4

การตรวจเอกสาร 1. ความรูเกี่ยวกับขาว ขาวเปนพืชที่ใชเปนอาหารสําคัญอยางหนึ่งของโลก ตามหลักวิชาพฤกษศาสตร ขาวเปนพืชจําพวกใบเลี้ยงเดี่ยวใน family Gramineae อยูใน Genus Oryza ในภาษาละตินเรียกวา Oryza sativa พจนานุกรมฉบับราชบัณทิตยสถาน พ.ศ. 2525 ใหคําจํากัดความวา “ขาว” วาเปน พืชพวกหญามีใบยาวและบาง เสนใบเปนแบบขนาน ตนเปนลําขอ และมีดอก ในฤดูเก็บเกี่ยว ที่ปลายยอดของแตละขอจะมีกานออนเล็ก ๆ มากกวา 5 กาน แตละกานจะมีเมล็ดขาวติดอยูเปนแถว มีเปลือกสีนํ้าตาลหุมเมล็ดขางใน ถาเขยาเบา ๆ จะทําใหเมล็ดหลุดจากชอ เมล็ดขางในจะหลุด ออกจากเปลือกไดโดยการตําหรือสี เมล็ดขาวที่เอาเปลือกออกแลว ทําใหสุกโดยการตมหรือน่ึง เพื่อรับประทานเปนอาหาร 1. 1 องคประกอบของขาว ขาวหอมมะลิไทย เปนขาวที่อุดมดวยสารอาหารนานาชนิด โดยขาวขาว 100 กรัม มีนํ้า 11.4 กรัม โปรตีน 7.3 กรัม ไขมัน 3.6 กรัม คารโบไฮเดรต 85.8 กรัม และมีเกลือแร เชน โซเดียม 4 มิลลิกรัม โพแทสเซียม 150 มิลลิกรัม แคลเซียม 51 มิลลิกรัม เหล็ก 0.5 มิลลิกรัม วิตามิน E และ B อยางละ 0.41 มิลลิกรัม วิตามิน B2 0.02 มิลลิกรัม และ Folate 20 มิลลิกรัม

ภาพท่ี 1 องคประกอบของขาว 1.2 การตรวจสอบคุณภาพขาวท่ีสําคัญ มีดังนี้

1.2.1 การทดสอบความชื้น (Measurement of Moisture Content)

5

คุณภาพขาวที่สําคัญประการหนึ่งคือ ความชื้น ความชื้นมีบทบาทตลอดกระบวนการผลิตขาว เชน เปนสิ่งบงชี้เวลาเก็บเกี่ยว ความเสียหายของขาวระหวางเก็บเกี่ยว ความเสียหายของขาวระหวางเก็บรักษา การรักษาคุณสมบัติของขาวขณะเก็บรักษา ผลไดจากการขัดสี คุณภาพของขาวสาร ดังนั้นการทดสอบและระบุคาความชื้นจะแบงเปน 2 ชนิด คือ ความชื้นเปยก (wet basis) และความชื้นแหง (dry basis) -ความชื้นเปยก (wet basis) โดยทั่วไปอุตสาหกรรมการผลิตขาวมักจะระบุความชื้นขาวเปนความชื้นเปยกซึ่งคิดจากเปอรเซ็นตของน้ําในน้ําหนักตัวอยางทั้งหมด แสดงสูตรดังนี้ %MCwb = Wm×100 Wt =Wm×100 Wm+Wdm ซึ่ง % MCwb = เปอรเซ็นตความชื้นเปยก wb = wet basis Wm = นํ้าหนักของความชื้นหรือนํ้าในขาว Wt = นํ้าหนักขาวทั้งหมด Wdm = นํ้าหนักของ dry meter ในขาว -ความชื้นแหง (Dry basis) การแทนคาความชื้นแหงจะสะดวกมากกวา ความชื้นแหงคิดจากเปอรเซ็นตของน้ําหนักแหงในขาว สูตรมีดังนี้ %MCdb = Wm×100

Wdm

ซึ่ง %MCdb = เปอรเซ็นตความชื้นแหง Wm = นํ้าหนักของความชื้นหรือนํ้าในขาว Wdm = นํ้าหนักของ dry meter ในขาว (เชาว อินทรประสิทธิ์, 2545)

1.2.2 การทดสอบคุณภาพทางกายภาพ (Determination of Physical Quality) คุณภาพทางกายภาพของขาวเปลือก ขาวกลอง ขาวสาร เปนสิ่งสําคัญประการหนึ่งของ

อุตสาหกรรมขาวในแงของการผลิตขาว การกําหนดแบบและมาตรฐานขาว การแยกชนิดและประเภทของขาว การบงชี้การปลอมปน ฯลฯ คุณสมบัติทางกายภาพหมายถึง คุณสมบัติใดก็ตามที่แสดงถึงปริมาณในทางกายภาพ โดยไมเกี่ยวของทางเคมี คุณสมบัติทางกายภาพของขาวที่มีความสําคัญซึ่งกําหนดใหเปนสิ่งแบงคุณภาพของขาวมีหลายอยาง เชน ขนาดและรูปราง สี ความขุน ฯลฯ

6

ก. ขนาดรูปรางของเมล็ด (Grain dimensions) ขนาดและรูปรางของเมล็ดมีความสําคัญตอมาตรฐานขาว และเปนสิ่งที่สําคัญในการแปรรูป การอบแปง การขนสง การผสมพันธุ การตลาด และการคัดขนาดคุณภาพ การวัดขนาดเมล็ดขาวสาร

ตารางที่ 1 ชนิดขาวเปลือกตามรูปรางเมล็ด ชนิด อัตราสวน

บางเพรียว > 3.0 ปอม > 2.0 < 3.0

กลมมน < 2.0 ที่มา: เชาว อินทรประสิทธิ์ (2546)

ตารางที่ 2 ชนิดขาวเปลือกตามความยาวเมล็ด

ชนิด ความยาว (มม.) ยาวมาก > 7.5 ยาว > 6.5 < 7.5

ปานกลาง > 5.5 < 6.5 สั้น < 5.5

ที่มา: เชาว อินทรประสิทธิ์ (2546) ข. ความขุน (Chalkiness)

ความขุนเปนลักษณะของขาวสารที่ไมตองการเพราะนอกจากจะทําใหลักษณะภายนอกไมดีแลวยังสงผลใหผลไดจากการขัดสีนอยลง ความขุนเกิดจากปจจัยหลายอยาง ความขุนจะมีความหมายรวมถึง การเกิดทองไข (White belly), แกนขาว หรือจุดตรงกลางขุน (White core or white center) หรือ germ tip immature ขึ้นอยูกับตําแหนงที่เกิดในเมล็ด การวัดสีของเมล็ดขาวสารโดยใชเคร่ือง Color difference meter วัดสีของเมล็ด และ Whiteness meter วัดความขาว

ตารางที่ 3 คุณสมบัติทางกายภาพของขาวไทยบางพันธุ พันธุ ความยาว (มม.) รูปราง ทองไข นน./ปริมาตร (กก./ถัง) นน. 100 เมล็ด (กรัม) กข15 7.5 เรียว ขุนเล็กนอย 10.62 2.68 กข21 7.3 เรียว ขุนเล็กนอย 11.18 2.74 กข23 7.3 เรียว ขุนเล็กนอย 11.33 2.71

ขาวดอกมะลิ 105

7.4 เรียว ขุนเล็กนอย 10.64 2.77

เหลืองประทิว 7.4 เรียว ขุนเล็กนอย 11.50 2.88

7

1.2.3 การทดสอบคุณภาพทางเคมี (Determination of Chemical Quality) ไดแก - ปริมาณอะมิโลส - ปริมารสารอาหาร ไดแก คารโบไฮเดรต, ไขมัน, โปรตีน, วิตามิน, เกลือแร

องคประกอบของแปง ประกอบดวย - อะมิโลเพคตินซึ่งเกิดจากการเรียงตอกันของน้ําตาลกลูโคสเปนรางแห (62-73 เปอรเซ็นต) - อะมิโลสซึ่งเกิดจากการเรียงตอกันเปนสายยาวของน้ําตาลกลูโคส (ปริมาณขึ้นอยูกับพันธุ)

อะมิโลสมีบทบาทตอคุณสมบัติของขาวสาร และบงชี้คุณสมบัติของขาวสุก ขาวที่มีอะมิโลสสูง จะมีความยาวมาก ไมเลื่อมมัน ขาวสุกแข็ง รวน ไมติดกัน ขาวที่มีอะมิโลสตํ่า มีความเลื่อมมันมาก ขาวสุกนิ่ม ติดกันเปนกอน ตารางที่ 4 การแบงแยกพันธุขาวตามปริมาณอะมิโลสมีดังนี้

ชนิดของขาว % อะมิโลส ลักษณะของขาวสุก ขาวเหนียว 0-2 เหนียวติดกันมาก ขาวเจา

- อะมิโลสตํ่า - อะมิโลสปานกลาง - อะมิโลสสูง

< 19

20-25 25-34

ออนนุม ออนนุม แข็งรวน

ที่มา: เชาว อินทรประสิทธิ์ (2546) วิธีการตรวจวัดปริมาณอะมิโลสใชวิธีการทําปฏิกิริยากับสารละลายไอโอดีน วัดปริมาณการดูดกลืน

