7.เครื่องกำเนินสัญญาณ

เครื่องกำเนินสัญญาณ

สัญญาณไฟฟ้ากับงานด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งคู่กัน ไม่สามารถแยกจากกันได้ เพราะในการทํางานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นการทำงานที่ต้องเกี่ยวข้องกับไฟฟ้าและสัญญาณ ถ้าหากพิจารณาโดยละเอียด เริ่มต้นจากการจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้วงจร ในแรงดันไฟฟ้าก็ประกอบด้วยสัญญาณรูปไซน์ เมื่อมองไปถึงวงจรของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ บางวงจรทําหน้าที่กำ เนิดสัญญาณไฟฟ้าสลับขึ้นมา เช่น วงจรกำเนิดความถี่ (Oscillator) วงจรกำเนิดสัญญาณพลัซ์ ที่เรียกว่าวงจรมัลติไวเบรเตอร์ (Multi vibrator)เป็นต้น บางวงจรก็เกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกับ สัญญาณ เช่น วงจรขยายเสียง ( Amplifier)วงจรภาครับวิทยุ (R.F. Tuner) ตลอดจนการทำงานของวงจรบางส่วนถูกควบคุมการ ทํางานด้วยสัญญาณไฟฟ้า เป็นต้น

เครื่องกำเนิดสัญญาณ เป็นเครื่องมือวัดและเครื่องมือทดสอบชนิดหนึ่ง ทำหน้าที่เป็นตัวให้กำเนิดสัญญาณชนิดต่างๆขึ้นมา เพื่อใช้ในการทดสอบปรับแต่งและตรวจซ่อมวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องกำ เนิดสัญญาณที่ถูกผลิตขึ้นมาใช้งานถูกเรียกชื่อต่างกัน ตามค่าความถี่และชนิดของสัญญาณที่กำ เนิดขึ้นมา แต่ในที่นี้จะศึกษาเพียง 3 ชนิด ดังนี้ 

​

1. ฟังก์ชั่น เจนเนอร์เรเตอร์ (Function Generator)

2. พัลส์ เจนเนอร์เรเตอร์ (Pulse Generator)

3. สวีฟเจนเนอร์เรเตอร์ (Sweep generator)

​

1. ฟังก์ชั่น เจนเนอร์เรเตอร์ (Function Generator)

ฟังก์ชั่น เจนเนอร์เรเตอร์ หรือ เครื่องกำเนิดสัญญาณหลายแบบเป็นเครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ทํางานได้หลายหน้าที่ 

1) โครงสร้าง ฟังก์ชั่นเจนเนอร์เรเตอร์จะมีวงจรออสซิลเลตที่สามารถสร้างรูป

คลื่นที่แน่นอน แต่ละเครื่องประกอบด้วยส่วนสำคัญ 4 ส่วน ดังรูป (ก) คือ 

(1) วงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งทำหน้าที่กำหนดคาบเวลา (Time period) ให้กับคลื่นหรือ

เรียกว่า มัลติไวเบรเตอร์ หรือตัวกำ เนิดความสั่นสะเทือนแบบต่อเนื่อง

เป็นตัวกำเนิดรูปคลื่นแบบต่างๆนั่นเอง

(2) ตัวสร้างหรือจัดรูปแบบของคลื่น (Wave shaper)

(3) ส่วนโมดูเลเตอร์ ใช้สําหรับสร้างสัญญาณ AM หรือ FM เอาท์พุทบัฟเฟอร์

ของภาคขยาย (Out put buffer amplifier)

2) การนําไปใช้งาน ใช้เป็นเครื่องกำเนิดความถี่ที่สามารถสร้างรูปคลื่นเอ้าท์พุทได้หลายรูปคลื่น

สัญญาณที่กำเนิดขึ้นมานี้ต้องสามารถควบคุมได้ ทั้งการปรับแต่งรูปคลื่น ปรับแต่งความแรงและปรับแต่ง

ความถี่ได้ เพื่อใช้เป็นสัญญาณส่งออกไปยังอุปกรณ์หรือเครื่องมือต่างๆ เพื่อการตรวจสอบ ตรวจซ่อม

ปรับแต่ง หรือวัดเปรียบเทียบค่า โดยถือว่า สัญญาณที่กำเนิดจากเครื่องกำเนิดสัญญาณเป็นสัญญาณมาตรฐาน

หรือสัญญาณอ้างอิง ในการนำไปใชง้านเครื่องกำเนิดสัญญาณไม่ว่า จะเป็นชนิดใดก็ตามควรต้องมีคุณสมบัติ

