วิศวฯลาดกระบัง ประดิษฐ์ ระบบตรวจสอบการใช้งานไฟฟ้าภายในอาคาร

10 มีค. 54     650

  ระบบตรวจสอบการใช้งานไฟฟ้าภายในอาคาร
 

ปัจจุบันอาคารใหญ่ๆ มีการใช้งานไฟฟ้าจำนวนมากในหลายจุด เช่น ภายในโรงแรม และอาคารเพื่อให้เช่าเป็นสำนักงานเป็นต้น ซึ่งอาคารเหล่านี้มีปริมาณการใช้ไฟฟ้าจำนวนมากซึ่งบางครั้งอาจเปิดทิ้งไว้ก็ จะสิ้นเปลืองไฟโดยเฉพาะโรงแรมหรือห้องพัก ถ้าผู้พักอาศัยเปิดไฟทิ้งไว้ก็จะสิ้นเปลืองไฟโดยไม่จำเป็น จึงได้มีการพัฒนาระบบคีย์การ์ดขึ้นเพื่อเปิดไฟในจุดที่จัดเตรียมไว้ ในขณะที่ผู้พักอาศัยเข้าห้องพักเท่านั้น เช่น ไฟเครื่องปรับอากาศ ไฟให้แสงสว่างที่จุดต่างๆ เป็นต้น


  วิศวฯลาดกระบัง ประดิษฐ์ ระบบตรวจสอบการใช้งานไฟฟ้าภายในอาคาร
 

ซึ่งถ้าเจ้าของโรงแรมหรืออาคารชุดสามารถตรวจสอบการใช้ไฟฟ้าว่าผู้พักอาศัย ใช้งานไฟฟ้าในเวลาใด จะเกิดประโยชน์ในหลายด้าน เช่น ทราบปริมาณการใช้งานไฟฟ้าในแต่ละห้อง ทำให้เจ้าของอาคารจะรู้ถึงค่าไฟที่ต้องจ่ายในแต่ละเดือนล่วงหน้าและสามารถ จัดการกับการใช้งานฟ้าในแต่ละช่วงเวลาได้อย่างเหมาะสม, ทำให้สามารถจัดการบริการด้านอื่นๆ เช่น เครื่องดื่ม ผ้าเย็น อาหาร ให้กับผู้พักอาศัยได้ตรงเวลาตามความต้องการ ทำให้เกิดความประทับใจอีกทั้งถ้าบันทึกข้อมูลการใช้งานห้องพักของผู้อาศัย ไว้อาจนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านความปลอดภัย โดยไม่ต้องรบกวนผู้พักอาศัยเลย

อีกทั้งการติดตั้งระบบก็มีความสะดวก ประกอบกับได้ออกแบบระบบโดยใช้มาตรฐานในการส่งสัญญาณที่สามารถรองรับการใช้ งานได้ในระยะทางไกลๆ (รองรับระยะทางของสายทั้งหมดประมาณ 1.2 กิโลเมตร) และระบบยังสามารถเพิ่มจำนวนห้งอให้มากขึ้นกว่าที่ได้นำเสนอในการวิจัยนี้ได้ อีก โดยสามารถขนายจำนวนของห้องได้ทั้งหมดประมาณ 128 ห้อง แล้วยังมีความแม่นยำถูกต้องในการส่งสัญญาณตรวจสอบได้อย่างไม่ผิดเพี้ยน

 

  วิศวฯลาดกระบัง ประดิษฐ์ ระบบตรวจสอบการใช้งานไฟฟ้าภายในอาคาร
 

รายละเอียดของโครงการวิจัย

คุณสมบัติ
เป็นการตรวจสอบการใช้งานห้องพักในโรงแรมหรือห้องชุด โดยถ้ามีการเปิดเข้าห้องพักในระบบคีย์การ์ด จะมีการจ่ายไฟให้อุปกรณ์ไฟฟ้าในห้องให้ใช้งาน เช่น หลอดไฟ เครื่องปรับอากาศ เป็นต้น ซึ่งระบบจะมีเครื่องที่ติดไว้ในแต่ละห้องพักเพื่อตรวจสอบไฟฟ้าในจุดนี้ และจะได้แสดงผลขึ้นที่หน้าจอคอมพิวเตอร์ทันทีเมื่อมีการจ่ายไฟเข้าห้องพัก ดโยมีคุณสมบัติโดยสรุปดังนี้

- ระบบรองรับระยะทางของสายทั้งหมดประมาณ 1.2 กิโลเมตร
- รองรับห้องพักทั้งหมดประมาณ 128 ห้องต่อ 1 ชุด (ต่อใช้งานร่วมกันได้หลายชุด)
- มีโปรแกรมบนคอมพิวเตอร์ที่ใช้งานในระบบปฏิบัติการ Windows เพื่อแสดงผลการใช้งานห้องพัก

การติดตั้งและการใช้งาน

โดยถ้าห้องไหนมีการใช้งานจะเป็นหมายเลขห้องถ้าไม่มีการใช้งานจะไม่แสดงสิ่ง ใด หรือถ้ามีการรับ - ส่งข้อมูลผิดพลาดจะแสดงเป็นเครื่องหมาย ? ที่ห้องนั้น

