลกทสด หลงจากการปรบมาตรฐานกระแส โดยตงหนาสมผสเลอนไดทระยะ 101.8 cm บนสเกล และใชเซลมาตรฐานทมแรงเคลอนไฟฟา = 1.018 V จงหา (ก) คากระแสจากแบตเตอร (Working Current) (ข) ความตานทานของรโอสแตตทปรบ (ค) พสยการวดขณะน (ง) การแยกชคของเครองวดขณะนเปน mV วธท า (ก) เมอเครองวดถกปรบมาตรฐาน แรงกนครอมลวด 101.8 cm มคา = 1.018 V ลวดยาว 200 cm มความตานทาน = 400 Ω ลวดยาว 101.8 cm มความตานทาน = (101.8/200)(400) = 203.6 Ω กระแสทจายแบตเตอร(Working Current) = (1.018/203.6) = 5 mA (ข) แรงดนตกครอมตลอดความยาวของเสนลวดความตานทาน = 5 mA x 400 Ω = แรงดนครอมรโอสแตต = 3 – 2 = 1 ตองตงรโอสแตต = (1 V/5 mA) = 200 Ω (ค) พสยการวดก าหนดจากแรงดนทงหมดทครอมตลอดความยาวของลวดความตานทาน

= 5 mA x 400 Ω = 2V (ง) การแยกชดของเครองวดขณะนถกก าหนดโดยแรงดนครอม ¼ ของชองเลก (=0.25 mm)

แรงดนครอมระยะ 200 cm = 2 V การแยกชด = (2 x 0.25 mm)/(200 mm) = 0.25 mV

25

2.2.2.1.2 การใชตวตานทานส าหรบปรบมาตรฐาน โดยการตอตวตานทานแยกออกตางหาก (RS) ดงรปท 2 การปรบมาตรฐานของโพเทน

ชโอมเตอรจะสามารถกระท าไดอยางสะดวกและผลอดภยยงขน คาความตานทาน RS ทตองการ จะไดจากการค านวณเมอก าหนดแรงเคลอนไฟฟา E แรงดนอางอง ES และคากระแสทจายจาก E ทตองการ เชน ถาแรงดนอางอง (เซลมาตรฐาน, ES) ทใหมคา 1.019 โวลต และตองการปรบมาตรฐานของกระแสเปน 5 mA จะตองใช RS = 203.8 Ωตอทต าแหนงดงรปท 2

ขณะน ถาผลกสวตชของกลวานอมเตร (G) มาต าแหนง “Calibrate” จะเปนการลดวงรตวเซลมาตรฐาน (ซงปกตจะยอมใหมกระแสออกจากตวเซลมาตรฐานเปนไมโครแอมป) จะเหนไดวา วธนจะเปนการปองกนการลดวงจรตวเซลมาตรฐาน นอกจากนน โดยการตอวงจรลกษณะน จะท าใหสามารถตรวจสอบและปรบคาของกระแสจายจาก E ไดโดยไมกระทบกระเทอนการวด วงจรนจะเปนพนฐานของโพเทนชโอมเตอรแบบทใชในอตสาหกรรม

รปท 2.28 โพเทนชโอมเตอรแบบมตวตานทานส าหรบปรบกระแส

26

โพเทนชโอมเตอรทใชเสนลวดความตานทานในแบบทผานมา จะไมเปนทนยมในทางปฏบต ในรปท 3 จะแทนเสนบวดความตานทานดวยชดตวตานทานคาบะเอยดเทยงตรงทกตวมคาเทากนตออนกรม (แทนคาแรงดนเปนขน (Step) ตามจ านวนตวดานทานทใช) และตออนกรมกบลวดความตานทานอก 1 เสนเพอปรบคาระหวางขน (Step) โดยแบงสเกลเปนชองเลก ๆ เชน 100 ชอง ซงสามารถประมาณใหอานคาไดถง 1/5 ของชองเลก RS มไวเพอปรบมาตรฐาน คาของ RS จะขนอยกบวา ตองการสใหกระแสไหลจากแบตเตอร (Working Current) เทาใด จงจะไดแรงดนตกครอมตวตานทานแตละตวทตองการ (0.1 โวลตในรปท 3)

