| |
ชุดควบคุมการทำงานปั๊มไดอะเฟรม (Diaphragm pump Controller)
สำหรับเครื่อง Spark Emission Spectrometers : SPECTROLAB M7
Go to Chapter 1 ส่วนประกอบของเครื่อง
Go to Chapter 2 การควบคุมการทำงานปั๊มไดอะเฟรม
Introduction
บทนำ
ปัญหาของการจัดการบำรุงรักษาเครื่องมือวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุด คือ ระบบการจัดการงานบำรุงรักษาที่ขาดประสิทธิภาพ และมีการสูญเสียค่าใช้ในการบำรุงรักษาที่ไม่จำเป็นสูง ทั้งนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการปล่อยปละละเลยต่อการปรับปรุงการจัดการงานบำรุงรักษาที่เป็นอยู่ ซึ่งเป็นผลมาจากแนวความคิดและทัศนคติที่มีต่อการบำรุงรักษาเครื่องมือที่ผิดๆ เช่น การยึดถือภาษิตเก่าๆ ที่ว่า ถ้าเครื่องมือไม่ชำรุดเสียหายก็อย่าไปซ่อม การจัดการงานบำรุงรักษาเครื่องมือส่วนใหญ่ จึงอยู่ในลักษณะของการตั้งรับและเป็นการดำเนินงานตามที่เครื่องมือจะกำหนด หรือการรอให้เครื่องมือชำรุดเสียหายแล้วถึงจะทำการซ่อม นอกจากนี้ยังเข้าใจว่าการบำรุงรักษาเป็นกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับการซ่อมเครื่องมือที่ชำรุดเสียหายให้กลับสู่สภาพเดิมเท่านั้น ซึ่งการจัดการงานบำรุงรักษาแบบนี้จะไม่สามารถประเมินผลของการดำเนินงานได้ เนื่องจากไม่มีการกำหนดนโยบาย วัตถุประสงค์ และเป้าหมายที่ชัดเจน ทำให้ไม่สามารถรู้ถึงปัญหาที่เกิดขึ้น การปรับปรุงการจัดการงานบำรุงรักษาที่เป็นอยู่ก็จะไม่สามารถทำได้ในที่สุด
แนวทางการแก้ไขการจัดการบำรุงรักษาเครื่องมืออีกทางคือ ทำการออกแบบเพื่อการบำรุงรักษา หรือไม่ต้องบำรุงรักษา (Design for or out of Maintenance) ซึ่งเป็นการพิจารณาการทำงานในระบบต่างๆ ของเครื่องแล้วทำการออกแบบและกำหนด Specification เพื่อให้อุปกรณ์หรือชิ้นส่วนเหล่านั้นที่ต้องทำการซ่อมก็สามารถทำการซ่อมได้ง่าย หรือไม่ก็เป็นการออกแบบที่ไม่ต้องบำรุงรักษาเลย (Maintenance Free) วิธีการนี้เหมาะสมกับชิ้นส่วนที่มีโอกาสชำรุดที่ไม่แน่นอน และมีลักษณะเสื่อมสภาพแบบทันทีทันใด การชำรุดของชิ้นส่วนนั้น ๆ จะมีผลกระทบที่รุนแรงต่อการดำเนินงาน
เครื่อง Spark Emission Spectrometers : SPECTROLAB M7 มีระบบของสเปกโทรมิเตอร์ (UV-spectrometer optic) แบบใช้บรรยากาศของก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์ มีส่วนที่ต้องออกแบบโดยไม่ต้องบำรุงรักษา คือ ไม่ต้องรอให้เครื่องมือชำรุดเสียหายก่อนแล้วจึงทำการซ่อมบำรุงรักษา ส่วนที่ว่าก็คือ ชุดกรองก๊าซไนโตรเจนในระบบสเปกโทรมิเตอร์ให้บริสุทธิ์อยู่ตลอดเวลา การทำให้ก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์อยู่ตลอดเวลานั้น จะมีปั๊มไดอะเฟรมเป็นตัวดูดอากาศจากระบบของ สเปกโทรมิเตอร์ (UV- spectrometer optic) ไหลผ่าน oxisorb เพื่อทำให้อากาศบริสุทธิ์แล้วไหลกลับเข้าไปในระบบสเปกโทรมิเตอร์ใหม่ โดยที่ปั๊มไดอะเฟรมจะทำงานอยู่ตลอดเวลา ไม่มีการหยุดพัก ทำให้อายุการใช้งานของปั๊มสั้นลง ซึ่งปั๊มไดอะเฟรมเครื่องนี้เคยเปลี่ยนมาแล้วหนึ่งครั้ง (ราคาประมาณ 40,000 บาท) ดังนั้นฝ่ายสนับสนุนการวิจัยจึงจัดทำชุดควบคุมการทำงานของปั๊มไดอะเฟรมขึ้น ในราคาประมาณ 1,000บาท เพื่อเป็นการช่วยลดค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็นในการเปลี่ยนชิ้นส่วนอุปกรณ์ หรือวัสดุสิ้นเปลืองของเครื่องมือดังกล่าว และที่สำคัญทำให้เครื่องมืออยู่ในสภาพใช้งานได้ดี มีประสิทธิภาพสูง มีอายุการใช้งานที่ยืนยาวต่อไป
Back to the top of this list
ส่วนประกอบของเครื่อง
รูปแสดงส่วนประกอบของเครื่อง Spark Emission
Spectrometers : SPECTROLAB M7
ส่วนประกอบของชุดกรองก๊าซไนโตรเจนในระบบสเปกโทรมิเตอร์ ของเครื่อง Spark Emission Spectrometers : SPECTROLAB M7 ประกอบไปด้วย oxisorb ใช้สำหรับทำให้อากาศบริสุทธิ์ และปั๊มไดอะเฟรมทำหน้าที่ดูดอากาศจากระบบสเปกโทรมิเตอร์ผ่าน oxisorb และไหลกลับเข้าสู่ระบบสเปกโทรมิเตอร์ตามเดิม รูปด้านล่างเป็นการแสดงระบบสเปกโทรมิเตอร์และชุดกรองก๊าซไนโตรเจน ของเครื่อง Spark Emission Spectrometers : SPECTROLAB M7
รูปแสดงชุดกรองก๊าซไนโตรเจนในระบบสเปกโทรมิเตอร์
การควบคุมการทำงานปั๊มไดอะเฟรม
การดำเนินการสร้างชุดควบคุมการทำงานของปั๊มไดอะเฟรม มีแนวคิดว่าจะให้ปั๊มไดอะเฟรมที่ทำงานอยู่ตลอดเวลานั้น มีเวลาหยุดทำงานบ้าง แต่การหยุดทำงานของปั๊มไดอะเฟรมจะไม่มีผลต่อเครื่องมือและผลวิเคราะห์ ดังนั้นจึงกำหนดให้ปั๊มไดอะเฟรมทำงาน 5 นาที และหยุดทำงาน 2 นาที เพื่อให้การใช้เครื่องมือเป็นไปอย่างต่อเนื่อง ไม่ทำให้ระบบการทำงานติดขัดและมีอายุการใช้งานยาวนานตลอดไป กราฟแสดงการทำงานของปั๊มไดอะเฟรมจะเป็นดังรูปด้านล่าง
Back to the introduction
|
|
|
 |
|
การควบคุมการทำงานปั๊มไดอะเฟรม
บล็อกไดอะแกรม
จากบล็อกไดอะแกรมข้างล่าง เมื่อมีแหล่งจ่ายไฟเข้ามา วงจรตั้งเวลา 5 นาที จะทำงานทันทีพร้อมทั้งส่งสัญญาณมายัง Solid state relay เพื่อเปิดจ่ายไฟให้ปั๊มไดอะเฟรมทำงาน เมื่อครบ 5 นาที วงจรตั้งเวลา 5 นาทีก็จะหยุดทำงานและส่งสัญญาณออกมา 2 ส่วน ส่วนแรกส่งมายัง Solid state relay เพื่อให้ปั๊มไดอะเฟรมหยุดทำงาน อีกส่วนส่งมายังวงจรตั้งเวลา 2 นาที เพื่อให้วงจรตั้งเวลา 2 นาทีทำงาน เมื่อครบ 2 นาที วงจรตั้งเวลา 2 นาทีก็ส่งสัญญาณกลับไปยังวงจรตั้งเวลา 5 นาทีทำงานเมื่อวงจรตั้งเวลา 5 นาที ปั๊มไดอะแฟรมก็ทำงานด้วย การทำงานจะเป็นเช่นนี้ตลอด
บล็อกไดอะแกรมชุดควบคุมการทำงานของปั๊มไดอะเฟรม
การทำงานของวงจรตั้งเวลา
หลักการทำงานของวงจรตั้งเวลา เมื่อมีไฟจ่ายให้กับวงจร U1 ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ เบอร์ PIC12C509 จะอ่านค่าจากจั๊มเปอร์และเริ่มจับเวลาทันที และให้สัญญาณเอาท์พุตที่ขา 5 ออกมาเป็นบวก ทำให้ Q2, U2, Q3 และ K1 ทำงาน จนกระทั่ง U1 นับค่าเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนค่าที่นับเท่ากับค่าของจั๊มเปอร์ U1 ก็จะให้สัญญาณเอาท์พุตลบออกมาทางขา 5 ส่งไปยัง Q2 ทำให้ Q2 หยุดทำงานและ U2, Q3, K1 หยุดทำงานด้วย
