ไมโครคอมโทรลเลอร์เบื้องต้น

บทท่ี 1 ไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Arduino คอื อะไร Arduino อ่านวา่ (อา-ด-ู อิ-โน่ หรอื อาดยุ โน)่ เป็นบอรด์ ไมโครคอนโทรเลอร์ ตระกลู AVR ท่มี กี ารพฒั นาแบบ Open Source คอื มีการเปิดเผยขอ้ มลู ทงั้ ดา้ น Hardware และ Software ตวั บอรด์ Arduino ถกู ออกแบบมาใหใ้ ชง้ านไดง้ า่ ย ดงั นนั้ จงึ เหมาะสาหรบั ผเู้ รม่ิ ตน้ ศกึ ษา ทงั้ นีผ้ ใู้ ชง้ านยงั สามารถดดั แปลง เพ่ิมเตมิ พฒั นาตอ่ ยอดทงั้ ตวั บอรด์ หรอื โปรแกรมตอ่ ไดอ้ ีกดว้ ย ความง่ายของบอรด์ Arduino ในการตอ่ อปุ กรณเ์ สรมิ ตา่ ง ๆ คือผใู้ ชง้ าน สามารถตอ่ วงจรอิเล็กทรอนิกสจ์ ากภายนอกแลว้ เช่ือมตอ่ เขา้ มาท่ขี า I/O ของบอรด์ (ดตู วั อยา่ งรูปท่ี 1) หรอื เพ่ือความสะดวกสามารถเลอื กตอ่ กบั บอรด์ เสรมิ (Arduino Shield) ประเภทตา่ ง ๆ (ดตู วั อยา่ งรูปท่ี 2) เช่น Arduino XBee Shield, Arduino Music Shield, Arduino Relay Shield, Arduino GPRS Shield เป็นตน้ มาเสยี บกบั บอรด์ บนบอรด์ Arduino แลว้ เขียนโปรแกรมพฒั นาตอ่ ได้ เลย จุดเด่นทท่ี ำใหบ้ อรด์ Arduino เป็ นทน่ี ิยม

• งา่ ยตอ่ การพฒั นา มีรูปแบบคาส่งั พืน้ ฐาน ไมซ่ บั ซอ้ นเหมาะสาหรบั ผเู้ รม่ิ ตน้ • มี Arduino Community กลมุ่ คนท่ีรว่ มกนั พฒั นาท่แี ข็งแรง • Open Hardware ทาใหผ้ ใู้ ชส้ ามารถนาบอรด์ ไปตอ่ ยอดใชง้ านไดห้ ลายดา้ น • ราคาไมแ่ พง • Cross Platform สามารถพฒั นาโปรแกรมบน OS ใดก็ได้ รูปแบบกำรเขยี นโปรแกรมบน Arduino 1. เขียนโปรแกรมบนคอมพวิ เตอร์ ผา่ นทางโปรแกรม Arduino IDE ซง่ึ สามารถดาวน์ โหลดไดจ้ าก Arduino.cc/en/main/software 2. หลงั จากท่ีเขียนโคด้ โปรแกรมเรยี บรอ้ ยแลว้ ใหผ้ ใู้ ชง้ านเลอื กรุน่ บอรด์ Arduino ท่ใี ช้ และหมายเลข Com port

รูปท่ี 3 เลอื กรุน่ บอรด์ Arduino ท่ตี อ้ งการ upload รูปท่ี 4 เลอื กหมายเลข Comport ของบอรด์ 3. กดป่มุ Verify เพ่ือตรวจสอบความถกู ตอ้ งและ Compile โคด้ โปรแกรม จากนนั้ กด ป่มุ Upload โคด้ โปรแกรมไปยงั บอรด์ Arduino ผา่ นทางสาย USB เม่อื อบั โหลด เรยี บรอ้ ยแลว้ จะแสดงขอ้ ความแถบขา้ งลา่ ง “Done uploading” และบอรด์ จะเรม่ิ ทางานตามท่ีเขียนโปรแกรมไวไ้ ดท้ นั ที

Layout & Pin out Arduino Board (Model: Arduino UNO R3)

