View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
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
Recommended