วงจรตั้งเวลา
Backto the introduction
การตั้งเวลา
วงจรตั้งเวลาแบบนี้ใช้จั๊มเปอร์เป็นตัวเลือกเวลา ซึ่งสามารถเลือกเวลาได้ตั้งแต่ 1 ถึง 15 นาที และ 30 นาที การตั้งเวลาให้ใส่จั๊มเปอร์ตรงตัวเลขที่ต้องการจะตั้งเวลา ตัวจั๊มเปอร์ของแต่ละชุดจะมีทั้งหมด 4 ตัว โดยมีค่าต่างๆ ดังนี้
ตารางแสดงค่าจั๊มตามจุดต่างๆ
ถ้าใส่จั๊มเปอร์ 1 จะเท่ากับ 1 นาที
ถ้าใส่จั๊มเปอร์ 4 จะเท่ากับ 4 นาที
ถ้าใส่จั๊มเปอร์หลายตัว ให้นำตัวเลขของจั๊มเปอร์นั้นๆ มาบวกกันก็จะได้ค่าเป็นนาทีออกมา เช่น ถ้าใส่จั๊มเปอร์ 1 กับ 4 รวมกันจะได้เท่ากับ 5 นาที, ใส่จั๊มเปอร์ 2 กับ 8 รวมกันจะได้ 10 นาที และถ้าใส่จั๊มเปอร์ทุกตัว คือ 1+2+3+4 รวมกันจะได้เท่ากับ 15 นาที กรณีถ้าไม่ใส่จั๊มเปอร์เลยจะเป็น 30 นาที
หลักการทำงานของวงจรควบคุมการทำงานของปั๊มไดอะเฟรม
การทำงานของวงจรควบคุมการทำงานของปั๊มไดอะเฟรมเมื่อจ่ายไฟเข้ามาทาง K5 ให้กับวงจรตั้งเวลา 5 นาที U3 ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์ จะอ่านค่าจากจั๊มเปอร์และเริ่มจับเวลาทันที ขณะเดียวกัน U3 จะส่งสัญญาณเอาท์พุต H ไปยัง Q5 ทำให้ Q5, U4, Q6 และ K2 ทำงาน เมื่อ K2 ทำงาน สัญญาณส่วนหนึ่งจะให้ C2 ทำการเก็บประจุไว้ และอีกส่วนหนึ่งจะส่งไปยังชุด solid state relay เพื่อควบคุมให้ปั๊มไดอะเฟรมทำงาน หลังจากนั้นเมื่อ U3 ที่นับค่าเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนค่าที่นับเท่ากับค่าของจั๊มเปอร์ U3 ก็จะให้สัญญาณเอาท์พุต L ออกมาทางขา 5 ส่งไปยัง Q5 ทำให้ Q5, U4, Q6 และ K2 หยุดทำงาน ส่งผลให้ solid state relay หยุดทำงานและปั๊มไดอะเฟรมหยุดทำงานด้วย และC2 ก็จะกลายเป็นแหล่งจ่ายไฟให้กับ K4 ทำให้ K4 ทำงาน เมื่อ K4 ทำงานส่งผลให้ K5 ทำงาน ทำให้ตัดแหล่งจ่ายไฟของชุดตั้งเวลา 5 นาทีและไปจ่ายไฟให้ชุดตั้งเวลา 2 นาที
เมื่อจ่ายไฟให้กับชุดตั้งเวลา 2 นาที U1 จะอ่านค่าจากจั๊มเปอร์และเริ่มจับเวลาทันที ขณะเดียวกันก็จะส่งสัญญาณเอาท์พุต H ไปยัง Q2 ทำให้ Q2, U2, Q3 และ K1 ทำงาน เมื่อ K1 ทำงาน C1 จะทำการเก็บประจุไว้ จนกระทั่ง U1 ที่นับค่าเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนค่าที่นับเท่ากับค่าของจั๊มเปอร์ U1 ก็จะให้สัญญาณเอาท์พุต L ออกมาทางขา 5 ส่งไปยัง Q2 ทำให้ Q2, U2, Q3 และ K1 หยุดทำงาน และ C1 ก็จะกลายเป็นแหล่งจ่ายไฟให้กับ K3 ทำให้ K3 ทำงาน ส่งผลให้ K5 หยุดทำงาน และตัดแหล่งจ่ายไฟของชุดตั้งเวลา 2 นาทีและไปจ่ายไฟให้ชุดตั้งเวลา 5 นาที การทำงานของวงจรจะเป็นเช่นนี้ตลอด
วงจรสมบูรณ์ของชุดควบคุมการทำงานของปั๊มไดอะเฟรม
Back to the introduction
|
|
