6
การประชุมวิชาการทางวิศวกรรมศาสตร์มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ ครั้งที 9 2-3 พฤษภาคม 2554 การพัฒนาซอฟแวร์สาหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้ า และสายส่งไมโครสตริป Software Development for Education in Theoretical Electromagnetic Field and Microstrip Transmission Line ศิวดล นวลนภดล 1 สมมารถ ขาเกลี ้ยง 1 * 1 วิทยาลัยรัตภูมิ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลศรีวิชัย .รัตภูมิ .สงขลา 90180 E-mail: [email protected]* Sivadol Noulnoppadol 1 and Sommart Khamkleang 1 * 1 Rajamangala University of Technology Srivijaya Rattaphum Collage, Rattaphum, Songkhla 90180 E-mail: [email protected]* บทคัดย่อ การวิจัยในครั้งนี ้มีวัตถุประสงค์เพื ่อพัฒนาซอฟแวร์สาหรับ การศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ าและสายส่งไมโครสตริป วิธีดาเนินการวิจัยประกอบ ด้วย 4 ณภ ผลของการวิจัยพบว่าซอฟแวร์ที ่พัฒนาขึ ้น มีความสามารถในการจาลองทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ าและสายส่ง ไมโครสตริปถูกต้องตามทฤษฎี และจากการประเมิน คุณภาพโดย ผู้เชี ่ยวชาญจานวน 7 ท่าน พบว่ามีค่าความเหมาะสมอยู ่ในระดับ มากที ่สุด ( 4.54 x ) และผลการประเมินความพึงพอใจของผู้ใช้ (นักศึกษา) จานวน 14 บว่ามีความพึงพอใจอยู ่ในระดับมาก ( 4.73 x ) คาหลัก ซอฟแวร์ , สนามแม่เหล็กไฟฟ , สายส่งไมโครสตริป Abstract The objective of this research was a software development for education in theoretical electromagnetic field and microstrip transmission line. Methods of research are comprises 4 steps, the analysis, design develop and find quality. The analysis results of the software are good agreement with theoretical electromagnetic field and microstrip transmission line. The average opinion of the seven experts on the quality of the analysis program was highly ( 4.54 x ) and the satisfaction of fourteen usages of these program was highly ( 4.73 x ). Keywords: Software, Electromagnetic field, Microstrip transmission line. 1. บทนา การพัฒนาการเรียนการสอนทางด้านวิศวกรรมไฟฟ า มีความ ท้าทายเป็นอย่างยิ่งสาหรับอาจารย์ผู้สอน และนักวิศวกรรมศึกษาที จะพัฒนานวัตกรรมการศึกษาเพื ่อมาช่วยส่งเสริมในการเรียนรู้ของ ผู้เรียน การเรียนการสอนทางด้านวิศวกรรมไฟฟ า สามารถแตก แขนงออกมาเป็นสาขาวิชาต่างๆ ได้มากมาย เช่น สาขาวิชา วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ วิศวกรรมโทรคมนาคม วิศวกรรม คอมพิวเตอร์ วิศวกรรมระบบควบคุม ฯลฯ ซึ ่งในแต่ละสาขาวิชาจะ มุ่งเน้นให้ผู้เรียนมีความรู้และทักษะในการปฏิบัติที ่แตกต่างกัน แต่ จากการศึกษาหลักสูตรในสาขาวิชาต่างๆ [1-3] พบว่ารายวิชาที เป็นพื ้นฐานที ่ทุกสาขาวิชาต้องเรียนรู้ได้แก่วิชาทฤษฎี สนามแม่เหล็กไฟฟ า ซึ ่งเป็นรายวิชาที ่มีลักษณะเนื ้อหาเพื ่อมุ่งเน้น ให้ผู้เรียนเข้าใจถึงพฤติกรรมของสนามแม่เหล็กไฟฟ า เพื ่อการ ประยุกต์ใช้งานสาหรับการต่อยอดความรู้สู ่การวิเคราะห์และ ออกแบบในสาขาต่างๆ ในส่วนของการศึกษาสาขาโทรคมนาคม สามารถนาพื ้นฐานของสนามแม่เหล็กไฟฟ าไปต่อยอดความรู้ใน การวิเคราะห์วงจรสายส่งไมโครสตริป และวงจรไมโครเวฟ ซึ ่งใน การศึกษาทฤษฏีดังกล่าวจาเป็นต้องมีสื ่อการเรียนการสอนที สามารถช่วยให้ผู้เรียนได้เรียนรู้อย่างรวดเร็ว แต่จากการสารวจการ จัดการเรียนการสอนในรายวิชาดังกล่าวจากอาจารย์ผู้สอน พบว่า ยังขาดสื ่อซอฟแวร์ สาหรับใช้ร่วมกับกิจกรรมการเรียนการสอนใน ชั้นเรียน และจากการศึกษางานวิจัยที ่ผ่านมา [4-7] พบว่าชอฟแวร์ เป็นส่วนสาคัญสาหรับช่วยส่งเสริมให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้และ สามารถช่วยให้ผู้เรียนได้ทดสอบทฤษฎีที ่มีความซับซ้อนได้เป็น อย่างดี จากความเป็นมาและความสาคัญของป ญหาดังกล่าว ผู้วิจัยได้ เล็งเห็นถึงความสาคัญในการเรียนการสอนทางด้านทฤษฎี สนามแม่เหล็กไฟฟ าและสายส่งไมโครสตริป ซึ ่งเป็นเนื ้อหาที ่เป็น 323

การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

  • Upload
    others

  • View
    4

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

การประชมวชาการทางวศวกรรมศาสตรมหาวทยาลยสงขลานครนทร ครงท 9 2-3 พฤษภาคม 2554

การพฒนาซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา และสายสงไมโครสตรป

Software Development for Education in Theoretical Electromagnetic Field and Microstrip Transmission Line

ศวดล นวลนภดล1 สมมารถ ข าเกลยง1*

1วทยาลยรตภม มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย อ.รตภม จ.สงขลา 90180 E-mail: [email protected]*

Sivadol Noulnoppadol1 and Sommart Khamkleang1* 1Rajamangala University of Technology Srivijaya Rattaphum Collage, Rattaphum, Songkhla 90180

E-mail: [email protected]* บทคดยอ

การวจยในครงนมวตถประสงคเพอพฒนาซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป วธด าเนนการวจยประกอบ ดวย 4 ณภ ผลของการวจยพบวาซอฟแวรทพฒนาขนมความสามารถในการจ าลองทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรปถกตองตามทฤษฎ และจากการประเมน คณภาพโดยผเชยวชาญจ านวน 7 ทาน พบวามคาความเหมาะสมอยในระดบมากทสด ( 4.54x ) และผลการประเมนความพงพอใจของผใช (นกศกษา) จ านวน 14 บวามความพงพอใจอยในระดบมาก ( 4.73x ) ค าหลก ซอฟแวร, สนามแมเหลกไฟฟา, สายสงไมโครสตรป Abstract

The objective of this research was a software development for education in theoretical electromagnetic field and microstrip transmission line. Methods of research are comprises 4 steps, the analysis, design develop and find quality. The analysis results of the software are good agreement with theoretical electromagnetic field and microstrip transmission line. The average opinion of the seven experts on the quality of the analysis program was highly ( 4.54x ) and the satisfaction of fourteen usages of these program was highly ( 4.73x ). Keywords: Software, Electromagnetic field,

Microstrip transmission line.

