Saichol homepage

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

Chapter 1

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

Chapter 2

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