 
การคำนวณและการสร้างตาราง
ส่วนแรก จะเป็นตัวลูก (Client Ch) เพื่อติดตั้งตามห้องพักหรือตามจุดที่ต้องการตรวขจสอบการใช้ไฟฟ้า โดยเมื่อผู้พักอาศัยต้องการเข้าห้องจะใช้คีย์การ์ดเพื่อเป็นกุญแจ, ก็จะมีการเปิดให้ใช้ไฟภายในห้อง ตัวลูกนี้จะรววจเล็คและส่งสัญญาณผ่านสายส่งสัญญาณ โดยใช้ระบบการส่งสัญญาณแบบ Poll and Select ซึ่งจะทำให้ใช้สายไฟน้อยเส้น (ใช้สายสัญญาณเพียง 4 เส้นรวมเลี้ยงวงจรตัวลูกด้วยแล้ว) จึงประหยัดราคาสายสัญญาณและเกิดความสะดวกในการติดตั้งทำให้ติดตั้งได้รวด เร็ว

และได้ใช้ระบบการส่งสัญญาณในมาตรฐาน RS- 485 ในการส่งสัญญาณระหว่าตัวลูกและตัวแม่ (Master) โดยวงจรจะเป็นดังนี้

ขั้นตอนการทำงาน

ขณะที่ห้องไม่มีการใช้ไฟ จะไม่มีความต่างศักดิ์ตกคร่อมตัวไดโอด และไม่มีกระแสไหลเข้า Opto-lsolator (4N25) จะทำให้ทรานซิสเตอร์ภายในอยู่ในโหมด Cutoff จึงเสมือนเปิดวงจร ดังนั้นความต่างศึกดิ์ที่ขา Positive ของออปแอมป์จึงมีค่าเป็น ov เมื่อเปรียบเทียบกับระดับสัญญาณอ้างอิงที่ขา Negative ซึ่งมีค่า 2v แล้วต่ำกว่า และเนื่องจากอปแอมป์ต่อแบบ Positive Feedback จึงทำหน้าที่เป็น Comparator ดังนั้นเอาท์พุทจึงมีค่า ov

ขณะที่ห้องมีการใช้ไฟ จะมีความต่างศักดิ์ตกคร่อมตัวไดโอด D1,D2 จะทำให้ความต่างศักย์ลดลงเหลือเป็น 1.4v ในช่วงไฟบวก ส่วนช่วงไฟลบ D3 จะให้ความต่างศักย์เหลือ -0.7 v และจะมีกระแสไหลเข้า Opto-lsolator ประมาณ 0.4 mA ซึ่งจะทำให้ทรานซิสเตอร์ภายในอยู่ในโหมด Saturate จึงเสมือนปิดวงจร ดังนั้นความต่างศักย์ 5v จะถูกจ่ายให้ R2 และ C1 เพื่อทำให้แรงดันที่กระเพื่อมคงที่มากขึ้น และจะมีค่าแรงดันมากกว่า 2v เมื่อนำเข้าออปแอมป์ที่ทำหน้าที่เป็น Comparator ดังนั้นเอาท์พุทจะมีค่า 5v

เมื่อได้ระดับสัญญาณที่ตรวจสอบการใช้ไฟแล้ว จึงป้อนให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89C2051 เพื่อทำการประมวลผลข้อมูลที่ได้ และส่ง่ข้อมูลติดต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ของบอร์ดแม่ (Master) โดยส่งข้อมูลแบบ Asynchronous ผ่านทาง Serial Port และทำงานแบบ Multiprocessor ซึ่งก่อนที่จะส่งสัญญาณก็นำสัญญาณไปเข้าไอซี MAX487 เพื่อทำให้การส่งสัญญาณเป็นไปตามมาตรฐาน RS-485 ซึ่งรองรับความยาวของสายทั้งระบบได้ประมาณ 2 กิโลเมตร

ส่วนที่สอง เป็นตัวหลักสำหรับตรวจสอบสัญญาณที่ได้ส่งมาจากห้องต่างๆ ว่ามีเครื่องลูกเครื่องไหนตรวจสอบพบการใช้ไฟฟ้าตามห้องบ้าง ก็จะรวบรวม จัดเตรียม และจัดส่งข้อมูลให้คอมพิวเตอร์ เพื่อแสดงผลการใช้งานไฟฟ้าต่อไป

วงจรจะประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์สองตัว ตัวแรกจะติดต่อสัญญาณกับเครื่องลูก (Client) ทุกตัวในแบบ Multiprocessor โดยมีการตรวจสอบแบบ Polling ผ่านทาง Serial Port ซึ่งจะทำให้ใช้สายในการส่งข้อมูลน้อย และเมื่อรับข้อมูลจากเครื่องลูกมาแล้วจะทำการตรวจสอบข้อมูลและส่งต่อให้ ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวที่สอง ไมโครคอนโทรลเลอร์ตัวที่สองก็จะเตรียมข้อมูลส่งแล้วส่งผ่านทาง Serial Port ให้คอมพิวเตอร์ นำข้อมูลไปวิเคราะห์ต่อไป โดยขั้นตอนการตรวจสอบข้อมูลของระบบ สามารถดูได้จากแผนภาพขั้นตอนการทำงานของโปรแกรม

ส่วนที่สาม เป็นส่วนเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และส่วนโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อแสดงผลว่ามีห้องไหนมีการใช้ไฟฟ้าบ้างเพื่อให้เจ้าของอาคารทราบ
โดยใช้การเชื่อมต่อที่พอร์ต COM1 หรือ COM2 ของคอมพิวเตอร์ ในส่วนโปรแกรมใช้ Visual Basic เขียนโปรแกรมเพื่อรับข้อมูลจากพอร์ต COM แล้วตรวจสอบข้อมูลที่ได้รับมา ก่อนจะแสดงผลว่าห้องใดมีคนเข้าใช้ห้องบ้าง

ที่มา : ชงโคสาร ฉบับที่ 1/2549