1. บทน า การพฒนาการเรยนการสอนทางดานวศวกรรมไฟฟา มความ

ทาทายเปนอยางยงส าหรบอาจารยผสอน และนกวศวกรรมศกษาทจะพฒนานวตกรรมการศกษาเพอมาชวยสงเสรมในการเรยนรของผเรยน การเรยนการสอนทางดานวศวกรรมไฟฟา สามารถแตกแขนงออกมาเปนสาขาวชาตางๆ ไดมากมาย เชน สาขาวชาวศวกรรมอเลกทรอนกส วศวกรรมโทรคมนาคม วศวกรรมคอมพวเตอร วศวกรรมระบบควบคม ฯลฯ ซงในแตละสาขาวชาจะมงเนนใหผเรยนมความรและทกษะในการปฏบตทแตกตางกน แตจากการศกษาหลกสตรในสาขาวชาตางๆ [1-3] พบวารายวชาทเ ป นพ น ฐ านทท ก ส าขาวช าต อ ง เ รยนร ไ ดแก วช าทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา ซงเปนรายวชาทมลกษณะเนอหาเพอมงเนนใหผเรยนเขาใจถงพฤตกรรมของสนามแมเหลกไฟฟา เพอการประยกตใชงานส าหรบการตอยอดความรสการวเคราะหและออกแบบในสาขาตางๆ ในสวนของการศกษาสาขาโทรคมนาคมสามารถน าพนฐานของสนามแมเหลกไฟฟาไปตอยอดความรในการวเคราะหวงจรสายสงไมโครสตรป และวงจรไมโครเวฟ ซงในการศกษาทฤษฏดงกลาวจ าเปนตองมสอการเรยนการสอนทสามารถชวยใหผเรยนไดเรยนรอยางรวดเรว แตจากการส ารวจการจดการเรยนการสอนในรายวชาดงกลาวจากอาจารยผสอน พบวายงขาดสอซอฟแวร ส าหรบใชรวมกบกจกรรมการเรยนการสอนในชนเรยน และจากการศกษางานวจยทผานมา [4-7] พบวาชอฟแวรเปนสวนส าคญส าหรบชวยสงเสรมใหผเรยนเกดการเรยนรและสามารถชวยใหผเรยนไดทดสอบทฤษฎทมความซบซอนไดเปนอยางด

จากความเปนมาและความส าคญของปญหาดงกลาว ผวจยไดเลงเหนถงความส าคญในการเรยนการสอนทางดานทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป ซงเปนเนอหาทเปน

323

Page 2: การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

พนฐานทส าคญของการศกษาทางดานวศวกรรมไฟฟา โดยการพฒนาชอฟแวรชวยการเรยนร ส าหรบน าไปประยกตใชกบการเรยนการสอนท เ นนผ เ รยนเ ปนส าคญ เพอ ใหผ เ รยนเกดประสทธภาพในการเรยนรสงสดตอไป 1.1 วตถประสงคของการวจย

1.1.1 เพอพฒนาซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป

1.1.2 เพอทดสอบความเหมาะสมของซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป 1.2 สมมตฐานของการวจย

1.2.1 ซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป มผลการค านวณถกตองตามทฤษฎ

1.2.2 ความเหมาะสมของซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป เมอผานการประเมนจากผเชยวชาญมคาเฉลยรวมอยในระดบมาก

1.2.3 ความพงพอใจของซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป เมอผานการประเมนจากผเรยนมคาเฉลยรวมอยในระดบมาก 2. วธด าเนนการวจย

กระบวนการวจยมวธด าเนนการตามล าดบขนตอน ดงน 2.1 วเคราะหหลกการ ทฤษฎ และแนวคด

วเคราะหหลกการ ทฤษฎ และแนวคดเกยวกบการพฒนาซอฟแวรโดยใชโปรแกรม MATLAB® ตามลกษณะเนอหาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป รวมถงการทดสอบประสทธภาพ และการน าซอฟแวรไปประกอบการเรยนการสอน

จากการวเคราะหเนอหาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรปจากหลกสตรตางๆ [1-3] พบวาเนอหาทสามารถทสามารถน ามาพฒนาเปนซอฟแวรส าหรบใชในการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป ไดแกเรองกฏของบโอต-ซาวารต กฏของวงจรแอมแปร การแพรกระจายของคลนในไดอเลกตรกและตวน า การวเคราะหสายสงไมโครสตรป และการจ าลองสนามไฟฟาและสนามแมเหลกไฟฟา 2.2 ออกแบบซอฟแวร

การออกแบบซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา โดยท าการวเคราะหอนพต และเอาตพต (Input and Output analysis) ของเนอหาในแตละเรอง และวเคราะหกระบวนการท างาน (Process analysis) แสดงดงรปท 1

จากรปท 1 เรมตนดวยการเขาสหนาตางหลก (Main menu) ของซอฟแวร หลงจากนนเลอกเนอหาทจะท าการจ าลอง ก าหนดคาเรมตน (Initial value) วเคราะห (Analysis) และแสดงผลการจ าลอง (Display) 2.3 พฒนาซอฟแวร

การพฒนาซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาทไดจากการออกแบบในหวขอท 2.2 โดยท าสรางสวนการตดตอกบผใชงาน (Graphic User Interface (GUI)) ในสวนของ

อนพต และเอาตพต และในสวนของการประมวลผลจะเขยนอลกอรทมโดยใชเอมไฟล (M-File) ของโปรแกรม MATLAB® จากสมการทางคณตศาสตร [8] พรอมคมอการใชงาน หลงจากนนท าการสรางแบบประเมนความเหมาะสมของซอฟแวร เ ปนแบบสอบถาม ทมล กษณะเปนแบบประเมนคาดวยขอ ความ (Itemized Rating Scale) ชนด 5 ระดบ แบงออกเปน 3 ดาน ในแตละดานมขอค าถามจ านวน 10 ขอ ผลการประเมนความเทยงตรงตามโครงสราง (construct validity) ของแบบสอบถามจากผเชยวชาญจ านวน 5 ทาน พบวาขอค าถามทกขอมคาความเทยงตรงโดยเฉลยมากกวา 0.6 ( IOC 0.6 )

Start

Main menu

BIOT-SAVART’S

LAW

WAVE

PROPAGATIONMICROSTRIP

Analysis

Initial value

Display

EditYes

No

End

AMPERE’S

CIRCUITAL LAW

รปท 1 กระบวนการท างานของซอฟแวร

2.4 ประเมนคณภาพซอฟแวร

การประเมนคณภาพของซอฟแวรโดยน าซอฟแวรไปทดลองการท างานและท าการเปรยบเทยบผลการค านวณกบทฤษฎ หลงจากนนใหผเชยวชาญจ านวน 7 ทานประเมนความเหมาะสม และน าไปทดลองใชกบกลมตวอยางทลงทะเบยนในรายวชาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา หลกสตรครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2553 จ านวน 14 คน 3. ผลของการวจย จากการด าเนนการวจยอยางเปนระบบ ผวจยขอน าเสนอผลของการวจยดงตอไปน 3.1 ซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป ซอฟแวรทพฒนาขนจะท างานภายใตโปรแกรม MATLAB® เรยกวา SEMAG เวอรช น 1.0 (Software Education in Theoretical Electromagnetic Field) โดยมหนาตางเมนหลกแสดงดงรปท 2

