อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง

1 บทที่ 1อปุ กรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์กำลงั เบื้องต้น เรียบเรียงโดย อ.สยาม ปั่นธรรมแผนกอิเลก็ ทรอนิกส์ วทิ ยาลยั เทคนิคจนั ทบุรี

2 บทที่ 1 อุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์กำลงั เบื้องต้น1.1 สำระประจำหน่วย

3 ในงานด้านอุตสาหกรรมท่ีมีเคร่ืองจักรไฟฟ้าต่างๆ เป็ นอุปกรณ์สาคัญในการผลิตและทางานโดยท่วั ไปจะมีอุปกรณ์ที่ใช้ควบคุมการทางานของเคร่ืองจกั รต่างๆ เหล่าน้ัน ให้สามารถทางานได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้ไดง้ านไดเ้ หมาะสม ซ่ึงอุปกรณ์ควบคุมส่วนใหญ่ในงานดา้ นอุตสาหกรรม จะใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กาลงั เป็ นสาคญั เนื่องจากสามารถทนกาลงั ไฟฟ้าและกระแสได้สูง เหมาะกบั เคร่ืองจกั รที่ใช้กาลงั ไฟฟ้าค่อนขา้ งมาก โดยทวั่ ไปเครื่องจกั รไฟฟ้าในงานด้านอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ ได้แก่ มอเตอร์ ซ่ึงสามารถใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กาลงั เช่น SCR และ ไทรแอค ในการควบคุมการทางานของมอเตอร์ได้โดยเฉพาะในเร่ืองการปรับความเร็วรอบของการหมุนมอเตอร์ นอกจากน้ี ในการควบคุมก็มีการใช้เซนเซอร์ต่างๆ ควบคู่กบั ระบบควบคุมด้วย เพื่อให้การควบคุมเป็นไปอยา่ งมีประสิทธิภาพมากที่สุด ซ่ึงไดแ้ ก่ อุปกรณ์ตรวจจบั ความเร็วรอบ และความถ่ี เป็นตน้1.2 เอสซีอำร์ (Silicon Control Rectifier, SCR) เป็นอุปกรณ์จาพวกสารก่ึงตวั นา (Semiconductor) ที่มีลกั ษณะเป็นสวติ ช์ ซ่ึงสามารถนากระแสไหลผา่ นตวั ไดท้ ิศทางเดียว โดยกระแสจะไหลจากข้วั อาโนด (Anode, A) และไปยงั ข้วั แคโทด (Cathode, K) การท่ี SCRจะสามารถทาการนากระแสได้น้นั จะตอ้ งป้อนแหล่งจ่าย คร่อมระหว่างข้วั อาโนดและแคโทด และตอ้ งมีการป้อนสัญญาณทริก ( Trig Signal) เขา้ ที่ขาเกท (Gate, G) ซ่ึงในกรณีท่ีแหล่งจ่ายคร่อมข้วั อาโนดและแคโทดตลอดเวลา การป้อนสญั ญาณเขา้ ที่ขาเกทน้ี จะเสมือนเป็ นสวิตช์ คอยปิ ด – เปิ ด การไหลของกระแสของตวั SCRทาให้สามารถประยกุ ตใ์ ช้ SCR ในการควบคุม เพื่อปิ ด และ เปิ ด อุปกรณ์ไฟฟ้าได้ และสามารถใชท้ าเป็ นวงจรเรียงกระแสแบบควบคุมได้ สญั ลกั ษณ์และกราฟแสดงคุณสมบตั ิ ดงั แสดงในรูปท่ี 1.2 รูปท่ี 1.2 แสดงสญั ลกั ษณ์ของ SCR

