รายงานโครงการวิจัยresearch.rmutsb.ac.th/fullpaper/2557/2557239875565.pdfÿ...

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

รายงานโครงการวจย

การโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอดแอลอด Power transfer via inductive coupling for LED

ผศ.ดร.ประมข อณหเลขกะ หวหนาโครงการ ดร.ศรสดา ไชยทองสก ผรวมโครงการ

สาขาวศวกรรมศาสตรและอตสาหกรรมวจย กลมวศวกรรมศาสตรและเทคโนโลยพนฐานทางวศวกรรมศาสตร

ประจาปงบประมาณ พ.ศ. 2557

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

1

บทท 1 บทนา

1.1 หลกการและเหตผล

ตงแตในอดตทเรมมการใชไฟฟาจนมาถงปจจบนน การโอนถายกาลงไฟฟายงคงเปนการสงจายแบบทใชสายไฟฟาเปนตวนาเพอโอนถายกาลงไฟฟา จากแหลงจายไฟยงอปกรณทใชไฟฟา และสายไฟฟาทเปนตวนาสงจายพลงงานไฟฟาเหลาน จะทาใหทศนยภาพถกบดบง เมอมการใชสายในการโอนถายกาลงไฟฟามากขนกจะไมเปนระเบยบเรยบรอย และสายสงจายกาลงไฟฟาอาจเปนอนตรายตอมนษย เนองจากสายสงมขอบเขตจากดในการใชงาน และยงเกดการชารดไดจากหลายสาเหต จากทกลาวมาขางตนแลวน เราจงไดมแนวคดในการหาทางเลอกใหม โดยการศกษาคนควาการใชระบบโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศ เพอสรางตนแบบในการโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศ เพอทจะเปนตนแบบและนาไปพฒนาตอใหสามารถชวยลดปญหาทางดานทศนยภาพ ดานคาซอมบารงสาย และลดความยงยากในการเดนสายสงจายไฟฟาในระบบทมสายสงจายไฟฟาเปนจานวนมากในการโอนถายกาลงไฟฟาผานทางอากาศน จะมหลกการทางานแบงเปน 2 ภาค คอ ภาคสงกาลงไฟฟาโดยใชหลกการนากระแสไฟฟาจากแหลงจายมาแปลงใหเปนสญญาณคลนแมเหลกความถสง และภาครบกาลงไฟฟาโดยใชหลกการรบสญญาณคลนสนามแมเหลกมาเปลยนเปนกาลงไฟฟาเพอนาไปใชงานกบอปกรณไฟฟาทตองการ 1.2 วตถประสงคของโครงการวจย

เพอสรางชดตนแบบการโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอดแอลอด 1.3ขอบเขตของโครงการวจย

สรางชดตนแบบการโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอดแอลอด ซงสามารถโอนถายกาลงไฟฟาผานทางอากาศใหกบหลอดแอลอดโดยการแปลงกาลงไฟฟาเปนคลนสนามแมเหลกความถสง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

2

1.4 วธการดาเนนการวจย 4.1 ศกษาและรวบรวมงานวจยทเกยวของกบ 4.2ออกแบบและสรางชดตนแบบการโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนา

สาหรบหลอดแอลอด 4.3วเคราะหและสรปผล 4.4เขยนเลมสรปผลการวจย

1.5 ระยะเวลาและแผนดาเนนโครงการวจย

วนท…..1….เดอน….ตลาคม…..ป…..2556……ถงวนท……30……เดอน…….กนยายน……ป….2557……

แผนการดาเนนโครงการวจย ระยะเวลา (เดอน)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1. ศกษารวบรวมงานวจยทเกยวของ 2. ออกแบบชดตนแบบการโอนถายกาลงไฟ ฟ าผ านอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอดแอลอด

3. สรางชดตนแบบการโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอดแอลอด

4. วเคราะหและสรปผล 5. สงเลมรายงานวจย 1.6 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ(ตวบงชผลสาเรจของโครงการ)

6.1 ไดองคความรการออกแบบการโอนถายกาลงไฟฟาผานทางอากาศ 6.2 ไดชดตนแบบการโอนถายกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอด

แอลอด  

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

3

บทท 2 ทฤษฎทเกยวของ

การพฒนาการถายโอนพลงงานไฟฟาแบบเหนยวนาสาหรบระบบสองสวางน ใชหลกการเหนยวนาสนามแมเหลกไฟฟาผานทางอากาศแบบ (Resonant Induction) ซงมความเกยวของกบคลนและสนามแมเหลกไฟฟา(Electromagnetic Induction) 2.1 ทฤษฎสนามแมเหลก คลนแมเหลกไฟฟา (Electromagnetic Wave) คอการรบกวนทางแมเหลกไฟฟาโ ดยทาใหสนามไฟฟาหรอสนามแมเหลกมการเปลยนแปลงกจะเหนยวนาใ ห เกดสนามไฟฟาคลนแมเหลกไฟฟาเปนคลนตามขวางประกอบไปดวยสนามแมเหลกและสนามไฟฟาทมการสนในแนวต งฉากกนและอยบนระนาบต งฉากกบทศทางการเคลอนทของคลนและทสาคญคลนแมเหลกไฟฟาเปนคลนทเคลอนทโ ดยไมอาศยตวกลางจงสามารถเคลอนทในสญญากาศไดผทคนพบและอธบายปรากฏการณน คอ แมกซเวลล (James Clerk Maxwell) ผลการศกษาเกยวกบเรองน นาไปสความกาวหนาทางดานการสอสารและโทรคมนาคม ดงทเปนอยในปจจบน 2.1.1 สนามแมเหลกจากกระแสไฟฟาผานในลวดตรงยาวเมอนาเขมทศไปวางใกลลวดตรงทมกระแสไฟฟาผาน พบวาแนวเขมทศมการเปลยนแปลงไปจากแนวเหนอ-ใตเดม แสดงวารอบ ๆ ลวดมสนามแมเหลกเกดขน การหาทศของสนามแมเหลกรอบลวดตรง หาไดโดยใชกฎมอขวา ซงทาไดโดยใชมอขวาการอบเสนลวดตวนา ดงรปท2.1, 2.2 ในลกษณะใหนวหวแมมอชตาม

รปท 2.1 กระแสไฟฟาและทศทาง รปท 2.2 การใชกฎมอขวาหาทศทาง ของสนามแมเหลก           ของสนามแมเหลก

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

4

ทศของกระแสไฟฟา ทศทางการวนของปลายทงสจะแสดงทศของสนามแมเหลกรอบ ๆ ลวดตวนานน 2.1.2 สนามแมเหลกจากกระแสไฟฟาผานในขดลวดวงกลมเมอนาเสนลวดมาขดเปนวงกลม แลวจายกระแสไฟฟาเขาไปในขดลวดน น จะเกดสนามแมเหลก ดงรปท 2.3จากการตรวจสอบทศของเสนแรงแมเหลกทเกดกบทศทางของกระแสไฟฟาพบวา จะเปนไปตามกฎมอขวา โดยทศทางของกระแสไฟฟาตามแนวโคงของเสนลวดแทนดวยนวทงส แลวนวหวแมมอชทศของขวเหนอหรอแนวเสนแรงแมเหลกทเกดขน