324

Page 3: การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

รปท 2 ซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป

3.2 การทดสอบ SEMEG 1.0 การทดสอบ SEMEG 1.0 ในบทความวจยนจะขอยกตวอยางผลการศกษากฏของบโอต-ซาวารต กฏของวงจรแอมแปร การแพรกระจายของคลนในไดอเลกตรก และการแพรกระจายของคลนบนสายสงไมโครสตรป โดยท าการเปรยบเทยบกบผลการค านวณทางทฤษฎ [8] 3.2.1 การศกษากฏของบโอต-ซาวารต การศกษากฏของบโอต-ซาวารต จะขอยกตวอยางการศกษาความหนาแนนของสนามแมเหลกลอบรอบขดลวดตวน าทขดเปนวงกลมในแนวแกน x โดยก าหนดคารศม (Ro) จากจดกงกลางของของวงกลมถงขดลวดตวน ามคาเทากบ 1 เมตร กระแสทปอนใหขดลวดเทากบ 1 แอมแปร แสดงดงรปท 3 ผลการค านวณคาความหนาแนนของสนามแมเหลกลอบรอบขดลวดตวน าทขดเปนวงกลมในแนวแกน x จากรปท 3 พบวา คาความหนาแนนของสนามแมเหลกจะมคามากตรงบรเวณขอบรอยตอของตวน ากบอากาศ และจะมคาลดลงเรอยเมอระยะทางหางออกไป ( 0oR ) 3.2.2 การศกษากฏของวงจรแอมแปร การศกษากฏของวงจรแอมแปร จะขอยกตวอยางการศกษาความหนาแนนของสนามแมเหลกบรเวณภายในและภายนอกเสนลวดตวน า โดยก าหนดคาเรมตนตางๆ ดงตอไปน คารศมของเสนลวดตวน า (a) มคาเทากบ 1 เมตร ความหนาแนนของกระแสทปอน (Jo) ใหเสนลวดเทากบ 6 แอมแปรตอตารางเมตร และคาสนสดของการทดสอบมรศม (b) เทากบ 6 เมตร แสดงดงรปท 4 จากรปท 4 แสดงใหเหนวาทจดกงกลางของเสนลวดตวน าจะมคาความหนาแนนของสนามแมเหลกนอยมากหรอมคาเขาใกลศนยและจะมคาสงสดบรเวณขอบรอยตอของตวน ากบอากาศ และจะมคาลดลงเรอยเมอระยะทางหางออกไป ( b )

รปท 3 การศกษากฏของบโอต-ซาวารต

รปท 4 การศกษากฏของวงจรแอมแปร

3.2.3 การศกษาการแพรกระจายของคลนในไดอเลกตรก การศกษาการแพรกระจายของคลนในไดอเลกตรก จะขอยกตวอยางการแพรกระจายของคลนในน าทะเลทมคาความน า ( ) เทากบ 5 ซเมนตอเมตร (S/m) มคาสภาพยอมสมพท ( r ) เทากบ 72 ท าการทดสอบทความถเทากบ 10 กโลเฮรต (KHz) ผลการทดสอบแสดงดงรปท 5 พบวาถาคลนเคลอนทผานน าทะเลจะมการลดทอนขนาดของคลน (E) ลงตามระยะทาง 3.2.4 การศกษาวงจรสายสงไมโครสตรปเรโซเนเตอรแบบเปด การออกแบบวงจรสายสงไมโครสตรปเรโซเนเตอร ทความถ เรโซแนนต เทากบ 3.5 กกะเฮรต โดยใชแผนวงจรพมพชนด Alumina 96 เปอรเซนต มคาสภาพยอมสมพท (

r ) เทากบ 9.5 และความหนาของชนฐานรองเทากบ 0.635 มลลเมตร ท าการค านวณหาความกวาง (w) ของสายทอมพแดนซเทากบ 50 โอหม มคาประมาณ 1.23 มลลเมตร คาความยาวคลน ( g ) ท 3.5 กกะเฮรต มคาเทากบ 32 มลลเมตร ดงนนจะไดคาความยาว ( )

ของสายสงไมโครสตรปเรโซเนเตอรแบบเปดเทากบ 2

g คอ 16

มลลเมตร ดงรปท 6 ซงแสดงโครงสรางของวงจรดงรปท 7 หลงจากนนท าการก าหนดคาพารามเตอรใหกบวงจรไดแกคา

325

Page 4: การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

สภาพยอมสมพท (r ) คาความหนาของชนฐานรอง (h) และ

คาความถ (f) ทใชในการค านวณ

รปท 5 การศกษาการแพรกระจายคลนในไดอเลกตรก

รปท 6 การค านวณคาความกวาง (w), ความยาวคลน ( g ), สภาพยอมสมพทประสทธผล (

re ) ดวยซอฟแวร

รปท 7 วงจรสายสงไมโครสตรปเรโซเนเตอรแบบเปดวงจรทออกแบบโดยใชซอฟแวร

จากรปท 8 แสดงผลการค านวณคาขนาดของสนามไฟฟาทความถเรโซแนนต พบวาคาขนาดของสนามมมากทสดทรอยตอของพนผวตวน ากบไดอเลกตรกบรเวณตนสายและปลายสายไมโครสตรป เมอพจารณารปท 8 ก. พบวาทพ นผวของแหลงก าเนดจะมคาคงทของแหลงก าเนดอยคาหนง และสนามไฟฟาจะไมปรากฏบนพนผวของตวน า โดยทบรเวณรอยตอของตวน ากบไดอเลกตรกจะมคาของสนามไฟฟามาก และเมอมระยะหางออกไปคาของสนามไฟฟาจะคอยๆลดลง และจากรปท 8 ข. พบวาทความยาว