4 โครงสร้างของ SCR จะประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ช้นั เสมือนเป็ นตวั ทรานซิสเตอร์ 2 ตวั ต่อเขา้ดว้ ยกนั ดงั รูปที่ 1.3 ซ่ึงการต่อกนั ลกั ษณะน้ี จะทาให้กระแสคอลเลกเตอร์ของทรานซิสเตอร์แต่ละตวั ต่อเขา้ กบัขาเบสของทรานซิสเตอร์อีกตวั หน่ึง รูปที่ 1.3 แสดงโครงสร้างของ SCR การทางานของ SCR การเริ่มนากระแสของ SCR สามารถอธิบายไดด้ งั น้ี แรงดนั ตกคร่อม SCR VAK มีค่าเป็ นบวก ทรานซิสเตอร์ Q2 ซ่ึงเป็ นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN จะอยใู่ นเงื่อนไข VC2E2 มีค่าเป็ นบวกและพร้อมที่จะนากระแส เมื่อป้อนกระแส IG เขา้ ขาเกตของ SCR จะทาให้เกิดกระแส IB ไบอนั ไปหนา้ ให้ Q2 นากระแสเม่ือทรานซิสเตอร์ Q2 นากระแส จะทาให้ค่ากระแส IB1 = IC2 ท่ีไหลออกจากขาเบสของทรานซิสเตอร์ Q1ทรานซิสเตอร์ Q1เป็ นชนิด PNP โดยจะมีค่าแรงดนั VE1C1 เป็ นบวก ก็จะนากระแสใหไ้ หลจาก IA หรือ IE1 ผา่ นไปยงั IC1 ในกรณีน้ี IC1 จะมีค่าเท่ากบั IB2 ทาให้มีกระแสไหลจากข้วั แอโนด (IA) ผา่ นไปยงั แคโทด (IK )ได้โดยไม่จาเป็ นตอ้ งมีการป้อนกระแสเขา้ ที่ขาเกท (IG ) อีกต่อไป และนากระแสตลอดไป กระแสป้อนที่ขาเกทของ SCR ไมส่ ามารถส่งั ให้ SCR หยดุ นากระแสได้ แต่จะหยุดนากระแสเมื่อกระแสไฟฟ้าที่แอโนดมีค่าเป็ นศูนย์หรือ เขา้ ใกลศ้ ูนย์ ในกรณีที่แรงดนั คร่อมข้วั อาโนดและคาโทด เป็นสญั ญาณกระแสสลบั กระแสท่ีไหลผา่ น SCR จะเป็ นเฉพาะคา่ บวกเทา่ น้นั ดงั รูปที่ 1.4 ทาใหไ้ ดร้ ูปสญั ญาณเป็นกระแสตรง ที่สามารถควบคุมมุมเฟสของสัญญาณได้ รูปที่ 1.4 สัญญาณกระแสที่สามารถควบคุมได้ จาก SCR

5ตัวอย่ำงที่ 1 การใชง้ าน SCR ในการควบคุม รูปท่ี 1.5 วงจรควบคุมหลอดไฟ โดยใช้ SCR จากวงจรในรูปท่ี 1.5 ไดแ้ สดงถึงอีกวิธีหน่ึง ท่ีจะทาให้เอสซีอาร์หยุดทางานลง ได้ ตวั เก็บประจุ C1จะถูกประจุใหม้ ีแรงดนั คร่อมตวั มนั มีค่าเท่ากบั แรงดนั ที่ให้ โดยกระแสท่ีผ่านความตา้ นทาน R3 และ เม่ือเวลาต่อมาสวติ ช์ S2 ถูกเปิ ดวงจรลง ซ่ึงจะเป็ นการดึงแรงดนั ที่ข้วั บวกของ C1 ใหเ้ ป็ น กราวด์ เมื่อเป็ นเช่นน้นั อีกข้วัหน่ึงของ C1 กจ็ ะมีแรงดนั เป็นลบในทนั ที และข้วั ดา้ น น้ีไดถ้ ูกต่ออยูก่ บั ขาแอโนดของเอสซีอาร์ จึงทาใหแ้ รงดนัท่ีขาแอโนดเป็ นลบในชว่ั ขณะหน่ึงจนกวา่ C1 จะคาย ประจุออกหมด ซ่ึงในช่วงเวลาน้ีจะเป็ นการไบแอสกลบัใหแ้ ก่เอสซีอาร์ ทาใหเ้ อสซีอาร์น้ีหยดุ ทางานลงได้ ช่วงเวลาที่มีการไบแอสกลบั จะประมาณ 2 - 3 x 10 - 6 วินาทีซ่ึงก็เพียงพอที่จะทาให้เกิดการหยุดทางานข้ึนไดแ้ ต่ขอ้ ควรระวงั คือ C1 ที่ใช้ น้นั จะตอ้ งเป็ นตวั เก็บประจุแบบท่ีไมม่ ีข้วั เท่าน้นัตัวอย่ำงที่ 2 การใชง้ านพ้นื ฐานของ SCR ในการควบคุมระบบไฟสลบัรูปที่ 1.6 วงจรควบคุมไฟฟ้ากระแสสลบั โดยใช้ SCR