แสงที่ 620 นาโนเมตรโดยใชเคร่ือง Spectrophotometer เทียบคาการดูดกลืนแสงใหเปนปริมาณ อะมิโลสจากกราฟมาตรฐาน

ตารางที่ 5 ปริมาณอะมิโลสในขาวหอมมะลิไทยที่ปลูกในพื้นที่ตางๆของไทย

สถานีทดลอง ปริมาณอะมิโลส (%) ขอนแกน 14.1 พิมาย 13.8 สุรินทร 14.6 อุดรธานี 15.4

อุบลราชธานี 15.8 พิษณุโลก 14.1 สุพรรณบุรี 12.5 ราชบุรี 15.8

8

1.2.4 คุณภาพทางการหุงตมและบริโภค (Cooking and Eating Quality) คุณภาพในการหุงและการบริโภคเปนสิ่งสําคัญที่สุดตอคุณภาพขาวสําหรับผูบริโภค จะมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อหุงขาวสุก โดยเมื่อใหความรอนแกขาวสารและน้ําในภาชนะปด และทิ้งใหขาวสุกในไอน้ํารอน ขาวจะมีการดูดซับน้ํา มีการขยายปริมาตร/ยืดตัว และมีการเปลี่ยนแปลงเนื้อสัมผัส

คุณภาพที่เกี่ยวเนื่องจากการหุงขาวสุก - คาการดูดซับน้ํา - คาการขยายปริมาตร - อัตราการยืดตัว - ของแข็งที่เหลือในน้ําหลังการหุงตม - เนื้อสัมผัสขาวสุก ไดแก ความแข็ง และความเหนียว คุณภาพที่เกี่ยวเนื่องกับคุณสมบัติแปงขาว - ความคงตัวของเจล - การสลายตัวในดาง (Alkali Test) - อุณหภูมิการเจลาติไนซ - ความหนืดของน้ําแปง

การดูดซับน้ํา (Water Adsorption) มีวิธีทดสอบดังนี้

1. ชั่งขาว 2 กรัม ใสหลอดทดลอง 2. เติมน้ํากลั่น 20 มล. อุดปากหลอดดวยสําลี หุงขาวใน Water bath 80°C 30 นาที 3. ทิ้งใหเย็น เอียงหลอดเพื่อรินน้ําออก 4. ชั่งน้ําหนักขาวหลังจากหุงเพื่อคํานวณหาปริมาณน้ําที่ขาวดูดซับไว

การดูดซับน้ํา = นน.ขาวสุก-นน.ขาวสาร นน.ขาวสาร

อัตราการดูดซับน้ําแตกตางกันตามปจจัยตางๆ เชน ความเกาใหมของขาว: ขาวเกาดูดน้ํามากกวาขาวใหม และพันธุขาว: ขาวชัยนาทดูดน้ํานอยกวาขาวหอมมะล ิ การขยายปริมาตร (Volume Expansion) วิธีทดสอบดังนี้

1. ใสขาวสาร 2 กรัมในกระบอกตวง เติมน้ํา 4 มิลลิลิตร 2. บันทึกปริมาตรเร่ิมตน 3. ปดปากกระบอกดวยสําลี และหุงในหมอหุงขาว 45 นาที 4. บันทึกปริมาตรสุดทาย 5. คํานวณ % ปริมาตรขาวสุกตอปริมาตรขาวสาร (มล./มล.)

9

ของแข็งที่เหลือในน้ําหลังการหุงตม (Residual Solid in Cooking Water) วิธีการทดสอบดังนี้ 1. ใสขาวสาร 2 กรัมในหลอด เติมน้ํากลั่น 20 มล. อุดปากหลอดดวยสําลี 2. หุงใน Water bath 80°C เปนเวลา 30 นาที

3. รินน้ําออกใสหลอดทดลอง ชั่งน้ําหนักน้ํา 4. นําไปอบแหงในเตาอบ 130°C จนน้ําหนักคงที่ 5. จะไดนํ้าหนักของแข็งที่เหลือในน้ําหลังการหุง (มก.)

เนื้อสัมผัสของขาวสุก (Cooked Rice Texture) เนื้อสัมผัสขึ้นอยูกับปริมาณอะมิโลส และคาความคงตัวของเจล เนื้อสัมผัสแตกตางกันระหวางพันธุและการไดรับความรอน ขาวที่มีอะมิโลสสูงเมื่อหุงแลวขาวแข็ง ไมนุม ขาวที่มีอะมิโลสตํ่าเมื่อหุงแลวจะไดขาวนุม เหนียวเกาะติดกัน คาความคงตัวของเจล (Gel Consistency) คาความคงตัวของเจล เปนคาที่บงบอกเนื้อสัมผัสของขาวสุกได ขาวที่มีปริมาณอะมิโลสใกลเคียงกันอาจมีความคงตัวของเจลที่แตกตางกัน เมื่อเปรียบเทียบขาวที่มีปริมาณอะมิโลสเทากัน ขาวที่มีเจลนิ่มจะหุงไดขาวสุกที่นุมกวาขาวที่มีเจลแข็ง และขาวที่มีปริมาณอะมิโลสสูงแตเจลนิ่ม เมื่อหุงสุกแลวจะไดขาวสุกที่นุมกวาขาวที่มีเจลแข็ง

วิธีตรวจวัดความคงตัวของเจล 1. บดขาวใหเปนแปง 2. ชั่งใสหลอดทดลอง แลวเติมดางและสารละลาย Thymol blue 3. ตมในน้ําเดือดนาน 8 นาที แลวแชในน้ําเย็น 20 นาที 4. วางหลอดในแนวนอนบนกระดาษกราฟ 5. อานคาระยะทางที่เจลไหล

ตารางที่ 6 ความคงตัวของเจล

ชนิด ความคงตัว ระยะทางการไหลของเจล (มม.)

Very flaky rice แข็ง 26-40 Flaky rice ปานกลาง 41-60 Soft rice ออน 61-100

ที่มา: เชาว อินทรประสิทธิ์ (2546)

10

อุณหภูมิการเจลาติไนซ (Gelatinization Temperature) เมื่อแชขาวในน้ําที่อุณหภูมิปกติ ขาวแทบไมมีการพองตัว แตเมื่อใหความรอนมากขึ้น นํ้าจะถูกดูดซึมเขาไปในเมล็ดขาว เมล็ดแปงในขาวเกิดการพองตัว และมีลักษณะเปนเจลหรือขาวถูกหุงจนสุก อุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมในการหุงขาวแตละพันธุไมเทากัน ซึ่งสามารถหาอุณหภูมิในการหุงสุกโดยตรงจากเคร่ือง Rapid Visco Analyzer (RVA)

1.3 กระบวนการหุงตมขาว

คนไทยนําขาวมาบริโภคเปนอาหารหลัก และมีวิธีการทําใหขาวสุก หรือวิธีการหุง 3 วิธี ไดแก หุงขาวแบบเช็ดน้ํา หุงขาวไมเช็ดน้ํา และนึ่งขาว

1. หุงขาวแบบเช็ดน้ํา คือการนําขาวสารใสในภาชนะที่จะหุง ซาวขาวสารใหสะอาดกอนนําไปตั้งไฟ เคี่ยวใหนํ้าเดือดเมื่อเมล็ดขาวสุกแลวจะรินน้ําทิ้งไปเรียก “เช็ดน้ําขาว”แลวเอาหมอขาวมาตั้งไฟออน ๆ เพื่อใหนํ้าขาวในหมอแหงหมดเรียกวา “ดงขาว” จนขาวสุกระอุดี

2. หุงขาวแบบไมเช็ดน้ํา คือการนําเอาขาวสารที่ซาวใสภาชนะที่จะหุงตม เติมน้ําใหทวมขาวประมาณ 1-2 น้ิว ยกหมอขึ้นต้ังๆไฟแรง เมื่อเดือดทั่วดีแลวเปดฝาใชทัพพีคนใหทั่วแลวปดฝา แลวลดไฟใหออนลงเรียกวา “ราไฟ” เมื่อนํ้าแหงสนิทและขาวสุกระอุดีแลวจึงยกลงไป

การหุงขาวแบบไมเช็ดน้ําอีกวิธีหน่ึง คือ การนึ่งขาว โดยการทําใหขาวสารสุกโดยใชไอน้ํา นํากระทะตั้งบนไฟ ใสนํ้าในกระทะแลววางซึ้งสําหรับนึ่งลงบนกระทะนําขาวที่ซาวแลวใสภาชนะทนความรอนต้ังไวในซึ้ง ใสนํ้าใหทวมขาว 1.0-1.5 น้ิว ปดฝากระทะ ต้ังไฟใหนํ้าในกระทะเดือดเปนไอน้ํา การนึ่งนี้ตอมาเปลี่ยนเปนการนึ่งดวยลังถึงซึ่งเปนภาชนะอะลูมิเนียม การหุงขาวดวยหมอหุงขาวไฟฟา เปนวิธีการหุงขาวแบบไมเช็ดน้ํา เนื่องจากไมมีการรินน้ําทิ้งในขณะหุงตม มีขั้นตอนวิธีการการหุงโดยทั่วไป ดังนี้

ก. การลางและซาวขาว เพื่อความทนทานของหมอหุงขาวไฟฟา ควรลางและซาวขาวในภาชนะอื่น แลวคอยเทใสในหมอใน