ของสายไมโครสตรปเทากบ 4

g จะมคาสนามไฟฟานอยมาก

หรอมคาเทากบศนย เมอพจารณาทปลายสายจะมคาสนามไฟฟามากทสดทขอบของตวน าเนองมาจากการคบปลงของปลายสายกบกราวด

ก. สนามไฟฟาดานหนาของวงจร

4g

ข. สนามไฟฟาดานขางของวงจร

รปท 8 สนามไฟฟาทความถ 3.5 กกะเฮรต ของวงจรสายสง ไมโครสตรปเรโซเนเตอรแบบเปดวงจร

ผลการจ าลองคาของสนามแมเหลกทเกดขนบนวงจรสายสง ไมโครสตรปเรโซเนเตอรแบบเปด พบวาคาของสนามแมเหลกจะมคาอยบนพนผวของตวน าเทานน เมอพจารณาจากรปท 9 ก. พบวาบนพนทของแหลงก าเนดจะมคาคงทของแหลงก าเนดอยจ านวนหนง บรเวณขอบของตวน าทงสองดานจะมคาของสนามแมเหลก

326

Page 5: การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

จ านวนมากและคอยๆลดลงเมอระยะทางเขาสกงกลางของพนผว

ตวน า โดยทความยาวของสายไมโครสตรปเทากบ 4

g จะมคา

ขนาดของสนามแมเหลกสงทสด แสดงดงรปท 9 ข.

ก. สนามแมเหลกดานหนาของวงจร

4g

ข. สนามแมเหลกดานขางของวงจร

รปท 9 สนามแมเหลกทความถ 3.5 กกะเฮรต ของวงจรสายสง ไมโครสตรปเรโซเนเตอรแบบเปดวงจร

ณ (C)

ณ (L)

SEMEG

รปท 10 ผลการเปรยบเทยบคาจนตภาพ (Imaginary) ของอมพแดนซอนพต 11Z ขอ’วงจรสายสงไมโครสตรปเรโซเนเตอร

แบบเปดวงจร

จากรปท 10 พบวาคาจนตภาพ (Imaginary) ของอมพแดนซอนพต inZ ตงแตความถ 3 กกะเฮรต ถง 3.5 กกะเฮรต จะมคณสมบตเปนตวเหนยวน า (L) และตงแตความถ 3.6 กกะเฮรต ถง 4 กกะเฮรต จะมคณสมบตเปนตวเกบประจ (C) จะมคาความถ เรโซแนนตท 3.5 กกะเฮรต และมคาจรง (Real) มคาสงสดทความถทตองการคอ 3.5 กกะเฮรต และเมอน าผลการค านวณไปเปรยบเทยบกบโปรแกรม SONNET Lite พบวามคาถกตองและสอดคลองกนทกยานความถ 3.3 คณภาพ SEMEG 1.0 การประเมนคณภาพของซอฟแวร จะท าการประเมนจากผเชยวชาญทท าการสอนในรายวชาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา หรอมประสบการณและความรในสาขาทเกยวของ จากมหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวช ย จ านวน 1 ทาน มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร จ านวน 1 ทาน มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลธญบร จ านวน 1 ทาน มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอจ านวน 2 ทาน และมหาวทยาลยราชภฏสงขลา จ านวน 2 ทาน ผลทไดจากการประเมน แสดงดงตารางท 1 ตารางท 1 ผลการประเมนความเหมาะสมของผเชยวชาญ