6 ในรูปที่ 1.6 เป็ นวงจรจ่ายแรงดนั แบบคร่ึงคล่ืน เพ่ือใช้ขบั โหลดที่เป็ นหลอดไฟขนาด 100 วตั ต์โดยใชไ้ ฟบา้ น เม่ือสวติ ช์ S1 เปิ ดออก จะไม่มีสัญญาณทริกใหแ้ ก่เกต ดงั น้นั เอสซีอาร์และหลอดไฟจะไม่ทางานแต่เม่ือสวติ ช์ S1 ถูกปิ ดลงในช่วงของคร่ึงรูปคล่ืนทางลบ เอสซีอาร์จะถูกไบแอสกลบั และ สัญญาณที่จะไปทริกที่เกตุถูกก้นั ไวโ้ ดยไดโอด D1 ดงั น้นั เอสซีอาร์จะไม่ทางาน ส่วนในช่วงคร่ึงรูปคล่ืนทางบวก เอสซีอาร์และ D1จะถูกไบแอสตรง ดงั น้นั วงจรท้งั หมดจะทางาน แต่กใ็ หส้ งั เกตวา่ หลงั จากที่เอสซีอาร์ทางานไดเ้ พียงชว่ั ขณะหน่ึง แรงดนั ที่ขาแอโนดจะตกลงใกล้ศูนย์ นนั่ คือไฟสลบั กาลงั จะเปลี่ยนเป็ นคร่ึง รูปคลื่นทางลบอีกคร้ังหน่ึง ซ่ึงเป็ นการหยดุ การทริกที่เกต เนื่องจากแรงดนั ที่เกตมีค่าต่าเกินไปที่จะทริกได้ แต่เอสซีอาร์ก็จะยงั คง สภาพการทางานต่อไป จนกระทง่ั กระแสแอโนดมีค่าต่ากวา่ กระแสโฮลดิ้งของมนั หลงั จากน้นั เอสซีอาร์จะหยดุ ทางาน และจะเร่ิมทางานใหม่ ในช่วงจงั หวะ ของคร่ึงรูปคล่ืนทางบวกลูกต่อไป และเป็ นเช่นน้ีต่อไปเร่ือย ๆ จะ เห็นไดว้ ่าโหลดจะขบั ให้ทางานเพียงคร้ังรูปคล่ืนเท่าน้นั1.2 ไตรแอค (Triac) ไตรแอคเป็ นอุปกรณ์สารก่ึงตวั นา ซ่ึงมีลกั ษณะการทางานคลา้ ย SCR แต่ไตรแอคสามารถนากระแสให้ไหลผ่านไตรแอคไดท้ ้งั สองทิศทาง และมีขาเกทคอยรับสัญญาณ เพื่อใชเ้ ป็ นสวิตช์คอย ปิ ด – เปิ ด การไหลของกระแส สัญลกั ษณ์ของไตรแอค ดงั แสดงในรูปท่ี 1.7 (ก) (ข) รูปท่ี 1.7 สัญลกั ษณ์ของไตรแอคและกราฟคุณลกั ษณะการทางานของไตรแอค