ในการทํางานและการใช้งานที่เหมือนๆกัน ดังนี้

1. ความถี่ที่ถูกผลิตขึ้นมาต้องมีความคงที่ และสามารถอ่านค่าออกมาได้

2. สัญญาณที่กำเนิดขึ้นมาต้องไม่ผิดเพี้ยน และไม่มีสัญญาณรบกวน

3. สามารถควบคุมความแรงของสัญญาณที่ผลิตขึ้นมาได้ ตั้งแต่ความแรงค่าต่ำๆ จนถึงความแรงค่าสูง ๆ 

3) การเลือกรูปสัญญาณ สามารถผลิตรูปคลื่นสัญญาณเอ้าท์พุทได้หลายชนิดเช่น

รูปคลื่นไซน์ (Sine Wave) รูปคลื่นสามเหลี่ยม ( Triangular wave) รูปคลื่นฟันเลื่อย (Saw tooth Wave)

รูปคลื่นสี่เหลี่ยม (Square Wave) และรูปคลื่นพัลส์ ( Pulse Wave )เป็นต้น ลักษณะรูปคลื่นแบบต่างๆ

4) การปรับความถี่ มีย่านความถี่ใช้งานเริ่มตั้งแต่เศษส่วนของเฮริทซ์ ( Hz) ไปจนถึงหลายร้อยเฮ

ริทซ์(KHz) ฟังก์ชั่นเจนเนอเรเตอร์จากรูป (ข) มีความถี่ เอ้าท์พุทในย่าน 10 เท่า จากค่าต่ำสุด 0.2 Hz ถึง

ค่าสูงสุด 2 MHz 

5) การปรับแต่งความแรงของสัญญาณ จากรูป (ข) ขนาดของสัญญาณด้านเอ้าท์พุทโดยทั่วไปมีค่า

พีคทูพีค (Peak to peak) เป็น 0–20 V และ 0–2 V การควบคุมขนาด สัญญาณ มักทําที่ 0–20 V โดยใช้ปุ่ม

การลดทอน(Attenuation) 20 dB เปลี่ยนเอ้าท์พุทเป็น 0–20 V การเลือกความถี่มีความถูกต้องประมาณ ± 20

% ของค่าเต็มสเกลที่ย่านใดๆ

2. พัลซ์เจลเนอร์เรเตอร์ (Pulse generator)

พลัซ์เจนเนอร์เรเตอร์(Pulse generator) เป็นเครื่องกำเนิดสัญญาณพัลซ์รูปสี่เหลี่ยมหรือเร็กแทนกูน่า (Rectangular) ซึ่งสามารถปรับค่าดิวตี้ ไซเกิ้ลได้ (Duty cycle)

ดิวตี้ไซเกิ้ล (Duty cycle) คืออัตราส่วนระหว่างความกว้างของพลัซ์ หรือช่วงที่มีพัลซ์ต่อคาบเวลาของพัลซ์ (Pulse periode อ่านว่า พัลซ์ พีเรียด) โดยมีการคิดออกมาเป็นเปอร์เซ้นต์(%)ดังรูป 10.10 ค่าดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) สามารถหาได้จากสูตร

โดย Duty cycle หรือดิวตี้ไซเกิ้ล คืออัตราส่วนระหว่างช่วงที่มีพัลซ์ต่อคาบเวลาของพัลซ์

PW ย่อมาจาก Pulse width คือความกว้างของช่วงที่มีพัลซ์ มีหน่วยเป็นวินาทีหรือเซ็กกั่น (Second)

T เป็นอักษรย่อมาจาก พัลซ์พีเรียดไทม์ (Pulse period time) คือหน่วยความกว้างของสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยม 1 ลูก

พัลซ์เจนเนอร์เรเตอร์ สามารถปรับให้รูปคลื่นจากสัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยมหรือไตรแองเกิ้ลเวฟ (Triange wave) เป็นรูปสี่เหลี่ยมจตุรัส หรือสแควร์เวฟ (Square wave) โดยปรับค่า ดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) อยู่ที่ 50 %

พัลฅ์เจนเนอร์เรเตอร์ สามารถปรับค่าดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) ให้มีค่าต่าง ๆ พอสรุปได้ดังนี้

1.รูปสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีค่าดิวตี้ไซเกิล (Duty cycle) มากกว่า 50%

2.รูปสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีค่าดิตี้ไซเกิล (Duty cycle) น้อยกว่า 50%