รปท 2.29 โพเทนชโอมเตอรแบบทนยมใช

ตวอยางท 2 จากรปท () โพเทนชโอมเตอรมสวตชหนาปด (Dial Switch) ทปรบได 20 ขน (Step) แตละขนประกอบดวยตวตานทานคาเทากน = 10Ωแทนแรงดง = 0.1 V/ขน มเสนลวดความตานทาน (หมนได 11 รอบ) มขนาดสม าเสมอและความตานทานทงหมดเทากบ 11Ωมสเกลแบงเปน 100 ชองเลกและประมาณการอานได (Interpolation) ถง 1/5 ของชองเลก โดยใชแบตเตอรทมแรงเคลอนไฟฟา = 6 V (ไมคดความตานทานภายใน) จงหาคา

1. พสยวดของโพเทนชโอมเตอ 2. การแยกชดเปน µV 3. กระแสทจายจากแบตเตอร (Working Current)

27

4. การตงคาของรโอสแตต RB ถาแรงดนอางองทใชในการปรบมาตรฐานกระแสมคา 1.019 โวลต วธท า

1.ความตานทานรวมของวงจรวด = (20 x 10) + 11Ω= 211Ω เพราะวาแตละขน (ตวตานทานคา 10Ω) ของสวตชหนาปดจะแทนแรงดน = 0.1 V พสยวดของโพเทนชโอมเตอรน = 20 x 0.1 + 0.11 = 2.11V

2 เสนลวดความตานทานม 11 รอบ แทนแรงดน = 0.11 V ดงนนแตละรอบของเสนบวดความตานทานแทนแรงดน = 0.01 V = 10 mV

แตบนหนาปดของเสนลวดความตานทานแบงสเกล = 100 ชองเลก(ใน 1 รอบ) ในแตละชองเลกของสเกลมแรงดนตกครอม = (1/100)(10 mV) = 100 µV การแยกชดของโพเทนชโอมเตอรน = (1/5)(100 µV) = 20 µV

3.เพอจะใหไดแรงดน 0.1 V ตกครอมตวตานทาน 10 Ωจะตองปรบใหมกระแสจายจากแบตเตอร (Working Current) = 0.1 / 10 = 10 mA

4.ในการปรบมาตรฐานกระแส เพอใหมกระแส 10 mA ผาน RS โดยแรงดนอางองเทากบ 1.019 โวลต ตองใช RS เทากบ 0.019 V / 10 mA = 101.9 โอหม แรงดนครอม RS = 1.019 V แรงดนครอมความตานทานรวมของวงจรวด = 2.11 V แรงดนตกครอม RB = 6 -2.11 – 1.019 = 2.871 V ตองตงรโอสแตตใหมความตานทาน = (2.871 V)/(10 mA) = 287.1 Ω

2.2.2.2 โพเทนชโอมเตอรส าหรบงานหองปฏบตการ โพเทนชโอมเตอรแบบน จะสามารถใชวดการเปลยนแปลงของดนขนาด 1 µV หรอต า

กวา โดยมความถกตองต ากวา 0.01 เปอรเซนต ตวตานทานทใชในวงจรจะตองเทากน (ภายในความละเอยดระดบทตองการ) ตลอดชวงเวลาทยาว ในวงจร จดสมผสทไมตองถกบดกรจะมเพยงทตวตรวจบ (Detector) และจดทตอแบตเตอรเขาไป เนองจากเปนบรเวณทการแปรคาความตานทานของจดสมผสมผลนอยมากนอกจากนนจะตองใหความระมดระวงเกยวกบคาแรงเคลอนไฟฟาทไมตองการ เชน แรงเคลอนไฟฟาความรอนทจดสมผสของโลหะตางชนดทขวตอ (Binding Posts) เปนตน

28

รปท 2.30 แสดงตวอยางของโพเทนชโอมเตอรทใชงานในหองปฏบตการ

โพเทนชโอมเตอรเครองน สามารถวดแรงดนค าต ากวา 100 mV ไดอยางละเอยดถกตอง นอกจากจะสามารถน าไปวดคาแรงเคลอนไฟฟาต า ๆ เชน แรงเคลอนไฟฟาความรอนแลว ยงสามารถใชวดคากระแสและความตานทาน โดยใชรวมกบอปกรณชวย เชน ชนต (Shunt) และตวตานทานมารตฐาน (Standard Resistor) 2.2.2.2.1การก าหนดจ าเพาะ (Specifications)

