สาขาวิชาวิศวกรรม...

15
สาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกล MECHANICAL ENGINEERING สานักวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี หน้า 1 Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laborator ปฏิบัติการเรื่อง Basic electronic and Measurement 1. วัตถุประสงค์ 1.1 เพื่อศึกษาหลักการพื ้นฐานการแปลงแรงดันไฟฟ ้ ากระแสสลับเป็นแรงดันไฟฟ้ ากระแสตรงและการ ประยุกต์ใช้งาน 1.2 เพื่อศึกษาหลักการทางานของตัวตรวจรู้ที่มีสัญญาณแบบอะนาล็อกและแบบดิจิตอล 2. กล่าวนา ในภาคอุตสาหกรรมมีการใช้งานอุปกรณ์ควบคุมและเครื่องมือวัดกันอย่างแพร่หลายในกระบวนการ ผลิต ซึ ่งอุปกรณ์เหล่านี ้โดยส่วนใหญ่จะทางานด้วยแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง แต่แหล่งกาเนิดพลังงานไฟฟ้า ส่วนมากจะเป็นกระแสสลับ เนื่องจากสะดวกต่อการขนส่งพลังงานไฟฟ้า ดังนั ้นการศึกษาการแปลงผัน แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรงมีความสาคัญมากในการนาไปใช้งานในระบบควบคุมต่างๆ หลักการ พื ้นฐานในการแปลงแรงดันไฟฟ ้า (AC to DC) แสดงดังรูปที1 ประกอบไปด้วย หม้อแปลงไฟฟ้า ( power transformer) ทาหน้าที่ลดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันสูง ( AC line) ทางด้านขดลวดปฐมภูมิเป็น แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแรงดันต ่าทางด้านขดลวดทุติยภูมิ เพื่อให้ได้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการแก่วงจรเรียง กระแส และในรูปที1 เลือกใช้ไดโอดเป็นตัวเรียงกระแส ( diode rectifier) ในการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็น ไฟฟ้ากระแสตรง แต่ไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้ยังไม่มีเสถียรภาพ จึงจาเป็นต้องกรองสัญญาณ ( filter) เพื่อให้ไฟฟ้า กระแสตรงที่ได้มีเสถียรภาพมากขึ ้น แต่อย่างไรก็ตามจะมีการกระเพื่อมของสัญญาณเกิดขึ ้น จึงจาเป็นต ้องลดค่า การกระเพื่อมลงโดยใช้วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า ( voltage regulator) เช่น วงจรซีเนอร์ไดโอดแบบต่อขนาน หรือวงจรรวม (integrated circuit) ซึ ่งแรงดันไฟฟ้ ากระแสตรงที่ผ่านวงจรคงค่าแรงดันไฟฟ้ าจะมีความเหมาะสม ต่อการใช้งานกับอุปกรณ์ควบคุมและเครื่องมือวัดได้ รูปที่ 1 บล็อกไดอะแกรมของแหล่งจ่ายกาลังไฟฟ้ากระแสตรง 3. หลักการและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง 3.1 วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) คือวงจรไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติในการแปลงสัญญาณไฟฟ้า กระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง ซึ ่งมีคุณสมบัติยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปในทิศทางใดทิศทางหนึ ่ง อุปกรณ์ที่นิยมใช้ในการแปลงสัญญาณ คือ ไดโอด (Diode) ซึ ่งสามารถแบ่งได้ 2 ประเภทได้แก่

Upload: others

Post on 30-Jan-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 1

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laborator

ปฏบตการเรอง Basic electronic and Measurement

1. วตถประสงค 1.1 เพอศกษาหลกการพนฐานการแปลงแรงดนไฟฟากระแสสลบเปนแรงดนไฟฟากระแสตรงและการ