ข. การเติมน้ํา ทําได 2 วิธี ดังนี้ - ภายในหมอในของหมอหุงขาว จะมีขีดบอกระดับน้ํา นํ้าใหเติมตามปริมาณขาวที่จะหุงดังรูป ถา

หุงขาว 8 ถวย ก็ใหใสนํ้าจนถึงเลข 8 หรือถาหุงขาว 1.4 ลิตร ก็ใหเติมน้ําจนถึงขีด 1.4 - ใหเกลี่ยขาวในราบใหเติมน้ําใหทวมฝามือ สําหรับปริมาณน้ําที่จะเติมนี้ ยอมแตกตางกันไปตาม

ชนิดของขาว และความตองการของแตละบุคคล

11

ภาพท่ี 2 ขีดบอกระดับน้ําในการหุงขาว

ภาพท่ี 3 ลักษณะน้ําทวมฝามือ

ค. การวางหมอ กอนวางหมอในลงในหมอนอก ใหเช็ดน้ําและสิ่งสกปรกที่กนหมอและในรอบ ๆ

ตัวหมอออกใหหมดเสียกอน และดูวาบนแผนความรอนไมมีสิ่งสกปรกหรือเม็ดขาวติดอยู และเมื่อวางลงไปแลว ใหขยับดูวาหมอใน ขอบไมค้ํา หมอนอก และหมอใน แนบสนิทกับแผนความรอนดีดังในรูป

ภาพท่ี 4 ลักษณะการวางหมอหุงขาวไฟฟา

ง. การหุง เมื่อวางหมอในลงในหมอนอกแลวปดฝาหมอเสียบปลั๊กเขาสวิตซไฟอุน (Warm) จะติด เมื่อกดสวิตซสีแดงลง ไฟหุง (Cook) จะติดและหมอก็อยูในสภาพที่หุงขาว และเมื่อขาวในหมอสุก หมอก็จะเปลี่ยนจากสภาพที่หุงไปเปนอุนพรอมทั้งไฟก็จะแสดงวาหมออยูในสภาพการอุนแลว ตามปกติเพื่อใหขาวมีรสชาติดียิ่งขึ้นเมื่อสุกแลว ยังไมควรเปดฝา ควรปลอยใหขาวถูกดงอยูอีก 10-15 นาที เพื่อใหขาวออนนุม และอรอยขึ้น

ภาพท่ี 5 การกดสวิตซ

หลังจากหุงขาวสุกแลว รูปแบบการอุนขาวมีอยู 3 วิธี คือ ก. การอุนขาวตอจากการหุงตามปกติ เมื่อขาวสุกแลวหมอก็จะอุนโดยอัตโนมัติซึ่งการอุนอยางนี้

ไมควรเกิน 4-5 ชั่วโมง เพราะขาวจะแหงเกินไป

12

ข. หลังจากการอุนมานาน ถาตองการอุนตอไป ควรทําขาวใหรวนแลวพรมน้ํา กดสวิตซ ใหหุงทิ้งไวสักครูสวิตซก็จะตัด นํามารับประทานได

ค. ในการอุนขาวจํานวนนอย หรือขาวเหลือใหเอาขาวออกจากหมอในเติมน้ําปริมาณที่เหมาะสม ในหมอแลววางแผนอุนลง แลวนําขาววางลงบนแผนอุนโดยตรง หรือใชชามหรือจานวางลงบนแผนอุนแลวกดสวิตซหุง เมื่อปดฝาเรียบรอยแลว เมื่อขาวรอนไดที่ไฟหุงจะดับโดยอัตโนมัติ

ในการอุนขาวโดยวิธีที่ 3 น้ี สามารถนําไปใชอุน หรือน่ึงปลา ไข ซาลาเปา ตุนไข ฯลฯ โดยนําเอาสิ่งของสิ่งของที่น่ึงใสชามและทําตามวิธีการ น่ึงขาว เมื่ออาหารรอนดีแลว จึงกดสวิตซดับไปอยูที่อุนในกรณีที่ลืมไว เมื่อนํ้าในหมอแหงหมอขาวจะทํางานโดยอัตโนมัติไปอยูที่อุน นอกจากนี้ยังสามารถนึ่งอาหารอยางอ่ืน โดยนําอาหารวางลงแผนนึ่งโดยตรง

2. สวนประกอบท่ีสําคัญทางไฟฟาของหมอหุงขาวไฟฟา

เคร่ืองมือที่ใชในการหุงขาวที่นิยมในปจจุบัน คือ หมอหุงขาวไฟฟา สวนประกอบของหมอหุงขาวไฟฟาดังแสดงในรูปที่ 6 มีดังตอไปนี้

1. จุกหมอ 8. ชองเสียบปลั๊ก 2. ฝาหมอ 9.สวิตซหุงขาว 3. หมอใน 10. สายไฟ 4. หมอนอก 11. แผนความรอน 5. หูหมอ 12. จานรองแผนความรอน 6. ไฟอุน 13. แผนนึ่ง 7. ไฟหุง

ภาพท่ี 6 สวนประกอบของหมอหุงขาวไฟฟา

13

ภายในหมอหุงขาวไฟฟามีอุปกรณที่เกี่ยวของกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิดังตอไปนี้ 2.1 อุปกรณใหความรอน อุปกรณใหความรอน หรือแผนฮีตเตอรที่ใชในหมอหุงขาวไฟฟาจะเปนลวดนิโครม (Nichrome Wire) หรือเรียกวานิเกิล - โครเมียมแอนลอยด (Nikel-Chromium Alloy) ซึ่งมีสวนผสมของนิเกิล (Nikel) 60% โครเมียม (Chromium) 16% และเหล็ก (Iron) 24% ซึ่งลวดนิโครมดังกลาวนี้สามารถ ทนความรอนไดถึง 1,700 องศาฟาเรนไฮด หรือประมาณ 926 องศาเซลเซียส แผนความรอนที่ใชกับหมอหุงขาวไฟฟา มีอยู 2 แบบ คือ

ก. แผนความรอนแบบกึ่งปด (Semi closing Heating element) แผนความรอนแบบนี้จะใชกับหมอหุงขาวแบบเกา ซึ่งมี ลักษณะเปนภาชนะ 2 ชั้นซอนกับภาชนะ

ใบนอก ซึ่งภาชนะใบนอกจะมีไวสําหรับใสนํ้าและภาชนะใบในจะมีไวสําหรับบรรจุนํ้าและขาว ที่จะหุง แผนความรอนชนิดนี้ จะมีลักษณะเปนวงแหวนโดยจะนําลวดนิโครมชนิดแบนพันรอบฉนวนทนความรอน หรือเรียกวาแผนไมกา (Mica) และก็จะใชแผนไมกาอีกเชนกันปดทับหนาหลังอีกทีหน่ึง (ดังภาพที่ 7) ซึ่งโครงสรางสวนประกอบของแผนความรอนชนิดนี้จะคลายกับแผนความรอนของเตารีดแบบกึ่งปด ในปจจุบันแผนความรอนลักษณะนี้จะมาทําเปนแผนอุนขาวในหมอหุงขาวรุนใหม

ภาพท่ี 7 ลวดความรอนแบบกึ่งปด

ข. แผนความรอนแบบปด (Closing Heating element) แผนความรอนแบบปดนี้จะใชกับหมอหุงขาวรุนใหมที่ผลิตขึ้นในปจจุบัน แผนความรอนชนิดนี้จะ

ทําดวยลวดนิโครม ที่มีลักษณะคลายสปริงหุมดวยผงฉนวน (Insulator powder) ก็จะหลอทับดวยอลูมิเนียม อีกชั้นหนึ่งโดยมีขั้วตอยื่นออกมา 2 ขั้ว ดังแสดงในภาพที่ 8

ภาพท่ี 8 ลวดความรอนแบบปด

14

2.2 อุปกรณควบคุมอุณหภูมิ (Temperature Control) อุปกรณควบคุมหรือเทอรโมสตัทจะตัดกระแสไฟฟาที่ผานเมนฮีตเตอรหลังจากขาวสุกแลว โดยเทอรโม สตัท ที่ใชในหมอหุงขาวมี 2 ชนิด คือ

ก. แบบ ไบ-เมทอลิค (Bi - metallic type) หมอหุงขาวไฟฟาที่ใชเทอรโมสตัทประเภทนี้ จะมีขอดีตรงที่วาสามารถปรับแตงการทํางาน ของ

หมอหุงขาวได ซึ่งจะสะดวกและเปนประโยชนตอการซอมมาก ดังที่ไดกลาวมาแลววาไบ-เมทอลิคเปนโลหะ 2 ชนิด ยึดติดกันอยางแนนและแนบสนิทดังรูป และเมื่อไดรับความรอนก็จะทําใหเกิดการงอตัวของโลหะดังกลาว ดังนั้นเราจึงใชการงอตัวของไบ-เมทอลิค มาบังคับหรือควบคุมใหคอนแทคทํางานตามที่เราตองการได

ภาพท่ี 9 ลักษณะของเทอรโมสตัทแบบไบ-เมทอล

ข. แบบแมเหล็ก (Magnetizing type) หมอหุงขาวไฟฟาชนิดที่ใชเทอรโมสตัท ประเภทนี้ถามีจุดบกพรองเสื่อมหรือเสียที่เทอรโมสตัท

