การควบคุมแบบอัตโนมัติ (Automatic Control)
การควบคุมแบบดั้งเดิมที่เป็น Manual Control คือ ใช้มนุษย์เป็นผู้ควบคุมทั้งหมด เช่น ปิด-เปิด วาล์วเองกดสวิตช์ หรือ ปุ่มจ่ายไฟเอง ในบัจจุบันได้ถูกแทนที่ด้วยการควบคุมแบบอัตโนมัตแล้วทั้งสิ้นเนื่องจากมีต้นทุนต่ำกว่า และมีเสถียรภาพสูงกว่า การควบคุมดังกล่าวจะเป็นลักษณะของการควบคุมแบบป้อนกลับ (Feedback Control) คือ มีการวัดและส่งค่าที่วัดกลับมายังส่วนควบคุม เพื่อคำนวณ และจ่ายสัญญาณควบคุมที่เหมาะสมไปยังอุปกรณ์ใช้งาน จากที่กล่าวมาการควบคุมแบบอัตโนมัติ จะต้องประกอบด้วย 3 ภาคเสมอ คือ
- ภาคการวัด
เช่น เทอร์โมคัปเปิล, หัววัดความชื้น มีหน้าที่วัดค่าที่โพรเซสแล้วส่งมายังภาคควบคุม
- ภาคควบคุม
เช่น เครื่องควบคุมอุณหภูมิ มีหน้าที่รับค่าจากภาควัด นำมาคำนวณแล้วส่งให้ภาคจ่าย
- ภาคจ่าย
เช่น ระบบทำความร้อน ตัวจ่าย คือ ฮีตเตอร์ ในระบบควบคุมอัตราการไหล ตัวจ่ายคือ วาล์วเป็นต้น มีหน้าที่เพีอหรือลดค่าที่ควบคุมอยู่ บางครั้งก็เรียกตัวจ่ายเหล่านี้ว่า Final Element
กำหนดให้
- SP คือ Setpoint หรือ ค่าที่ต้องการควบคุม เช่น ต้องการต้มน้ำที่ 100 C
- PV คือ Process Variable หรือ ค่าที่วัดมาจาก โพรเซส เช่น อุณหภูมิในถังน้ำที่อุณหภูมิปกติเป็น 30 C
- MV คือ Manipulated Variable หรือ สัญญาณควบคุมที่เครื่องควบคุมคำนวณได้มีหน่วยเป็น % (0-100 %)
- E คือ Error หรือ ผลต่างระหว่างค่าที่ต้องการควบคุมกับค่าที่วัดได้ (E = SP-PV)
การควบคุม
- การควบคุมแบบ ON/OFF
ใช้การ On/Off เมื่ออุณภูมิต่ำหรือสูงกว่า Set Point ค่า Error ของอุณหภูมิของค่า Pv จากค่า Set Point เพียงเล็กน้อย
- การควบคุมแบบ PID
ทำให้ค่า PV เกิด ค่า Error จาก Set Point น้อยมาก
- การควบคุมแบบ PD
มีลักษณะคล้าย PID แต่ประสิทธิภาพด้อยกว่า
- การควบคุมแบบ 2-PD
ควบคุมคล้าย PID เพิ่มความาสามารถคาดเดาค่าอุณหภูมิจริงที่เกิดขึ้นได้ ค่า PV ทำให้สามารถควบคุม ค่า PV ได้แม่นยำขึ้น
- การควบคุมแบบ FUZZY
ค่า PV มีค่าใกล้เคียงค่า Set Point หากมีการเปลี่ยนแปลงจากปัจจัยอื่น ๆ ที่ทำให้ค่า PV เปลี่ยนแปลงจากค่า Set Point ฟังก์ชั่นนี้จะช่วยปรับค่า PV ใกล้เคียงกับค่า Set Point
อ่านต่อ..