รปท 2.3 สนามแมเหลกของขดลวดวงกลมของแทงแมเหลก

2.1.3 สนามแมเหลกจากกระแสไฟฟาผานใน Solenoidคอ ลวดตวนาทมฉนวนหมหรอสายไฟ เมอนามาพนเปนขดลวดวงกลมทมรศมคงตว เรยงซอนกน ทขดเปนรปรางคลายสปรงจากการศกษาพบวา เมอผานกระแสไฟฟาเขาไปในขดลวด SolenoidจะเกดสนามแมเหลกรอบๆSolenoidคลายกบเสนแรงแมเหลกทเกดจากแทงแมเหลกการหาทศสนามแมเหลกทเกดจาก

รปท 2.4 ขวแมเหลกทเกดจากขดลวดตวนา Solenoid

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

5

กระแสไฟฟาผานลวด Solenoidใหใชกฎมอขวา โดยใช มอขวาการอบลวด Solenoidโดยใหนวมอทงสวนไปตามทศของกระแสไฟฟาในขดลวด นวหวแมมอชทศเสนแรงแมเหลกหรอชไปทางขวเหนอทเกดขน ดงรปท 2.4

2.2 วงจรเรโซแนนซ (Resonance Circuit)   วงจรเรโซแนนซเปนวงจรผสมทตออยรวมกนระหวางคาปาซเตอรกบวงจรเหนยวนาซงมความสาคญและใชกนมากในวงจรอเลกทรอนกสแบบอนาลอก ดวยผลตอสญญาณกระแสสลบของขดลวดและคาปาซเตอร ซงแตกตางกนไปในทางตรงกนขามจะทาใหเกดผลตอแรงดนกระแสตรงและแรงดนกระแสสลบในลกษณะตางๆ เชน เกดการจายและรบกระแสใหซงกนและกนทาใหเกดสญญาณกระแสสลบตกครอมวงจรขน เมอวงจรไดรบแรงดนกระแสตรงจะเกดการตอตานและยอมใหกระแสสลบบางความถผานเปนตน จากคณสมบตเชนนจงสามารถนาวงจรเรโซแนนซไปใชเปนจดสรางความถใหกบวงจรออสซลเลเตอร นามาใชสาหรบเลอกใหสญญาณทตองการผานใชเปนวงจรกนหรอจากดสญญาณทไมตองการ วงจรเรโซแนนซมอย 2 ชนด พจารณาจากลกษณะการตอรวมกนระหวางขดลวดกบคาปาซเตอร ถาคาปาซเตอรและขดลวดตอรวมกนแบบอนดบ เรยกวาวงจรเรโ ซแนนซแบบอนดบ (Series Resonance Circuit) และถาตอขนานกนเรยกวาวงจรเรโซแนนซแบบขนาน (Parallel Resonance Circuit) จะเลอกใชวงจรเรโซแนนซแบบขนาน จงไดมงเนนทางดานทฤษฎวงจรเรโซแนนซแบบขนานเพยงอยางเดยว

รปท 2.5 วงจรเรโซแนนซแบบขนาน

2.2.1 การจายแรงดนกระแสสลบใหกบวงจรเรโซแนนซ   วงจรเรโ ซแนนซซงประกอบดวยคาปาซเตอรและขดลวดเหนยวนา ซงมผลตอไฟกระแสสลบตรงกนขามกน คอ คาปาซเตอรจะมคาความตานทานตอไฟกระแสสลบในแบบเปน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

6

สดสวนผกผนตอความถ คอถาความถสงจะผานคาปาซเตอรไดด โ ดยคาความตานทานตอกระแสสลบของคอนเดนเซอร (X ) จะลดลง แตถาความถตาจะผานคาปาซเตอรไดนอย เพราะคาคอนเดนเซอร (X ) จะสง และถาเปนไฟตรงกจะผานคาปาซเตอรไมไดเลย อตราคาความตานทานตอไฟกระแสสลบของคอนเดนเซอร (X ) แสดงใหเหนไดตามสตร

X = (2.1)

โดยหนวยของ X จะมคาเปนโอหม f คอความถของกระแสสลบทผานคาปาซเตอร มหนวยเปนเฮรตซ C คอ คาคาปาซเตอรมหนวยเปนฟารด สาหรบขดลวดเหนยวนานน จะมคณสมบตตานไฟกระแสสลบในตรงกนขามกบคาปาซเตอรคอสดสวนโ ดนตรงตอความถของไฟกระแสสลบปอนผาน ถาไฟกระแสสลบมความถสงขดลวดจะมคาความตานทานไฟกระแสสลบ X มาก และถาไฟกระแสสลบมความถตา คาความตานทานตอไฟกระแสสลบของขดลวดกจะนอย ถาจายไฟกระแสตรงใหผานขดลวด จะไมมคาหนวงเหนยวกระแสเลยนอกจากคาความตานทานปกตของขดลวดเทานน คาความสมพนธระหวางความตานทานไฟกระแสสลบของขดลวดทมตอไฟกระแสสลบคาความถตางๆจะแสดงไดดงสตร

X = 2πfL  (2.2)

โดย X จะมหนวยเปนโอหม f คอคาความถของไฟฟากระแสสลบทมหนวยเปนเฮรตซ L คอ คาขดลวดเหนยวนามหนวยเปนเฮนร จากคณสมบตขางตนจะเหนวาคาความตานทานของขดลวดเหนยวนาและคาปาซเตอรทมตอไฟกระแสสลบความถตางๆนนจะมคาไมเทากน เมอจายไฟกระแสสลบใหกบวงจรเรโซแนนซ จะเกดผลอยางไรนนขนอยกบลกษณะของวงจรเรโซแนนซวาเปนอนดบหรอขนาน แตผลทเหมอนกนคอ ถาความถสง คา X จะมากและ Xจะนอยและถาความถตา X จะนอยและ X จะมาก ซงวงจรจะแสดงคารแอคแตนซของ C และ L ออกมาดงในรปท... คาของX และ X จะสวนทางกน ดงนนถาความถของไฟกระแสสลบทเขามาทา

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

7

ให X และ X มคาเทากน คารแอกแตนซจะหกลางกนหมดไป จงเหลอแตเฉพาะคาความตานทานกระแสเทานนปรากฏอยในวงจรความถททาใหเกดผลดงกลาวเรยกวา ความถเรโซแนนซ f

รปท 2.6 ผลของ L และ C ทมผลตอสญญาณกระแสสลบความถตางๆ คาความถทวงจรเรโซแนนซสรางขนซงเรยกวา ความถเรโซแนนซน จะขนอยกบคาของคาพาซเตอรและขดลวดทตอประกบอยในวงจรเรโซแนนซน โดยสามารถคานวณหาคาความถไดดงตอไปน

f = √

    (2.3)

f คอคาความถเรโซแนนซทวงจรสรางขน มหนวยเปนเฮรตซ ตอวนาท Lคอคาของขดลวดทตออยในวงจรมหนวยเปนเฮนร(H) ถาหนวยเลกกวา เชน ไมโครเฮนรหรอมลลเฮนรตองทาใหเปนเฮนรเสยกอนจงจะนามาคานวณได C คอคาคาพาซเตอรทตออยในวงจร มหนวยเปนฟารด (F) ถามคาตากวาน เชน พโกฟารด ,นาโนฟารด หรอไมโครฟารด 