ล าดบ ความคดเหน X S.D. ระดบความเหมาะสม

1. ดานโครงสราง 4.54 0.38 มากทสด

2. ดานการใชงาน 4.51 0.47 มากทสด

3. ดานการเรยน การสอน

4.56 0.48 มากทสด

เฉลยรวมทกดาน 4.54 มากทสด

ผลการประเมน พบวาผเชยวชาญ มความคดเหนดงน 1) ดานโครงสรางมระดบความเหมาะสมอย ในระดบมากทสด มคาเฉลยรวมเทากบ 4.54 2) ดานการใชงานมระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด มคาเฉลยรวมเทากบ 4.51 และ 3) ดานการเรยนการสอนมระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด มคาเฉลยเทากบ 4.56 โดยมคาเฉลยรวมทงหมดเทากบ 4.54 มระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด 3.4 ความพงพอใจของผเรยน

ผวจ ย ไดน าซอฟแวร ไปทดลองใชกบกล มตวอย างทลงทะเบยนในรายวชาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา หลกสตร ครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลพระนคร ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2553 จ านวน 14 คน หลงจากนนท าการประเมนความพงพอใจตอการใชซอฟแวรประกอบการเรยนรโดยผลการประเมนแสดงในตารางท 2

327

Page 6: การพัฒนาซอฟแวร์ส าหรับการศึกษาทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า และ ...phoenix.eng.psu.ac.th/pec9/pec9/paper/ee/P100.pdf ·

ตารางท 2 ผลการประเมนความพงพอใจของผเรยน

ล าดบ ความคดเหน X S.D ระดบความเหมาะสม

1. ดานโครงสรางของโปรแกรม

4.64 0.55 มากทสด

2. ดานการใชงานของโปรแกรม

4.71 0.47 มากทสด

3. ดานการเรยนการสอน

4.83 0.38 มากทสด

เฉลยรวมทกดาน 4.73 มากทสด

ผลการประเมนซอฟแวรของกลมตวอยางพบวา กลมตวอยางประเมนความเหมาะสมดานโครงสรางของโปรแกรมมคาเฉลยเทากบ 4.64 ระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด ดานการใชงานของโปรแกรม มคาเฉลยเทากบ 4.71 ระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด ดานการเรยนการสอนมคาเฉลยเทากบ 4.83 ระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด โดยมคาเฉลยรวมเทากบ 4.73 ระดบความเหมาะสมอยในระดบมากทสด 4. สรปและอภปรายผลการวจย บทความวจยน ไดน าเสนอการพฒนาซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป โดยซอฟแวรทพฒนาขนจะท างานภายใตโปรแกรม MATLAB® เรยกวาโปรแกรม SEMEG Version 1.0 ทประกอบดวยกฏของบโอตและซาวารต กฏของวงจรแอมแปร การแพรกระจายของคลนใน ไดอเลกตรกและตวน า การวเคราะหสายสงไมโครสตรป และการจ าลองสนามไฟฟาและสนามแมเหลกไฟฟา ซง ทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟา ม วจยดงน เรมตนจากการวเคราะห ออกแบบ พฒนา และสดทายน าซอฟแวรไปหาคณภาพกบกลมตวอยางทประกอบดวยผเชยวชาญจ านวน 7 และ 4

4.1 ซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป มผลการค านวณถกตองตามทฤษฎ

4.2 ความเหมาะสมของซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป เมอผานการประเมนจากผเชยวชาญมคาเฉลยรวมอยในระดบมากทสด

4.3 ความพงพอใจของซอฟแวรส าหรบศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรป เมอผานการประเมนจากผเรยนมคาเฉลยรวมอยในระดบมากทสด จากผลของการวจยพบวา ซอฟแวรส าหรบการศกษาทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรปสามารถชวยสงเสรมใหผเรยนเกดการเรยนรทรวดเรว สามารถทดสอบทฤษฎทไดจากการค านวณ โดยการปรบเปลยนคาของตวแปรตางๆ ไดตามความตองการ สงผลใหผเรยนไดคนพบความร และเขาใจเนอหาทางดานทฤษฎสนามแมเหลกไฟฟาและสายสงไมโครสตรปไดมากขน แตอย างไรกตามการพฒนาการ เรยนการสอนทางดานช าง