1. USB Port: ใชส้ าหรบั ตอ่ กบั Computer เพ่ืออบั โหลดโปรแกรมเขา้ MCU และ จา่ ยไฟใหก้ บั บอรด์ 2. Reset Button: เป็นป่มุ Reset ใชก้ ดเม่อื ตอ้ งการให้ MCU เรม่ิ การทางานใหม่ 3. ICSP Port ของ Atmega16U2 เป็นพอรต์ ท่ีใชโ้ ปรแกรม Visual Com port บน Atmega16U2 4. I/OPort:Digital I/O ตงั้ แตข่ า D0 ถงึ D13 นอกจากนี้ บาง Pin จะทาหนา้ ท่ีอ่ืน ๆ เพ่มิ เตมิ ดว้ ย เชน่ Pin0,1 เป็นขา Tx,Rx Serial, Pin3,5,6,9,10 และ 11 เป็น ขา PWM 5. ICSP Port: Atmega328 เป็นพอรต์ ท่ีใชโ้ ปรแกรม Bootloader 6. MCU: Atmega328 เป็น MCU ท่ใี ชบ้ นบอรด์ Arduino 7. I/OPort: นอกจากจะเป็น Digital I/O แลว้ ยงั เปลยี่ นเป็น ช่องรบั สญั ญาณ อนาลอ็ ก ตงั้ แต่ขา A0-A5 8. Power Port: ไฟเลยี้ งของบอรด์ เม่ือตอ้ งการจา่ ยไฟใหก้ บั วงจรภายนอก ประกอบดว้ ยขาไฟเลีย้ ง +3.3 V, +5V, GND, Vin 9. Power Jack: รบั ไฟจาก Adapter โดยท่แี รงดนั อยรู่ ะหวา่ ง 7-12 V 10. MCU ของ Atmega16U2 เป็น MCU ท่ที าหนา้ ท่ีเป็น USB to Serial โดย Atmega328 จะติดตอ่ กบั Computer ผา่ น Atmega16U2 บทที่ 2 กำรควบคุมกำรทำงำนของอนิ พตุ และเอำตพ์ ุต อินพตุ /เอาตพ์ ตุ ยอ่ วา่ ไอ/โอ (องั กฤษ: input/output: I/O) หรอื ภาษาไทยวา่ รบั เขา้ / สง่ ออก ในทางคอมพิวเตอร์ หมายถึงการส่ือสารระหวา่ งระบบประมวลผลสารสนเทศ

(เช่นคอมพิวเตอร)์ กบั โลกภายนอก ซง่ึ อาจเป็นมนษุ ยห์ รอื ระบบประมวลผล สารสนเทศอกี ระบบหน่งึ อินพตุ หรอื สิ่งรบั เขา้ คอื สญั ญาณหรอื ขอ้ มลู ท่รี ะบบรบั เขา้ มา และเอาตพ์ ตุ หรอื สิง่ สง่ ออกคือสญั ญาณหรอื ขอ้ มลู ท่รี ะบบสง่ ออกไป ศพั ทน์ ีใ้ ชเ้ รยี ก การกระทาเพียงสว่ นหนง่ึ กลา่ วคือ “การกระทาไอ/โอ” หมายถงึ การปฏบิ ตั กิ ารรบั เขา้ หรอื สง่ ออกสญั ญาณหรอื ขอ้ มลู บคุ คลหน่งึ (หรอื ระบบอ่ืน) สามารถใชอ้ ปุ กรณไ์ อ/โอ เพ่ือส่อื สารกบั คอมพวิ เตอร์ ตวั อย่างเช่น คยี บ์ อรด์ หรอื เมาสจ์ ดั วา่ เป็นอปุ กรณร์ บั เขา้ สาหรบั คอมพิวเตอร์ ในขณะท่ีจอภาพและเครอ่ื งพิมพจ์ ดั วา่ เป็นอปุ กรณส์ ง่ ออก สาหรบั คอมพิวเตอร์ สว่ นอปุ กรณท์ ่สี ื่อสารระหวา่ งคอมพิวเตอรด์ ว้ ยกนั เชน่ โมเด็ม หรอื แผ่นวงจรเครอื ขา่ ย โดยปกติสามารถเป็นไดท้ งั้ อปุ กรณร์ บั เขา้ และสง่ ออก มขี อ้ สงั เกตเก่ียวกบั การออกแบบของอปุ กรณว์ า่ จะเป็นการรบั เขา้ หรอื การสง่ ออก ขนึ้ อยกู่ บั มมุ มอง ตวั อยา่ งเชน่ เมาสแ์ ละคยี บ์ อรด์ รบั เขา้ การเคลื่อนไหวทางกายภาพท่ี สง่ ออกโดยมนษุ ยผ์ ใู้ ชง้ าน และแปลงเป็นสญั ญาณท่ีคอมพิวเตอรส์ ามารถเขา้ ใจ สญั ญาณสง่ ออกจากอปุ กรณเ์ หลา่ นีจ้ งึ เป็นสญั ญาณรบั เขา้ ของคอมพิวเตอร์ และ เช่นเดยี วกนั เครอ่ื งพิมพแ์ ละจอภาพรบั เขา้ สญั ญาณท่ีสง่ ออกจากคอมพวิ เตอร์ และ แปลงสญั ญาณเหลา่ นีเ้ ป็นการแสดงผลท่มี นษุ ยผ์ ใู้ ชง้ านสามารถมองเหน็ หรอื อ่านได้ กระบวนการอา่ นหรอื การมองเหน็ การแสดงผลกเ็ ป็นขอ้ มลู รบั เขา้ ของมนษุ ยผ์ ใู้ ชง้ าน การศกึ ษาการโตต้ อบเหลา่ นีอ้ ยใู่ นขอบเขตท่ีเรยี กวา่ การโตต้ อบระหวา่ งมนษุ ยก์ บั คอมพิวเตอร์ (human-computer interaction) ในสถาปัตยกรรมคอมพวิ เตอร์ การรวมผสานระหวา่ งหน่วยประมวลผลกลางกบั หนว่ ยความจาหลกั จะถกู พจิ ารณาวา่ เป็น “สมอง” ของคอมพวิ เตอร์ (หนว่ ย ประมวลผลกลางท่อี ่านและเขียนหน่วยความจาหลกั ไดโ้ ดยตรงดว้ ยชดุ คาส่งั เฉพาะ เป็นอาท)ิ และจากมมุ มองดงั กลา่ ว การถา่ ยโอนสารสนเทศมาจากหรอื ไปสกู่ ารรวม