รปท 2.7 รปคลนและขนาดของสญญาณความถกระแสสลบทตกครอมวงจรเรโซแนนซ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

8

2.2.2 ผลของวงจรเรโซแนนซแบบขนานทมผลตอสญญาณกระแสสลบ เมอสญญาณกระแสสลบปอนเขามา (อนพต :Input) มความถตากวาคาความถเรโซแนนซของวงจร(f )X จะนอยกวา X เปรยบเสมอน C เปดวงจร คาแรงดนตกครอม L ขณะน นจะนอยเนองจาก X ตา เมอความถตาวงจรจงแสดงคณสมบตของขดลวด ทาใหเฟสของแรงดนทตกครอมจงจรเรวกวาเฟสของกระแสทไหลผานวงจร

เมอความถของสญญาณกระแสสลบทปอนเขามาสงกวาคาความถเรโซแนนซของวงจร (f ) คาของX จะนอยกวา X ขณะนนเหมอนเปดจงจร แรงดนทตกครอม C ขณะนนจะมคาตาเพราะ C ลดคาความตานทานตาลงเมอความถสง วงจรจงแสดงคณสมบตของคาปาซเตอรทาใหเฟสของกระแสทไหลในวงจรเรวกวาเฟสของแรงดนทตกครอมวงจร

ถาความถของสญญาณทปอนเขามามคาเทากบความถเรโซแนนซของวงจร (f ) คาของ X จะเทากบ X จงจรจะไมมคารแอกแตนซเปรยบเหมอนมแตเพยงตวตานทานตออยในวงจรเทานน ซงคาความตานทานสงทาใหกระแสไหลผานวงจรไดนอยทสด โดยเฟสของกระแสทไหลผานวงจรเฟสของแรงดนทตกครอมวงจรจะตรงกน (เนองจากวงจรไมแสดงคารแอกแตนซ) (f )X จะมคาตาแตX มคาสง กระแสไหลผานวงจรไดนอย และแรงดนตกครอมวงจรสงวงจรแสดงคา X ทาใหกระแสทไหลในวงจรมเฟสเรวกวาแรงดนทตกครอมวงจรเมอสญญาณอน

รปท 2.8 ผลของวงจรเรโซแนนซแบบขนานทมตอสญญาณกระแสสลบ

2.2.3แฟกเตอรคณภาพของวงจรเรโซแนนซแบบขนาน แฟกเตอรคณภาพของวงจรเรโซแนนซแบบขนาน Q เปนสงทแสดงถงคณสมบตของวงจร RLC ตอขนานในวงจรไฟกระแสสลบขณะเรโซแนนซ วาเกดกระแสไหลผานตวเหนยวนาและตวเกบประจไดมากนอยเพยงใด ซงมผลตอความตานทานในวงจรเรโซแนนซ คาแฟกเตอร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

9

คณภาพของวงจรเรโ ซแนนซแบบขนาน Q ทจดเรโ ซแนนซเปนอตราสวนของกาลงไฟฟาตอบสนอง P หารดวยกาลงไฟฟาเฉลย (P) เขยนเปนสมการไดเปน

Q /

/     (2.4)

ทจดเรโซแนนซคา Qpทเกดขนในตวเหนยวนาจะเทากบทเกดขนในตวเกบประจเขยนเปนสมการไดเปน

Q (2.5)

หรอ

Q 2πf CR(2.6) เมอ Q =คาคณภาพของวงจรขนานทจดเรโซแนนซ  R=ผลรวมความตานทานของวงจรหนวยโอหม L=ความเหนยวนาในวงจรหนวยเฮนร C=ความจในวงจรหนวย ฟารด f =ความถเรโซแนนซ หนวย เฮรตซ 2.3 วสดตวนาทมผลตอสนามแมเหลกไฟฟา ตวนาไฟฟา (Conductor) คอสสารวตถวสดหรออปกรณทสามารถยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไดงายหรอวตถทมความตานทานตาไดแก ทองแดง อลมเนยม ทอง และเงนซงเปนตวนาไฟฟาทดทสดแตในสายไฟทวไปจะใชทองแดงเปนตวนาเพราะตวนาททาจากจะเงนมราคาแพง ฉนวนไฟฟา(Insulator) คอสสารวตถวสดหรออปกรณทไมสามารถยอมใหกระแสไฟฟาไหลผานไปไดหรอตานการไหลของกระแสไฟฟาไมใหผานไปไดไดแก ไมแหง พลาสตก ยาง แกวและกระดาษแหง เปนตน ตารางท 2.1 แสดงตวนาไฟฟาและฉนวนไฟฟาบางชนด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

10

ตวนาไฟฟา(เรยงลาดบจากตวนาไฟฟาทดทสดไป

ตามลาดบ)

พวกกงตวนาไฟฟาและกงฉนวนไฟฟา (เรยงลาดบจากความเปนตวนาไฟฟามากไป

นอย)

ฉนวนไฟฟา (เรยงลาดบไปหาฉนวนไฟฟาทดทสง)

1.เงน 2. ทองแดง 3. ทองคา 4. อะลมเนยม 5. สงกะส 6. พลาตนม 7. เหลก 8. ปรอท 9. แทงถาน 10. สารละลายดางและเกลอ 11. นาธรรมดา 12. รางกาย

1. ผาลนน 2. ผาฝายหรอสาล 3. ไม 4. หนออน 5. กระดาษ 6. งาชาง

1. นาบรสทธ 2. นามนตางๆ 3. กระเบองเคลอบ 4. ขนสตว 5. ไหม 6. กามะถน 7. ยางGutta-percha 8. เชลแลก 9. ครง

วตถทเปนโลหะหรอมสวนผสมของโลหะทาใหสนามแมเหลกไมสามารถทะลผานได ทา

ใหเกดการสะทอนกลบภาชนะทใชตองคอภาชนะนนตองไมมสวนผสมของโลหะแมแตเลกนอย

เชนภาชนะขลบเงนขลบทอง เปนตนไมสามารถทะลผานวตถทเปนโลหะไดทาใหเกดการสะทอน

กลบการสะทอนการสงผานและการดดซบ (Reflection, Transmission and Absorption) เมอคลน

ระนาบเคลอนทมาตกกระทบกบวสดคลนหรอพลงงานสวนหนงจะสะทอนกลบและอกสวนหนง

จะสงผานเขาภายในวสดสาหรบคลนระนาบทสนามไฟฟาขนานกบพนผวและทตกกระทบทามมθ

กบแนวดงคลนททะลผานจะหกเหทามมφกบแนวดงซงอธบายไดโดยกฎของสเนลล 

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

11

รปท 2.9 คลนทสะทอนกลบและคลนทสงผานบรเวณผว

ในการสงจายพลงงานไฟฟาไรสายนจะตองมทงภาครบและภาคสง เพอทจะสงจายพลงงานไฟฟาผานอากาศได โดยทจะมการสงอยในรปแบบของคลนสนามแมเหลกไฟฟาผานอากาศจากภาคสงไปยงภาครบทมขดลวดรอรบอยเพอทจะไดพลงงานออกมาตามทตองการจากการศกษาเพมเตมทจะพฒนาการถายโอนพลงงานไฟฟาใหมประสทธภาพมากขน จงมการศกษาในเรองการสะทอนสนามแมเหลกและการบมสนามแมเหลกใหไปตามทศทางหรอไปตามวสดอปกรณทเลอกใช  