2.2.2.2.1.1Measuring range 0.0100 mV to 111.110 mV (with more than four effective digits) 100 mV – Range ; - 0.01 mV to + 111.11 mV 10 mV – Range ; - 0.001 mV to + 11.111 mV 1 mV – Range ; - 0.0001 mV to + 1.1111 mV 2.2.2.2.1.1.Measuring dials Dial I ; 1 mV x 10 Dial II; 0.1 mV x 10 Dial III ; 0.01 mV x 10 Dial IV ; 0.001 mV to + 0.0110 mV

(Continuously variable, minimum division : 0.1 µV) Range selector ; 3 ranges of “100 mV” “10 mV” and “1 mv”

(with interlocked decimal point indicator) Standard cell dial ; 1.01770 V to 1.01980 V, continuously variable (minimum division : 0.02 mV)

29

2.2.2.2.1.3Internal resistance as seen from the side of galvanometer circuit Approx. 18 Ω constant (where, the resistance between Ex-terminals is 0 Ω)

2.2.2.2.1.4 - Source of working current 4.5 V to 4 V , 22 mA 2.2.2.2.1.5 Accuracy 100 mV – Range ; + (0.01 % of measured value + µV) 10 mV – Range ; + (0.02 % of measured value + 0.2 µV) 1 mV – Range ; + (0.02 % of measured value + 0.05 µV)

where, the ambient temperature is kept within the scope of 20 ± 2.5°C 2.2.2.2.1.6 Dimensions and weight

310 x 491 x approx. 205 mm, including the height of the rubber foot and the dial knob. 310 x 491 x 145 mm (case only) Approx. 11.1 kg

แผงดานหนา (Front Panel) พจารณารป ตามหมายเลขก ากบดงน 1, 2, 3, 4 หนาปด I, II, III และ IV คาของแรงเคลอนไฟฟาทตองการทราบ จะแสดงเปนตวเลขในชอง

5. ตวเลอกพสยตงเลอกพสยการวดทตองการ ต าแหนงจองจดทศนยมจะสมพนธกบพสยวดทเลอก

6. หนาปดเซลมาตรฐาน (ES – Dial) ใชรวมในการปรบมาตรฐานกระแส (Working Current) จะตองตงทคาแรงเคลอนไฟฟาของเซลมาตรฐาน

7. ตวปรบกระแส (Current ADJ) ส าหรบปรบคากระแสเรยงตามล าดบจากหยาบ (Coarse) กลาง (Medium) และละเอยด (Fine)

8. สวตชเลอกแรงดน (EX – ES) ตงท ES เมอตองการปรบมาตรฐานกระแสท EX เมอตองการวดคาแรงเคลอนทตองการทราบคา

9. สวตชเลอกขว ES’ EX’ BA (NOR – REV)ส าหรบกลบขวของ ES’ EX’ และ BA 10. สวตชเลอกความไวของกลวานอมเตอรเปนสวตชแบบปมกด ความไวจะเพมขน จาก G2 ไปถง G0’ GS จะใชเมอตองการลดวงจร (Short Circuit) ตวกลวานอมเตอร

และสามารถจะใหสวตชเหลานคางอย โดยการหมนตามเขมนาฬกา ขณะกดสวตชนลง 11. ขวตอ “EX”

ส าหรบตอแรงเคลอนไฟฟาทตองการวดคา 12. ขวตอ “BA”ส าหรบตอแบตเตอร 13. ขวตอ “GA” และขวตอ “GA Guard”

“GA” ส าหรบตอกลวานอมเตอรและ“GUARD” ส าหรบตอวงจรคมกน

30

14. ขวตอ “BA GUARD”เปนขวตอคมกนส าหรบแบตเตอร 15. ขวตอ “ES”ส าหรบตอเซลมาตรฐาน 16. ขวตอลงดนขวตอนจะตอกบแผงหนา (Panel) และกลอง (Case) อยภายใน ส าหรบ

