บทที่ 3 การรวมระบบ, การวัด และระบบควบคุม
3.1 บทนำ
วัตถุประสงค์ในบทนี้ก็คือกล่าวถึงจำนวนระบบที่เกี่ยวข้องกับระบบแมคาทรอนิกส์ ซึ่งเราจะเริ่มต้นด้วยการมองภาพรวมของระบบ โดยมองไปที่สัญญาขาเข้า กับขาออกของระบบแมคาทรอนิกส์ และลักษณะพิเศษของไมโครโปรเซสเซอร์ขาเข้า และขาออก ที่จะได้กล่าวต่อไป
รูปแสดงขาเข้า และขาออก
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
และจะกล่าวถึงซอฟแวร์ที่มีใช้ในระบบแมคาทรอนิกส์ โดยจะกล่าวครอบคลุมแนวคิดของวิศวกรรมซอฟแวร์ นอกจากนี้จะยังได้อธิบายถึง การทดสอบด้วยเครื่องมือวัดอีกด้วย
รูปตัวอย่างซอฟแวร์ทางแมคาทรอนิกส์
รูปการวัดที่ใช้ในระบบแมคาทรอนิกส์
3.1.1 ระบบแมคาทรอนิกส์
รูประบบควบคุมไมโครโปรเซสเซอร์
จากรูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงระบบแมคาทรอนิกส์ที่มีส่วนประกอบทางกล, ไฟฟ้า และคอมพิวเตอร์ กระบวนการของระบบเก็บข้อมูลเริ่มต้นด้วยการวัดค่าในทางกายภาพโดยตัวเซ็นเซอร์ มันสามารถสร้างรูปแบบบางอย่างเป็นรูปแบบของสัญญาณ โดยทั่วไปแล้วจะเป็น สัญญาณอนาล็อก (Analog signal) ในรูปแบบของระดับแรงดันไฟฟ้า หรือรูปแบบของคลื่น
รูปการแปลงสัญญาณจากอนาล็อกไปเป็นดิจิตอล
สัญญาณอนาล็อกนี้ก็ถูกส่งไปที่ตัวแปลงสัญญาณ ที่เรียกว่า ตัวแปลงจากอนาล็อก ไปเป็นดิจิตอล (Analog – to – Digital Converter: ADC) ที่นิยมใช้กระบวนการของการประมาณอย่างต่อเนื่อง จะมีแผนภาพการแปลงจากสัญญาณขาเข้าเป็นอนาล็อก ไปสู่สัญญาณขาออกที่เป็นดิจิตอล
รูปเลขฐานสองที่นำมาใช้ในไมโครคอนโทรลเลอร์
ค่าที่เป็นดิจิตอลนี้เป็นประกอบด้วยชุดของคำสั่งเลขฐานสอง หรือไบนารี่ (Binary) ที่เรียกว่า บิต (Bits) (ที่แสดงออกมาเป็นตัวเลข 0 กับ 1) กลุ่มของตัวเลขบิตก็จะแสดงออกมาในรูปของตัวเลขฐานสิบ (Decimal) หรือเลขฐานสิบหก (Hexadecimal) สามารถนำมาใช้ในไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller)
รูปตัวอย่างไมโครคอนโทรลเลอร์
ไมโครคอนโทรลเลอร์ก็จะประกอบไปด้วย ไมโครโปรเซสเซอร์, หน่วยความจำ และอุปกรณ์ที่ต่อพ่วงอื่น ๆ โปรแกรมในไมโครโปรเซสเซอร์ใช้ค่าตัวเลขดิจิตอลร่วมกับข้อมูลขาเข้าอื่น ๆ และค่าที่โหลดไว้ที่เรียกว่า การสอบเทียบเพื่อคำนวณคำสั่งขาออก (Calibrations to determine output commands) เช่นเดียวกับการป้อนข้อมูลไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ ค่าขาออกที่ได้เหล่านี้คือในรูปแบบดิจิตอล และสามารถแสดงโดยชุดของบิต
รูปการแปลงจากดิจิตอล ไปเป็นอนาล็อก
ตัวแปลงจากดิจิตอล ไปเป็นอนาล็อก (Digital – to – Analog Converter: DAC) ใช้ในการแปลงสัญญาณจากดิจิตอลไปเป็นสัญญาณอนาล็อก โดยสัญญาณอนาล็อกก็ใช้โดยอุปกรณ์ทำงานที่ควบคุมอุปกรณ์ทางกายภาพ หรือส่งผลไปถึงสภาพแวดล้อมทางกายภาพ
ตัวเซ็นเซอร์ก็จะทำการวัดค่าใหม่ และก็เกิดกระบวนการทำซ้ำ ดังนั้น เสร็จสิ้นการควบคุมแบบวนรอบตอบกลับ เวลาสำหรับการทำงานทั้งหมดจะตรงกันโดยการใช้นาฬิกา
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“เครียด ให้น้อย
ยิ้ม ให้มาก
เดี๋ยวทุกอย่างก็ดีเอง”