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

12

บทท 3 วธการดาเนนงาน

การพฒนาการถายโอนพลงงานไฟฟาแบบเหนยวนาสาหรบระบบสองสวางน จากทฤษฎของบทท 2 จะใชหลกการเหนยวนาสนามแมเหลกไฟฟาผานทางอากาศแบบเรโซเนนซซงมความเกยวของกบคลนและสนามแมเหลกไฟฟาในการสงจายพลงงานไฟฟาผานทางอากาศน จะมหลกการทางานแบงเปน 2 ภาค คอ ภาคสงจายพลงงานไฟฟาโดยใชหลกการนากระแสไฟฟาจากแหลงจายมาแปลงใหเปนสญญาณคลนแมเหลกความถสง และภาครบพลงงานไฟฟาโดยใชหลกการรบสญญาณคลนแมเหลกมาเปลยนเปนพลงงานไฟฟาเพอนาไปใชงานกบอปกรณไฟฟาทตองการ การออกแบบเครองโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศโดยใชหลกการเหนยวนาน จะตองทาการศกษาทางดานทฤษฎ และนาทฤษฎทไดศกษามานนมาออกแบบแบงออกเปนสวนตางๆ ดงน 3.1 การออกแบบวงจรสรางความถ

วงจรความถเปนตวจายกระไฟฟาสลบความถสงใหกบวงจรเรโซแนนซทางดานภาคสงทเปนตวสรางสนามแมเหลกความถสงเพอกระจายสนามแมเหลกทมความถสงไปในอากาศ หลกการทางานของวงจรสรางความถสง ทางานโดยใชมอสเฟตทาหนาทเปนสวตซ S1 และ S2 จะเปดวงจรและปดวงจรสลบสถานะกน โดยความถในการเปดและปดของสวตซนนถกควบคมโดยคาปาซเตอรเปนตวชารต ดสชารต ใหไดความถเทากบหรอใกลเคยงกบความถเรโซแนนซ ตวเหนยวนา (L1 และ L2) ทาหนาทรวมกบสวตซ S1 และ S2 เสมอนเปนแหลงจายกระแสสลบความถสงใหกบวงจรเรโซแนนซ และ L1, L2 ทาหนาทแบงกระแสไฟฟาดซ เพอจายใหกบสวตซ S1 และ S2 คาอนดกแตนซของ L1 และ L2 ควรมคาเทากน เพอทจะแบงกระแสใหไหลผาน L1 และ L2 เทากน และเพอเปนการสมมาตรของแรงดนของเอาพตนนเอง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

13

รปท 3.1 วงจรสรางความถ 1.7 เมกะเฮรตซ

3.2 การออกแบบวงจรเรโซแนนซ การออกแบบวงจรเรโซแนนซจะตองนาเอาความถ 1.7 เมกะเฮรตซมาทาการคานวณเพอหาคาเรโซแนนซจากสมการท (2.3 )

f 12π LC

2πf 1LC

√LC 12πfr

∴ LC (3.1)

ทาการหาสมการในการหาคาของคาปาซเตอรทอยในวงจรความถเรโซแนนซ จากสมการท (3.1)

C 1

4π2f2L (3.2)

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

14

จากสมการท (3.2) กาหนดใหคา L เปนคาคงทเทากบ 205 นาโนเฮนรและความถ เรโซแนนซเทากบ 1.7 เมกะเฮรตซจะไดสมการ

C1

4π2 1.7x1062

168x10 9

จะไดคา Cเทากบ 54 นาโนฟารด

รปท 3.2 วงจรเรโซแนนซ

3.3 การออกแบบตวสง ตวรบและฐาน การออกแบบตวรบและตวสงน จะใชทอทองแดงขนาด เสนผานศนยกลาง 6มลลเมตรมาดดใหเปนวงกลม มขนาดเสนผานศนยกลาง 210 มลลเมตรจานวน 1 รอบ จะไดคา L ทมคา 205 นาโนฟารดตามทคานวณไดในวงจรเรโซแนนซ เหตผลทใชทอทองแดงแทนขดลวดทองแดงเพราะ การใชทอทองแดงนจะมขนาดพนทผวมากกวาขดลวดทองแดงทคา L มคาเทากนนนเองแสดงในรปท 3.3, 3.4 และ 3.5 ตวฉากสะทอนเปนอลมเนยมมรปรางคลายจานดาวเทยม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

15

รปท 3.3 ฐานของตวรบและตวสง

รปท 3.4 การออกแบบตวสง รปท 3.5 การออกแบบตวรบ 3.4 การออกแบบกลองใสวงจร การออกแบบกลองใสวงจรสรางความถเรโซแนนซนน จะตองคานงถงขนาดของแผนลายวงจรและขนาดตางๆของอปกรณ โดยเฉพาะขนาดของแหลงจายไฟดซทมขนาดใหญทสด ซงจะมการออกแบบดงน ความกวางของกลอง จะไดมาจากขนาดของแผนลายวงจรทมขนาดความยาว 15 เซนตเมตร ขนาดความกวาง 7 เซนตเมตร และขนาดของแหลงจายไฟฟา มขนาดความยาว 15 เซนตเมตรความ

0.6 cm

21cm

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

16

ยาว 10 เซนตเมตร จงไดทาการเผอขนาดออกไปอก 2-4 เซนตเมตรรอบตวอปกรณโดยประมาณ ดงนนความยาวของกลองจงมขนาด 25 เซนตเมตรความกวางขนาด 25 เซนตเมตร ความสงของกลอง จะไดมาจากขนาดความสงของอปกรณอเลกทรอนกสทอยในกลองและการจดวางทดเหมาะสม ขารองวงจรทมขนาด 5 เซนตเมตร และไดทาการเผอขนาดออกไปอก 5 เซนตเมตร กลองจงมความสง 10 เซนตเมตร

รปท 3.6 การออกแบบกลองวงจรเรโซแนนซ 3.5 การออกแบบราง

การออกแบบรางในการใสตวรบและตวสงน ตองคานงถงความกวางของฐานตวรบและตว

สง คานงถงขอบเขตระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา ขอบเขตในการโอนถายพลงงานไฟฟา

30 เซนตเมตร แตฐานของตวรบและตวสงมขนาดความกวาง 15เซนตเมตรจงไดทาการเพอระยะทาง

เพมไปอก 30 เซนตเมตร เปน 60 เซนตเมตรจงไดออกแบบรางทมขนาดความกวาง15.5 เซนตเมตร

และความยาวทมขนาด60 เซนตเมตรดงแสดงในรปท 3.7

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

17

รปท 3.7 การออกแบบราง

3.6 การจดหาวสดอปกรณ เมอไดทาการออกแบบวงจรสรางความถเรโซแนนซเปนทเรยบรอยแลว กนาวงจรทออกแบบนนมาทาการออกแบบลายวงจรและนาแผนลายวงจรไปกดใหไดลายวงจรตามทออกแบบไว แผนลายวงจรจะแบงออกเปนสองแผน คอแผนแรกจะเปนวงจรสรางความถเรโซแนนซรวมอยกบวงจรเรโซแนนซทางภาคสง และแผนทสองจะเปนวงจรทางดานภาครบของวงจรเรโซแนนซ ดงแสดงในรปท 3.8