ประยกตใชงาน 1.2 เพอศกษาหลกการท างานของตวตรวจรทมสญญาณแบบอะนาลอกและแบบดจตอล

2. กลาวน า ในภาคอตสาหกรรมมการใชงานอปกรณควบคมและเครองมอวดกนอยางแพรหลายในกระบวนการ

ผลต ซงอปกรณเหลานโดยสวนใหญจะท างานดวยแหลงจายไฟฟากระแสตรง แตแหลงก าเนดพลงงานไฟฟาสวนมากจะเปนกระแสสลบ เนองจากสะดวกตอการขนสงพลงงานไฟฟา ดงนนการศกษาการแปลงผนแรงดนไฟฟากระแสสลบเปนกระแสตรงมความส าคญมากในการน าไปใชงานในระบบควบคมตางๆ หลกการพนฐานในการแปลงแรงดนไฟฟา (AC to DC) แสดงดงรปท 1 ประกอบไปดวย หมอแปลงไฟฟา (power transformer) ท าหนา ทลดแรงดนไฟฟากระแสสลบแรงดนสง (AC line) ทางดานขดลวดปฐมภม เปนแรงดนไฟฟากระแสสลบแรงดนต าทางดานขดลวดทตยภม เพอใหไดแรงดนไฟฟาทตองการแกวงจรเรยงกระแส และในรปท 1 เลอกใชไดโอดเปนตวเรยงกระแส (diode rectifier) ในการแปลงไฟฟากระแสสลบเปนไฟฟากระแสตรง แตไฟฟากระแสตรงทไดยงไมมเสถยรภาพ จงจ าเปนตองกรองสญญาณ (filter) เพอใหไฟฟากระแสตรงทไดมเสถยรภาพมากขน แตอยางไรกตามจะมการกระเพอมของสญญาณเกดขน จงจ าเปนตองลดคาการกระเพอมลงโดยใชวงจรควบคมแรงดนไฟฟา (voltage regulator) เชน วงจรซเนอรไดโอดแบบตอขนาน หรอวงจรรวม (integrated circuit) ซงแรงดนไฟฟากระแสตรงทผานวงจรคงคาแรงดนไฟฟาจะมความเหมาะสมตอการใชงานกบอปกรณควบคมและเครองมอวดได

รปท 1 บลอกไดอะแกรมของแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง

3. หลกการและทฤษฎทเกยวของ 3.1 วงจรเรยงกระแส (Rectifier Circuit) คอวงจรไฟฟาทมคณสมบตในการแปลงสญญาณไฟฟากระแสสลบใหเปนไฟฟากระแสตรง ซงมคณสมบตยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไปในทศทางใดทศทางหนง อปกรณทนยมใชในการแปลงสญญาณ คอ ไดโอด (Diode) ซงสามารถแบงได 2 ประเภทไดแก

Page 2: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 2

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

3.1.1 วงจรเรยงกระแสแบบครงคลน (Haft Wave Rectifier Circuit) วงจรเรยงกระแสแบบครงคลน แสดงไดดงรปท 2 จะเหนไดวาแรงดนไฟฟาอนพท

SV เปนสญญาณรปคลนซายด และคาแรงดนไฟฟา

rmsV (root

mean square voltage) วดไดจากเครองมอวดมลตมเตอร และหาคาไดจากสมการท 1 และสมการท 2 เมอหมอแปลงดานทตยภมจายแรงดนไฟฟาดานบวก ไดโอด D1 จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสตรงสามารถน ากระแสได จะมกระแสไหลผานไปยงโหลดได สญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพทจะเปนสญญาณรปคลนซายดดานบวก โดยสามารถหาคาเฉลยแรงดนไฟฟาเอาทพทหรอแรงดนไฟฟากระแสตรง

DCV ไดจากสมการท 3 และไดโอด เมอ

พจารณาผลของแรงดนไฟฟาทตกครอมไดโอด T

V จะไดสมการคาแรงดนไฟฟากระแสตรง DC

V ดงสมการท 4

max sinSV V t (1) 2 max

max0

1( ) 0.707

2

T

rms s

VV input V t dt V

T (2)

/2max

max max0 0

1 1( ) sin . 0.318

T T

DC o

VV V t dt V t dt V

T T

(3)

max0.318( )DC TV V V (4)

รปท 2 วงจรเรยงเรยงกระแสแบบครงคลน

3.1.2 วงจรเรยงกระแสแบบเตมเคลน (Full Wave Rectifier Circuit) จะใชไดโอดอยางนอย 2 ตวในวงจรเพอจะท าใหไดโอดสามารถน ากระแสไฟฟาในแตละครงไซเคลของไฟฟากระแสสลบ ไดโอดทงสองจงท าหนาทเปนตวจายกระแสไฟฟาใหกบความตานทานโหลดตวละครงไซเคลในทศทางเดยวกน ซงมอยดวยกน 2 ลกษณะดงน