3.รูปสัญญาณรูปสี่เหลี่ยมที่มีค่าดิวตี้ไซเคิล (Duty cycle) 50%

​

3. สวีฟเจนเนอร์เรเตอร์ (Sweep generator)
 

                สวีฟเจนเนอร์เรเตอร์ (Sweep generator) เป็นเครื่องกำเนิดสัญญาณรูปคลื่นซายน์ (sine wave) ในช่วงคลื่นความถี่วิทยุ หรือเรดิโอ (Radio Frequency) หรืออาร์เอฟ (RF) โดยสามารถเปลี่ยนความถี่ได้สม่ำเสมอตลอดผ่านความถี่ ใช้ในการตรวจสอบหาคุณสมบัติของอุปกรณ์และวงจรต่าง ๆ เช่น วงจรขยายความถี่กลาง หรือไอเอฟ แอมปลิไฟเออร์ ในเครื่องรับวงจรขยายย่านความถี่วิทยุ เป็นต้น

 

ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ
 

-                   ผลิตรูปคลื่นไซน์ สี่เหลี่ยม รูปสามเหลี่ยมฟันเลื่อยได้

-                   สามารถสร้างความหลากหลายของความถี่

-                   ความเสถียรของความถี่ร้อยละ 0.1  ต่อชั่วโมงสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะนาล็อก หรือ 500 ppm สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดิจิตอล

-                   Sinewave สูงสุดบิดเบือนประมาณ 1% (ความถูกต้องของการสร้างเครือข่ายไดโอด) สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะนาล็อกกำเนิดสัญญาณอาจมีการบิดเบือนน้อยกว่า -55 dB ต่ำกว่า 50 เฮิร์ทซ์และน้อยกว่า -40 dB

-                   บางฟังก์ชั่นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถเฟสล็อคเพื่อแหล่งสัญญาณภายนอกซึ่งอาจจะมีการอ้างอิงความถี่หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานอื่น

-                   AM หรือ FM การปรับอาจจะได้รับการสนับสนุน

-                   เครื่องกำเนิดไฟฟ้าบางอย่างให้แรงดัน DC offset เช่นปรับระหว่าง-5V ถึง +5 โวลต์

-                   ความต้านทานเอาท์พุทจาก 50 Ω

หน้าที่การใช้งานของปุ่มต่าง ๆ
 

1.             Power on Indiccator อ่านว่า เพาเวอร์ ออน อินดเคเตอร์ เป็นหลอดไฟแอล อี ดี (LED) แสดงการทำงานของเครื่อง

2.             Power swich อ่านว่า เพาเวอร์ สวิตซ์ ทำหน้าที่เป็นปุ่มสำหรับรับเปิด – ปิดเครื่อง

3.             Range swich อ่านว่า เรนจ์ สวิตซ์ เป็นสวิตซืที่ทำหน้าที่เลือกย่านความถี่ต่าง ๆ เช่น 1Hz,10Hz,100Hz,เป็นต้น

4.             Ramp/pulse Invert อ่านว่า เรนจ์ สวิตซ์ เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่กลับรูปคลื่นจากบวกเป็นลบ ทั้งจากลบเป็นบวก

5.             Function swich อ่านว่า ฟังก์ชันสวิตซ์ เป็นสวิตซ์ที่เลือกรูปสัญญาณซึ่งมีให้เลือก 3 สัญญาณ คือ สัญญาณรูปคลื่นสี่เหลี่ยม ทั้งสแควเวฟ(Square wave) สัญญาณรูปคลื่นสามเหลี่ยมหรือไตรแอเกิ้ลเวฟ (Triangle wave)และสัญญาณรูปคลื่นไซน์ (Sine wave)

6.             Att ย่อมาจาก Attenuator อ่านว่า แอ็ดเท็นนูเอเตอร์ เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ลดทอนสัญญาณทางออก ตามค่าที่เขียนเอาไว้ที่ใกล้ปุ่ม

7.             Multiplier อ่านว่า มัลติพลายเออร์เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ปรับความถี่ที่ทำหน้าที่ปรับความถี่โดยความถี่ถูกปรับที่ถปุ่มนี้จะต้องนำไปคูณกับค่าที่ตั้งไว้ที่สวิตซ์เลือกความถี่หรือ Range swiich จึงจะได้ความถี่ที่ถูกต้องออกไปใช้งาน

 