รปท 3.8 แผนลายวงจร

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

18

อปกรณอเลกทรอนกสทแสดงในรปท 3.9 คออปกรณอเลกทรอนกสทอยในวงจรสรางความถสงและวงจรเรโซแนนซทไดออกแบบไว

รปท 3.9 อปกรณอเลกทรอนกสตางๆทอยในวงจร

แหลงจายไฟฟาดซ 12โวลต ทาการจดหามาเพอเปนแหลงจายไฟใหกบวงจรทางดานอนพต ทสามารถปรบเปลยนแรงดนไดตามตองการ ดงแสดงในรปท 3.10

รปท 3.10แหลงจายไฟดซ 12โวลต

ทอทองแดงจะทาหนาทเปรยบเสมอนขดลวดในวงจรเรโซแนนซ ทาหนาทกระจายคลนสนามแมเหลกภายในอากาศดงแสดงในรปท 3.11

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

19

รปท 3.11 ทอทองแดง

แผนอะครลกจะนามาเลอยเผอทจะประกอบเปนกลองใสวงจรสรางความถเรโซแนนซและรางแสดงระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศตามทไดออกแบบไว ดงแสดงในรปท 3.12

รปท 3.12 แผนอะครลก

3.7 การตดตงอปกรณตาง ๆทาการจดวางตาแหนงอปกรณอเลกทรอนกสลงในแผนลายวงจรในเรยบรอยและสวยงาม

ดงรปและ ทาการบดกรอปกรณอเลกทรอนกสตามวงจรความถทหามาไดตามในขนตอนการออกแบบ และทาการตดตวระบายความรอนใหกบมอสเฟสเพอระบายความรอน เพราะในวงจรน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

20

มอสเฟสจะเปนตวสาคญในการทรกทาใหเกดเปนแรงดนกระแสสลบความถสงดงแสดงในรปท 3.13

รปท 3.13 การตออปกรณอเลกทรอนกสลงแผนปรน

เมอสรางวงจรสรางความถเรโซแนนซเรยบรอยแลว กมาถงขนตอนการทากลองเพอใสวงจรสรางความถเรโซแนนซ จะนาเอาแผนอะครลกมาวดใหไดระยะความกวางและความยาวตามทไดออกแบบไว เมอวนไดระยะทตองการแลวกอนามาเลอยและตดกาวใหเปนกลองตามทตองการ

รปท 3.14 กลองวงจรความถ

การสรางตวรบพลงงานสนามแมเหลก จะนาเอาทอทองแดงทไดจดเตรยมไวมาดดใหอยใน

รปลกษณะวงกลมเพอเปนการรบสนามแมเหลกไดดตามทไดออกแบบไว และทาการบดกรสายไฟใหตดอยกบปลายทอทองแดงทงสองดาน เพอทจะนามาตอในวงจรสรางความถเรโซแนนซ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

21

รปท 3.15 ทอทองแดงททาเปนตวสง

การสรางตวรบพลงงานสนามแมเหลก จะนาเอาทอทองแดงทไดจดเตรยมไวมาดดใหอยใน

รปลกษณะวงกลมเพอเปนการรบสนามแมเหลกไดดตามทไดออกแบบไว และทาการบดกรสายไฟใหตดอยกบปลายทอทองแดงทงสองดาน เพอเปนขนทจะนามาตอในวงจรเรโซแนนซ และเมอทาการดดและตอสายไฟเรยบรอยแลวนาทอทองแดงมายดตดกบฐานทไดเตรยมไว และนาคาปาซเตอรและหลอดไดโอดเปลงแสงมาวางลงแผนวงจรทางดานภาครบของวงจรเรโซแนนซ ทาการบดกรอปกรณเขาดวยกนตามวงจรทไดออกแบบไว เมอไดสรางวงจรทางภาครบเสรจเรยบรอยกอนามาตอเขากบทอทองแดงทางดานรบ ดงแสดงในรปท 3.16

รปท 3.16 ทอทองแดงททาเปนตวรบ

มาถงขนตอนในการสรางรางเพอเปนตววางตาแหนงของตวสง ตวรบ และบอกถงระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนา จะดาเนนการสรางโดยการนาเอาแผน

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

22

อะครลคทจดเตรยมไวมาเลอยใหไดตามขนาดทออกแบบไว เมอทาการเลอยแผนอะครลคเรยบรอยแลว กนาเอาแผนอะครลคนนมาประกอบใหเปนรปรางตามแบบโดยการนาเอากราวดตามเปนตวยดแผนอะครลคแตละแผนเขาดวยกน จงไดรางออกมา ดงแสดงในรปท 3.17

รปท 3.17 ประกอบราง

เมอทาการดาเนนการสรางชนสวนตางๆเปนทเรยบรอยแลว กจะนาเอาชนสวนตางๆนมาประกอบเขาดวยกน ตอสายไฟแตละจดใหเรยบรอยกจะไดเครองโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาตามแสดงในรปท 3.18

รปท 3.18 การประกอบชนสวนททกอยางเขาดวยกน 3.8การทดลองขนตน

หลกการทางานของเครองโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาสาหรบระบบสองสวาง สามารถแบงออกไดเปน 2 ภาคใหญๆ คอ ภาคสงและภาครบ

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

23

3.8.1 ภาคสง แบงออกไดเปน 2 ระบบ ดงน 1. ระบบสรางความถสง มหนาทแปลงสญญาณไฟฟากระแสตรง ให เปนสญญาณไฟฟากระแสสลบความถสงโดยการจายไฟฟากระแสตรง12 โวลตใหกบวงจรสรางความถสง และวงจรสรางความถสงจะมคาปาซเตอรเปนตวชารต ดสชารต เพอนาไปสรางสญญาณไฟในการสงงานใหกบมอสเฟตในยานความถสงท 1.7 เมกะเฮรตซ ซงการทางานท งหมดทาใหเกดสญญาณไฟฟากระแสสลบความถสงขนมา เพอนาไปใชในวงจรเรโซแนนซ

รปท 3.19 วงจรสรางความถ 1.7เมกะเฮรตซ

2. วงจรเรโซแนนซ ภาคสงทาหนาทเปนตวสรางสนามแมเหลกในอากาศ โดยการ

เปลยนพลงงานไฟฟากระแสสลบทมความถสงเปนพลงงานสนามแมเหลกทมความถสง เพอสรางสนามแมเลกทมความถสงกระจายไปในอากาศ

