|
ระบบสื่อสารโดยใช้สาย 2 เส้น
 จะได้แนะนำกันให้รู้จักคำจำกัดความของระบบสื่อสารโดยใช้สาย
2 เส้นและแสดงถึงวิธีการนำไปใช้ โดยการใช้อุปกรณ์ต่อเพิ่มเติมกับออปแอมป์เพื่อใช้เป็น
วงจรเปรียบเทียบ (comparator) เพื่อที่จะได้เข้าใจพื้นฐานของระบบ 2 สาย ลองเปรียบเทียบวงจรในรูปที่
18 กับรูปที่ 19 ดู
รูปที่ 18 วงจรออปแอมป์ที่ต่อเป็นวงจรเปรียบเทียบสัญญาณในระบบสื่อสาร
3 สาย
ในรูปที่
18 ได้แสดงถึงวงจรที่ใช้ออปแอมป์เป็นตัวเปรียบเทียบแรงดันซึ่งค่าแรงดันอ้างอิงคงที่อันหนึ่งจะถูกป้อนเข้าขา
2 ของออปแอมป์ ส่วนแรงดันที่เปลี่ยนค่าที่ต้องการเปรียบเทียบจะถูกป้อนเข้าทางขา
3 ซึ่งโดยปกติเอาท์พุทของออปแอมป์จะมีค่าต่ำ แต่เมื่อสัญญาณที่เข้ามา (Vin)
เปรียบเทียบมีค่าสูงกว่าแรงดันอ้างอิง (Vref) แล้วเอาพุทของออปแอมป์จะสวิทช์ไปที่ค่าสูง
ดังนั้นเอาท์พุทของออปแอมป์จะมีค่าต่ำหรือสูงอย่างใดอย่างหนึ่ง และนำข่าวสารเกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสถานะของแรงดันอินพุท
โดยข่าวสารนี้จะถูกเปลี่ยนไปในรูปแบบของแรงดัน และแสดงออกมาทางตัวบอกสถานะซึ่งเป็น
LED หรือสัญญาณเตือนซึ่งต่ออยู่ระหว่างเอาท์พุทของออปแอมป์กับออปแอมป์กับกราวนด์จะเห็นว่า
วงจรของออปแอมป์จะถูกจ่ายไฟเลี้ยงโดยผ่านสายไฟบวก และกราวนด์ดังนั้นระบบนี้จึงเป็นระบบสื่อสารที่ใช้สาย
3 เส้น
ในการประยุกต์ใช้งานหลาย
ๆ อย่าง แหล่งจ่ายไฟและตัวบอกสถานะอินพุท (ตัวรับสัญญาณ) ของวงจรเปรียบเทียบสัญญาณ
ในวงจรรูปที่ 18 สามารถติดตั้งเป็นฐานหรือสถานีอยู่กับที่ ส่วนออปแอมป์กับอุปกรณ์ประกอบอื่น
ๆ ในวงจร (เครื่องส่งสัญญาณ) สามารถติดตั้งห่างออกไปในระยะไกล ได้ซึ่งถ้าเครื่องรับและเครื่องส่งติดตั้งอยู่ห่างกันมาก
ราคาของสายส่งสัญญาณที่ใช้กับระบบ 3 สายนี้ อาจจะมากกว่าราคาของเครื่องรับและเครื่องส่งรวมกันเสียอีก
รูปที่ 19 วงจรเปรียบเทียบสัญญาณที่ต่อทรานซิสเตอร์เพิ่มเข้าไป
ทำหน้าที่เป็นระบบสื่อสารระบบ 2 สาย
ส่วนในรูปที่
19 นั้น ได้แสดงถึงวงจรเปรียบเทียบสัญญาณที่ใช้ออปแอมป์กับอุปกรณ์ประกอบ
ทำเป็นระบบสื่อสาร 2 สาย ซึ่งจะประหยัดค่าสายลงไปได้ถึง 1 เส้น ซึ่งจะประหยัดค่าสายลงไปได้ถึง
1 เส้น ในกรณีนี้แหล่งจ่ายไฟขั้วบวกซึ่งจ่ายให้แก่ออปแอมป์จะผ่าน R1 และ
R2 รอยต่อระหว่างเบสกับอีมิเตอร์ของ Q2 จะถูกต่อคร่อมโดย R1 และตัวบอกสถานะเอาท์พุทจะถูกกระตุ้นโดยขาคอลเลคเตอร์ของ
Q2 การทำงานของวงจรเป็นดังนี้ เมื่อสัญญาณเข้า (Vin) มีค่าต่ำกว่าแรงดันอ้างอิง
(Vref) เอาท์พุทของ 3140 จะมีค่าเป็น 0 โวลต์ ดังนั้น Q1 จะไม่ทำงาน ภายใต้สภาวะนี้
วงจรของออปแอมป์จะกินกระแสเพียง 2 - 3 มิลลิแอมป์ ทำให้แรงดันที่ตกคร่อม
R21 ไม่เพียงพอที่จะไบแอสให้ Q2 ทำงานได้แต่ถ้าหากว่าค่าของสัญญาณเข้าทีค่ามากกว่าแรงดันอ้างอิงแล้ว