ผสานนนั้ กบั หน่วยอ่ืน เช่นหนว่ ยขบั จานบนั ทกึ ถือวา่ เป็นไอ/โอ หน่วยประมวลผล กลางและวงจรท่รี องรบั ไดจ้ ดั เตรยี มไอ/โอท่ีจบั จองบนหนว่ ยความจา (memory- mapped I/O) ไวใ้ ห้ ซง่ึ ใชใ้ นการเขียนโปรแกรมระดบั ลา่ งเพ่ือพฒั นาโปรแกรมขบั อปุ กรณ์ (device driver) ขนั้ ตอนวิธีของไอ/โอเป็นสิง่ หน่งึ ท่ีออกแบบมาเพ่ือใช้ ประโยชนเ์ อกลกั ษณเ์ ฉพาะเครอ่ื งและปฏิบตั กิ ารอยา่ งมีประสิทธิภาพ เม่อื มขี อ้ มลู อยู่ บนหนว่ ยเก็บขอ้ มลู สารองเชน่ หนว่ ยขบั จานบนั ทกึ ส่วนต่อประสำน สว่ นตอ่ ประสานไอ/โอจะเป็นส่งิ จาเป็นก็ตอ่ เม่ืออปุ กรณไ์ อ/โอถกู ขบั เคล่อื นโดยหน่วย ประมวลผล สว่ นตอ่ ประสานตอ้ งมีตรรกะท่จี าเป็นเพ่ือตคี วามเลขท่ีอยขู่ องอปุ กรณซ์ ง่ึ สรา้ งโดยหนว่ ยประมวลผล การเจรจาตกลง (handshaking) ควรกระทาใหเ้ กิดผล ดว้ ยคาส่งั ท่ีเหมาะสมของสว่ นต่อประสานอยา่ งเช่น BUSY, READY, WAIT หน่วย ประมวลผลจงึ จะสามารถสอื่ สารกบั อปุ กรณไ์ อ/โอผา่ นสว่ นตอ่ ประสานนนั้ ถา้ รูปแบบ ขอ้ มลู ท่ีจะแลกเปลี่ยนมลี กั ษณะตา่ งไป สว่ นต่อประสานจะตอ้ งสามารถแปลงขอ้ มลู ลาดบั เป็นรูปแบบขนานและในทางกลบั กนั ได้ ตอ้ งมีขอ้ กาหนดเพ่อื สรา้ งสญั ญาณ ขดั จงั หวะ (interrupt) พรอ้ มทงั้ เลขประเภทท่สี อดคลอ้ งสาหรบั การประมวลผลในภาย หนา้ เม่ือเป็นท่ตี อ้ งการโดยหน่วยประมวลผล คอมพิวเตอรป์ ระเภทท่ีใชไ้ อ/โอท่ีจบั จองบนหน่วยความจา เขา้ ถึงฮารด์ แวรโ์ ดยการ อ่านและการเขียนบนตาแหนง่ ท่อี ยบู่ นหนว่ ยความจาท่ีระบุ โดยใชช้ ดุ คาส่งั ภาษาแอสเซมบลีชดุ เดิมตามปกติท่คี อมพิวเตอรใ์ ชเ้ ขา้ ถงึ หนว่ ยความจา กำรทำใหเ้ กดิ ผลในระดบั ทส่ี ูงกวำ่ ระบบปฏิบตั ิการและเครอ่ื งมอื อานวยความสะดวกในการเขียนโปรแกรมในระดบั ท่ีสงู กวา่ ใชม้ โนทศั นแ์ ละพนื้ ฐานไอ/โอท่เี ป็นนามธรรมมากกวา่ และแบง่ แยกออกจากกนั