ตอลงดนภายนอก

รปท 2.31แสดง Schematic Diagram ของโพเทนชโอมเตอร

2.2.2.2.2 การปรบมาตรฐานกระแส (Standardization) * ให G0’ G1’ G2’ GS อยทต าแหนง “OFF” พจารณาต าแหนงเขมของกลวานอมเตอร

วาชทศนยหรอไม * ตอเซลมาตรฐาน ปรบ ES – dial ตามคาแรงเคลอนไฟฟาของเซลมาตรฐาน * ตงสวตชเลอกแรงดน (ES – EX) ท “ES” ตอแบตเตอรใหถ฿กขว กด “G2” (แลว

ปลอย) เพอใหรทศทางของการปรบทจ าเปน ขณะนขอแนะน าใหตงคากระแสกอนใหมคาประมาณ 22 mA โดยใชแอมมเตอรวด (ในกรณทใชแหลงก าเนดกระแสคงท ใหปรบทตวแหลงก าเนดใหจายกระแส 22 mA) ปรบกระแสโดย “Coarse” และ “Medium” เพอใหไดการสมดลอยางหยาบ เพมความไวของกลวานอมเตอรโดยใช G1’ G0 ปรบกระแสโดยใช “Medium” และ “Fine” จนกระทงกลวานอมเตอรชคาศนย การกด G2’ G1’ G0 ควรจะใชเวลานอยทสดเทาทท าได เพอใหการถายเทประจจากเซลมาตรฐานมคานอยทสด (กระแสทผานเซลมาตรฐานควรนอยกวา 1 µA)

31

หมายเหต ขณะปรบมาตรฐานกระแส หนาปด I, II, III และตวเลอกพสย จะอยทต าแหนงใดกได

อยางไรกตาม dial IV ควรอยภายใน -1 ถง +11 2.2.2.2.3 การวดแรงเคลอนไฟฟาทไมทราบคา * ให G0’ G1’ G2 GS อยทต าแหนง “OFF” ตง (ES – EX) ท “EX” * ตงหนาปด I, II, III รวมกบตวเลอกพสย (อานคาโดยตรงจากตวเลขในชองของแตละ

dial) ตามคาประมาณของแรงเคลอนไฟฟาทคดวา จะเปนการเพมความไวของกลวานอมเตอรจนสมดล กระท าเชนเดยวกบในขณะปรบมาตรฐานกระแส คาทวดไดขณะนคอ EA

* กลบสวตชเลอกขว “ES’ EX’ BA NOR – REV” ปรบสมดลอกครงคาทวดไดขณะนคอ EB

* คาแรงเคลอนไฟฟาทตองการจะเปนคาเฉลยของ EA และ EB ตรวจสอบกระแสมาตรฐานอกครง

2.2.2.2.4 การวดคากระแส โดยใชชนตตอ รปท 6 ชนตทใชจะมคากระแสพกด (Rated Current) ใหเลอกหลาย

ขนาด เชน 2, 5, 10, 20, 50, และ 100 A เปนตน โดยจะตองรวา ชนตทเลอกใชมแรงกนตกครอมเทาใดในขณะทมกระแสพกดผาน และจะตองไมเกน 100 mV ซงเปนคาทโพเทนชโอมเตอรนวดไดคากระแสทผานชนตจะหาไดจากการวดคาแรงดนทตกครอมชนต โดยตอขวแรงดนของชนตเขาทขว “EX” ของโพเทนชโอมเตอร

รปท 2.32 แสดงการใชชนตรวมในการวดกระแส

2.2.2.2.5 การวดคาความตานทาน 2.2.2.2.5.1 เราสามารถวดคาความตานทาน โดยการเปรยบเทยบแรงดนตกครอมตว

ตานทานมาตรฐานกบตวตานทานทตองการทราบวา (เมอใหกระแสคาเดยวกนไหลผาน) โดยการตอวงจร ดงรปท จะสามารถหาคา RX ไดจาก