จะตองเปลี่ยนชุดแมเหล็กของเทอรโมสตัทชนิดนี้ทั้งชุดโดยไมสามารถปรับแตงได แตแนวโนมในการผลิตหมอหุงขาวไฟฟา ในปจจุบันนับวันจะใชแมเหล็กเปนเทอรโมสตัทหรือเปนตัวกําหนดการทํางานของหมอหุงขาวไฟฟามากขึ้นทุกขณะ

2.3 หลอดบอกการทํางาน (Indicator Lamp) หมอหุงขาวไฟฟาจะมีหลอดไฟที่จะทําหนาที่บอกสภาวะการทํางานของหมอหุงขาววาขณะนี้หมอหุงขาวอยูในสภาวะหุง (Cook) หรืออุน (Warm) ดังรูป

15

ภาพท่ี 10 หลอดบอกการทํางาน

ตัวแปรที่สําคัญอันหนึ่งในการหุงตม ก็คือ อุณหภูมิซึ่งจะสามารถบอกถึงจุดเดือดในการหุงตม ใน

การศึกษากระบวนการหุงตมภายใตความดันจะใชเทอรโมคัปเปล (Thermocouple) เปนอุปกรณในการวัดอุณหภูมิเพื่อที่จะสามารถตัดการทํางานแบบอัตโนมัติได 3. อุปกรณการวัดอุณหภูมิ : เทอรโมคัปเปล (Thermocouple) หน่ึงในหลายๆวิธีของการวัดอุณหภูมิในดานวิทยาศาสตร และงานดานอุตสาหกรรมก็คือ การใชผลของเทอรโมคัปเปล เทอรโมคัปเปลจัดไดวาเปนทรานดิวเซอรที่สามารถสรางหรือผลิตแรงดันไฟฟาไดดวยตัวของมันเอง (active transducer) ดังนั้นจึงสามารถใชไดโดยตรงกับเคร่ืองมือวัดหรือบันทึกอุณหภูมิรวมทั้งเคร่ืองควบคุมตางๆเทอรโมคัปเปลจะทําใหเกิดแรงดันไฟฟาเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป

ภาพท่ี 11 เทอรโมคัปเปลในรูปแบบตางๆ

เทอรโมคัปเปลประกอบดวยเสนลวดโลหะตางชนิดกันสองเสนตอเขาดวยกันที่ปลายขางหนึ่งสวนปลายอีกดานหนึ่งจะถูกนําไปตอใชงาน ปลายของเสนลวดที่ตอเขาดวยกันนี้เรียกวา hot junction สวนปลายอีกดานหนึ่งเรียกวา cold junction ซึ่งเปนปลายดานที่ตอไปใชงาน เมื่อจุดตอ hot junction ไดรับความรอนและมีอุณหภูมิสูงขึ้นก็จะทําใหเกิดแรงดันไฟฟาที่สามารถวัดคาไดที่จุด cold junction โลหะที่ใชประกอบกันเปนเทอรโมคัปเปลน้ันสวนมากจะไดแก เหล็ก – คอนสแตนแตน โครเมล – อลูเมล พลาตินัม/เรเดียม – พลาตินัม และ ทองแดง – คอนสแตนแตน โดยชื่อของโลหะตัวแรกจะเปนขั้วบวกทางไฟฟา สวนโลหะชนิดหลังเปนขั้วลบ พฤติกรรมที่ปรากฏของเทอรโมคัปเปลน้ันสามารถอธิบายไดดวยผลการทดลองของ ซีเบ็ค (Seebeck Effect) เพลเทียร (Peltier Effect) และทอมสัน (Thomson Effect)

16

จากผลการทดลองของ Thomson น้ันตางจากการทดลองของ Peltier ตรงที่วา ผลอันนี้เกิดขึ้นในตัวนําชนิดเดียวกันแทนที่จะเปนจุดที่เชื่อมตอของตัวนําตางชนิด ดังนั้นแรงดันไฟฟาของ Seebeck ก็คือ ผลรวมของปรากฏการณที่ไดจากแรงดันไฟฟา Peltier ที่จุดเชื่อมตอของแรงดันไฟฟา Thomson บนเสนลวดที่ตางกันทั้ง 2 เสน ถาให E เปนแรงดันไฟฟาของ เทอรโมคัปเปล หรือแรงดันไฟฟาของ Seebeck แลวเราจะไดวา

E = c(T1-T2)+k(T12-T2

2) โดยที่ c, k = คาคงที่ของ เทอรโมคัปเปล T1 = อุณหภูมิของจุดที่ใชในการวัดคา (hot junction) T2 = อุณหภูมิของจุดอางอิง (cold junction) ตารางที่ 7 แสดงคุณสมบัติของเทอรโมคัปเปลแบบมาตรฐานชนิดตางๆ

ยานอุณหภูมิใชงาน แบบ สวนผสม °C °F

แรงดันไฟฟาที่ได (mV)

B

R

S J K T E

พลาตินัม-30%โรเดียม พลาตินัม-6%โรเดียม พลาตินัม-13%โรเดียม พลาตินัม พลาตินัม-10%โรเดียม พลาตินัม เหล็ก/คอนสแตนแตน โครเมล/อลูเมล ทองแดง/คอนสแตนแตน โครเมล/คอนสแตนแตน

0 to 1820 -50 to 1768 -50 to 1768 -210 to 760 -210 to 1372 -270 to 400 -270 to 1000

32 to 3310

-60 to 3210

-60 to 3210

-350 to 1400 -450 to 2500 -450 to 750

-450 to 1830

0 to 13.814

-0.226 to 21.108

-0.236 to 18.698 -8.096 to 42.922 -6.458 to 54.875 -6.258 to 20.869 -9.835 to 76.358

แรงดันไฟฟาที่ไดจากการเปรียบเทียบอุณหภูมิที่วัดกับจุดเยือกแข็งของน้ํา ที่มา: สมศักดิ์ กีรติวุฒิเศรษฐ (2542)

การใชงานเทอรโมคัปเปล RTD จะวัดอุณหภูมิสัมบูรณ แตเทอรโมคัปเปลจะวัดเพียงอุณหภูมิสัมพัทธเทานั้น การวัดอุณหภูมิสัมพัทธก็คือ การวัดอุณหภูมิใดๆแลวตองมาเทียบกับอุณหภูมิอางอิง หากเราใชเทอรโมคัปเปลชนิด J ซึ่งประกอบดวยเสนลวดเสนหนึ่งที่มาจากเหล็ก (Iron) และอีกเสนหนึ่งทํามาจากคอนสแตนแตน เมื่อเราตอเทอรโมคัปเปลชุดดังกลาวนี้เขากับ Volt meter หรืออุปกรณควบคุม สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเราตอสายทองแดงก็คือ เปนการสรางเทอรโมคัปเปลขึ้นมาอีก 2 เสน ซึ่งแตละเสนยอมมีผลตอแรงดันของวงจร เทากับวาตอนนี้มีเทอรโมคัปเปลอยู 3 เสน พรอมกับอุณหภูมิที่ไมรูคา 3 จุด

17

วิธีการดั้งเดิมในการแกปญหาก็คือ การเพิ่มเทอรโมคัปเปลที่ตรงกันขามและจุดตออางอิงที่ทราบอุณหภูมิ ในตัวอยางนี้เทอรโมคัปเปลที่ตรงกันขามคือ จุดตอ ทองแดง-เหล็ก (copper-iron) อีกอันหนึ่งเพื่อใหคูกับจุดตอ ทองแดง-เหล็ก ที่เกิดขึ้นเมื่อตอลวดทองแดงเขากับลวดเหล็กของเทอรโมคัปเปลที่แทจริงแลวจุดตอทั้ง 2 น้ีจะลบลางซึง่กันและกันอยางมีประสิทธิภาพ ถามันถูกแยกใหอยูในกลองที่ถูกแยกตางหาก (Isothermal block) โดยมีอุณหภูมิคงที่ เพราะฉะนั้นในขณะนี้มีจุดตอเพียง 2 จุด จุดแรกมาจากเทอรโมคัปเปล (Tx) และจุดอางอิง (Tref) เปนจุดที่ถูกสรางขึ้นมา และหากเราทราบคาอุณหภูมิที่จุดอางอิงนี้ก็สามารถที่จะคํานวณหาคาอุณหภูมิ (Tx) ที่จุดวัดได เนื่องจากจุดอางอิงอุณหภูมิที่ใชงานไดมีนอยมากและมักจะมีราคาแพง จุดเยือกแข็งและจุดเดือดของน้ําที่ อุณหภูมิ 0 °C และ 100°C ดูจะเปนเพียงทางออกที่งายที่สุดที่ธรรมชาติหยิบยื่นมาใหวิธีการทั่วไปที่ใชในการหาอุณหภูมิ Tref หรือ อุณหภูมิอางอิงก็คือ การวางจุดตอในอางน้ําแข็งวิธีการใชอางน้ําแข็งแมจะใหผลการวัดที่เที่ยงตรงแตก็ไมใชวิธีที่สะดวกที่สุด เพื่อใหกระบวนการทุกอยางงายขึ้นคือ ตัดอางน้ําแข็งออกไป แลววัดอุณหภูมิอางอิงดวยอุปกรณวัดอุณหภูมิสัมบูรณ เชน RTD หรือ Thermistor และชดเชยผลการวัดดวยวิธีการทางวิทยาศาสตร ความจําเปนในการบังคับใหอุณหภูมิอางอิงเปน 0 ก็หมดไป ขั้นตอนถัดไปก็คือ การกําจัดเทอรโมคัปเปลตัวที่ 2 โดยการขยายกลองแยกอุณหภูมิ (isothermal block)ใหรวมอุณหภูมิอางอิงเขาไปดวย ทําใหสามารถตั้งอุณหภูมิของกลองเปนอุณหภูมิอางอิง Tref (เนื่องจากเทอรโมคัปเปลทั้ง 2 ยังคงหักลางซึ่งกันและกัน) ณ จุดนี้การหาคาอุณหภูมิอางอิง Tref จึงเปนเพียงเร่ืองของการวัดอุณหภูมิของกลองแยกอุณหภูมิดวย RTD หรืออุปกรณวัดคาอุปกรณสัมบูรณอ่ืนๆเทานั้น Tref หรืออุณหภูมิอางอิงเปน 1 ใน 2 ปริมาณที่ตองการใชเพื่อคํานวณหาคา Tx สวนอีกคาหนึ่งที่ตองการทราบคือแรงดัน (E) ซึ่งสามารถวัดไดดวย Voltmeter จากสมการ

