เครื่องกำเนิดสัญญาณควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์  จัดทำโดยนายปิยะนนท์   ไข่หนู และนายปิยะ    เรืองพุทธ นักศึกษาภาควิชาครุศาสตร์ไฟฟ้า คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม   มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ     โดยมีผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. สมศักดิ์   อรรคทิมากุล หัวหน้าภาควิชาครุศาสตร์ไฟฟ้า  เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา   เพื่อออกแบบและสร้างเครื่องกำเนิดสัญญาณมอดูเลตควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์   เพื่อใช้ในห้องปฏิบัติการ  และการเรียนการสอนของวิชาระบบการสื่อสาร
      วงจรกำเนิดสัญญาณ  ประกอบไปด้วย ภาคเปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะลอก โดยในวงจรเปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นแอนนะลอก  มีอยู่ 4 ชุด คือ ชุดเปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นแอนะล็อก  ไปใช้ในการควบคุมการทำงานของ ออสซิลเลอร์ 2 ชุด และอีก 2 ชุดสำหรับการควบคุมขนาดของสัญญาณ   โดยใช้ไอซีเบอร์ DAC0832 ซึ่ง เป็นไอซีที่เปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นเป็นแอนะลอก 8 บิต วงจรเปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณ แอนะลอกนั้นจะออกแบบมาสองวงจรหลัก คือ D/A # 2, D/A # 4 ซึ่งวงจรทั้งสองมีความแตกต่างกัน   โดยวงจรที่ออกแบบมาในการควบคุมความถี่ในการกำเนิดสัญญาณจะต้องเป็นสัญญาณไฟเป็นลบ   และอีกวงจรที่ควบคุมความถี่ในการกำเนิดสัญญาณจะเป็นไฟช่วงบวกวงจรจะเปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณไฟบวก          ดังนั้นเมื่อต้องการเป็นสัญญาณไฟลบก็สามารถที่ทำได้โดยการต่อวงจรกลับขั้วสัญญาณ  ( Inverting Amplifier) แทนบัฟเฟอร์ที่ขา 8 ขา ของ DACO8
การดำเนินการสร้างควบคุมความถี่ในการกำเนิดสัญญาณควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์   เริ่มจากการศึกษาข้อมูล  และพบว่าทุกอนุภาคของการทำงานของเครื่องจะถูกควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์   และมีภาคส่วนการทำงานอื่นๆ  คือ คีย์บอร์ด  ทำหน้าที่รับคำสั่งจากผู้ใช้ในการเลือกรูปแบบของการมอดูเลต  ขนาดของสัญญาณ ความถี่และรูปคลื่นของสัญญาณ  ความถี่และรูปคลื่นของสัญญาณพาห์
      การทำงานของ DACO8   เป็นไอซีที่เปลี่ยนสัญญาณดิจิตอลเป็นแอนะลอกแบบ 8 บิต   จะต้องมีการโหลดข้อมูลจาก ไมโครคอนโทรลเลอร์สัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณแอนะลอก การกำเนิดสัญญาณ การต่อใช้งาน ICL 8038 เป็นอุปกรณ์ไอซีที่สามารถสร้างรูปคลื่นสัญญาณความถี่ โดยครอบคลุมสัญญาณครบถ้วนตามการใช้งาน พร้อมกับคุณสมบัติของสัญญาณที่สร้างขึ้นบนโครงสร้างอุปกรณ์  ประกอบไปด้วยอุปกรณ์ภายนอก   ความถี่เอ๊าต์พุตสามารถควบคุมได้ย่านความถี่ที่ระบุไว้ คือ 0.001 Hz-300 Hz

       