RX = (EX/ Es) RS เมอ RX : ตวตานทานทไมทราบคาRS: ตวตานทานมาตรฐาน

32

รปท 2.33 แสดงการวดความตานทานโดยการเปรยบเทยบแรงดน

พสยทสามารถวดคา จะถกจ ากดโดยกระแสทยอมใหผานตวตานทานทงสอง (คาความตานทานควรมคาไมเกน 1,000 Ωในกรณน) เลอกคากระแสทพอเหมาะ เพอใหแรงดนตกครอมตวตานทานไมเกนพสยวดของโพเทนชโอมเตอร คาแรงดนตกครอมทเหมาะสมประมาณ 100 mV

2.2.2.2.5.2 ในการวด ถาเปนไปไดควรจ าการวดแบบ 4 ขวตอ คอ แยกขวตอกระแสและแรงดนออกจากกน

2.2.2.2.5.3. ในการวดวธน ไมจ าเปนตองปรบมาตรฐานกระแสของโพเทนชโอมเตอรไปยงคาทจ าเพาะ (22 mA) ถา Working Current คงทอยภายใน 20 ถง 30 mA คาทจะถกวดจะไมถกกระทบกระเทอน 2.2.2.3 โพเทนชโอมเตอรส าหรบอตสาหกรรม

โพเทนชโอมเตอรแบบน ใชในงานทตองการความละเอยดรองลงมา แตถกออกแบบใหแขงแรงส าหรบใชงานในโรงงาน คาทอานจะถกปรบเทยบใหอยในรปปรมาณทตองการ เชน อณหภม ความดน และอน ๆ ในรปท 8 จะแสดงวงจรหนงของโพเทนชโอมเตอรทใชในอตสหากรรม โดยออกแบบส าหรบงานเฉพาะอยาง เชน ใชวดอณหภมจาก 400 ถง 1000 องศาเซลเซยส โดยใชเทอรโมคปเปลชนด Iron-constantan ในวงจรน กระแสจากแบตเตอรจะแยกไหลเปน 2 สาขา (Branch) ในการออกแบบ จะใหกระแสในแตละสาขาเทากน ดงนนความตานทานรวมในแตละสาขาจะเทากน

33

รปท 2.34 โพเทนชโอมเตอรส าหรบอตสาหกรรม

สาขาแรกประกอบดวยตวตานทาน R1’ R2 ขนานกบ W และ R3 อกสาขาหนงประกอบดวย ตวตานทาน RS และ Rn ความตานทานรวม RS + Rn ท าหนาทปรบมาตรฐานกระแส (ใหมคาตามทตองการ) คาความตานทาน Rn จะขนอยกบอณหภมของจดตออางอง (Reference Junction) ทเลอก Rn อาจเปนเสนลวดตวตานทาน (Slide Wire) และถกปรบเทยบเปนมลลโวลต ซงสามารถถกตงโดยมอ (Manually) ใหมคาเหมาะทจะชดเชยตลอดชวงอณหภมของจดตออางอง R1 จะเลอกส าหรบชดเชยอณหภมปลายชวงวด (กรณนคอ 400 องศาเซลเซยส) การปรบของ W (ทตอขนานกบ R2) จะตองสามารถครอบคลม Span ของการวด (1,000 – 400 = 600 องศาเซลเซยส) คาของ R3 คอ ความตานทานทใสเขาไป เพอท าใหความตานทานรวมในแตละสาขาเทากน

รปท 2.35 วงจรโพเทนชโอมเตอรแบบปรบสมดลดวยตวเอง

34

รปท (2.35) แสดงโพเทนชโอมเตอรทปรบสมดยดวยตวเอง ซงใชเครองแปลงผนแบบชอปเปอร (Chopper Type Converter) แทนกลวานอมเตอรในเครองวดแบบปรบดวยมอ รปท 8 แรงดนไมสมดลจะถกปอนสวงจรขยายโดยผานเครองแปลงผน เอาตพตของวงจรขยายจะไปขบมอเตอรเหนยวน าแบบสองเฟส ซงจะขบตวเลอน (Slider) ของโพเทนชโอมเตอรไปสต าแหนงสมดล ตวแปลงผนจะอยระหวางเอาตพตของโพเทนชโอมเตอรและอนพตของวงจรขยาย และท าหนาทแปลงแรงดนกระแสตรงทไมสมดลเปนแรงดนกระแสสลบไมสมดล ซงจะถกขยายโดยวงจรขยายไฟสลบ