รปท 3.20 วงจรเรโซแนนซภาคสง

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

24

3.8.2 ภาครบ เปนวงจรเรโซแนนซภาครบ ทาหนาเปนตวเหนยวนาสนามแมเหลกทกระจายอยในอากาศ

ทมความถสงมาเปนพลงงานไฟฟาเพอไปใชงานกบหลอดไดโ อดเปลงแสงเมอทาการประกอบตดตงอปกรณตางๆ เสรจเรยบรอยแลวกนาเอาเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศมาทาการทดลองโดยทาการจายใหกบวงจรสรางความถทแรงดน 12 โวลตดซกระแส 0.7แอมแปรและทาการตอวงจรความถเขากบวงจรเรโซแนนซ เพอทจะทดลองวามคลนสนามแมเหลกออกมาภายในอากาศหรอไมและหลอดไดโอดเปลงแสงตดหรอไม

รปท 3.21 วงจรเรโซแนนซภาครบ

รปท 3.22 การทดลองขนตนทระยะความหาง 30เซนตเมตร

เมอไดทาการทดลองแลวนน ผลทไดคอสามารถสรางสนามแมเหลกไฟฟาเกดขนภายในอากาศไดจรง และสามารถทาใหหลอดไดโอดเปลงแสงตดไดจรงตามจดประสงคทตองการ  

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

25

บทท 4

ผลการดาเนนงาน

ในขนตอนและวธการดาเนนงานในชนสวนตางๆทไดนาเสนอไปแลวในบทท 3 เมอไดนาชนสวนตางๆมาประกอบเขาดวยกนเรยบรอยแลวกจะไดเครองการถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนา และทาการทดลอง ทาการวดสญญาณคาแรงดน ทไดจากทางดานตวสงและทางดานตวรบ เพอมาเปรยบเทยบแรงดนทได โดยการทดลองจะแบงออกเปน 2 ตอน คอการทดลองเมอไมมโหลดและเมอมโหลด และแตละตอนจะแบงออกเปน 7 ครง ซงแตละครงจะทดลองในระยะทางทหางออกไปในทกๆระยะ 5 เซนตเมตรดงน

รปท 4.1 เครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนา 4.1 การทดลองเมอไมมโหลด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

26

4.1.1 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 1 ทระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ แสดงตวอยางรปสญญาณคาแรงดนรปท 4.2 ถงรปท 4.9 คาทไดบนทกลงในตารางท 4.1 ตารางท 4.1 การทดลองครงท 1 ระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 10เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ

แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 28.5 29.5

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 15.1 15.7

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 10.5 14.4

รปท 4.2 การถายโอนพลงงานไฟฟาท 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดไมมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

27

รปท 4.3 สญญาณแรงดนดซทางดานอนพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดไมมชดบม

รปท 4.4สญญาณแรงดนดซทางดานเอาตพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดไมมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

28

รปท 4.5สญญาณแรงดนเหนยวนาทางดานตวสงในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดไมมชดบม

รปท 4.6 การถายโอนพลงงานไฟฟาท 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

29

รปท 4.7 สญญาณแรงดนดซทางดานอนพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดมชดบม

รปท 4.8 สญญาณแรงดนดซทางดานเอาตพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

30

รปท 4.9 สญญาณแรงดนเหนยวนาทางดานตวสงในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอไมมโหลดมชดบม

4.1.2 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท2 ทระยะทาง 15 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบคาทไดบนทกลงในตารางท 4.2 ตารางท 4.2 การทดลองครงท 2 ระยะทาง 15 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 15เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ

แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 25.8 29.0

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 13.3 14.9

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 9.6 10.5

4.1.3 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 3 ทระยะทาง 20 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

31

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.3 ตารางท 4.3 การทดลองครงท 3 ระยะทาง 20 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 20เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ

แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 23.8 26.6

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 10.5 13.2

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 7.4 9.1

4.1.4 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 4 ท

ระยะทาง 25 เซนตเมตรเมอไมมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.4

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

32

ตารางท 4.4 การทดลองครงท 4 ระยะทาง 25 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 25เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 22.2 23.8

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 7.8 9.8

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 4.1 7.4

4.1.5 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 5 ท

ระยะทาง 30 เซนตเมตรเมอไมมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.5 ตารางท 4.5การทดลองครงท5 ระยะทาง 30 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 30เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 20.6 22.2

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 5.4 7.7

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 3.2 4.8

4.1.6 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 6 ท

ระยะทาง 50เซนตเมตรเมอไมมโหลด

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

33

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบคาทไดบนทกลงในตารางท 4.6 ตารางท 4.6 การทดลองครงท 6 ระยะทาง 50 เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 50เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ

แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 19.6 20.3

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 1.8 2.3

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 0.2 1.7

4.1.7 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 7 ท

ระยะทาง 70เซนตเมตรเมอไมมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบคาทไดบนทกลงในตารางท 4.7

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

34

ตารางท 4.7การทดลองครงท 7 ระยะทาง 70เซนตเมตรเมอไมมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 70เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แรงดนทางดานดซ

แรงดนทางดานอนพต(โวลตดซ) 12.0 12.0

แรงดนทางดานเอาตพต(โวลตดซ) 0.0 0.0

แรงดนเหนยวนาทางดาน

เอซ

แรงดนทางดานตวสง (โวลตเอซ) 23.0 23.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 1 0.0 0.0

แรงดนทางดานตวรบ (โวลตเอซ) วงท 2 0.0 0.0

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

35

4.2 การทดลองเมอมโหลด 4.2.1 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 1 ท

ระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบแสดงตวอยางรปสญญาณคาแรงดนรปท 4.10 ถงรปท 4.16 คาทไดบนทกลงในตารางท 4.8 ตารางท 4.8การทดลองครงท1 ระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 10เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.4 A 3.2 V 1.2W 0.4 A 3.5 V 1.4 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5A 23.0 V 34.5W 1.5 A 23.0 V 34.5W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.3 A 4.0V 1.2 W 0.3 A 4.3 V 1.2 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.2 A 2.8V 0.5W 0.2 A 2.8V 0.5W

รปท 4.10 การถายโอนพลงงานไฟฟาท 10 เซนตเมตรเมอมโหลดไมมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

36

รปท 4.10 สญญาณแรงดนดซทางดานอนพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลดไมมชดบม

รปท 4.11 สญญาณแรงดนดซทางดานเอาตพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลดไมมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

37

รปท 4.12 สญญาณแรงดนเหนยวนาทางดานตวสงในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลดไมมชดบม

รปท 4.13 การถายโอนพลงงานไฟฟาท 10 เซนตเมตรเมอมโหลดมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

38

รปท 4.14 สญญาณแรงดนดซทางดานอนพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลดมชดบม

รปท 4.15 สญญาณแรงดนดซทางดานเอาตพตในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลดมชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

39

รปท 4.16 สญญาณแรงดนเหนยวนาทางดานตวสงในระยะทาง 10 เซนตเมตรเมอมโหลดมชดบม

4.2.2 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 2 ทระยะทาง 15 เซนตเมตรเมอมโหลด