      การออกแบบวงจรของเครื่องกำเนิดสัญญาณควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์   ใช้ไอซีเป็นตัวกำเนิดสัญญาณ  เมื่อไอซีกำเนิดสัญญาณ  มีลักษณะสัญญาณที่อยู่ในระดับต่ำ   โดยสัญญาณที่จะได้จะมีอยู่ 3 สัญญาณที่ไอซีผลิตออกมา  ได้แก่ สัญญาณไซน์ สัญญาณ  I สัญญาณสี่เหลี่ยม สัญญาณสามเหลี่ยม ส่วนสัญญาณ TTL จะใช้วงจรยกระดับแรงดันสัญญาณสี่เหลี่ยมเดิม  ดังนั้นวงจรก็สามารถที่จะกำเนิดสัญญาณได้ถึง  4 สัญญาณพร้อมกัน ความถี่ที่กำเนิดนั้นขึ้นอยู่กับแรงดันที่เข้ามา เนื่องจากวงจรที่ออกแบบเป็นวงจรกำเนิดสัญญาณ  โดยการควบคุมความถี่ด้วยแรงดัน   เมื่อแรงดันเป็นลบมากความถี่ก็จะสูง ค่าความต้านทาน 100 K?  จะทำการปรับความผิดเพี้ยนของสัญญาณไซน์  และตัวเก็บประจุที่ต่อยอดกับขา 10 ของไอซี  8038 จะทำหน้าที่กำหนดค่าความถี่   ที่สามารถผลิตได้ช่วงที่มีความถี่ต่างๆ   เมื่อชุดกำเนิดความถี่กำเนิดสัญญาณได้แล้ว  จะมีสัญญาณเอาต์พุตออกที่ขา 2 ของไอซี 8038   เป็นสัญญาณคลื่นไซน์ (Sine Wave )   สัญญาณเอาต์พุตที่ขา 3 จะออกเป็นสัญญาณสามเหลี่ยม ( Triangle Wave )   สำหรับสัญญาณดิจิตอลจะนำสัญญาณสี่เหลี่ยมเปรียบกับระดับความดันก่อนจึงจะได้สัญญาณดิจิตอล (Digital Wave )   โดยชุดกำเนิดสัญญาณที่สร้างขึ้นมี 2 ชุด ประกอบไปด้วย ชุดสำหรับความถี่ที่เกิดขึ้นชุดแรกจะกำเนิด และชุดกำเนิดชุดที่ 2 เหมือนกัน   แตกต่างกันที่ความถี่ชุดแรกจะกำเนิดความถี่ที่มีความถี่ต่ำ   ส่วนชุดที่สองจะกำเนิดสัญญาณที่มีความถี่สูง สามารถปรับปรับความถี่ได้จากการใช้ตัวเก็บประจุค่าที่แตกต่างกัน   โดยตัวเก็บประจุน้อยจะสามารถกำเนิดความถี่ที่สูงขึ้น  แล้วส่งสัญญาณไปที่วงจรผสมสัญญาณ (MODULATOR ) เพื่อทำการผสมระหว่างสองความถี่ที่กำเนิดตามเงื่อนไขข้างต้น
     ภาคสวิตซ์เลือกรูปคลื่นสัญญาณข้อมูลข่าวสาร และสัญญาณพาห์ เพื่อเลือกรูปคลื่นของสัญญาณข่าวสารและสัญญาณพาห์ มีหลักในการออกแบบสวิตซ์เป็นการออกแบบที่ใช้ไอซีเบอร์ 4066 ซึ่งเป็นไอซีที่ทำงานเป็นแอนะลอกสวิตซ์   โดยใช้แรงดันในการตัดต่อให้สวิตซ์เลือก    เป็นการต่อใช้งานที่ใช้ในการเลือกสัญญาณของสัญญาณข้อมูลข่าวสาร   กับสัญญาณพาห์ก่อนส่งเข้าชุดมอดูเลต
      หลักในการออกแบบวงจร การออกแบบต้องว่าต้องการสัญญาณแบบใดจะถูกเลือกโดยไมโครคอนโทรลเลอร์   โดยใช้   74139 เป็นตัวถอดรหัสทั้งสองชุด ซึ่งขาที่ถูกเลือกจะส่งสัญญาณ 0 V จะเปลี่ยนเป็น 5 V และจาก 5 V  เป็-5 โดยใช้หลักการของวงจรเปรียบเทียบความดัน   ดังนั้นในหนึ่งชุดก็จะมีสวิตซ์ ON หนึ่งตัว แต่วงจรสวิตซ์เลือกรูปแบบของสัญญาณมีสองชุด      เพื่อเลือกทำการเลือกว่าต้องการสัญญาณรูปแบบใด   สำหรับสัญญาณข่าวสารและพาห์