7 ลกั ษณะโครงสร้างของไตรแอกน้ีเหมือนกบั การนาเอาเอสซีอาร์ 2 ตวั มาต่อ ขนานกนั ในลกั ษณะกลบัข้วั ส่วนขาเกตต่อร่วมเขา้ ดว้ ยกนั ดงั น้นั ไตรแอก จะทาหนา้ ท่ีเป็ นตวั ควบคุม ระบบไฟไดท้ ้งั แบบไฟตรง และไฟสลบั น้ันคือความสามารถในการนากระแสไดท้ ้งั สองทิศทาง โดยการทริกที่เกตน้ันก็สามารถกระทาได้ท้งัสองทิศทางเช่นกนั ดงั แสดงในรูปท่ี 1.8 รูปที่ 1.8 แสดงสญั ลกั ษณ์ และวงจรการใชพ้ ้ืนฐาน ในรูปที่ 1.8 แสดงถึงสัญลกั ษณ์และการใชง้ านแบบพ้ืนฐานของไตรแอก โดยทาหนา้ ที่ คลา้ ยกบั สวติ ช์ของแหล่งจ่ายไฟสลบั โหลดจะถูกต่ออยูท่ ี่ข้วั ดา้ นหน่ึง ของไตรแอก ส่วนสวิตช์ S1 ใชป้ ้อนสัญญาณทริกใหเ้ กตคุณสมบตั ิพ้นื ฐานของไตรแอกซ่ึงมีดงั น้ี 1.2.1 โดยปกติ ถา้ ไมม่ ีสญั ญาณทริกท่ีเกต ไตรแอกจะไม่ทางานโดยจะมีลกั ษณะเหมือน กบั สวติ ช์ท่ีถูกเปิ ดวงจร 1.2.2 . ถา้ ในกรณีท่ี MT2 และ MT1 ถูกป้อนดว้ ยแรงดนั บวกและ ลบตามลาดบั ไตรแอกจะถูกกระตุน้ ให้ทางานไดโ้ ดยการป้อนสัญญาณพลั ส์เพียงส้ัน ๆ ที่เกตของมนั ไตรแอกใชเ้ วลาเพียง 2 - 3 x 10 - 6 วินาทีเท่าน้นัในการทาเร่ิมทางานในขณะ ที่ไตรแอกทางานน้ัน จะมีแรงดนั ตกคร่อมตวั มนั มีค่าประมาณ 1 หรือ 2 โวลต์เท่าน้นั และก็เช่นกนั คือเม่ือไตรแอกเร่ิมทางานแลว้ ก็จะสามารถคงสภาพการทางานอยู่เช่นน้นั ต่อไปเรื่อย ๆตราบ เท่าที่ยงั มีกระแสไหลผา่ นตวั มนั อยา่ งต่อเนื่อง 1.2.3 หลงั จากที่ไตรแอกคงสภาพ การทางานอยูน่ ้นั ทางเดียวท่ีจะหยุดการทางานลงได้ ก็โดยการลดปริมาณกระแสท่ีไหลผา่ นตวั มนั ลง ใหม้ ีค่าต่ากวา่ กระแสโฮลดิ้งของมนั ในกรณีท่ีใชไ้ ตรแอกในการจ่ายกระแสAC การหยดุ ทางานจะเกิดข้ึนอยา่ งอตั โนมตั ิ เมื่อแรงดนั ของไฟสลบั เขา้ ใกลจ้ ุดตดั ศูนยท์ ี่เกิดข้ึน ทุก ๆ คร่ึงคลื่นนนั่ คือกระแสจะลดลงเป็น ศูนย์ 1.2.4 ไตรแอกถูกกระตุน้ ใหท้ างาน ได้ ท้งั สัญญาณแบบบวกและลบท่ีป้อนใหแ้ ก่ขาเกต โดยไม่คานึงถึงข้วั ท่ีต่ออยู่ที่ MT1 และ MT2 ดงั น้ัน การทางานของ ไตรแอกน้ีจะมีอยู่4 โหมดเม่ือเปรียบเทียบกบั ข้วั แรงดนั ที่

8ป้อนให้แก่ขาต่าง ๆ ของมนั ขอ้ แตกต่างกนั เล็กน้อยของการทางานในโหมดต่าง ๆ คือ ในกรณีของโหมดที่ข้วัแรงดนั ที่ใหแ้ ก่ขา MT2 และเก ตเหมือนกนั (ท้งั บวกและลบ) จะทาใหม้ ีค่าความไวที่เกตสูงข้ึน 1.2.5 ไตรแอกสามารถทนการกระชาก ของกระแสไดส้ ูง เช่นโดยปกติสาหรับไตรแอกที่ทนกระแสปกติได้ 10 แอมแปร์ (rms) สามารถทนการกระชากของกระแสในช่วงหน่ึง คาบเวลาของไฟ 60 เฮิรตซ์ ไดส้ ูงถึง100 แอมแปร์ เป็นตน้ตวั อย่ำงที่ 3 การใชง้ านพ้ืน ฐานของ ไตรแอค (Triac) ในการควบคุม รูปที่ 1.9 แสดงสญั ลกั ษณ์ และวงจรการใชพ้ ้นื ฐาน วงจรในรูปที่ 1.9 เป็ นการนาเอาไตรแอกมาใชง้ านเป็ นสวิตช์ ควบคุมไฟสลบั โดยมีการทริกท่ีเกตเป็นแบบไฟตรงซ่ึงไดม้ าจาก ทรานส์ฟอร์เมอร์ T1 เมื่อสวติ ช์ S1 เปิ ด วงจรอยจู่ ะไม่มีกระแสไหลผา่ นเขา้ ไปท่ีเกตดงั น้นั จึงทาให้ไตรแอกไม่ทางาน แต่เม่ือ S1 ถูกปิ ด วงจรลงก็จะเป็ นการทริกเกต ทาใหไ้ ตรแอกเริ่มนากระแสดงั น้นั โหลดก็จะทางาน ในกรณีของโหลดท่ีเป็ นแบบตวั เหนี่ยวนาเช่น มอเตอร์ จาเป็ นท่ีจะ ตอ้ งใช้ R2 และ C2ลงไปใช้ ในวงจรดว้ ยเพื่อป้องกนั ผลของ rate - effect ท่ีอาจเกิดข้ึนได้