Page 3: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 3

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

3.1.2.1 วงจรเรยงกระแสเตมคลนแบบเซนเตอรแทป (Center Tap Rectifier Circuit) หรอวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนใชไดโอด 2 ตว แสดงไดดงรปท 3 จะเหนไดวาใชหมอแปลงไฟฟาแบบม แทปกงกลาง เพอสรางแรงดนไฟฟากระแสสลบ 2 ชวง ในขดลวดดานทตยภม เมอหมอแปลงจายแรงดนไฟฟาดานบวก ไดโอด D1 จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสตรงสามารถน ากระแสไฟฟาได และจะมกระแสไฟฟาไหลผานไปยงโหลดได ขณะทไดโอด D2 ไดรบแรงดนไฟฟาไบอสยอนกลบไมสามารถน ากระแสไฟฟาได และเมอหมอแปลงจายแรงดนไฟฟาดานลบ ไดโอด D2

จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสตรงสามารถน ากระแสไฟฟาได และจะมกระแสไหลผานไปยงโหลดได ขณะทไดโอด D1 ไดรบแรงดนไฟฟาไบอสยอนกลบไมสามารถน ากระแสไฟฟาได ดงนนสญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพททไดจะเปนสญญาณรปคลนซายดดานบวกตอเนองกนไป โดยสามารถหาคา

DCV ไดจากสมการท 5 และเมอพจารณาผลของแรงดนไฟฟาทตกครอมไดโอด

TV จะได

สมการคาแรงดนไฟฟากระแสตรง DC

V ไดดงสมการท 6

/2max

max max0 0

21 2( ) sin . 0.636

T T

DC o

VV V t dt V t dt V

T T

(5)

max0.636( )DC TV V V (6)

รปท 3 วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนแบบเซนเตอรแทป

3.1.2.2 วงจรเรยงกระแสแบบบรคจ (Bridge Rectifier Circuit) วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนแบบบรดจเปนวงจรเรยงกระแสทมการปรบปรงเพมประสทธภาพการท างาน แสดงไดดงรปท 4 จะเหนไดวาเมอหมอแปลงจายแรงดนไฟฟาดานบวก ไดโอด D1

และไดโอด D2 จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสตรงสามารถน ากระแสไฟฟาได สวนไดโอด D3

และ D4 จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสยอนกลบไมสามารถน า

Page 4: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 4

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

กระแสไฟฟาได กระแสไฟฟาจงไหลผาน ไดโอด D1

ผานโหลด และผานไดโอด D2 ตามล าดบ และเมอหมอแปลงจายแรงดนไฟฟาดานลบ ไดโอด D3

และ ไดโอด D4 จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสตรงสามารถน ากระแสไฟฟาได สวนไดโอด D1

และไอโอด D2 จะไดรบแรงดนไฟฟาไบอสยอนกลบไมสามารถน ากระแสไฟฟาได กระแสไฟฟาจงไหลผานไอโอด D3 ผานโหลด และผานไอโอด D4

ตามล าดบ สญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพททไดจะเปนสญญาณรปคลนซายดดานบวกตอเนองกนไป โดยสามารถหาคา

DCV ไดจาก

สมการท 5 และเมอพจารณาผลของแรงดนไฟฟาทตกครอมไดโอด จะพบวามกระแสไฟฟาไหลผานไดโอดจ านวน 2 ตว เสมอ จะไดสมการคาแรงดนไฟฟากระแสตรง

DCV ไดดงสมการท 7

max0.636( 2 )DC TV V V (7)

รปท 4 วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนแบบบรดจ

3.2 วงจรกรองสญญาณ (Filter) แหลงจายไฟฟากระแสตรงจะมวงจรกรองสญญาณแบบงาย โดยใชตวเกบประจไฟฟาตอครอมทางดาน

เอาทพทของวงจรเรยงกระแส แสดงไดดงรปท 5 จะเหนไดวาตวเกบประจจะเรมท าการสะสมประจไฟฟา (charge) จนถงคาสงสดของสญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพท เมอสญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพทเรมมคานอยกวาแรงดนไฟฟาทตวเกบประจสะสมไว จะท าใหตวเกบประจคายประจไฟฟา (discharge) เกดกระแสไฟฟาไหลผานโหลด และเมอแรงดนไฟฟาเอาทพทของวงจรเรยงกระแสมคามากกวาแรงดนไฟฟาทตวเกบประจ เปนผลท าใหตวเกบประจจะเรมสะสมประจไฟฟาอกครง