ตวั อยา่ งเชน่ ระบบปฏบิ ตั กิ ารสว่ นมากจดั เตรยี มโปรแกรมประยกุ ตต์ า่ ง ๆ ไวด้ ว้ ย แนวคิดของไฟล์ ภาษาโปรแกรมกลมุ่ ภาษาซี ภาษาซพี ลสั พลสั และระบบปฏบิ ตั กิ าร ตระกลู ยนู ิกซ์ โดยดงั้ เดิมจะถือวา่ ไฟลแ์ ละอปุ กรณต์ า่ ง ๆ เป็นกระแสขอ้ มลู (stream) ซง่ึ สามารถอ่าน เขียน หรอื กระทาไดท้ งั้ สองอยา่ ง ไลบรารภี าษาซมี าตรฐานได้ จดั เตรยี มฟังกช์ นั เพ่ือจดั ดาเนินการกระแสขอ้ มลู รบั เขา้ และสง่ ออกไวด้ ว้ ย ในบรบิ ทของภาษาอลั กอล 68 เครอ่ื งมืออานวยความสะดวกเก่ียวกบั สงิ่ รบั เขา้ และสิง่ สง่ ออกกลา่ วโดยรวมเป็น ทรานสพตุ (transport) ไลบรารที รานสพตุ ของภาษาอลั กอล 68 สามารถรบั รูไ้ ฟลห์ รอื อปุ กรณม์ าตรฐานตอ่ ไปนีไ้ ดแ้ ก่ stand in, stand out, stand errors และ stand back ฟังกช์ นั พืน้ ฐานพิเศษอกี ทางเลอื กหน่งึ คือไอ/โอโมแนด (I/O monad) ซง่ึ อนญุ าตให้ โปรแกรมส่งั การไอ/โอไดเ้ ท่านนั้ สว่ นการทางานจะเกิดขนึ้ นอกตวั โปรแกรม ส่งิ นีเ้ ป็น สงิ่ สาคญั เพราะฟังกช์ นั ไอ/โอจะตอ้ งเพ่มิ ผลขา้ งเคยี งเขา้ ไปในภาษาโปรแกรมใดๆ แต่ ในทางปฏิบตั ิ การเขียนโปรแกรมเชิงฟังกช์ นั โดยแทจ้ รงิ เท่านนั้ ท่ที าไดใ้ นขณะนี้ ภำวะกำรกำหนดเลขทอี่ ยู่ หนว่ ยความจาสามารถอา่ นหรอื เก็บบนั ทกึ ขอ้ มลู ไดห้ ลายวธิ ี แตล่ ะวิธีก็เป็นภาวะการ กาหนดเลขท่อี ยแู่ บบหนง่ึ ซง่ึ ก็มขี อ้ ไดเ้ ปรยี บและขอ้ จากดั ของมนั เอง ภาวะการ กาหนดเลขท่อี ยมู่ หี ลายประเภทเช่น การกาหนดเลขท่ีอยทู่ างตรง ทางออ้ ม แบบใช้ ทนั ที แบบดชั นี แบบฐาน แบบดชั นีบนฐาน แบบแสดงนยั ฯลฯ กำรกำหนดเลขทอี่ ยู่ทำงตรง