-                   Duty control อ่านว่า ดิวตี้ คอนโทรล เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ปรับค่าของสัญญาณสี่เหลี่ยมให้มีค่าอัตราส่วนความกว้างภายในลูกคลื่น 1 รอบ มีค่าต่าง ๆ กันเรียกว่า ดิวตี้ ไซเกิ้ล (Duty cycle)

-                   Offset Adj ย่อมาจาก Offset Adjuust อ่านว่า ออฟเซ็ท แอ็ดจันสท์ เป็นปุ่มที่ทำหน้าที่ปรับค่าแรงดันออฟเซ็ท (offset) ของสัญญาณในกรณีที่สัญญาณทางออก (Output) บิดเบี้ยวไป

-                   Amplitude อ่านว่า แอมปลิจูด เป็นปุ่มปรับความแรงหรือความสูงของสัญญาณทางออก

-                   VCF Input อ่านว่า วีซีเอฟ อินพุต เป็นขั้วที่รับสัญญาณไฟ DC เข้ามาเพื่อนำ

-                   Output Pluse อ่านว่า เอาต์พุต พัลซ์เป็นขั้วต่อที่จะนำสัญญาณพัลซ์ออกไปใช้งาน

-                   Output อ่านว่า เอาต์พุต เป็นขั้วต่อที่จะนำสัญญาณที่เหลือออกไปใช้งาน

สัญญาณไฟ DC นี้ไปควบคุมความถี่ที่เอาต์พุต (Output) โดยสัญญาณไฟ DC จะมีค่าตั้งแต่ 0 –10 โวลต์ (Volt)

 

อธิบายปุ่มบนเครื่องสร้างสัญญาณ และวิธีตั้งค่า
 

1 เปิด / ปิดเครื่อง

2 ปุ่มเลือกรูปแบบของคลื่น: กดปุ่มใด ๆ เหล่านี้เพื่อเลือกรูปแบบของคลื่นที่ต้องการ

3 สัญญาณปุ่มให้เลือก: กดเลือกคุณสมบัติต่างๆเช่นความถี่กว้างที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบของคลื่น

4 ปุ่มลูกศร: คลิกเพื่อเปลี่ยนตำแหน่งของเคอร์เซอร์ในขณะที่ค่าการแก้ไข

5 ลูกบิด: กดและหมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาเพื่อเปลี่ยนตัวเลขและหน่วยงาน

6 หน้าจอแสดงผล: แสดงให้เห็นถึงมูลค่าปัจจุบันของสถ​​านที่ให้บริการที่เลือก

7 ปุ่ม: จะใช้ในการตั้งค่าสำหรับบริการที่เลือกไว้

8 ปุ่มช่วยเหลือด่วน: จะช่วยให้คำอธิบายสั้น ๆ ของคุณสมบัติทั้งหมดบนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงาน

9 ปุ่มปิด

วิธีการตั้งค่าในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
 

-ดับเบิลคลิกที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานเพื่อเปิดแผงกำเนิดไฟฟ้าทำงาน

-เลือกรูปแบบของคลื่นที่คุณเลือกได้โดยคลิกที่ปุ่มรูปแบบของคลื่นเลือก

-เลือกคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับรูปแบบของคลื่นเช่นคลื่นความถี่หรือ ฯลฯ ชดเชยโดยการคลิกที่ปุ่มรูปแบบของคลื่นที่ให้บริการตัวเลือก

-ใช้ปุ่มลูกศรเพื่อเลื่อนเคอร์เซอร์ไปยังตำแหน่งที่ต้องการ

-ใช้ปุ่มตัวเลขเพื่อเปลี่ยนค่าหรือใช้ลูกบิด

หมายเหตุ:

หลังจากที่เปลี่ยนคุณสมบัติของรูปแบบของคลื่น (เช่นความถี่กว้างของซายน์) ถ้าคุณต้องการที่จะเลือกรูปแบบของคลื่นอื่น ๆ (เช่นสแควร์) จะต้องตั้งค่าคุณสมบัติทั้งหมดของซายน์เป็นค่าเริ่มต้น

     การบำรุงรักษาเครื่องกำเนิดสัญญาณ

• 1. ศึกษาคู่มือการใช้งาเครื่องใช้ให้เข้าใจก่อนการใช้งาน

  2. ระวังอย่าให้สัญญาณที่เอาท์พุตลัดวงจร

  3. อย่าเก็บเครื่องกำเนิดสัญญาณไว้ในที่ชื้น ร้อนมากหรือมีฝุ่นมาก

  4. ระมัดระวังอย่าป้อนสัญญาณเข้าทางขั้วทางเอาท์พุตของเครื่องกำเนิดสัญญาณ

​