การกรองสญญาณในอดมคตตองรกษาแรงดนไฟฟาเอาทพทใหคงท ใหมการคายประจในชวงทไดโอดไมน ากระแสนอยทสดหรอในชวงทตวเกบประจท าการคายประจจะตองมคาแรงดนไฟฟาทตวเกบประจคงท แต

Page 5: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 5

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

การใชงานจรงนนจะมการสญเสยประจไฟฟาภายในตวเอง เปนผลท าใหสญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพททไดเกดการกระเพอมขน โดยการกระเพอมของแรงดนไฟฟาเอาทพทจะขนกบคาตวเกบประจและคาโหลด

ถาหากวาตวเกบประจมขนาดใหญและโหลดมคานอย ในชวงทไดโอดไมน ากระแสจะท าใหกระแสทไหลจากตวเกบประจไปยงโหลดมคามาก สญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพทจะเกดการกระเพอมนอย แตถาคาของตวเกบประจมคานอยจะเกดการคายประจเรวและสญญาณแรงดนไฟฟาเอาทพทจะเกดการกระเพอมสง จากวงจรตามรปท 5 ความสมพนธของแรงดนไฟฟากระเพอม (ripple voltage) แสดงไดดงสมการท 8

max2

ripple

TV V

CR (8)

รปท 5 วงจรกรองสญญาณทใชตวเกบประจตวเดยว

3.3 การคงคาแรงดนไฟฟา (Voltage Regulation) 3.3.1 การคงคาแรงดนไฟฟาดวยซเนอรไดโอด (Zener diode voltage regulator) การคงคาแรงดนไฟฟาโดยใชซเนอรไดโอดเปนวงจรอยางงาย ในการรกษาคาแรงดนไฟฟาเอาทพทใหมคาคงทไมเปลยนแปลงตามแรงดนไฟฟาอนพท เราเรยกวงจรคงคาแรงดนไฟฟาแบบขนาน แสดงไดดงรปท 6 จะเหนไดวามตวตานทานตออนกรมและซเนอรไดโอดตอขนานกบตวเกบประจกรองสญญาณ โดยทคาแรงดนไฟฟาอนพททตกครอมทตวเกบประจจะตองมคามากกวาคาแรงดนไฟฟาของซเนอรไดโอด

ZV

จงจะสามารถยดคาแรงดนไฟฟาเอาทพทใหมคาคงทไมเปลยนแปลงเทากบ

ZV ได

Page 6: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 6

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

รปท 6 วงจรคงคาแรงดนไฟฟาดวยซเนอรไดโอด

3.3.2 การคงคาแรงดนไฟฟาดวยไอซแบบคงท (Fixed IC voltage regulator) การใชงานไอซแบบคงทส าหรบคงคาแรงดนไฟฟาเอาทพท แสดงไดดงรปท 7 จะเหนไดวาไอซคงคาแรงดนไฟฟาเบอร LM7805 ใหแรงดนไฟฟาเอาทพทคงท +5 V ความคลาดเคลอน 4% คากระแสโหลด 1 A เปนไอซแบบ 3 ขา ขา 1 ขวไฟฟาอนพท ขา 2 ขวกราวด และขา 3 ขวไฟฟาเอาทพท และเบอร LM7905 ใหแรงดนไฟฟาเอาทพทคงท -5 V ความคลาดเคลอน 4% คากระแสโหลด 1 A เปนไอซแบบ 3 ขา ขา 1 ขวกราวด ขา 2 ขวไฟฟาอนพท และขา 3 ขวไฟฟาเอาทพท นอกจากนไอซยงมยานคาแรงดนไฟฟาใหเลอกใชงานไดดงน ไอซเบอร LM78XX มยานแรงดนไฟฟาเอาทพทต งแต 5 , 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 และ 24 VDC สวนไอซเบอร LM79XX มยานแรงดนไฟฟาเอาทพทตงแต -5, -6, -8, -9, -10, -12, -15, -18 และ -24 VDC ซงไอซสามารถคงคาแรงดนไฟฟาเอาทพทใหคงทแลว ยงลดทอนการเกดแรงดนไฟฟากระเพอมทางดานเอาทพทไดดวย คาอตราสวนการก าจดคาแรงดนไฟฟากระเพอม (ripple rejection ratio, RRR) แสดงไดดงสมการท 9

