Level Sensor

อุปกรณ์ส่วนของ Level sensor

R1  คือตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ขนาด 20 kΩ ( ปรับค่าไห้อยู่ที่ 17.5 kΩ )

R2  คือตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ขนาด 10 kΩ ( R2 นี้เป็นตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ชนิด Slide bar , เราจะใช้ ความต้านทานตัวนี้เป็นตัว sensor วัดระดับน้ำ)

R3  คือตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ขนาด 5 kΩ ( ปรับค่าไห้อยู่ที่ 2.5 kΩ )

R4, R5, R6, R7  คือตัวต้านทานขนาด 100 kΩ ,1/4W

R8  คือตัวต้านทานขนาด 250 Ω ,1/4W

U1, U2  คือ IC OP-AMP เบอร์ LM741 

หลักการทำงานของ level sensor

 

ส่วนที่ 1 เป็นส่วนที่เราใช้เป็น sensor ในการวัดระดับน้ำ หลักการของส่วนนี้ก็คือการใช้ตัวต้านทางมาแบ่งแรงดัน โดยเราจะให้ R2 เป็นตัวหลักที่จะเปลี่ยนค่าไปตามระดับความสูงของน้ำโดย output ของส่วนนี้จะอยู่ที่ 1-5 V โดยสามารถคำนวณ ความต้านทานที่ใช้ได้ดังนี้

จาก Output ที่เราต้องการทำไห้เรารู้แรงดันตกคร่อม R2 = 4V.

นอกจากนั้นยังทำไห้เรารู้แรงดันตกคร่อม R3 อีกด้วย เพราะเมื่อ R2 เท่ากับ 0 Ω แรงดันที่ออกจาก R2 ก็จะเท่ากับ 1 V. R3 เลยมีแรงดันตกคร่อมเท่ากับ 1 V. เมื่อเรารู้แรงดันตกคร่อม R2, R3 เราสามารถหาแรงดันตกคร่อม R1 ได้จาก 12V - 1V - 4V  = R1      R1 = 7V.

 

เมื่อเรารู้แรงดันตกคร่อม R1, R2, R3 แล้วเราก็จะสามารถหาความต้านทานของ R1, R2, R3 ได้โดยเรารู้ค่าของ R2 อยู่แล้วว่ามีค่าเท่ากับ 10 kΩ เราก็เอาแรงดันตกคร่อม R2 มาหาร

10 kΩ  จาก I = V/Rเพื่อหากระแสม,ได้ 4/10000 = 0.4 mA. จากนั้นเราก็จะรู้ว่า ความต้านทาน 1 Ω = 0.4 mA.เมื่อเรารู้กระแสรู้แรงดันเราก็สามารถหาความต้านทานได้   แรงดันคร่อมR1เท่ากับ 7 V. ก็จะได้ความต้านทานเท่ากับ 7V / 0.4mA = R1, R1 = 17.5 kΩ  แรงดันคร่อม R3 เท่ากับ 1 V. ก็จะได้ความต้านทานเท่ากับ 1V / 0.4mA = R3, R3 = 2.5 kΩ

ส่วนที่ 2 เป็นส่วนของจงจร Buffer โดยมีอัตราการขยาย 1 เท่า ในส่วนนี้มีไว้เพื่อป้องกันการเกิด loading effect

ส่วนที่ 3 เป็นส่วนของวงจรเปลี่ยนแรงดันเป็นกระแสไฟฟ้าแบบโหลดต่อกราวด์  วงจรขยายความแตกต่างจะใช้ในวงจรแบบโหลดต่อกราวด์เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าไห้โหลด ตัวต้านทาน R4, R5, R6 และ R7 จะมีค่าเท่ากัน จะทำไห้อัตราการขยายเท่ากับ 1 ตัวต้านทาน R8 ต่อระหว่างเอาต์พุตกับโหลด ส่วน R7 จะไม่ต่อลงกราวด์แต่จะต่อด้านบนของโหลด

               

                                                             I_LRs  = e_in – e₁

                                                ที่ e_in = 1 V. I_L = 4 mA.

                                                       ( 4 mA )Rs = 1V – e₁      ************(1)

                                                ที่ e_in = 5 V. I_L = 20 mA

                                                      ( 20 mA )Rs = 5V – e₂   *************(2)

                แทนสมการ 1 : ( 4 mA )Rs = 1V – e₁     ในสมการ 2 : ( 20 mA )Rs = 5V – e₂  

                                                ( 20 mA )Rs    =    4V + ( 4 mA )Rs

                                                ( 16 mA )Rs    =    4V

                                                Rs =  = 250 Ω

                        คำนวณหาค่า R_L ที่จะทำไห้ OP – AMP ทำงานถึงจุดอิ่มตัว

 V_SAT = 13V.

                                                                                               R_L < 

                                                R_L <

                                                R_L <  350 Ω