เทอร์โมคัปเปิล (Thermocouple)
เทอร์โมคัปเปิล คือ อุปกรณ์วัดอุณหภูมิโดยใช้หลักการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิหรือความร้อนเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า เทอร์โมคัปเปิลทำมาจากโลหะตัวนำที่ต่างชนิดกัน 2 ตัว นำมาเชื่อมต่อปลายทั้งสองเข้าด้วยกันที่ปลายด้านหนึ่ง เรียกว่าจุดวัดอุณหภูมิส่วนปลายอีกด้านหนึ่งปล่อยเปิดไว้ เรียกว่าจุดอ้างอิงหากจุดวัดอุณหภูมิ และจุดอ้างอิงมีอุณหภูมิต่างกันก็จะทำให้มีการนำกระแสในวงจรเทอร์โมคัปเปิลทั้งสองข้าง โดยเรียกอุณหภูมิคงที่ที่ใช้อ้างอิงนี้ว่า Reference Junction และได้มีการกำหนด Reference Junction ให้เป็น 0 °C
หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล Reference Junction
หลักการทำงานของเทอร์โมคัปเปิล คือ อาศัยความแตกต่างของอุณหภูมิในการสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าขึ้น การที่แรงเคลื่อนไฟฟ้าค่าหนึ่งจะอ้างอิงเป็นอุณหภูมิค่าหนึ่งได้ แสดงว่าความแตกต่างของอุณหภูมิที่เกิดขึ้นนั้นจะต้องอ้างอิงกับอุณหภูมิค่าคงที่ค่าหนึ่งเสมอ โดยเรียกอุณหภูมิคงที่ที่ใช้อ้างอิงนี้ว่า Reference Junction และได้มีการกำหนด Reference Junction ให้เป็น 0 °C เพื่อให้การวัดอุณหภูมิเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เป็นมาตรฐานเดียวกัน และกำหนดเป็นตารางมาตรฐานแสดงค่าอุณหภูมิเทียบกับแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่วัดได้ แต่โดยทั่วไป เทอร์โมคัปเปิลจะทำการวัดที่อุณหภูมิห้อง (เช่น 25°C) นั่นคือไม่ได้เทียบกับ 0 °C แสดงว่าค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ได้ยังไม่ถูกต้อง หากนำไปอ่านค่าอุณหภูมิจากตารางมาตรฐานจะผิดพลาด จึงจำเป็นต้องมีการรักษา Reference Junction เพื่อให้การวัดอุณหภูมิเทียบกับ 0 °C ตลอดเวลา การรักษา Reference Junction ด้วยน้ำแข็งบริสุทธิ์
นำจุดต่อจุ่มลงในน้ำแข็งก่อนนำเข้าอุปกรณ์อ่านค่าอุณหภูมิ เพื่อให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ได้ เกิดจากการวัดอุณหภูมิเทียบกับ 0 °C จริงๆ แต่วิธีนี้เหมาะสำหรับการทดลองในห้องปฏิบัติการ ควรถ่ายน้ำออกเป็นระยะๆ และเติมน้ำแข็งไปด้วย ไม่สามารถใช้ในงานอุตสาหกรรมได้เนื่องจากการวัดอุณหภูมิในอุตสาหกรรม เป็นการวัดที่ต่อเนื่องตลอดเวลา และวิธีนี้ไม่สามารถทำให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิ ณ จุดต่อ เป็น 0 °C จริงๆ ได้ตลอด
การรักษา Reference Junction ด้วยวงจรไฟฟ้าแบบ Bridge

วิธีนี้ใช้ความต้านทานที่เปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิ (Temperature Sensitive Resistor) Rt เช่น RTD หรือ Thermistor ต่อไว้ในวงจร Bridge เป็นตัวชดเชยอุณหภูมิห้องที่เปลี่ยนไป ค่าแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่อุปกรณ์อ่านค่าอุณหภูมิได้รับจะมาจาก 2 ส่วนรวมกัน คือ แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากเทอร์โมคัปเปิล ที่เกิดจากผลต่างอุณหภูมิระหว่างอุณหภูมิที่จะวัดกับอุณหภูมิห้อง และแรงเคลื่อนไฟฟ้าชดเชยอุณหภูมิห้องจาก Rt ซึ่งเสมือนกับเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากผลต่างอุณหภูมิระหว่างอุณหภูมิห้องกับ 0 °C นั่นคือ แรงเคลื่อนไฟฟ้ารวม จะมีค่าเท่ากับอุณหภูมิที่จะวัดเทียบกับ 0 °C นั่นเอง
หมายเหตุ : วงจรไฟฟ้าแบบ Bridge ดังกล่าวจะมีอยู่ในเครื่องวัดอุณหภูมิที่รับเทอร์โมคัปเปิลได้ทุกยี่ห้ออยู่แล้ว ผู้ใช้งานสามารถต่อเทอร์โมคัปเปิลเข้ากับขั้วต่อสายได้เลย
อ่านต่อ..
ฮีตเตอร์อินฟราเรด Infrared Heater
อินฟราเรด คืออะไร?
อินฟราเรด เป็นรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง ซึ่งมีความยาวคลื่น 0.7 ไมโครเมตร ถึง 80 ไมโครเมตร โดยในธรรมชาติเราจะคุ้นเคยหรือสัมผัสกับอินฟราเรดอยู่เสมอ ๆ เช่น ในแสงแดดหรือแสงอาทิตย์จะมีอินฟราเรดรวมอยู่ด้วย ทำให้เรารู้สึกร้อน อินฟราเรดที่ส่งออกมาจากดวงอาทิตย์นั้นไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกลาง หรือตัวพาความร้อนจึงสามารถผ่านมาสู่โลกได้ด้วยวิธีการแผ่รังสี
อินฟราเรด มีประโยขน์อย่างไร?