91.3 ยนู ิจังค์ชั่น ทรำนซิสเตอร์ (Unijunction Transistor, UJT) เป็ นอุปกรณ์สารก่ึงตวั นาแบบ 3 ขา ซ่ึงมีคุณลกั ษณะของค่าต้านทานแบบเนกาทีฟ ( negative –resistance) ซ่ึงมีประโยชน์ในการสร้างสัญญาณพลั ส์ ซ่ึงใชเ้ ป็ นสัญญาณสาหรับขาเกทของ SCR และ ไทรแอคซ่ึงโครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ ของ UJT แสดงในรูปท่ี 1.10 รูปที่ 1.10 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของ UJT ข้วั เบส (base) ของ UJT มี 2 ข้วั คือ B1 และ B2 ซ่ึงเป็นสารชนิด N และมีข้วั อิมิตเตอร์ (emitter) ซ่ึงเป็ นสายชนิด P โดยในสภาวะปรกติ แรงดนั จะถูกไบอสั เขา้ ที่ข้วั B1 และ B2 ( ท่ี B2 เป็ น บวก) เมื่อทาการไบอสั ท่ีขาอิมิตเตอร์ ในตอนแรกจะเป็นสภาวะไบอสั ยอ้ นกลบั จนกระท้งั แรงดนั ไบอสั มีคา่ มากกวา่ แรงดนั ที่มาจากค่าความตา้ นทานระหวา่ ง B1 และ B2 ซ่ึงจะเป็ นการไบอสั แบบเดินหนา้ ทาใหม้ ีพาหะเคล่ือนท่ีระหวา่ งอิมิตเตอร์กบั เบสส่งผลใหค้ วามตา้ นทานระหวา่ งอิมิเตอร์ กบั B1 นอ้ ยลง กระแสไหลผา่ นมากข้ึน จนสามารถทาให้ UJT สามารถนากระแสได้ ซ่ึงกราฟคุณลกั ษณะการทางานของ UJT แสดงในรูปท่ี 1.11 ซ่ึงเป็นของ IC 2N2646 รูปที่ 1.11 กราฟคุณลกั ษณะของ UJT