โดยท

riV และ

roV คอคาแรงดนไฟฟากระเพอมทางดานอนพทและทางดานเอาทพท โดยทวไปไอซคง

คาแรงดนไฟฟา 5 V จะท างานทความถ 120 Hz มคาพกด RRR เทากบ 78 dB ซงหมายความวาถาแรงดนไฟฟากระเพอมทางดานอนพทมขนาด 1 V แลวแรงดนไฟฟากระเพอมทางดานเอาทพทจะมขนาดเทากบ 0.126 mV

( ) 20log ri

ro

VRRR dB

V

(9)

Page 7: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 7

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

รปท 7 วงจรคงคาแรงดนไฟฟาดวยไอซแบบคงท

3.4 ตวตรวจร (Sensor) ตวตรวจร (Sensor) คออปกรณตรวจจบสญญาณปรมาณทางฟสกสตาง ๆ เชน อณหภม เสยง แสง การสมผส เปนตน ในทางวทยาศาสตรและเทคโนโลย การพาณชย หรอ สาขาอน มนษยเรามกตองเกยวของกบปรมาณ(Quantity) เราวดคา เราแสดง เราบนทก เรากระท าเชงเลข เราสงเกต หรอท าสงหนงสงใด กบปรมาณในระบบทางกายภาพรอบ ๆตวเรา สงส าคญ คอ เราจะแสดง หรอแทนคาของปรมาณเหลานนอยางมประสทธภาพและเทยงตรงไดอยางไร หลกๆแลวหากเราพจารณาสญญาณทออกมาจากตวเซนเซอรมการแสดงปรมาณมสองรปแบบ คอ ตวตรวจรสญญาณดจตอล และตวตรวจรสญญาณอนาลอก 3.4.1 ตวตรวจรสญญาณดจตอล (Digital Signal) ในการแทนคาแบบดจตอล ปรมาณจะแทนดวย สญลกษณ ตวเลข (Digit) ทไมแปรคาตอเนองกบปรมาณทสนใจนนๆ เชน นาฬกาดจตอลทแสดงเปนตวเลข ซงเวลาเปลยนไปอยางตอเนองแต นาฬกาเปลยนคาในรปนาทหรอวนาทอยางไมตอเนอง (Discrete) เปนชวงๆ ตวอยางเชน

เซนเซอรทมเอาตพตเปนดจตอล(Digital)

รปท 8 เซนเซอรทมเอาตพตแบบดจตอล(Digital)

Page 8: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 8

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

3.4.2 ตวตรวจรสญญาณอนาลอก (Analog Signal) ในการแทนคาแบบอนาลอก ปรมาณจะแสดงดวย แรงดนหรอ กระแสไฟฟา หรอ อาจแทนดวยการเคลอนทของเขมมเตอรทแปรผนตามคาของปรมาณนนๆ อยางตอเนอง (Proportional) ตวอยางเชน การเบยงเบนของเขมในมาตราวดความเรวของรถยนตสมพนธกบความเรวของตวรถยนตเอง ตวอยางอนๆ เชน แรงดนไฟฟาจากไมโครโฟนเปลยนแปลงตามความดนเสยงทไดรบปรมาณอนาลอกมลกษณะประจ าตวคอ ปรมาณอนาลอกสามารถเปลยนแปลงไดอยางตอเนองในชวงหนงๆ ตวอยางเชน

เซนเซอรทมเอาตพตเปนอนาลอก(Analog)

(a) (b)

รปท 9 (a)แสดงการตอวงจรVoltage Divider (b) แสดงสญญาณทออกมาจากวงจร (a) เมอ R1และ R2 มการ