ตั้งแต่โบราณกาล มนุษย์รู้จักใช้ประโยชน์จากอินฟราเรดอยู่แล้ว เช่น ใช้ในการถนอมอาหารก็คืออาหารตากแห้งใช้แสงอาทิตย์ซึ่งก็อาศัยอินฟราเรดนั่นเอง, ใช้ตากผ้าให้แห้ง, ใช้ไล่ความชื้น, ให้ความอบอุ่น อินฟราเรดเป็นพลังงานบริสุทธิ์ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ
เราจะนำอินฟราเรดมาใช้ และควบคุมอย่างไร
การใช้อินฟราเรดจากแสงอาทิตย์ตามธรรมชาตินั้น เราไม่สามารถที่จะควบคุมได้ ยิ่งถ้าเป็นฤดูฝนมีเมฆมากปริมาณอินฟราเรดก็จะน้อยจนไม่สามารถนำมาใช้งานตามวัตถุประสงค์ ทำอย่างไรจึงจะควบคุมอินฟราเรดได้ จริงๆแล้วเราอาจเรียกอินฟราเรดด้วยภาษาง่ายๆ ต่อความเข้าใจว่าคลื่นความร้อนก็คงจะผิดเพี้ยนไปไม่มาก สิ่งแวดล้อมรอบตัวเราทุกชนิดจะมีอินฟราเรดหรือคลื่นความร้อนออกมาทั้งสิ้น ถ้าเราจะต้องการทำแหล่งกำเนิดอินฟราเรด หรือแหล่งกำเนิดความร้อน เราก็คงจะนึกถึงฮีตเตอร์ ซึ่งก็จะมีลวดความร้อนเป็นหัวใจหลายคนคงจะสงสัยแล้วว่าฮีตเตอร์มีอยู่เยอะแยะมากมายทั้งคาร์ทริดจ์ฮีตเตอร์, ฮีตเตอร์ต้มน้ำ, ฮีตเตอร์แท่ง ทำไมไม่เรียกว่าอินฟราเรดฮีตเตอร์ ทั้ง ๆ ที่เป็นแหล่งกำเนิดความร้อนเหมือนกัน คำตอบก็คือฮีตเตอร์เหล่านี้ต้องอาศัยตัวกลางในการพาความร้อนออกจากผิวตัวฮีตเตอร์ มิฉะนั้นตัวฮีตเตอร์จะหลอมและเสียในที่สุด แต่ถ้าเราใช้วัสดุอื่นที่สามารถทนความร้อนได้สูง จนไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางพาความร้อนออกไปจากพื้นผิวตัวฮีตเตอร์ นั่นก็คือ อินฟราเรดฮีตเตอร์ ซึ่งวัสดุที่ว่านี้ก็คือเซรามิก กล่าวโดยสรุปได้ว่า อินฟราเรดฮีตเตอร์จะมีขดลวดความร้อนฝังอยู่ในเนื้อเซรามิก โดยขดลวดความร้อนจะทำให้เกิดความร้อนและถ่ายเทความร้อนไปสู่เซรามิก เมื่อเซรามิกร้อนจะเกิดอินฟราเรดขึ้น จะเห็นได้ว่าคุณภาพของอินฟราเรดฮีตเตอร์จะขึ้นอยู่กับคุณสุมบัติของเซรามิกซึ่งเป็นความลับของแต่ละยี้ห้อที่จะผสมสารอะไรลงไปเพื่อให้เซรามิกมีคุณสมบัติกำเนิดอินฟราเรดได้ดีมีความยาวคลื่นเหมาะสม

แนะนำฮีตเตอร์อินฟราเรด
ฮีตเตอร์อินฟราเรด เป็นตัวกำเนิดแสงอินฟราเรด ซึ่งเป็นแสงที่มีคลื่นยาวที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ ซึ่งรังสีคลื่นยาวนี้จะทำให้โมเลกุลของวัตถุที่ได้รับรังสีนี้เข้าไปเกิดอาการสั่น ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนขึ้น ซึ่งหลักนี้จะมีประสิทธิภาพมากเมื่อนำไปประยุกต์ใช้กับวัตถุที่มีโครงสร้างโมเลกุลขนาดใหญ่ หรือวัตถุที่มีโมเลกุลเกาะเรียงกันเป็นแถวยาว เช่น สี, กาว, อาหาร, พลาสติก, แลกเกอร์
อ่านต่อ..