การกาหนดเลขท่ีอยดู่ ว้ ยวิธีนีเ้ ป็นสว่ นหนง่ึ ของชดุ คาส่งั ในตวั เองอย่แู ลว้ เม่ือหนว่ ย ประมวลผลตคี วามชดุ คาส่งั จะดงึ เลขท่ีอยหู่ น่วยความจาจากตาแหนง่ ท่สี ามารถอา่ น หรอื เขียนขอ้ มลู สารสนเทศท่ีตอ้ งการ ตวั อยา่ งเช่น MOV register, [address] ; อ่ำน MOV [address], register ; เขียน ; ในทำนองเดยี วกนั IN register, [address] ; อำ่ นเป็ นอนิ พตุ OUT [address], register ; เขยี นเป็ นเอำตพ์ ตุ ในทนี ีต้ วั ถกู ดาเนนิ การ address ชีไ้ ปยงั ตาแหนง่ บนหน่วยความจาท่ีมขี อ้ มลู อยู่ และ คดั ลอกคา่ ท่ีอ่านไดล้ งใน register ท่รี ะบุ หรอื คดั ลอกค่าจาก register ท่รี ะบไุ ปยงั ตาแหนง่ บนหน่วยความจา สญั ลกั ษณว์ งเลบ็ เหล่ยี มคอื ตวั ดาเนินการอา้ งอิงกลบั (dereference operator) กำรกำหนดเลขทอ่ี ยู่ทำงออ้ ม จากตวั อยา่ งดา้ นบน address สามารถเกบ็ บนั ทกึ อยใู่ นรจี ิสเตอรอ์ ีกตวั หนง่ึ ได้ ดงั นนั้ ชดุ คาส่งั ดงั กลา่ วก็จะมีรจี ิสเตอรแ์ ทนคา่ ตาแหนง่ ท่ีอย่นู นั้ ชดุ คาส่งั จะตอ้ งถกู ตีความ ตามรจี ิสเตอรท์ ่เี หมาะสมท่ีไดเ้ ลอื กไวเ้ พ่ือดงึ ขอ้ มลู ออกมา คา่ ของรจี ิสเตอรน์ นั้ จะถือ วา่ เป็นคา่ ตาแหนง่ ท่อี ยู่ สาหรบั เลือกตาแหน่งท่อี ยบู่ นหน่วยความจาท่ีเหมาะสม จากนนั้ จงึ จะสามารถเขียนหรอื อา่ นได้ วิธีการกาหนดเลขท่อี ยนู่ ีม้ ีขอ้ ดีเม่ือเทียบกบั ทางตรงคอื คา่ ของรจี ิสเตอรน์ นั้ สามารถเปล่ยี นแปลงได้ ทาใหส้ ามารถเลอื ก หนว่ ยความจาท่ีเหมาะสมแบบพลวตั ได้ บทที่ 3 กำรควบคมุ มอเตอรอ์ ุตสำหกรรม

มอเตอรใ์ นอุตสำหกรรม มอเตอรเ์ ป็นเครอ่ื งจกั รกลไฟฟา้ ท่หี มนุ ไดโ้ ดยอาศยั หลกั การเหน่ียวนาทางแมเ่ หลก็ เปลี่ยนพลงั งานไฟฟา้ ใหเ้ ป็นพลงั งานกล ซง่ึ ประกอบดว้ ย 2 สว่ นใหญ่ๆคอื สว่ นท่ีอยู่ กบั ท่ีเรยี กวา่ สเตเตอร์ (Stator) และสว่ นท่ีหมนุ เรยี กวา่ โรเตอร์ (Rotor) มอเตอรท์ ่ีใชใ้ นอุตสำหกรรมสามารถจดั เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คอื มอเตอร์ กระแสตรงและ มอเตอรก์ ระแสสลบั มอเตอรก์ ระแสสลบั ท่ีใชอ้ ยา่ งแพรห่ ลายมาก ท่สี ดุ คือ มอเตอรเ์ หน่ียวนา (Induction Motor) รูปท่ี 1 ประเภทของมอเตอร์ ประเภทของมอเตอร์ ใช้หลกั กำรจ่ำยไฟฟ้ำกระแสตรงเข้ำ ทงั้ ขดลวดทอี่ ยกู่ ับทแี่ ละทเ่ี คลื่อนท่ี ทำใหเ้ กิดสนำมแมเ่ หล็กไฟฟ้ำ ผลักดนั ขนึ้ ทำใหม้ อเตอรห์ มุน สำมำรถควบคุมควำมเร็วรอบได้ อยำ่ งแม่นยำ จงึ ใช้ในงำนทต่ี อ้ งกำร ควำมแม่นยำในกำรควบคุมควำมเรว็