E = c(Tx-Tref)+k(Tx2-Tref

2) เมื่อ c, k คือคาคงที่ของเทอรโมคัปเปลแตละชนิด (หรืออาจจะใชตารางมาตรฐานของเทอรโมคัปเปล แตละชนิดก็ได) แตถึงอยางไรก็ตาม คา c, k รวมทั้งแรงดัน output ที่มักจะเปนตัวเลขนอยๆทําใหเปนการยากที่จะวัดคาสัมบูรณและเปลี่ยนแปลงคาสัมพัทธไดอยางถูกตอง นอกจากนั้นในปจจุบันนี้ไดมีการนําวงจรชดเชยอุณหภูมิอางอิงที่อยูในรูปของตัว IC มาใชแทนกลองอุณหภูมิอางอิง (isothermal block) กันมากขึ้น เนื่องจากความสะดวกและงายในการใชงาน โดยชุด IC ดังกลาวจะถูกออกแบบมาใชเฉพาะกับเทอรโมคัปเปลแตละชนิด อยางไรก็ตามสัญญาณไฟฟาที่ไดจากเทอรโมคัปเปลจะมีคานอยดวยเหตุน้ีน่ีเองที่ทําใหสัญญาณไฟฟาเขามามีผลกับความเที่ยงตรงของการวัดอุณหภูมิ การลดการเหนี่ยวนําทางแมเหล็กและไฟฟาสถิตยโดยใชระบบสายบิด (Twisted – pair) ควรใชสายที่มีความยาวนอยที่สุด และอยูใหหางจากบริเวณที่มีสนามไฟฟาและสนามแมเหล็กสูง จะชวยใหปญหาสัญญาณรบกวนบรรเทาเบาบางลงไดบาง แตถึงอยางไร

18

ก็ดีจําเปนตองใชเคร่ืองมือหรืออุปกรณที่สามารถใชกับสัญญาณระดับตํ่าๆไดดวยไมทําใหเกิดสัญญาณรบกวนภายในควบคูกัน เนื่องจากเทอรโมคัปเปลจะผลิตแรงดันไฟฟาที่เปนสัดสวนโดยตรงกับคาความแตกตางของอุณหภูมิระหวาง hot junction และ cold junction ดังนั้นจึงตองระมัดระวังในการเลือกขนาดของวัตถุและหลอดปองกันหรือฝกโลหะ (Sheath) อยางถูกตอง การสงถายความรอนอาจจะชาเกินไป ถา hot junction ใหญเกินไป หรือฝกโลหะที่มีขนาดไมถูกตองจะทําใหผลการตอบสนองทางไฟฟาชาไปดวย hot junction จึงควรมีขนาดเล็กที่สุดเทาที่จะเปนไปได (สมศักดิ์ กีรติวุฒิเศรษฐ, 2542)

ในการหุงขาวภายใตความดันนั้น จุดเดือดจะสูงกวาที่สภาวะไมใชความดัน และการเพิ่มขึ้นของจุดเดือดนั้นเนื่องมาจากในการหุงขาว ของผสมระหวางขาวและน้ํา เปรียบเสมือนสารละลายเพราะเมื่อใหความรอนแกขาวและน้ําไปชั่วครูขาวจะเกิดการพองตัวและแตกตัวซึ่งสิ่งที่ออกมาจากการแตกตัวน้ันก็คือสารอาหารตางๆภายในเมล็ดขาวทําใหของผสมระหวางขาวและน้ํานั้นประพฤติตัวเปนสารละลายทําใหจุดเดือดเพิ่มสูงกวาจุดเดือดของสารบริสุทธิ์ซึ่งสามารถอธิบายไดดวยคุณสมบัติคอลลิเกตีฟและเมื่อจุดเดือดของสารละลายสูงขึ้นความดันไอจะลดต่ําลงเปนการลดการสูญเสียความรอนแฝงในการกลายเปนไอ ทําใหเปนการประหยัดพลังงาน 4. สมบัติคอลลิเกตีฟ สมบัติคอลลิเกตีฟ (Colligative properties) ของสารละลายเปนสมบัติทางกายภาพของสารละลายที่ขึ้นกับจํานวนอนุภาคของตัวถูกละลายที่มีอยูในสารละลาย แตไมขึ้นกับชนิดของตัวถูกละลายนั้น สมบัติคอลลิเกตีฟของสารละลาย ไดแก การลดต่ําลงของความดันไอ (vapor pressure lowering) การสูงขึ้นของจุดเดือด (boiling point elevation) การลดต่ําลงของจุดเยือกแข็ง (freezing point depression) และความดันออสโมติก (osmotic pressure) สมบัติคอลลิเกตีฟ มีความสําคัญในการหาน้ําหนักโมเลกุลของสาร 4.1 การลดต่ําลงของความดันไอ ความดันไอของสารละลายต่ํากวาความดันไอของตัวทําละลายบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิเดียวกันเพราะที่ผิวหนาของสารละลายมีจํานวนของโมเลกุลของตัวทําละลายนอยลงจากเดิมที่เคยเปนตัวทําละลายบริสุทธิ์ เนื่องจากมีโมเลกุลของตัวถูกละลายปะปนอยูบาง จึงทําใหกลายเปนไอไดนอยลงการที่ของเหลวระเหยเปนไอนั้น โมเลกุลของของเหลวตองมีพลังงานเพียงพอ และจะตองเคลื่อนที่เขาสูผิวของของเหลว ดังนั้นอัตราการระเหยตองผันแปรโดยตรงกับพื้นที่ผิวดวย ในกรณีของสารละลายโมเลกุลสวนหนึ่งที่อยูบนผิวของของเหลวแทนที่ดวยโมเลกุลของตัวถูกละลาย (ดูภาพที่ 12) ในกรณีน้ีตัวถูกละลายเปนน้ําตาลซึ่งเปนสารระเหยยาก โมเลกุลที่อยูตามผิวของสารละลายจึงมีนอยกวาที่อยูตามผิวของตัวของตัวทําละลายบริสุทธิ์ เนื่องจากอัตราการระเหยแปรผันโดยตรงกับพื้นที่ผิวดังไดกลาวมาแลว สารบริสุทธิ์ (ในที่น้ีคือตัวทําละลายบริสุทธิ์) จึงระเหยเร็วกวาและมีความดันไอสูงกวาสารละลาย

19

ภาพท่ี 12 ตัวทําละลายบริสุทธิ์ (ภาชนะ ก) มีความดันไอมากกวาสารละลาย (ภาชนะ ข)

จากกฎของราอูลทหาความดันไอของสารละลายที่ลดตํ่าลงไดดังนี้ Pสารละลาย = X1P1

แต X1 + X2 = 1 เมื่อ X2 = เศษสวนโมลของตัวถูกละลาย ดังนั้น X1 = 1 – X2

ในทํานองเดียวกับกรณีความดันไอของของเหลวเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความดันไอของสารละลายก็เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิเชนกัน รูปที่ 13 แสดงความสัมพันธระหวางความดันไอของสารละลายกับอุณหภูมิในรูปแสดงความดันไอของตัวทําละลายบริสุทธิ์ไวเพื่อเปรียบเทียบ

ภาพท่ี 13 ความสัมพันธระหวางความดันไอของสารละลายกับอุณหภูมิ

4.2 การสูงข้ึนของจุดเดือด และการลดต่ําลงของจุดเยือกแข็ง การที่ความดันไอของสารละลายลดต่ําลง มีผลทําใหจุดเดือดของสารละลายสูงกวาจุดเดือดของตัวทําละลายบริสุทธิ์ และจุดเยือกแข็งของสารละลายต่ํากวาจุดเยือกแข็งของตัวทําละลายบริสุทธิ์

20

จากภาพที่ 14 เสนทึบเปนแผนผังวัฏภาคของน้ําบริสุทธิ์ ถาเติมตัวถูกละลายลงในน้ําบริสุทธิ์ จะไดสารละลายซึ่งมีแผนผังวัฏภาคดังเสนประ จะเห็นวาเสนสมดุลของแข็ง-แกสไมเปลี่ยน เพราะเมื่อสารละลายแข็งตัว นํ้าในสารละลายเทานั้นที่จะแข็งตัว แตตัวถูกละลายไมแข็งตัว T เปนจุดทริปเปล (triple point) ของสารละลาย