อตสาหกรรม และวศวกรรมไฟฟายงคงตองมการพฒนาไปอยางตอเนอง โดยมเปาหมายเพอตองการใหผเรยนไดรจรง ปฏบตได ถายทอดเปน และเนนคณธรรม เพอน าไปพฒนาสงคม และประเทศชาต โดยในการวจยครงตอไปควรมการพฒนาซอฟแวรส าหรบการเรยนการสอนใหครอบคลมเนอหาทกรายวชาในหลกสตร และน าชดโปรแกรมทสรางขนไปใชรวมกบชดทดลอง หรอชดสาธตเพอใหผเรยนไดฝกทกษะและทดสอบผลการทดลองเปรยบเทยบกบโปรแกรมทพฒนาขน และควรมการพฒนากจกรรมการเรยนการสอนทางดานวศวกรรมไฟฟา โดยใชสอการสอนแบบบรณาการตามรปแบบการเรยนรทเนนผเรยนเปนส าคญ เพอสงเสรมใหผเรยนสามารถสรางองคความรไดดวยตวเอง รวมทงควรมการพฒนาเครองมอการวดผลการเรยนรทหลากหลาย เพอใชประเมนผเรยนแบบบรณาการใหครบทกดาน เชน ดานความร ทกษะ และจตพสย ในรายวชาทฤษฎตอไป

เอกสารอางอง [1] คณะวศวกรรมศาสตร, มหาวทยาลยเทคโนโลยราชมงคลศรวชย .

หลกสตรวศวกรรมศาสตรบณฑต หลกสตร 4 ป (หลกสตรปรบปรง พ.ศ. 2550), สาขาวศวกรรมอเลกทรอนกส, สงขลา: 2550.

[2] คณะครศาสตรอตสาหกรรม, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาพระนครเหนอ. หลกสตรครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต (หลกสตรปรบปรง พ.ศ. 2550), สาขาวศวกรรมไฟฟา, กรงเทพฯ: 2550.

[3] คณะครศาสตรอตสาหกรรม, มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร . หลกสตรครศาสตรอตสาหกรรมบณฑต หลกสตร 5 ป (หลกสตรปรบปรง พ.ศ. 2550), สาขาวศวกรรมไฟฟา, กรงเทพฯ: 2550.

[4] Trlep, M.,Hamler, A.,Jesenik, M. ,Stumberger, B. 2006. Interactive Teaching of Electromagnetic Field by Simultaneous FEM Analysis. IEEE Transactions on magnetics, Volume. 42, NO. 4, Washington, DC, USA, April. 2006: 1479-1482.

[5] Deng, X., Hu, Q., Liang. L. and Zhang, X. 2009. Computer Simulation on Magnetic Field Distribution of Limited Current-Carrying Solenoids. INC, IMS and IDC, 2009. NCM '09. Fifth International Joint Conference on Digital Object Identifier: Aug. 25-27, 2009: 1715 – 1719.

[6] Mazanek, M., Hazdra, P. and Sokol, V. 2005. A Key Role of Simulation in a New Approach to Electromagnetics Education. Applied Electromagnetics and Communications, 2005. ICECom 2005. 18th International Conference on: Oct. 12-14, 2005: 1-4.

7] Brandisky, K.G., Stanchev, K.P., Iacheva, I.I., Stancheva, R.D., Petrakieva, S.K., Terzieva, S.D. and Mladenov, V.M. 2005. Computer-Aided Education in Theoretical Electrical Engineering at the Technical University of Sofia: Part II. Computer as a Tool, 2005. EUROCON 2005.The International Conference on, Volume: 1, Nov. 21-24, 2005: 768 - 771.

[8] Stauart, M.W. 2005. Fundamentals of electromagnetics with engineering applications, John Wiley&Sons, USA.

328