เอาท์พุทของ 3140 จะสวิทช์ไปอยู่ที่ค่าสูง ทำให้ Q1 ทำงาน โดยวงจรจะกินกระแสมากขึ้นผ่านทาง
R1 และ R2 และซีเนอร์ไดโอด ZD1 ภายใต้สภาวะนี้ แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงของออปแอมป์
3140 จะดึงให้แรงดันตกคร่อมซีเนอร์ไดโอด ZD1 เป็น 4.7 โวลต์ และกระแสจะสูงขึ้นอยู่ในค่าระหว่าง
8 ถึง 25 มิลลิแอมป์ (ซึ่งอยู่กับค่าแรงดันไฟเลี้ยงของ Q2) ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันตกคร่อม
R1 มีมากเพียงพอที่จะไบแอส Q2 ให้ทำงานและกระตุ้นตัวบอกสถานะเอาท์พุทให้ทำงาน
ดังนั้นขั้วบวกของสายสัญญาณของเครื่องส่งระบบ 2 สายนี้ จะเป็นตัวนำข่าวสาร
เกี่ยวกับสถานะของวงจรซึ่งจะถูกตรวจจับโดยตัวรับ เพื่อให้วงจรทำงานได้ถูกต้อง
แรงดันไฟเลี้ยงวงจรที่ป้อนให้กับวงจร ออปแอมป์ที่น้อยที่สุด จะต้องมากกว่าแรงดันอ้างอิงอย่างน้อย
2 โวลต์
ในการประยุกต์ใช้งานของวงจรในรูปที่
19 นั้น สัญญาณอินพุทที่เข้าสู่วงจรเปรียบเทียบแรงดันนั้นได้รับจากวีทสโตน
บริดจ์ เนทเวิร์ค (Wheatsone bridge network) ซึ่งขาข้างหนึ่งจะเป็นทรานสดิวเซอร์
(transducer) ประเภทตัวต้านทานที่ไวต่อแสงหรือความร้อนเป็นต้น โดยในรูปที่
20 ถึงรูปที่ 24 ได้แสดงถึงชนิดต่าง ๆ ของเครื่องส่งในวงจรต่าง ๆ นี้ได้ป้อนแรงดันอ้างอิงซึ่งมีค่าเป็นครึ่งหนึ่ง
ของแรงดันไฟเลี้ยงวงจรเข้าที่ขาอินพุทขาหนึ่งของออปแอมป์โดยผ่าน R1 และ R2
ส่วนแรงดันที่เปลี่ยนแปลงได้นี้จะถูกป้อนเข้าที่ขาอินพุทอีกขาหนึ่ง เนื่องจากแรงดันเหล่านี้ถูกแบ่งผ่านวงจรบริดจ์
ดังนั้นจุดสมดุลหรือจุดกระตุ้นให้ วงจรทำงานและไม่ขึ้นอยู่กับค่าแรงดันไฟเลี้ยงออปแอมป์
แต่ขึ้นอยู่กับค่าอัตราส่วนของความต้านทานขาเข้าของวงจรบริดจ์
รูปที่ 20 เครื่องส่งที่ทำงานเมื่อมีแสงมากระทบเป็นระบบ
2 สาย
รูปที่ 21 เครื่องส่งที่ทำงานเมื่อแสงแดดลดลงเป็นระบบ
2 สาย
ในรูปที่
20 และ 21 แสดงถึงวงจรเครื่องส่งซึ่งถูกกระตุ้นโดยแสงซึ่งใช้เซลไวแสง (photo
cell) แคดเมี่ยมซัลไฟด์ หรือตัวต้านทานไวแสง (LDR) เป็นตัวรับ (โดยค่าความต้านทานของ
LDR และตัวต้านทานปรับค่า VR1 ควรจะต้องมีค่าอย่างน้อย 10 kW) ในรูปที่ 20
LDR ต่ออยู่เหนือความต้านทานปรับค่าได้ VR1 ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันที่ตกคร่อมขา
3 เพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มของแสงเพิ่มขึ้น ดังนั้นวงจรนี้จึงทำงานเป็นเครื่องส่งที่ทำงานเมื่อมีแสงมากระทบในรูปที่
21 นั้น LDR จะถูกต่ออยู่ใต้ความต้านทานปรับค่า VR1 ซึ่งจะมีผลทำให้แรงดันที่ขา
3 เพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มของแสงลดลง และความต้านทานของ LDR เพิ่มขึ้น วงจรนี้จึงทำงานเป็นเครื่องส่งที่ทำงานเมื่อแสงลดลง
รูปที่ 22 เครื่องส่งที่ทำงานเมื่ออุณหภูมิเกินกว่าที่ได้ตั้งไว้
เป็นระบบ 2 สาย