จะเห็นวาที่อุณหภูมิ Tb ซึ่งเปนจุดเดือดของน้ําบริสุทธิ์ สารละลายมีความดันไอต่ํากวา 1 บรรยากาศ สามารถละลายจึงยังไมเดือด ตองเพิ่มอุณหภูมิใหแกสารละลายตอไปจนถึง Tb’ เพื่อใหสารละลายมีความดันไอเทากับ 1 บรรยากาศ สารละลายจึงเดือด

ภาพท่ี 14 แผนผังวัฏภาคของนํ้าบริสุทธิ์เปรียบเทียบกับสารละลาย ดังนั้น จุดเดือดของสารละลายสูงกวาของน้ํา = Tb’ – Tb = ∆Tb = จุดเดือดของสารละลายสูงขึ้น ในทํานองเดียวกันจะเห็นวาที่ความดัน 1 บรรยากาศ นํ้าบริสุทธิ์จะแข็งตัวที่อุณหภูมิ Tf สวนสารละลายแข็งตัวที่อุณหภูมิ Tf’ ดังนั้น จุดเยือกแข็งของสารละลายต่ํากวาของน้ํา = Tf – Tf’ = ∆Tf = จุดเยือกแข็งของสารละลายต่ําลง ∆Tb และ ∆Tf ขึ้นกับจํานวนอนุภาคของตัวถูกละลายในสารละลายและชนิดของตัวทําละลาย ไมขึ้นกับชนิดของตัวถูกละลาย น่ันคือ กลาวไดวา จุดเดือดที่สูงขึ้นหรือจุดเยือกแข็งที่ลดตํ่าลงของสารละลาย เปนปฏิภาคโดยตรงกับโมแลลลิตีของสารละลาย จึงเขียนความสัมพันธ ไดวา

∆Tb = Kb.m และ ∆Tf = Kf.m เมื่อ m = โมแลลลิตีของสารละลาย

21

Kb = molal boiling point elevation constant ของตัวทําละลายซึ่งก็คือจุดเดือดของสารละลายที่เพิ่มขึ้น เมื่อตัวถูกละลาย 1 โมล ละลายในตัวทําละลาย 1 กิโลกรัม Kf = molal freezing point depression constant ของตัวทําละลาย ซึ่งก็คือจุดเยือกแข็งของสารละลายที่ลดตํ่าลง เมื่อตัวถูกละลาย 1 โมลละลายในตัวทําละลาย 1 กิโลกรัม

Kb และ Kf เปนคาคงที่เฉพาะของแตละตัวทําละลาย Kb และ Kf ของน้ํามีคาเทากับ 0.51 และ 1.86°C/mol ตามลําดับ

5. การสรางและออกแบบวงจร 5.1 วงจรมัลติเพลกเซอรและวงจรดีมัลติเพลกเซอร

5.1.1 วงจรมัลติเพลกเซอร วงจรมัลติเพลกเซอรหรือโดยทั่วๆไปมักเรียกวงจรนี้วาวงจรเลือกขอมูล ซึ่งวงจรนี้อาจใชแทนสวิตซเลือก วงจรจะประกอบดวยอินพุทจํานวนหลายๆอินพุท แตมีเอาทพุทเพียงเอาทพุทเดียว ขอมูลจากอินพุทจะถูกสงมายังเอาทพุทเพียงขอมูลเดียวที่เวลาใดเวลาหนึ่ง และขณะนี้ขอมูลจากอินพุทอ่ืนๆไมสามารถสงมาแสดงผลที่เอาทพุทไดเลย ขอมูลอินพุทผานไปยังเอาทพุทไดทุกๆขอมูล แตตองไมใชในชวงเวลาเดียวกันกับขอมูลแรก ซึ่งวงจรนี้เหมาะที่จะนํามาใชสงขอมูลในระบบคอมพิวเตอรหรือสงสัญญาณในวงจรควบคุมใดๆก็ได ขอดีของวงจรแบบนี้คือสัญญาณขอมูลน้ีจะถูกสงไปยังเอาทพุทหรือวงจรถัดไปไมพรอมกัน สามารถลดจํานวนสายขอมูลลงไปไดมาก

ภาพท่ี 15 วงจรมัลติเพลกเซอรแบบ 4 ออก 1

22

ตารางที่ 8 ตารางความจริงของวงจรมัลติเพลกเซอรแบบ 4 ออก 1 อินพุทควบคุม เอาตพุท ลําดับที่

B A Y 1 0 0 C0 2 0 1 C1 3 1 0 C2 4 1 1 C3

การทํางานของวงจร จากวงจรภาพที่ 15 และตารางที่ 8 ลําดับที่ 1 ถาปอนอินพุทควบคุมตําแหนงสวิตซ (address) A

และ B ดวยลอจิก “0” ทั้งคู ทําใหเอาตพุทของเกต 1 และ 2 เปนลอจิก “1” ดังนั้นเอาตพุทจะแปรตามC0 หาก C0 เปน “0” เอาตพุท ก็จะเปน “0” ถาอินพุท C0 เปน “1” เอาตพุท ก็จะเปน “1” สวนอินพุท C1 ถึง C3 น้ันจะไมมีผลตอเอาตพุทเลยแมวาอินพุทจะเปนอยางไรก็ตาม ในลําดับที่ 2 ถึง 4 มีลักษณะการทํางานในทํานองเดียวกัน เพียงแตเอาตพุทจะแปรตามอินพุท C1 ถึง C3 ถาหากปอนอินพุทควบคุม A และ B เปนไปตามตารางความจริงตารางที่ 8

5.1.2 วงจรดีมัลติเพลกเซอร วงจรดีมัลติเพลกเซอรเปนวงจรกระจายขอมูล ซึ่งทํางานตรงกันขามกับวงจรมัลติเพลกเซอร หมายถึงการตออินพุทเพียงอินพุทเดียวเปนอินพุทรับขอมูลเขา แตมีเอาทพุทหลายๆเอาตพุทสําหรับสงขอมูลออก สัญญาณจากอินพุทจะถูกสงไปยังเอาตพุทไดเพียงเอาตพุทเดียวในขณะเวลาใดเวลาหนึ่งและสัญญาณจะไมมีโอกาสที่จะออกไปยังเอาตพุทพรอมๆกันทุกๆเอาตพุทการที่จะใหสัญญาณไปออกที่เอาตพุทใดนั้น จะมีชุดควบคุมตําแหนงสวิตซ (address) เปนตัวกําหนด ซึ่งโดยทั่วไปจะใชรหัสเลขฐาน 2 ควบคุมตําแหนงของสวิตซ สวนลักษณะของวงจรนั้นเหมือนกับวงจรถอดรหัส เพียงแตมีการเพิ่มอินพุทขอมูล (data) และอาจจะมีอินพุทอีนาเบิลควบคุมการทํางานของวงจรทั้งหมดดวย

ภาพท่ี 16 วงจรดีมัลติเพลกเซอร 1 ออก 4 เบื้องตน

23

ตารางที่ 9 ตารางความจริงของวงจรดีมัลติเพลกเซอร 1 ออก 4 อินพุทควบคุม เอาตพุท ลําดับที่

B A F0 F1 F2 F3 1 0 0 D 0 0 0 2 0 1 0 D 0 0 3 1 0 0 0 D 0 4 1 1 0 0 0 D

การทํางานของวงจร จากภาพที่ 16 และตารางที่ 9 ลําดับที่ 1 ขณะปอนสัญญาณที่อินพุทควบคุมตําแหนงสวิตซ

(address) A=B=0 เอาตพุทของเกต 1 และ 2 จะเปนลอจิก “1” ซึ่งขณะนี้เอาตพุท F0 จะแปรตามอินพุท D ถา D = “0” เอาตพุท F0 = “0” และถา D = “1” เอาตพุท F0= “1” สวนเอาตพุท F1 ถึง F3 จะไดลอจิก“0” ทุกๆเอาตพุท ไมวาอินพุทดาตาจะเปนอยางไรก็ตาม เพราะเกตแอนด 4 ถึง 6 จะมี “0” ที่อินพุทซึ่งตอตรงมาจากอินพุทควบคุม A และ B ทําใหเอาตพุทเปน “0” วงจรนี้อาจใชเปนวงจรถอดรหัสไดโดยการปอนอินพุทดาตาเปนลอจิก “1” ตลอดเวลา วงจรดีมัลติเพลกเซอรน้ีอาจใชรวมกับวงจรมัลติเพลกเซอร 4 ออก 1 ในการสงถายสัญญาณขอมูลจากที่แหงหนึ่งไปยังอีกแหงหนึ่งได โดยใชวงจรมัลติเพลกเซอรเปนตัวรับขอมูล ซึ่งในการสงถายขอมูลแบบนี้จะประหยัดสายในการสงถายขอมูลไดมาก 5.2 Operational amplifier โอเพอเรชันแนลแอมพลิไฟเออร (operational amplifier) หรือที่นิยมเรียกสั้นๆวา ออปแอมป (op-amp) น้ันแตเดิมเปนชื่อเรียกวงจรขยายที่ทําหนาที่คํานวณภายในเครื่องอะนาลอกคอมพิวเตอร (analog computer) วงจรนี้มีอัตราขยายสูงมากและอาศัยการปอนกลับแบบลบผานองคประกอบ passive ภายนอกในการควบคุมลักษณะการทํางานและกําหนดหนาที่ของวงจรใหขึ้นอยูกับองคประกอบที่ใชปอนกลับเทานั้น ไมขึ้นอยูกับพารามิเตอรภายในของออปแอมปเลย ดังนั้นจึงเปนการสะดวกมากที่จะออกแบบระบบโดยใชออปแอมปเปนตัวขยายกําลังงานโดยตลอด และอาศัยองคประกอบที่ใชปอนกลับเปนตัวกําหนดใหวงจรออปแอมปทําหนาที่ตางๆกัน เชน เปนวงจรรวมสัญญาณ อินทิเกรเตอร ดิฟเฟอเรนชิเอเตอร เปนตน ออปแอมปที่ผลิตออกจําหนายในรูปวงจรไอซี (integrated circuit) ทั่วไป จะมีขั้วสําหรับสัญญาณเขา 2 ขั้ว สําหรับสัญญาณออก 1 ขั้ว และสําหรับตอกับแหลงจายกระแสตรงดานบวก 1 ขั้ว กับดานลบอีก 1 ขั้ว ดังแสดงดวยสัญลักษณดังภาพที่ 17