เปลยนแปลง

LDR : (Light Dependent Resistor) แอลดอาร (LDR : Light Dependent Resistor) คอ ความตานทานชนดทไวตอแสง กลาวคอ ตวความตานทานนสามารถเปลยนสภาพทางความน าไฟฟา ไดเมอมแสงมาตกกระทบ บางครงเรยกวาโฟโตรซสเตอร ( Photo Resistor) หรอ โฟโตคอนดคเตอร (Photo Conductor) เปนตวตานทานทท ามาจากสารกงตวน า (Semiconductor) ประเภทแคดเมยมซลไฟด ( Cds : Cadmium Sulfide) หรอแคดเมยมซลนายส ( CdSe : Cadmium Selenide) ซงทงสองตวนกเปนสารประเภทกงตวน า เอามาฉาบลงบนแผนเซรามกทใชเปนฐานรองแลวตอขาจากสารทฉาบไวออกมา

Page 9: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 9

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

รปท 10 แสดงแอลดอาร (LDR : Light Dependent Resistor)

แอลดอาร (LDR : Light Dependent Resistor) คอ ความตานทานชนดทไวตอแสง กลาวคอ ตวความตานทานนสามารถเปลยนสภาพทางความน าไฟฟา ไดเมอมแสงมาตกกระทบ บางครงเรยกวาโฟโตรซสเตอร (Photo Resistor) หรอ โฟโตคอนดคเตอร (Photo Conductor) เปนตวตานทานทท ามาจากสารกงตวน า (Semiconductor) ประเภทแคดเมยมซลไฟด ( Cds : Cadmium Sulfide) หรอแคดเมยมซลนายส ( CdSe : Cadmium Selenide) ซงทงสองตวนกเปนสารประเภทกงตวน า เอามาฉาบลงบนแผนเซรามกทใชเปนฐานรองแลวตอขาจากสารทฉาบ ไวออกมา

4. เครองมอและอปกรณทใชในการทดลอง 1. หมอแปลงไฟฟาชนดมแทปกงกลาง (Center-tap transformer) 220 VAC to 6,9,12 VAC 2. ดจทลมลตมเตอร (Digital multimeter) 3. ออสซลโลสโคป (Oscilloscope) 4. ไดโอด (Diode) เบอร 1N4002 5. ไอซคงคาแรงดนไฟฟา (IC regulator) เบอร 7805, 7809, 7812 และ 7905, 7909, 7912 6. ตวเกบประจ (Capacitor) ขนาด 4.7uF, 10uF, 100uF, 2,200uF 7. ความตานทาน (Resistor) ขนาด 500Ω, 1.1 kΩ, 3.9kΩ 8. ไดโอดเปลงแสง (Light-emitting diode)

Page 10: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 10

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

5. ขนตอนการทดลอง การทดลองท 1 วงจรเรยงกระแสแบบครงคลน (Haft Wave Rectifier Circuit) วตถประสงค - เพอศกษาวงจรเรยงกระแสแบบครงคลน (Haft Wave Rectifier Circuit) ขนตอนการทดลอง

1. ตอวงจรตามรปท 11

2. ใชมเตอรวดแรงดน V1 และ V2 บนทกผล

3. ใช Oscilloscope วดสญญาน V1 และ V2 บนทกผล

รปท 11 วงจรเรยงกระแสแบบครงคลนทใชไดโอด 1 ตว

ตารางท 1 วงจรเรยงกระแสแบบครงคลนใชไดโอด 1 ตว V (AC) V1 Scope V1 DMM V2 Scope V2(DC) DMM

การวเคราะหผล

Page 11: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 11

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

การทดลองท 2 วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน (Full Wave Rectifier Circuit)

วตถประสงค - เพอศกษาวงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน (Full Wave Rectifier Circuit)แบบใชไดโอด 2 ตว

ขนตอนการทดลอง

1. ตอวงจรตามรปท 12

2. ใชมเตอรวดแรงดน V1 และ V2 บนทกผล

3. ใช Oscilloscope วดสญญาน V1 และ V2 บนทกผล

รปท 12 วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลน (Full Wave Rectifier Circuit)แบบใชไดโอด 2 ตว

ตารางท 2 วงจรเรยงกระแสแบบเตมคลนทใชไดโอด 2 ตว V (AC) V1 Scope V1 DMM V2 Scope V2(DC) DMM

การวเคราะหผล

Page 12: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 12

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

การทดลองท 3 วงจรเรยงกระแสแบบบรคจ (Bridge Rectifier Circuit)