วงจรในรป จะใชส าหรบวดอณหภมโดยเทอรโมคปเปล ลน (Reed) ทสนของเครองแปลงผน (หมายเลข 1) จะถกขยโดยแรงดนสายความถ 60 เฮรตซ ใหท าหนาทเปนสวตช ซงจะกลบกระแสทผานขดลวดปฐมภมทแยกกนของหมอแปลงอนพต ทกครงทสนสน ผลกคอ เอาตพตของหมอแปลงจะมแรงดน 60 เฮรตช (ซงเปนสดสวนอนพตกระแสตรงของเครองแปลงผน) และถกปอนเขาสวงจรขยาย (1) เอาตพตจากวงจรขยาย (1) จะปอนเขาสขดควบคม (Control Winding) ของมอเตอรเหนยวน าแบบสองเฟส แรงดนทปอนแกขดกระตน (Exciting Winding) จะมาจากแรงดนสาย (Line Voltage) ทถกเลอนเฟสไป 90° เนองจากตวเกบประจทตอนกรมอยกบขดกระตน ขณะนเฟสของแรงตนเอาตพตจากวงจรขยาย (1) จะน าหรอตามแรงดนคงททขดกระตนประมาณ 90° ขนอยกบขวของแรงดนกระแสตรงไมสมดล ทปอนเขาสอนพตของเครองแปลงผน ท าใหทศทางการหมนของมอเตอรถกก าหนดโดยความสมพนธเฟสระหวางสองแรงดนทขดลวดทงสอง ถาแรงเคลอนทตองการวดคา EX มากกวาแรงดนปรบสมดลทสรางโดยโพเนชโอมเตอร มอเตอรจะหมนในทศทางหนง ถา EX นอยกวาแรงดนปรบสมดล เอาตพตจากวงจรขยาย (1) จะเลอนไป 180° ท าใหมอเตอรหมนกลบอกทศหนง แกนหมนของมอเตอรจะตอทางกลอยกบตวเลอนในลกษณะทการหมนของมอเตอรจะบดการไมสมดลในวงจรโพเทนชโอมเตอร การหมนจะหยดเมอเขาสสภาวะสมดลหรอกระแสความคมเปนศนย เมอกระแสของโพเทนชโอมเตอรถกรกษาใหคงท (ทสมดล) ต าแหนงของตวเลอน C จะแสดงอณหภม ถาตอเชอมทางกล มอเตอรกบกลไกของปากกา การเคลอนของตวเลอนจะกลายเปนการเคลอนทของปากกาอยางตอเนอง

เนองจากเราจะตองรกษากระแสทางดานโพเทนชโอมเตอรและในความตานทานชดเชยRn ใหคงทส าหรบแหลงก าเนดกระแสคงทจะท าการเรยงกระแส และท าใหเรยบเปนกระแสกระแสตรง ในการรกษาใหเปนกระแสกระแสตรงทมคาคงท เราจะคมคา (Regulate) กระแสโดยอตโนมต โดยวงจรปรบกระแสอางองซงในรปประกอบดวย เซลมาตรฐาน EX สวนของเครองแปลงผน หมอแปลงอนพต วงจรขยายกระแสสลบ (2) วงจรเรยงกระแส และวงจรกรอง

35

เราจะใชความตานทาน R ในการตรวจสอบวา คากระแสถกตองหรอไม สมมตวา R ท าใหกระแสในตวมน (1) เทากบใน Rn ถารกษากระแสใน Rn ใหมคาคงท ดงนนกระแสนใน R จะคงทดวย คาของ R จะถกก าหนดในลกษณะทเมอกระแสมาตรฐานไหลผานตวมน แรงดนตกครอมมนจะเทากบแรงดนของเซลมาตรฐานหรอ

Vg = RI = ES (1)

เมอกระแส I กลายเปน I’ เนองจากการเปลยนแปลงของแรงดนแหลงก าเนด อนพตของวงจรขยาย (2) จะกลายเปน

Vin = ES – V’R = R (I - I’) (2)