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.9

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

40

ตารางท 4.9 การทดลองครงท 2 ระยะทาง 15 เซนตเมตรเมอมโหลด ระยะทางในการทดลอง 15

เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.3 A 2.8 V 0.8 W 0.4 A 3.0 V 1.2 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5 A 23.0 V 34.5W 1.5 A 23.0 V 34.5W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.2 A 3.4 V 0.6 W 0.2 A 3.5V 0.7 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.2 A 2.8V 0.5 W 0.2A 2.4V 0.4 W

4.2.3 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 3 ท

ระยะทาง 20 เซนตเมตรเมอมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.10 ตารางท 4.10 การทดลองครงท 3 ระยะทาง 20 เซนตเมตรเมอมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 20เซนตเมตร

ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.2 A 2.7 V 0.5 W 0.4 A 2.8 V 1.1 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5 A 23.0 V 34.5 W 1.5 A 23.0 V 34.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.2 A 3.0 V 0.6 W 0.3 A 2.2 V 0.6 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.1 A 2.6 V 0.2 W 0.2 A 2.6 V 0.5 W

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

41

4.2.4 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 4 ทระยะทาง 25 เซนตเมตรเมอมโหลด

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.11

ตารางท 4.11 การทดลองครงท 4 ระยะทาง 25 เซนตเมตรเมอมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 25 เซนตเมตร

ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.2 A 2.6 V 0.5 W 0.3 A 2.7 V 0.8 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5 A 23.0 V 34.5 W 1.5 A 23.0 V 34.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.2 A 2.8 V 0.5 W 0.2 A 2.9 V 0.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.1 A 2.4 V 0.2 W 0.1 A 2.3 V 0.2 W

4.2.5 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 5 ท

ระยะทาง 30 เซนตเมตรเมอมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.12

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

42

ตารางท 4.12 การทดลองครงท 5 ระยะทาง 30 เซนตเมตรเมอมโหลด ระยะทางในการทดลอง 30

เซนตเมตร ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.2 A 2.5 V 0.5 W 0.3 A 2.6 V 0.7 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5 A 23.0 V 34.5 W 1.5 A 23.0 V 34.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.1 A 2.4 V 0.2 W 0.2 A 2.6 V 0.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.1 A 2.2 V 0.2 W 0.1 A 2.1 V 0.2 W

4.2.6 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 6 ท

ระยะทาง 50 เซนตเมตรเมอมโหลด การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ

1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.13 ตารางท 4.13 การทดลองครงท 6 ระยะทาง 50 เซนตเมตรเมอมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 50 เซนตเมตร

ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.3 A 2.3 V 0.6 W 0.3 A 2.5 V 0.7 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5 A 23.0 V 34.5 W 1.5 A 23.0 V 34.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.1 A 1.3 V 0.1 W 0.1 A 1.5 V 0.1 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.1 A 1.2 V 0.1 W 0.1 A 1.3 V 0.1 W

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

43

4.2.7 การทดลองเครองถายโอนพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนาครงท 7 ทระยะทาง 50 เซนตเมตรเมอมโหลด

การทดลองใชแหลงจายไฟ 12โวลตดซ จายทางดานอนพตใหกบวงจรสรางความถทความถ 1.7 เมกะเฮรตซมกระแส 0.7 แอมแปรและทาการวดสญญาณคาแรงดนทางดานตวสงและทางดานตวรบ คาทไดบนทกลงในตารางท 4.14 ตารางท 4.14 การทดลองครงท 7 ระยะทาง 70 เซนตเมตรเมอมโหลด

ระยะทางในการทดลอง 70 เซนตเมตร

ไมมชดบม มชดบม

แหลงจายอนพตทางดานดซ 0.7 A 12.0 V 8.4 W 0.7 A 12.0 V 8.4 W

โหลดเอาตพตทางดานดซ 0.0 A 0.0 V 0.0 W 0.0 A 0.0 V 0.0 W

คาการเหนยวนาทางดานตวสงเอซ 1.5 A 23.0 V 34.5 W 1.5 A 23.0 V 34.5 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 1

0.0 A 0.0 V 0.0 W 0.0 A 0.0 V 0.0 W

คาการเหนยวนาทางดานตวรบเอซ วงท 2

0.0 A 0.0 V 0.0 W 0.0 A 0.0 V 0.0 W

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

44

4.3 ตารางสรปการทดลอง จากการทดลองเมอไมมโหลดและไมมโหลด ผลทไดจะนามาทาการสรปเปนตารางเพอแสดงคาแรงดนดซ แรงดนเอซ และคากาลงสญเสยทางดานไฟดซ ดงตารางท 4.15 ถง 4.24

ตารางท 4.15แรงดนดซกบระยะทางเมอไมมโหลด ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนา

(เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

แรงดนทางดานตวรบมชดบม

(โวลต)

แรงดนทางดานตวรบไมมชดบม

(โวลต)

10 12.00 29.5 28.5

15 12.00 29.0 25.8

20 12.00 26.6 23.8

25 12.00 23.8 22.2

30 12.00 22.22 20.6

50 12.00 20.3 19.6

70 12.00 0.0 0.0

ตารางท 4.16 แรงดนเอซกบระยะทางเมอไมมโหลด ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศแบบเหนยวนา

(เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตว

สง (โวลต)

แรงดนทางดานตวรบมชด

บม วงท 1

แรงดนทางดานตวรบไมมชดบม วงท 1

แรงดนทางดานตวรบมชดบม วงท 2

แรงดนทางดานตวรบไมมชดบม วงท2

10 23.0 15.7 15.1 14.4 10.5

15 23.0 14.9 13.3 10.5 9.6

20 23.0 13.2 10.5 9.1 7.4

25 23.0 9.8 7.8 7.4 4.1

30 23.0 7.7 5.4 4.8 3.2 50 23.0 2.3 1.8 1.7 0.2 70 23.0 0.0 0.0 0.0 0.0

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

45

ตารางท 4.17 แรงดนดซกบระยะทางเมอมโหลด มชดบม ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา (เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

กระแสทางดานตวสง

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตว

สง (วตต)

แรงดนทางดานตวรบ

(โวลต)

กระแสทางดานตวรบ

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

10 12.0 0.7 8.4 3.5 0.4 1.4

15 12.0 0.7 8.4 3.0 0.4 1.2

20 12.0 0.7 8.4 2.8 0.4 1.1

25 12.0 0.7 8.4 2.7 0.3 0.8

30 12.0 0.7 8.4 2.6 0.3 0.7

50 12.0 0.7 8.4 2.5 0.3 0.7

70 12.0 0.7 8.4 0.0 0.3 0.0

ตารางท 4.18 แรงดนดซกบระยะทางเมอมโหลด ไมมชดบม

ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา (เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

กระแสทางดานตวสง

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตว

สง (วตต)

แรงดนทางดานตวรบ

(โวลต)

กระแสทางดานตวรบ

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

10 12.0 0.7 8.4 3.2 0.4 1.3

15 12.0 0.7 8.4 2.8 0.3 0.8

20 12.0 0.7 8.4 2.7 0.2 0.5

25 12.0 0.7 8.4 2.6 0.2 0.5

30 12.0 0.7 8.4 2.5 0.2 0.5

50 12.0 0.7 8.4 2.3 0.2 0.4

70 12.0 0.7 8.4 0.0 0.2 0.0

ตารางท 4.19 แรงดนเหนยวนาเอซกบระยะทางเมอมโหลด วงท 1 มชดบม

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

46

ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา (เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