มอเตอรก์ ระแสตรง รอบ โดยเฉพำะอย่ำงยง่ิ เครื่องจกั ร ภาพจาก : ขนำดใหญ่ rungcharassaeng.nanasupplier.com มอเตอรก์ ระแสสลบั เป็ นมอเตอรท์ ใ่ี ช้แพร่หลำยมำกทส่ี ุด ภาพจาก : repairmoter.com ในปัจจุบัน เน่ืองจำกรำคำไม่สูง บำรุงรักษำน้อย และไม่จำเป็ นต้องมี หลักกำรทำงำน ชุดขับเคลื่อนเหมอื นมอเตอรไ์ ฟฟ้ำ กระแสตรง โครงสร้ำงของมอเตอร์ เหน่ียวนำประกอบดว้ ยขดลวดชุดที่ อยกู่ บั ท่ี (Stator) และตัวนำอย่ทู โ่ี ร เตอร์ สนำมแม่เหล็กทสี่ เตเตอรจ์ ะ เหน่ียวนำใหก้ ระแสไหลและเกดิ สนำมแม่เหล็กทโ่ี รเตอร์ สนำมแม่เหล็กไฟฟ้ำจำกตัวนำทงั้ สองชุดดงึ ดูดกัน ทำใหเ้ กดิ กำรหมุน ดว้ ยข้อได้เปรียบในเรื่องกำร บำรุงรักษำทงี่ ำ่ ย และเทคโนโลยกี ำร ควบคุมควำมเร็วรอบทด่ี ขี นึ้ ทำให้ มอเตอรเ์ หน่ียวนำถูกนำไปใช้งำน อย่ำงกว้ำงขวำง

มอเตอรเ์ ป็นอปุ กรณท์ ่ีใชเ้ ปลีย่ นพลงั งานไฟฟา้ ใหเ้ ป็นพลงั งานกล มอเตอรม์ ีหลาย ขนาด หรอื พิกดั ตงั้ แต่ขนาดไมก่ ่ีสบิ วตั ตจ์ นถงึ หลายเมกกะวตั ต์ ขนาดของมอเตอรจ์ ะ พจิ ารณาท่ีกาลงั งานทางกลท่ีมอเตอรต์ วั นนั้ ออกแบบมาใหท้ างานไดส้ งู สดุ เชน่ มอเตอรข์ นาด 45 กิโลวตั ตจ์ ะออกแบบมาใหจ้ า่ ยกาลงั งานกลไดส้ งู สดุ 45 กิโลวตั ต์ มไิ ดห้ มายความวา่ มอเตอรไ์ ฟฟา้ กินไฟ 45 กิโลวตั ต์ รูปท่ี 2 การใชพ้ ลงั งานของมอเตอร์ กาลงั ไฟฟา้ ท่ีมอเตอรใ์ ชจ้ ะขนึ้ อย่กู บั ภาระทางกลของมอเตอรน์ นั้ ถา้ ภาระทางกลมาก จะใชพ้ ลงั งานไฟฟา้ สงู และต่าลงเม่ือภาระทางกลลดลง พลงั งานไฟฟ้าท่มี อเตอรใ์ ช้ จะขนึ้ กบั กาลงั ไฟฟ้า (กิโลวตั ต)์ ท่มี อเตอรใ์ ชแ้ ละช่วงเวลาท่ที างานถา้ กาลงั ไฟฟ้าสงู ก็ จะใชพ้ ลงั งานมากหรอื ช่วั โมงการทางานสงู ก็จะใชพ้ ลงั งานมากเชน่ กนั รูปท่ี 3 ความสมั พนั ธข์ องมอเตอรแ์ ละอปุ กรณข์ บั เคล่อื นตา่ ง ๆ

ตวั อยา่ ง มอเตอรข์ บั พดั ลมขนาด 55 kW วดั กาลงั ไฟฟา้ ได้ 20 kW พดั ลมทางานวนั ละ 16 ช่วั โมงและ 300 วนั / ปี คา่ ไฟฟา้ เฉลีย่ 4 บาท / kWh จะมกี ารใชพ้ ลงั งานและ คา่ ใชจ้ า่ ยดงั นี้ พลงั งานไฟฟา้ = 20 kW × 16 ช่วั โมง/วนั × 300 วนั /ปี = 96,000 kWh / ปี คา่ ไฟฟา้ ของมอเตอร์ = 96,000 kWh × 4 บาท / kWh = 384,000 บาท / ปี [/box] แผน่ ปา้ ยประจามอเตอร์ (Name Plate) การใชง้ านมอเตอรอ์ ยา่ งถกู ตอ้ งเหมาะสม มขี อ้ มลู ในการใชง้ านหลายอย่างท่ีกาหนด ไวท้ ่แี ผ่นปา้ ยประจามอเตอรไ์ ฟฟา้ ซง่ึ ขอ้ มลู หลกั ๆ ไดแ้ ก่ รูปท่ี 4 แผน่ ปา้ ยประจามอเตอร์ ตำรำงประกอบรูปท่ี 4 แผ่นป้ำยประจำมอเตอร์ หมายเลข 1 บอกขนาดกาลงั งานกลของมอเตอรท์ ่ที างานไดส้ งู สดุ OUTPUT (full-load) บอกแรงมา้ (Horse power) หมายเลข 2 บอกขนาดของแรงดนั ไฟฟา้ ท่ีใช้ ในทนี ีเ้ ทา่ กบั 380 VOLTS โวลต์