รูปที่ 23 เครื่องส่งที่ทำงานเมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าที่ได้ตั้งไว้
เป็นระบบ 2 สาย
ในรูปที่
22 และ 23 นั้นแสดงถึงการนำวงจรเครื่องส่งนั้นมาดัดแปลงสำหรับใช้เป็นตัวตรวจจับอุณหภูมิ
โดยใช้ตัวต้านทานที่แปรค่าตามอุณหภูมิเทอร์มิสเตอร์ ที่มีค่าสัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิเป็นลบ
(Negative Temperature Coefficent : NTC) ซึ่งค่าความต้านทานจะลดลง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น
และมีค่าความต้านทาน ขณะอุณหภูมิปกติเท่ากับ 10 kW มาต่อแทน LDR เอาท์พุทของวงจรในรูปที่
22 จะสวิทช์ไปที่ค่าสูง (ดึงกระแสมาก ) เมื่ออุณหภูมิของเทอร์มิสเตอร์ TH1
เกินกว่าค่าที่ตั้งไว้โดยตัวต้านทานปรับค่า VR1 ส่วนวงจรในรูปที่ 23 นั้นจะสวิทช์ไปที่ค่าสูง
เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าที่ตั้งไว้โดยตัวต้านทานปรับค่า VR1
รูปที่ 24 เครื่องรับสัญญาณของระบบ
2 สาย ที่มีสัญญาณเตือนในรูปที่แสงและเสียง
ในรูปที่
24 นั้นแสดงถึงวงจรของเครื่องส่งระบบ 2 สาย ซึ่งให้เอาท์พุทมีค่าสูงเมื่อระดับของของเหลวสูงเกินกว่าที่ได้ตั้งระดับไว้
ในกรณีนี้การต่อขาของ 3140 จะเปลี่ยนไปเมื่อเทียบกับวงจรที่ได้กล่าวมาแล้ว
โดยที่จุดต่อกราวนด์จะถูกนำไปรอรับของเหลวซึ่งถูกตรวจอยู่ และปลายของแท่งโลหะจะถูกวาง
ไว้ในตำแหน่งที่ จะทำให้วงจรสัญญาณเตือนดังเมื่อระดับของเหลวสูงขึ้นมาถึงระดับที่ได้ตั้งไว้แล้ว
เมื่อระดับของของเหลวกว่าปลายของแท่งโลหะ (โพร๊บ) ขา 2 ของออปแอมป์ จะมีแรงดันไฟสูงกว่าระดับแรงดันที่ขา
3 ทำให้เอาท์พุทของออปแอมป์มีค่าต่ำ จนกระทั่งระดับของของเหลวสูงขึ้นมาจนถึง
ปลายแท่งโลหะจำทำให้ ตัวต้านทาน R4 ถูกต่อกับกราวนด์ซึ่งความต้านทาน R3 และ
R4 จะแบ่งแรงดันป้อนให้ขา 2 ต่ำกว่าแรงดันที่ป้อนให้ขา 3 ของออปแอมป์ ดังนั้น
เอาท์พุทของออปแอมป์จะสวิทช์ไปที่ค่าสูง การทำงานของวงจรสามารถทำให้ตรงกันข้ามกับที่กล่าวมาข้างต้นได้โดยที่จะให้เอาท์พุทมีค่าสูง
เมื่อระดับของของเหลวต่ำกว่าค่าที่ได้ตั้งไว้ โดยการเปลี่ยนแปลงการต่อขา
ระหว่างขา 2 กับขา 3 ของออปแอมป์ จากการใช้ค่า R3 ตามวงจรแล้วของเหลวที่จะตรวจระดับจะต้องมีค่าความต้านทานต่ำกว่า
3.3 kโอห์ม เพื่อที่วงจรจะได้ทำงาน ถูกต้อง
รูปที่ 25 เครื่องตรวจวัดระดับของของเหลวเป็นระบบ
2 สาย
ในรูปที่
25 แสดงถึงวงจรของเครื่องระบบ 2 สาย ซึ่งแสดงสัญญาณเตือนเป็นทั้งเสียงและแสงโดยสามารถใช้ต่อสัญญาณ
ของเครื่องส่งในรูปที่ 19 ถึง 24 ได้ เมื่อเอาท์พุทของเครื่องส่งมีค่าสูง
ทรานซิสเตอร์ Q1 จะทำงาน และทำให้ขาคอลลเลคเตอร์ของ Q1 มีค่าสูง จึงขับ LED1
ให้ติดสว่างโดยมี R3 เป็นตัวจำกัดกระแสที่ผ่าน LED1 นอกจากนี้จะไปกระตุ้น
IC1 ซึ่งต่อเป็นวงจรอะสเตเบิ้ล มัลติไวเบรเตอร์ 2 ชุด ซึ่งจะกำเนินสัญญาณเสียงผ่านหูฟังออกมาให้ได้ยินด้วย
|