24

ภาพท่ี 17 ออปแอมป

5.3 การแปลงสัญญาณอะนาลอกกับดิจิตอล วงจร A/D (analog to digital converter) จะทําหนาที่แปลงแรงดันหรือกระแสที่เปนสัญญาณอะนาลอกไปเปนตัวเลขหรือสัญญาณดิจิตอล วงจร A/D มีดวยกันหลายแบบ แตที่นิยมใชกันแพรหลายมี 3 แบบคือ แบบสโลปคู (dual slope) แบบแปลงแรงดันเปนความถี่ (V to F converter) และแบบประมาณทีละบิต (successive approximation)

ภาพท่ี 18 การแปลงสัญญาณอะนาลอกเปนดิจิตอล

6. การคํานวณทางสถิติ การวิเคราะหความแปรปรวน แบบการจําแนกทางเดียว (One – Way Classification) สุมตัวอยางขนาด n จากประชากรแตละชุดใน k ชุดตางๆกันนี้ ออกตามวิธีการปฏิบัติ (treatments) หรือตามหมู (groups) โดยทั่วไปคําวา วิธีการปฏิบัติจะใชกับการจําแนกตางๆ กัน ไมวาจะเปนการอัดแรง ปุยชนิดตางๆ หรือบริเวณตางๆ ของประเทศ ในที่น้ีสมมติวาประชากร k ชุดเปนอิสระ และมีการแจกแจง

25

ปกติที่มีคาเฉลี่ย µ1, µ2, … , µk และความแปรปรวนเทากันคือ σ2 เราตองการหาวิธีการที่เหมาะสมสําหรับทดสอบ H0 : µ1 = µ2 = … = µk แยงกับ H1 : อยางนอยที่สุดคาเฉลี่ย 2 คาไมเทากัน ตารางที่ 10 ตัวอยางชนิดสุม k ชุด

วิธีการปฏิบัติ (Treatment) ลําดับที ่1 2 … J … k

1 2 .. j .. n

x11

x21

..

xi1

..

xn1

x12

x22

..

xi2

..

xn2

… …

…

…

x1j

x2j

..

xij

..

xnj

… …

…

…

x1k

x2k

..

xik

..

xnk

sum

mat

ion

for e

ach

row

รวม T.1 T.2 T.j T.k T.. คาเฉลี่ย x

−

.1 x−

.2 x−

.j x−

.k x−

.. สัญลักษณที่ใชในตารางที่ 10 น้ันคือ xij = คาสังเกตตัวที่ i ซึ่งเลือกจากวิธีการปฏิบัติที่ j T.j = ผลรวมของคาสังเกตทั้งหมดจากตัวอยางที่มีวิธีการปฏิบัติที่ j = คาเฉลี่ยของคาสังเกตจากตัวอยางที่มีวิธีการปฏิบัติที่ j T.. = ผลรวมทั้งหมดของคาสังเกต nk ตัว x

−

.. = nkT .. = คาเฉลี่ยของคาสังเกต nk ตัว

สูตรการคํานวณ SST = ∑

=

k

j 1∑=

n

i 1

( x ij - x

−

.. )2 = ผลบวกกําลังสองทั้งหมด (total sum of squares)

SSTR = n∑=

k

j 1

(x−

.j - x−

..)2 = ผลบวกกําลังสองของวิธีการปฏิบัติ (treatment sum of squares)

SSE = ∑=

k

j 1∑=

n

i 1

( x ij - x

−

.j )2 = ผลบวกกําลังสองของความคลาดเคลื่อน (error sum of squares)

26

ตารางที่ 11 การวิเคราะหความแปรปรวนสําหรับการจําแนกทางเดียว (ANOVA) แหลงของการแปร

ผัน (SOV)

ผลบวกกําลังสอง

(SS)

ระดับขั้นความเสรี

(DF)

คาเฉลี่ยของผลบวก กําลังสอง (mean square)

(MS)

คาเอฟที่คํานวณได

(F) วิธีการปฏิบัติ (treatments)

ความคลาดเคลื่อน (error)

SSTR

SSE

k – 1

k(n – 1)

s12 =

1−kSSTR

s2 =

)1( −nkSSE

fคํานวณ = s12/s2

ทั้งหมด (total) SST nk - 1 ขั้นตอนของการทดสอบสมมติฐาน สมมติฐาน H0 = µ1 = µ2 = … = µk H1 : อยางนอยที่สุดคาเฉลี่ย 2 คาไมเทากัน นัยสําคัญของการทดสอบ α คาวิกฤตคือ fα,(k-1,k(n-1)) บริเวณวิกฤตคือ f > fα,(k-1,k(n-1)) การสรุปผล ถาคาสถิติ fคํานวณ ที่คํานวณไดจากตาราง ANOVA มากกวาคาวิกฤต แลวปฏิเสธ H0 หมายเหตุ การสรุปผลโดยใชคา P-value = P(F > fคํานวณ) หรือ Sig = P(F > fคํานวณ) ถา Sig < α ปฏิเสธ H0 7. สิทธิบัตรท่ีเกี่ยวของกับหมอหุงขาวความดัน (Related Patents) สิทธิบัตรที่เกี่ยวของกับหมอหุงขาวความดัน มีดังตอไปนี้ (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในภาคผนวก ก) 1. Improvements in or relating to vessels or containers, specially applicable to pressure cookers (การปรับปรุงที่เกี่ยวของกับภาชนะบรรจุชนิดพิเศษซึ่งเหมาะสมกับเคร่ืองหุงตมความดัน) European Patent number : GB202348 บทคัดยอ ภาชนะที่ใชลักษณะคลายทอหรือภาชนะบรรจุชนิดพิเศษที่ใชกับหมอหุงตมที่มีผิวเปนโลหะ ซึ่งมีความแตกตางของสัมประสิทธิ์การขยายตัวออก ดังนั้นตองมีการเชื่อมตอของพื้นผิวที่ดีที่อุณหภูมิปกติ เปลือกนอกหมายเลข 5 อาจจะเปนเหล็กและหมายเลข 7 เปนอลูมิเนียม เปลือกชั้นแรกหมายเลข 12 ขอบมวนหมายเลข 8 และถูกครอบดวยวงแหวนเวาหมายเลข 28กับขอบภายนอกหมายเลข 11 ที่อุณหภูมิปกติcoverสามารถยายตําแหนงอยางฉับพลัน แตที่อุณหภูมิสูงรอยเชื่อมจะอยูระหวางเปลือกชั้นแรกหมายเลข 12

27

และขอบหมายเลข 11 วงแหวนหมายเลข 15 จะกลับคืนสูสภาพเดิมรอบขอบหมายเลข 8 และ 11 ตามรูป ฝาปดภาชนะตองเหมาะสมกับเกจวัดความดันหมายเลข 22 และลิ้นความปลอดภัยประกอบดวยนํ้าหนักที่กดทับบนสวนทายของทอหมายเลข 25

ภาพท่ี 19 หมอหุงตมความดันชนิดพิเศษ

2. Pressure cooker comprising means supporting a cooker basket in high position (หมอหุงตมความดันที่ประกอบดวยกระจาดในตําแหนงบน) European Patent number : FR2783685 บทคัดยอ สิ่งประดิษฐที่เกี่ยวกับหมอหุงตมความดัน แสดงดังภาพที่ 27 ประกอบดวย ตัวภาชนะ (หมายเลข 1 ในรูป) หูจับ (หมายเลข 4), ฝา (หมายเลข 3), กระจาดปรุงอาหาร (หมายเลข 11), การจัดเรียงจะวางกระจาด (11) ในสวนบนของภาชนะ (1) ในการประดิษฐจะตองมีชองมองการเปลี่ยนแปลงรูปรางที่ผนังอยางนอย 2 ชุดภายในรัศมีการขยายตัวของผนัง

ภาพท่ี 20 หมอหุงตมความดันที่ประกอบดวยกระจาดในตําแหนงบน

28

แผนการดําเนินงาน

2547 2548 กิจกรรม พ.ค. มิ.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย. ต.ค. พ.ย. ธ.ค. ม.ค. ก.พ. มี.ค.