ซง Vin นจะถกขยายและถกเรยงกระแส และ (I - I’) กจะถกก าจดออกไปจากวงจร กระแสของวงจรจะอยภายใน I ± 0.1 % เมอแรงดนแหลงก าเนดอยภายใน 100 ± 10 V

รปท 2.36 แสดงสวนประกอบของตวPotentiometer

36

2.3 ทฤษฏทางการพมพ 2.3.1 การพมพออฟเซต

การพมพออฟเซตเปนระบบการพมพทมพนผวแมพมพทกบรเวณมความราบเรยบเทากนทวทวแผนการแยกสวนบรเวณภาพกบบรเวณทไรภาพใชหลกการทไขมนไมรวมตวกนกบน าหรอรวมตวกนนอยมาก ออฟเซตจงเปนระบบการพมพประเภทเดยวทตองใชน าในการพมพเพอใหน าเกาะบรเวณไรภาพและใหหมกเกาะบรเวณภาพ ออฟเซตเปนระบบพมพทเปนการพมพทางออม (indirect printing)คอ แมพมพจะไมถายทอดภาพลงบนวสดทใชพมพโดยตรง แตจะถายโอนไปบนผายางทเปนสอกลางระหวางแมพมพกบวสดทใชพมพ โมยางจะรบภาพจากแมพมพและมาถายทอดลงบนวสดทใชพมพอกทท าใหไดภาพตามทตองการ

การพมพออฟเซตเปนการพมพทนยมใชกนมากทสดในการพมพสงพมพทวไปทตองการคณภาพสง แมพมพออฟเซตมผวหนาทแบนราบสวนใหญท าจากอลมเนยมแผนทเคลอบดวยสารไวแสงการเตรยมพมพในระบบออฟเซตน คอนขางตองอาศยผทมความช านาญ เพราะการพมพระบบนมขนตอนการท างานทยงยากซบซอนเพราะมปจจยหลายอยางเขามาเกยวของ หมกพมพ น า ผายาง โมแมพมพ ความเรว ทกอยางทกลาวมาเปนแคสวนหนงทมความสมพนธกนหมดทจะกอใหเกดงานสงพมพทไดคณภาพ

เครองพมพออฟเซตแบงออกเปน 2 ประเภทใหญ คอ แบบหนวยพมพ สามโม (three-cylinder unit)สวนใหญใชในเครองพมพปอนแผน หรอ เครองพมพอดส าเนาหรอออฟเซตเลก ประเภททสอง คอ แบบโมยางสมผสโมยางหรอโมยางชดกน(blanket to blanket) ใชโมยางสองลกสมผ สกนโดยไมมการกดพมพ ใชกบงานพมพบนสงพมพทตองท าการพมพท งสองดาน (perfecting) ในการปอนกระดาษเพยงครงเดยว

ขอดของการพมพดวยระบบออฟเซตมดงน 1.พมพสพนทบบรเวณภาพทกวางใหญไดสทเรยบ เมอเปรยบเทยบกบระบบอนๆ 2.ใชเวลานอยในงานเตรยมพมพส าหรบผทมความช านาญในการควบคมเครอง 3.การเกบและจดหาพนทเกบแมพมพคอนขางเปนไปไดงายเพราะเปนแผนราบ 4.ความนมของผายางท าใหสามารถพมพบนวสดสงพมพทมพนผวหยาบได 5.จดบรการผลตสงพมพมแพรหลายจงหาแหลงผลตงานไดไมยาก 6.เปนงานพมพทมความละเอยดสงมาก หากมการควบคมคณภาพทด จะไดงานพมพท

เหมอนจรงมาก

37

ขอเสยของการพมพดวยระบบออฟเซต มดงน 1.การควบคมการผลตมความยงยากซบซอนระหวางน ากบหมกบนแมพมพตองใช

ความรทกษะ 2.การสญเสยของกระดาษสญเสยมากกวาการพมพในระบบอนๆ เนองจากปญหาการ

ปรบสมดลการปอนหมกและน า 3.การควบคมอณหภมหองพมพตองมความระมดระวงสง เพราะระบบพมพทมน าเปน

สวนประกอบ จะท าใหความชนสมพทธในหองสงมผลท าใหกระดาษยดหดตวไดสง