10ตัวอย่ำงที่ 4 การใชง้ านพ้ืน ฐานของ UJT รูปที่ 1.12 แสดงการใช้ UJT เป็นตวั กาเนิดความถ่ีที่ ใชป้ ้อนเป็นสญั ญาณทริกใหเ้ กต จากวงจรน้ีจะเห็นได้วา่ อีกด้านหน่ึงของทรานส์ฟอร์เมอร์ T1 ต่ออยู่กบั ไฟสลบั ดงั น้ันจึงอาจเกิดอนั ตรายข้ึนไดจ้ ึงดดั แปลงวงจรโดยใช้ UJT เขา้ ช่วยดงั รูปท่ี 1.12 ในขณะที่ S1 ถูกปิ ด อยู่ UJT จะทา หนา้ ที่กาเนิดความถ่ีสูงเป็ นหลาย ๆ กิโลเฮิรตซ์ ซ่ึงอยา่ งนอ้ ย จะตอ้ งมีพลั ส์ที่ทริกแก่เกต 50 ลูกในทุก ๆ คร่ึง คาบเวลาของสัญญาณไฟสลบั ดงั น้นั ไตรแอกจะถูกกระตุน้ ใหท้ างานเกือบจะเป็ นทนั ทีที่ปิ ด วงจรสวิตช์ S1 และก็จะ เป็ นการจ่ายพลงั งานเตม็ ท่ีใหแ้ ก่โหลดดว้ ย ตลอดในช่วงที่ S1 ยงั ปิ ดวงจรอยู่1.4 เครื่องมือวดั ควำมเร็วรอบ (Speed meter) ในงานอุตสาหกรรม อุปกรณ์ส่วนใหญ่คือมอเตอร์ ซ่ึงจะตอ้ งมีการวดั ความเร็วรอบของการหมุนของมอเตอร์ เพ่ือใช้ในการต้งั ค่าการทางาน รวมถึงใช้ในการควบคุมการทางานของมอเตอร์ ให้มีค่าความเร็วเหมาะสมกบั งานแตล่ ะชนิด ซ่ึงอุปกรณ์ท่ีใชใ้ นการวดั ตอ้ งสามารถวดั ค่าความเร็วไดต้ ลอดเวลา ถึงแมว้ า่ ความเร็วของมอเตอร์จะมีการเปล่ียนแปลงเกิดข้ึนไดก้ ็ตาม ซ่ึงวิธีการวดั ความเร็วรอบของมอเตอร์ ท่ีใชใ้ นการทดลองน้ี มี 2 วิธี คือ วิธี incremental encoder และtachogenerator 1.4.1 Incremental Encoder จะทาการติดต้งั แผน่ จานที่มีรูตามขอบ ลกั ษณะดงั รูปที่ 1.13 โดยจะมีหลอด LED คอนส่งลาแสง อินฟาเรด ทะลุผา่ นรูไปหา โฟโตท้ รานซิสเตอร์ โดยในการวดั คา่ จะตอ่ วงจรตามรูปท่ี 1.14

11 รูปที่ 1.13 Incremental Encoder รูปท่ี 1.14 ไดอะแกรมการต่อเครื่องมือวดั ดว้ ยวธิ ี Incremental Encoder เมื่อแผน่ จานมีการหมุนอนั เนื่องจากมอเตอร์หมุน ถา้ เป็ นช่วงท่ีแสงอินฟาเรดสามารถทะลุผา่ นรูไปหาโฟโตท้ รานซิสเตอร์ได้ ส่งผลให้โฟโตท้ รานซิสเตอร์ทางาน ทาให้มีกระแสไหลผา่ นโฟโตแ้ รงดนัเอาท์พุตเกิดข้ึนมีค่าน้อยมาก แต่ถ้าแสงอินฟาเรดถูกบงั จะไม่มีกระแสไหลผ่านโฟโต้ทรานซิสเตอร์เสมือนวงจรดา้ นเอาทพ์ ุตถูกเปิ ด ทาใหแ้ รงดนั เอาทพ์ ตุ มีค่าใกลเ้ คียงแรงดนั แหล่งจา่ ย โดยสัญญาณขาออกมีลกั ษณะ ดงั รูปท่ี 1.15 รูปที่ 1.15 สญั ญาณเอาทพ์ ุตจากตวั Encoder จากสญั ญาณเอาทพ์ ตุ ท่ีได้ สามารถนาความถ่ีที่ไดจ้ ากสญั ญาณ มาใชค้ านวณหาค่าความเร็วรอบได้โดยหาไดจ้ ากความสมั พนั ธ์ดงั สมการท่ี 1 และ 2