เขียนบทนําและวัตถุประสงค ตรวจเอกสาร วางแผนการทดลอง จัดหาวัสดุและอปุกรณที่ใชใน การทดลอง

ออกแบบระบบการตัดไฟ นําเสนอความคบืหนา ติดตั้งระบบตัดไฟและทดสอบ ทดลองและสรุปผลการทดลอง นําเสนอโครงงาน สงรูปเลมโครงงานฉบับสมบรูณ

29

การศึกษาเพื่อเก็บขอมูลเบ้ืองตน

การศึกษาวงจรไฟฟาของหมอหุงขาว ภาพที่ 21 แสดงวงจรไฟฟาโดยทั่วไปของหมอหุงขาวที่ใชกันอยูในปจจุบัน เมื่อเสียบปลั๊กจายไฟใหกับวงจร กระแสไฟฟาจะไหลไปยังตัวตานทาน R หลังจากนั้นจะผานไปยังฮีตเตอร ในกรณีน้ีความตางศักยที่ฮีตเตอรจะถูกแบงไปที่ตัวตานทาน R หมอหุงขาวจะอยูในโหมดอุน (Warm) เมื่อกดสวิตซกระแสจะไหลไปยังฮีตเตอรโดยตรงโดยไมผานตัวตานทาน R ฮีตเตอรจะใหคาความรอนสูงสุด หมอหุงขาวจะอยูในโหมดหุง (Cook)

ภาพท่ี 21 วงจรแสดงการทํางานของหมอหุงขาว

การออกแบบวงจรวัดคาอุณหภูมิ และวงจรควบคุมการทํางานของหมอหุงขาวความดันแบบอัตโนมัติ ในการตัดการทํางานของหมอหุงขาวความดันแบบอัตโนมัติจะอาศัยโปรแกรมที่เขียนขึ้นดวย Visual Basic ในการคํานวณคาอุณหภูมิ แสดงผล และตัดการทํางานของหมอหุงขาว จะใชรวมกับ บอรด DASH-16 (บริษัท MetraByte, Taunton U.S.A.) กับ วงจร THC4-Thermocouple (http://www.emesystems.com/thc4_dat.htm) และโปรแกรม Visual Basic 6 ในการอินเตอรเฟส

วงจร THC4-Thermocouple จากภาพที่ 22 เทอรโมคัปเปลรับสัญญาณ Analog เปนความตางศักย (Volt) จากจุดที่ตองการวัด ซึ่งมี

4 ชองสัญญาณ สัญญาณทั้ง 4 ชองนี้จะตอเขากับ IC : CMOS MULTIPLEXER/DEMULTIPLEXER, TI (CD4052BE) เพื่อเลือก ชองสัญญาณ โดยการควบคุมของ Software ที่สงมาจาก Digital output ของ บอรด DASH-16 ซึ่งเปนสัญญาณ Digital บิตที่ 0-3 การ set gain control เราสามารถ set ไดที่ local gain control บน บอรด DASH-16

สัญญาณจะถูกสงไปยัง IC : THERMOCOUPLE AMPLIFIER,AD (AD595CD) เพื่อขยายสัญญาณ Analog (ความตางศักย)

30

เมื่อ Amplifier ขยายสัญญาณแลวก็จะสงตอไปยัง IC : OP-AMP & VOLTAGE REFERENCE, NS (LM10CLN) เพื่อเปนตัวขยายกําลังงาน และอาศัยองคประกอบที่ใชปอนกลับเปนตัวกําหนดใหวงจรออปแอมปทําหนาที่เปนวงจรรวมสัญญาณ (มงคล, 2521)

ภาพท่ี 22 วงจร THC4-Thermocouple ที่มา : http://www.emesystems.com บอรด DASH-16 จากภาพที่ 23 บอรดจะรับสัญญาณที่สงออกมาจาก วงจร THC4-Thermocouple โดยเขามาทาง

Channel ที่เลือกไว แลวสงตอไปยัง A/D Converter (12 บิต) จากนั้นสงสัญญาณเขาไปยัง computer (PC BUS) เพื่อนําขอมูลไปประมวลผลอีกสวนของบอรดจะรับขอมูล Digital จาก Computer สงเก็บไวที่ Data Buffer กอนแลวจึงสงสัญญาณไปที่ Output เพื่อควบคุมการทํางานของวงจร THC4-Thermocouple ตอไป

31

ภาพท่ี 23 Block Diagram of Board DASH-16

โปรแกรมการคํานวณคาอุณหภูมิ แสดงผล และตัดวงจรแบบอัตโนมัติ กอนที่จะทําการกดปุม Start ไดน้ันจะตองตรวจสอบอุปกรณตางๆใหพรอมที่จะทํางานดังนี้ การตอสายเทอรโมคัปเปล, การเสียบสาย ground ที่ตัวหมอหุงขาวความดันเพื่อลด Noise ที่จะเกิดขึ้น (หมอหุงขาวความดันตองพรอมในการหุงขาวแลว), การเสียบปลั๊กของ วงจร THC4-Thermocouple เพื่อให Power supply ในวงจรจายไฟเลี้ยงแกวงจร (5 Volts.) เมื่ออุปกรณทุกสวนพรอมทํางานแลว จึงกดปุม Start

ภาพท่ี 24 ภาพหนาจอโปรแกรม

32

หนาจอจะแสดงกราฟระหวางอุณหภูมิกนหมอหุงขาวความดันกับเวลา ซึ่งจะทําการพลอตคาทุกๆ 20 วินาที จํานวน Data ที่ Sampling มี 20,000 คา นํามาหาคาเฉลี่ยเพื่อลดความแปรปรวนของขอมูลที่ไดจากการอินเตอรเฟสชวงเวลาที่แสดงผลควบคุมที่ Timer1.Interval = 20000 หรือ 20 วินาที ซึ่งเมื่อเร่ิม Run โปรแกรม ทางหนาจอจะแสดงสถานะในการหุงขาว “กําลังหุง”

ภาพท่ี 25 ภาพหนาจอโปรแกรมแสดงสถานะกําลังหุง

เมื่อนํ้าเดือด หนาจอจะแสดงสถานะในการหุงขาววา “ นํ้าเดือดแลว ”

ภาพท่ี 26 ภาพหนาจอโปรแกรมแสดงสถานะน้ําเดือดแลว

33

และเมื่อขาวสุกหนาจอก็จะแสดงสถานะวา “ขาวสุกแลว” และวงจรก็จะตัดไฟ

ภาพท่ี 27 ภาพหนาจอโปรแกรมแสดงสถานะหุงสุกแลว

อุปกรณท่ีใชในการทดลอง 1. หมอหุงขาว Sharp รุน KSH-114 จุ 1.1 ลิตร 220 Volt 2. หมอหุงขาวความดัน 3. เกจวัดความดัน 4. เคร่ืองชั่งน้ําหนักแบบดิจิตอล (Digital balance) 5. บีกเกอร 6. อุปกรณวัดอุณหภูมิและเทอรโมคัปเปล 7. เดตาล็อคเกอร Yogokawa 8. นาฬิกาจับเวลา ตัวอยางท่ีใช - ขาวหอมมะลิ - นํ้ากลั่น วิธีการ เก็บขอมูลตางๆของการหุงขาวภายใตความดัน และทํา Temperature Profile ของหมอหุงขาวความดัน

1. เตรียมขาวสารหนัก 170 กรัมและใชนํ้าในการหุง 310 กรัม 2. ชั่งน้ําหนักหมอหุงความดันที่ใสขาวสาร 170 กรัมและใชนํ้าในการหุง 310 กรัม บันทึกคา

นํ้าหนักที่ชั่งไว 3. หุงโดยใชหมอความดันที่ 1 bar (gage) จนอุณหภูมิอุณหภูมิภายในหมอเปลี่ยนแปลง หลังจาก

คงที่ชั่วเวลาหนึ่ง ปดสวิตซหมอหุงขาวความดัน

34

4. เปดบอลวาลวปลอยความดันออกจนหมด ชั่งน้ําหนักหมอหุงขาว บันทึกคาน้ําหนักที่ชั่งได 5. ปดวาลวแลวดงตออีก 5 นาที 6. ทํา Temperature Profile ของหมอหุงขาวความดัน

ผลการศึกษาเบื้องตน (Preliminary Study Test Results)

0

50

100

150

200

1 6 11 16 21 26 31 36เวลา (วินาที)

อุณหภู

มิ (องศ

าเซลเซ

ียส)

อุณหภูมิภายในหมออุณหภูมิกน

ภาพท่ี 28 Temperature Profile ของหมอหุงขาวความดัน ที่ 1 bar (gage), หุงขาว 170 กรัม, คร้ังที่ 1

050

100150200250300

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46เวลา (วินาที)

อุณหภู

มิ (องศ

าเซลเซ

ียส)

อุณหภูมิภายในหมอ

อุณหภูมิกนหมอ

ภาพท่ี 29 Temperature Profile ของหมอหุงขาวความดัน ที่ 1 bar (gage), หุงขาว 170 กรัม, คร้ังที่ 2

35

จากผลการทดลองที่ไดจะพบวาอุณหภูมิกนหมอจะสูงกวาอุณหภูมิภายในหมอกราฟจะเพิ่มขึ้นหลังจากคงที่ชั่วขณะหนึ่ง ซึ่งเปนจุดที่จะนําไปใชในการพิจารณาในการตัดการทํางานของหมอหุงขาวความดัน โดยสอดคลองกับโครงงานของเจตนและฉัตรชัย 2546