กระแสทางดานตวสง

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตว

สง (วตต)

แรงดนทางดานตวรบ

(โวลต)

กระแสทางดานตวรบ

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

10 23.0 1.5 34.5 4.3 0.3 1.3

15 23.0 1.5 34.5 3.5 0.2 0.7

20 23.0 1.5 34.5 2.2 0.3 0.6

25 23.0 1.5 34.5 2.9 0.2 0.5

30 23.0 1.5 34.5 2.6 0.2 0.5

50 23.0 1.5 34.5 1.5 0.1 0.1

70 23.0 1.5 34.5 0.0 0.1 0.0

ตารางท 4.20 แรงดนเหนยวนาเอซกบระยะทางเมอมโหลด วงท 1 ไมมชดบม

ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา (เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

กระแสทางดานตว

สง (แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตว

สง (วตต)

แรงดนทางดานตวรบ

(โวลต)

กระแสทางดานตวรบ

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

10 23.0 1.50 34.5 4.0 0.3 1.2

15 23.0 1.50 34.5 3.4 0.3 1.0

20 23.0 1.50 34.5 3.0 0.2 0.6

25 23.0 1.50 34.5 2.8 0.2 0.5

30 23.0 1.50 34.5 2.4 0.1 0.2

50 23.0 1.50 34.5 1.3 0.1 0.1

70 23.0 1.50 34.5 0.0 0.1 0.0

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

47

ตารางท 4.21 แรงดนเหนยวนาเอซกบระยะทางเมอมโหลด วงท 2 มชดบม ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา (เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

กระแสทางดานตว

สง (แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตว

สง (วตต)

แรงดนทางดานตวรบ

(โวลต)

กระแสทางดานตวรบ

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

10 23.0 1.5 34.5 2.8 0.2 0.5

15 23.0 1.5 34.5 2.4 0.2 0.4

20 23.0 1.5 34.5 2.6 0.1 0.2

25 23.0 1.5 34.5 2.3 0.1 0.2

30 23.0 1.5 34.5 2.1 0.1 0.2

50 23.0 1.5 34.5 1.3 0.1 0.1

70 23.0 1.5 34.5 0.0 0.1 0.0

ตารางท 4.22 แรงดนเหนยวนาเอซกบระยะทางเมอมโหลด วงท 2ไมมชดบม

ระยะทางในการโอนถายพลงงานไฟฟา (เซนตเมตร)

แรงดนทางดานตวสง

(โวลต)

กระแสทางดานตวสง

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตว

สง (วตต)

แรงดนทางดานตวรบ

(โวลต)

กระแสทางดานตวรบ

(แอมแปร)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

10 23.0 1.5 34.5 2.8 0.2 0.5

15 23.0 1.5 34.5 2.8 0.2 0.5

20 23.0 1.5 34.5 2.6 0.2 0.5

25 23.0 1.5 34.5 2.4 0.1 0.2

30 23.0 1.5 34.5 2.2 0.1 0.2

50 23.0 1.5 34.5 1.2 0.1 0.1

70 23.0 1.5 34.5 0.0 0.0 0.0

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

48

ตารางท 4.23คากาลงสญเสยทางดานไฟดซ มชดบม ระยะทางในการโอถาย

(เซนตเมตร) กาลงไฟฟาทางดาน

ตวสง (วตต)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

กาลงไฟฟาสญเสย (วตต)

10 8.4 1.4 7.0

15 8.4 1.2 7.2

20 8.4 1.1 7.3

25 8.4 0.8 7.6

30 8.4 0.7 7.7

50 8.4 0.7 7.7

70 8.4 0.0 8.4

ตารางท 4.24 คากาลงสญเสยทางดานไฟดซ ไมมชดบม

ระยะทางในการโอนถาย

(เซนตเมตร)

กาลงไฟฟาทางดานตวสง (วตต)

กาลงไฟฟาทางดานตวรบ (วตต)

กาลงไฟฟาสญเสย (วตต)

10 8.4 1.3 7.1

15 8.4 0.8 7.6

20 8.4 0.5 7.9

25 8.4 0.5 7.9

30 8.4 0.5 7.9

50 8.4 0.4 8.0

70 8.4 0.0 8.4

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

49

ผลการวเคราะหการพฒนาการถายโอนถายพลงงานไฟฟาผานอากาศโดยใชหลกการเหนยวนา ไดทาการจายแรงดนดซใหกบวงจรความถทมความถ 1.7เมกะเฮรตซกระแส 0.7 แอมแปรทาการวดสญญาณแรงดนจากตวสงและตวรบ ผลทไดจะเหนวาระยะทางมผลตอคาแรงดน คอในระยะทางทใกล คาแรงดนทเหนยวนาจะมคามากและเมอทาการเลอนระยะหางระหวางตวสงกบตวรบ คาแรงดนเหนยวนาทไดจะลดลงตามระยะทางทหางออกไป และเมอทาการนาชดบมมาตดตงคาแรงดนจะมคาเพมขนเลกนอย

สวพ.

มทร.ส

วรรณภ

ม

50

บทท 5 สรป

ผลการทดลองเมอทาการจายแรงดนดซใหกบวงจรความถทมความถ 1.7เมกะเฮรตซกระแส 0.7 แอมแปรทาการวดสญญาณแรงดนจากตวสงและตวรบ ผลทไดจะเหนวาระยะทางมผลตอคาแรงดน คอในระยะทางทใกล คาแรงดนทเหนยวนาจะมคามากและเมอทาการเลอนระยะหางระหวางตวสงกบตวรบ คาแรงดนเหนยวนาทไดจะลดลงตามระยะทางทหางออกไป และเมอทาการนาชดบมมาตดตงคาแรงดนจะมคาเพมขนเลกนอย

จากผลจากการดาเนนงาน และการทดลองการถายโอนกาลงไฟฟาผานอากาศโดยการเหนยวนาสาหรบหลอดแอลอด สามารถโอนถายพลงงานไฟฟาในระยะทางไมนอยกวา30เซนตเมตรและทาใหหลอดแอลอดเปลงแสงไดโดยมการจายไฟจากแหลงจายท12โวลตดซการทางานของเครองแบงออกเปนสองภาค ภาคทหนงคอภาคสง จะมการสรางสญญาณความถจากวงจรความถในระดบ 1.7เมกะเฮรตซและสงสญญาณความถใหกบวงจรเรโซแนนซ เพอสรางสนามแมเหลกทมความถสงใหเกดขนภายในอากาศ และในวงจรเรโซแนนซจะมทอทองแดงหนงวง และมการตดตงชดบมทมวสดทเปนตวสะทอนบงคบทศทาง จากการใชวสดตางๆมาทาการทดลองตองขนอยกบวสดนนๆวามคณสมบตอะไรบางทมผลตอสนามแมเหลก เพอควมคมการเดนทางของสนามแมเหลกทมความถสงออกไปในอากาศ ภาคทสองคอภาครบจะมทอทองแดงอกสองวงทาหนาทเปนตวเหนยวนากบสนามแมเหลกทมความถสงในอากาศ