12speed [rev / s] = frequency of pulses (1) number of pulses / revspeed [rev / min] = frequency of pulses ´ 60 (2) number of pulses / rev ในการใชง้ านจริง เพ่ือใหก้ ารทางานสะดวกข้ึน จะนาสัญญาณความถี่ท่ีไดจ้ าก Encoder มาต่อเขา้ กบั IC เบอร์ LM2907 ซ่ึงมีโครงสร้างภายใน ดงั รูปท่ี 1.16 ซ่ึงสามารถแปลงสัญญาณจากความถี่ให้กลายเป็นค่าแรงดนั เพอื่ ใชใ้ นการอา่ นคา่ และควบคุมระบบตอ่ ไปได้ รูปท่ี 1.16 โครงสร้างของ LM2907 1.4.2 Tachogenerator Tachogenerator คือ เครื่องจกั รขนาดเล็ก ท่ีจะหมุนตามการหมุนของมอเตอร์ท่ีตอ้ งการวดั ค่าความเร็วรอบ โดยท่ีขณะที่ Tachogenerator ทาการหมุน จะสร้างแรงดนั ไฟฟ้าออกมา โดยมีขนาดแรงดนั เป็ นสัดส่วนโดยตรงกับค่าความเร็วรอบ ในการทดลอง จะให้สายพานอัตราส่วน 1:1 เชื่อมกนั ระหว่างมอเตอร์ กับTachogenerator ซ่ึงจากโครงสร้างภายในของ Tachogernerator ในรูปท่ี 1.17 อนั ประกอบดว้ ยแมเ่ หล็กถาวร และขดลวด พบวา่ เม่ือมีการหมุนเกิดข้ึน ขดลวดภายใน Tachogenerator จะตดั ผา่ นเส้นแรงแมเ่ หลก็ จาก แท่งแม่เหล็กถาวร ซ่ึงการเคล่ือนท่ีตดั กนั ระหวา่ งขดลวดกบั เส้นแรงแม่เหล็ก จะทาใหเ้ กิดแรงดนั ไฟฟ้าเหน่ียวนาท่ีขดลวด ซ่ึงแรงดนั ที่เกิดข้ึนน้ี จะเป็ นสัดส่วนกบั ความเร็วของการหมุน โดยจะมีแปรงถ่านทาหน้าท่ีเชื่อมขดลวดกบั วงจรภายนอก ซ่ึงในการใชง้ านจริงจานวนขดลวดจะมีหลายขด แตก่ ็ยงั ผลิตแรงดนั เป็นสัดส่วนกบั ความเร็วอยู่

13 รูปที่ 1.17 โครงสร้างภายใน Tachogenerator1.5 อุปกรณ์ไอซี สำหรับกำรควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้ำ ในการควบคุม และสั่งการอุปกรณ์ควบคุมต่างๆ สามารถใช้ IC (Integral Circuit) ในการควบคุมได้ซ่ึงอุปกรณ์ IC จะช่วยให้วงจรควบคุมมีขนาดที่เล็กลง และสามารถใช้งานไดส้ ะดวกง่ายข้ึน เน่ืองจากมีการลดจานวนอุปกรณ์บางส่วนไปใส่ไวใ้ น IC แลว้ IC เบอร์ท่ีใชใ้ นการทดลองน้ี คือ U2008 ซ่ึงเป็ น IC ที่ประกอบดว้ ยRectification, Clipping และ Ramp generation ซ่ึงแสดงโครงสร้างภายใน ดงั รูปที่ 1.18 ส่วนอีกเบอร์ คือCA3140E ทาหนา้ ท่ีเป็นวงจรขยาย (Operation Amplifier) รูปท่ี 1.18 โครงสร้างภายใน ของไอซีเบอร์ U2008

14 จากโครงสร้างในรูปที่ 1.18 สามารถประยุกต์ใช้ U2008 ในการควบคุมเฟส ของสัญญาณ เอาท์พุต เพื่อใชข้ บั อุปกรณ์ SCR หรือ ไตรแอค ได้ ซ่ึงการปรับมุมเฟส จะมากหรือน้อย ก็จะอาศยั สัญญาณป้อนกลบั จาก Tachogenerator (สัญญาณแรงดนั ) ในกรณีท่ีต้องการให้ความเร็วรอบของ อุปกรณ์คงที่ ซ่ึงตวั อยา่ งการต่อวงจรเพื่อประยกุ ตใ์ ชง้ าน IC เบอร์ U2008/CA3140E แสดงดงั รูปที่ 1.19 รูปที่ 1.19 ตวั อยา่ งการต่อ IC U2008/CA3140E เพ่อื ใชค้ วบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าแหล่งท่ีมา :ที่มา : www.ecpe.nu.ac.th/piyadanai/content/ที่มา : http://nongcom-powerelectronic.blogspot.com/2015/09/1-power-electronic.htmlhttp://samraeng.com/lab_power/unit%201.pdfhttp://www.nawattakam.com/talk/index.php?topic=604.0http://dspace.spu.ac.th/bitstream/123456789/4797/11/51EE108.pdf