วตถประสงค -เพอศกษาวงจรเรยงกระแสแบบบรคจ (Bridge Rectifier Circuit)ใชไดโอด 4 ตว

ขนตอนการทดลอง 3.1

1. ตอวงจรตามรปท 13

2. ใชมเตอรวดแรงดน V1,V2 และ V3 บนทกผล

3. ใช Oscilloscope วดสญญาน V1,V2 และ V3 บนทกผล

รปท 13 วงจรแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบค ใชไอซคงคาแรงดนไฟฟา

ตารางท 3 วงจรแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง ไอซเบอร LM7805 V1rms(AC) V2(DC) V3(DC)

การวเคราะหผล

Page 13: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 13

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

ขนตอนการทดลอง 3.2

1. ตอวงจรตามรปท 14 และท าการปรบ R2 ในวงจร

2. ใชมเตอรวดแรงดน V1,V2 และ V3 บนทกผล

3. ใช Oscilloscope วดสญญาน V1,V2 และ V3 บนทกผล

รปท 14 วงจรแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรงแบบค ใชไอซคงคาแรงดนไฟฟาแบบปรบคาได

ตารางท 4 วงจรแหลงจายก าลงไฟฟากระแสตรง ไอซเบอร LM317 V1rms(AC) V2(DC) V3(DC)

ปรบ R2 ท 0 องศา

ปรบ R2 ท 90 องศา

ปรบ R2 ท 180 องศา

การวเคราะหผล

Page 14: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 14

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

การทดลองท 4 ตวตรวจร (Sensor)

วตถประสงค - เพอศกษาตวตรวจรทใหสญญาณแบบดจตอล (Digital Signal)

- เพอศกษาตวตรวจรทใหสญญาณแบบอนาลอก (Analog Signal) ขนตอนการทดลอง 4.1

1. ท าการตอจายแรงดนไฟฟากระแสตรงทไดจากการทดลองขางตนใหกบเซนเซอรปรมาณ 5 V

2. จายแรงดนไฟฟากระแสตรงทปรบคาไดใหกบมอเตอร

3. วดสญญาณเพอมาท าการค านวณหารอบของมอเตอร

4. ท าการปรบคาแรงดนไฟฟาทจายใหกบมอเตอรใหไดจ านวน 5 คาแรงดน

5. ใชบอรด Arduino ใชวดรอบของมอเตอร

6. ค านวณหาคาตาง ๆ ตามตาราง

รปท 15 การตออปกรณตวตรวจรทใหสญญาณแบบดจตอล (Digital Signal)

ตารางท 5 ตวตรวจรทใหสญญาณแบบดจตอล (Digital Signal)

การวเคราะหผล

แรงดนไฟฟาทเขามอเตอร รอบทค านวณได รอบทใชเครองมอวด %Error

5V

7V

10V

12V

15V

Page 15: สาขาวิชาวิศวกรรม ...eng.sut.ac.th/me/2014/document/LabVehicleControl/Lab 07.pdf · 3.1.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

สาขาวชาวศวกรรมเครองกล MECHANICAL ENGINEER ING

ส านกวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยสรนาร หนา 15

Basic Electronic for Control System System & Control Engineering Laboratory

ขนตอนการทดลอง4.2

1. ท าการตอวงจรตามรปท 16 ก าหนด Vin = 12V , VR = 5 k

2. หลงจากนนวดแรงดนตกครอมท LDR

3. ค านวณหาคาของความตานทานของ LDR ในแตละสถานะของ LRD ตามตารางก าหนด

ตารางท -6 ตวตรวจรทใหสญญาณแบบอนาลอก (Analog Signal)

รปท 16 วงจรการทดลอง

การวเคราะหผล

เอกสารอางอง 1. Albert Malvino, David J. Bates, "Electronic principles seventh edition ", McGRAW-HILL, 2006. 2. Robert Boylested, Loius Nashelsky, “Electronics a survey of electrical engineering principles fourth edition”,

Prentice-Hall, 1997. 3. Allan Robbins, Wilhelm Miller, “Circuit analysis theory and practice”, Delmar Publishers, 1995. 4. อาทตย ศรแกว, "Engineering electronics laboratory", Suranaree University of Technology, 2556. 5. ทพยวรรณ ฟงสวรรณรกษ, "Electrical engineering laboratory", Suranaree University of Technology, 2556.

สถานะของ LDR Vin VR V LRD R LRD แสงจากหลอดนออน

ทบแสง

แสงจากไฟแฟส