หมายเลข 3 บอกขนาดของกระแสไฟฟา้ สงู สดุ ท่ีมอเตอรใ์ ชท้ างานท่ี AMP’S พกิ ดั หมายเลข 4 เป็นคา่ ความเรว็ รอบสงู สดุ ท่เี พลาของมอเตอร์ ในท่ีนี้ R.P.M. เท่ากบั 1,445 รอบ/นาที หมายเลข 5 IP- เป็นคา่ ระบรุ ะดบั การปอ้ งกนั ของมอเตอร์ IP 55 คือ 55 การปอ้ งกนั ฝ่นุ และนา้ หมายเลข 6 ระบกุ ารตอ่ ขวั้ สายของมอเตอรใ์ นการเลอื กการใชง้ าน CONNECTION ท่สี อดคลอ้ งกบั ระบบไฟฟา้ ท่ใี ช้ ข้อควรระวังในกำรเลอื กใช้มอเตอร์ 1) การเลือกระดบั การปอ้ งกนั ฝ่นุ และนา้ (IP) ใหเ้ หมาะสมกบั สภาพของพืน้ ท่ที ่ตี ดิ ตงั้ มอเตอร์ โดยท่วั ไปจะอา้ งอิงมาตรฐาน IEC ซง่ึ ใชร้ หสั ตวั เลข 2 ตวั แสดงระดบั การ ปอ้ งกนั ฝ่นุ และกนั นา้ ตามลาดบั ดงั นี้ ตำรำงที่ 1 กำรป้องกันฝ่ ุนและกันนำ้ ตำมมำตรฐำน IEC

ตามตวั อยา่ ง IP55 แสดงวา่ ปอ้ งกนั ฝ่นุ ท่วั ๆ ไป และปอ้ งกนั นา้ ท่ีลงมาในแนวดงิ่ โดยท่วั ไปมอเตอรท์ ่ใี ชง้ านในรม่ มกั จะเลือก IP54 และใชง้ านกลางแจง้ จะเป็น IP65 เป็นตน้ 2) การตอ่ ขวั้ สายของมอเตอร์ (CONNECTION) ซง่ึ จะบอกคา่ แรงดนั ไฟฟา้ ของ มอเตอรซ์ ง่ึ จะตอ้ งสอดคลอ้ งกบั ระดบั แรงดนั ไฟฟา้ ภายในโรงงาน เชน่ ถา้ แผน่ ปา้ ย ระบุ D 380 V / Y 660 V หมายถงึ ถา้ เขา้ สายท่ีขวั้ มอเตอรแ์ บบ D จะใชก้ บั แรงดนั 380 V ถา้ เขา้ สายแบบ Y จะใชก้ บั แรงดนั 660 V เป็นตน้ ตามตวั อย่างแผน่ ปา้ ย ประจามอเตอร์ จะตอ่ กบั แรงดนั ไฟฟา้ แบบ D 380 V รูปท่ี 5 การตอ่ สายเขา้ มอเตอร์ ประสิทธิภำพและกำรสูญเสยี ของมอเตอร์ ประสทิ ธิภาพของมอเตอรข์ นึ้ อย่กู บั คา่ ของการสญู เสียท่เี กิดขนึ้ ในตวั มอเตอร์ โดยท่วั ๆ ไปแลว้ การสญู เสียในมอเตอรจ์ ะมาจาก 2 สว่ นคือ • คา่ การสญู เสียขณะท่มี อเตอรไ์ มม่ ภี าระ (No-Load Losses) เป็นการสญู เสยี ท่ี มคี า่ คงท่ีและไมข่ นึ้ กบั โหลดของมอเตอรเ์ ป็นการสญู เสียท่ีแกนเหลก็ (Core loss) การสญู เสียจากแรงลมและแรงเสียดทาน (Windage and Friction loss)