      การออกแบบวงจรมอดูเลตเป็นการผสมสัญญาณ  ซึ่งรายละเอียดของการผสมสัญญาณประกอบไปด้วย การมอดูเลตเชิงขนาด ( AM) การมอดูเลตความถี่เชิงความถี่  ( FM ) การมอดูเลตเชิงขนาดพัลส์ (PPM ) การมอดูเลตเชิงขนาดดิจิตอล   ( PSK )   การมอดูเลตเชิงความถี่แบบดิจิตอล (FSK )
      การออกแบบวงจรควบคุม  และวงจรสวิตซ์    ทำหน้าที่ ประมวลคำสั่ง รับคำสั่ง และประมวลผล ซึ่งมีภาคที่สำคัญคือ       ภาคไมโครคอนโทรลเลอร์ (Microcontroller )ในภาคนี้มีพอร์ตต่อการใช้งานในแอดเดรสของไมโครคอนโทรลเลอร์ และการนำพอร์ตอินพุต  และเอาต์พุตเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ภายนอก   ส่วนการแสดงผล (LCD)มีหน้าที่เป็นส่วนแสดงผลรูปแบบสัญญาณ ขนาดแรงดันและความถี่ที่รับจากคีย์บอร์ด   โดยใช้ตัวแสดงผลแบบ 16 ตัวอักษร 2 บรรทัด ซึ่งนำมาต่อกับพอร์ต LC ของ ไมโครคอนโทรลเลอร์ การใช้งานในพอร์ตนี้   มีการจัดวงจรในแบบ Memory Map ซึ่งช่วยในการเขียนโปรแกรม นอกจากนี้คือ ภาคคีย์บอร์ด   มีหน้าที่รับข้อมูลของตัวแปรต่างๆ  จากผู้ใช้ไปสั่งงานในระบบ
      ภาคสวิตซ์เลือกรูปแบบการมอดูเลต เมื่อสัญญาณที่ส่งออกมาภาคขยาย  เป็นสัญญาณที่สามารถควบคุมทั้งขนาดและความถี่ของไมโครคอนโทรลเลอร์
     ผลการทดสอบเครื่องกำเนิดสัญญาณควบคุมด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์   สามารถกำเนิดความถี่สัญญาณข่าวสารได้ 500 Hz ถึง 50 Khz ได้สัญญาณ ไซน์ สามเหลี่ยม และสี่เหลี่ยม ซึ่งสามารถใช้ห้องปฏิบัติการ   และประกอบการเรียนการสอนได้เป็นอย่างดี สามารถใช้เป็นชุดสาธิตในการเรียนการสอนวิชาการสื่อสาร   ช่วยให้ผู้เรียนเข้าใจการมอดูเลตมากขึ้น   และสามารถประยุกต์ใช้กับวิชาปฏิบัติการระบบสื่อสาร โดยทดลองให้เห็นถึงการผสมสัญญาณ (มอดูเลต ) มากขึ้น    รวมทั้งเป็นเครื่องต้นแบบในการพัฒนาให้สามารถนำเครื่องไปประยุกต์ใช้ให้เครื่องกำเนิดสัญญาณ
      สอบถามรายละเอียดได้ที่ ภาควิชาครุศาสตร์ไฟฟ้า คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ โทรศัพท์ 0-2585-8540-9 ต่อ 3301 , 3303

     นายบุกเบิก แสงประทุม : สัมภาษณ์ และเขียนข่าว       

                                                                                                                                             

.

 


ӹǹ駷٢ 4914