• คา่ การสญู เสยี ขณะมีภาระ (Load Losses) ซง่ึ เป็นการสญู เสียท่ีสเตเตอร์ (Stator loss) โรเตอร์ (Rotor loss) และจากภาระการใชง้ าน (Stray loss) รูปท่ี 6 กราฟแสดงประสทิ ธิภาพของมอเตอรแ์ บบเหน่ียวนาเทียบกบั ภาระ เพ่ือใหไ้ ดป้ ระสทิ ธิภาพสงู สดุ ควรใหม้ อเตอรท์ างานท่ีประมาณ 80-100%ของพกิ ดั แต่ อยา่ ใหเ้ กินพกิ ดั เพราะจะทาใหเ้ กิดความรอ้ นเพ่มิ สงู ขนึ้ อาจทาใหม้ อเตอรเ์ สยี หายได้ บทท่ี 4 เซน็ เซอรแ์ ละระบบอจั ฉรยิ ะ เซ็นเซอร์ เซน็ เซอร์ (sensor) เป็นอปุ กรณซ์ ง่ึ ทาหนา้ ท่ีเป็นตวั ตรวจจบั ปรมิ าณทางฟิสิกส์ โดย อาศยั หลกั การทางานท่ีแตกต่างกนั ขนึ้ อยกู่ บั ชนดิ ของเซนเซอร์ สามารถกาเนดิ สญั ญาณท่ีมคี วามสมั พนั ธก์ บั ปรมิ าณของสิ่งท่ีตอ้ งการตรวจจบั ได้ โดยการแปลง สญั ญาณทางดา้ นอินพตุ ซง่ึ เป็นคณุ สมบตั ทิ างฟิสิกสใ์ หเ้ ป็นสญั ญาณทางดา้ น เอาตพ์ ตุ ซง่ึ เป็นคณุ สมบตั ิทางไฟฟา้ เพ่ือปอ้ นใหก้ บั ระบบหรอื กระบวนการ แลว้ นาไป ประมวลผลในขนั้ ตอนตอ่ ไป อาจกลา่ วไดว้ า่ เซนเซอร์ คอื ทรานสดิวเซอร์ (transducer) ประเภทหน่งึ ท่ีทาหนา้ ท่ีเปล่ยี นพลงั งานรูปแบบหนง่ึ ใหเ้ ป็นพลงั งาน

ไฟฟา้ ในบางครงั้ จงึ มีการเรยี กเซนเซอรว์ า่ ทรานสดวิ เซอรห์ รอื เรยี กทรานสดิวเซอรว์ า่ เซนเซอร์ ซง่ึ ขนึ้ อยกู่ บั วตั ถปุ ระสงคแ์ ละลกั ษณะการประยกุ ตใ์ ชง้ านท่ีตอ้ งการวดั ตวั อยา่ งของเซนเซอร์ ไดแ้ ก่ เซนเซอรช์ นดิ เทอรโ์ มคปั เปิล (thermocouple) ทาหนา้ ท่ีตรวจจบั พลงั งานความรอ้ น และเปล่ยี นใหอ้ ยใู่ นรูปของคา่ แรงดนั ไฟฟา้ เซนเซอรช์ นดิ อารท์ ีดี (Resistor Temperature Detector: RTD) ทาหนา้ ท่ีตรวจจบั พลงั งานความรอ้ นและเปล่ียนใหอ้ ยใู่ นรูปของคา่ ความตา้ นทานไฟฟา้ เซนเซอรช์ นดิ สเตรนเกจ (strain gauge) ทาหนา้ ท่ีตรวจจบั ความเครยี ด (strain) และ เปลี่ยนใหอ้ ยใู่ นรูปของคา่ ความตา้ นทานไฟฟา้ โดยท่วั ไปการเลือกเซนเซอรส์ าหรบั ใชใ้ นอตุ สาหกรรมอาหาร นิยมเลอื กระดบั การ ปอ้ งกนั ท่ี IP65 หรอื สงู กวา่ ซง่ึ สามารถปอ้ งกนั ฝ่นุ และนา้ ไดด้ ีมาก นอกจากนีค้ วร เลือกใชเ้ ซนเซอรท์ ่ีออกแบบมกี รอบปิดตวั อปุ กรณม์ ดิ ชิด มีผิวเรยี บ และไมม่ ีชอ่ งวา่ ง ใหเ้ ป็นท่สี ะสมของเศษอาหารหรอื ฝ่นุ ซง่ึ อาจสง่ ผลตอ่ การปนเปื้อนไปสผู่ ลติ ภณั ฑไ์ ด้