การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

308

ตูเย็นควบคมุอุณหภูมิโดยแผนเพลเทยีรและไมโครคอนโทรลเลอร Cooler with Its Temperature Controlled by Peltier and Microcontroller

ไวยพจน ศุภบวรเสถียร1 และวิภาวัลย นาคทรัพย 1

Vyapote Supabowornsathian1 and Wipavan Narksarp1

บทคัดยอ บทความนี้นําเสนอการออกแบบและการสรางตูเย็นควบคุมอุณหภูมิไดโดยอัตโนมัติที่ซึ่งอุณหภูมิใหความเย็นของ

มันถูกผลิตขึ้นโดยระบบทําความเย็นดวยแผนเพลเทียรและถูกควบคุมโดยไมโครคอนโทรลเลอร ตูเย็นนี้ประกอบดวย

แหลงจายกําลังไฟฟากระแสตรงขนาด 12 โวลต แผนเพลเทียร 4 แผน วงจรควบคุม คียแพด ไมโครคอนโทรลเลอร MCS-51

และชุดแสดงผลแบบ 7 สวน อุณหภูมิที่ตองการของตูเย็นสามารถถูกกําหนดขึ้นโดยการโปรแกรมผานทางคียแพดและ

แสดงผลบนชุดแสดงผลแบบ 7 สวนตูเย็นที่นําเสนอนี้ถูกสรางขึ้นและไดถูกทําการทดสอบโดยผลการทดสอบเปนที่นาพึง

พอใจพอประมาณ

คําสําคัญ : ตูเย็นควบคุมอุณหภูมิ แผนเพลเทียร ไมโครคอนโทรลเลอร

ABSTRACT This paper presents the design and construction of an automatic temperature controlled cooler

wherein its cooling temperature is generated by the peltier heat changer system and controlled by

microcontroller. This cooler consists of a dc-power supply of 12 volts, four pieces of peltiers, a control

circuit, a keypad, one MCS-51 microcontroller and a set of 7-segments display. The desired cooler

temperature can be programmed through the keypad and displayed on the 7-segments display. The

proposed cooler is built and tested and its results are somewhat satisfactory.

Key Words : Cooler with Its Temperature Controlled, Peltier Plate, Microcontroller

E-mail : vyapotes@hotmail.com, nwipavan@gmail.com

1 ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟา คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยสยาม เขตภาษีเจริญ กรุงเทพฯ 10160

Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, Siam University, Phasicharoen, Bangkok 10160

การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

309

บทนํา ในปจจุบันตูเย็นมีขนาดใหญและน้ําหนักมากประกอบไปดวยคอมเพรสเซอร แผงรอน แผงเย็นและอุปกรณ

วัดอุณหภูมิทั้งหมดนี้ลวนใชไฟฟากระแสสลับ สวนในการทําความเย็นนั้นตองอาศัยน้ํายา R12 เขามาเปน

องคประกอบจึงไมเหมาะที่จะพกพาไปในสถานที่ตางๆ ได ปญหาเหลานี้จะหมดไปถาไดรับการแกไขปรับปรุงและ

พัฒนาใหดีขึ้น บทความนี้จึงเกิดแนวความคิดในการออกแบบและสรางตูเย็นโดยเลือกใชอุปกรณอิเล็กทรอนิกสที่

ใชแผนเพลเทียรแทนการใชคอมเพรสเซอรจึงไมจําเปนตองใชน้ํายา R12 ตูเย็นที่สรางขึ้นชวยทําใหขนาดและ

น้ําหนักลดลง ที่มีขนาดเปน 40 x 31 x 50 เซนติเมตร และยังสามารถเลือกแหลงกําเนิดไฟฟาไดทั้งไฟฟากระแสตรง

และไฟฟากระแสสลับโดยไมโครคอนโทรลเลอรเปนตัวควบคุมการทํางาน เหมาะสําหรับการพกพาไปใชในรถยนต

เพื่อรักษาความเย็นใหกับอาหารและเครื่องดื่ม ควบคุมอุณหภูมิไดระหวาง 9 องศาเซลเซียลถึงอุณหภูมิหอง 27

องศาเซลเซียลโดยตั้งคาอุณหภูมิผานทางคียแพดและแสดงการทํางานของอุณหภูมิโดยใช 7 Segments Display

การออกแบบและสราง บล็อกไดอะแกรมของตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอร แสดงดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 บล็อกไดอะแกรมรวม

จากรูปที่ 1 เปนบล็อกไดอะแกรมรวมของตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอร

เมื่อปอนคาอุณหภูมิที่ตองการผานทาง Keypad แลวขอมูลจะถูกสงไปยัง Microcontroller เพื่อประมวลผลแลวสง

คําส่ังไปท่ี Relays เพื่อที่จะให Peltier ทํางานเมื่ออุณหภูมิยังไมไดตามตองการและให Peltier หยุดทํางานเมื่อ

อุณหภูมิไดตามตองการแลว สวนของ Thermister เปนตัวตรวจจับอุณหภูมิแลวสงสัญญาณไปยังวงจร Amplifier

เพื่อที่จะขยายสัญญาณสงไปยังวงจรการแปลงสัญญาณจากอนาล็อกเปนดิจิตอล (Analog to Digital Converter:

ADC) แลวสัญญาณจะถูกสงกลับไปยัง Microcontroller เพื่อควบคุมการทํางานของ Peltier และนําผลของ

อุณหภูมินั้นไปแสดงที่ 7 Segments Display สวนการออกแบบทางดานโครงสรางของตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดย

แผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอร มีการออกแบบโครงสรางเปนสเตนเลสหนา 0.8 มิลลิเมตร เพื่อที่จะทําใหถัง

มีความแข็งแรงและงายตอการทําความสะอาด การออกแบบวงจรและโครงสรางเปนไปตามรูปท่ี 2-8

การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

310

1 2

*9

47

6

#80

35

+5V

10k 7

P 1.3

P 1.6

P 1.2

P 1 .1

P 1 .0P1 .4P 1.5

รูปที่ 2 วงจรอินพุตที่เปนสวิตชตอแบบเมตริกซ รูปที่ 3 วงจรควบคุม Peltier

รูปที่ 4 วงจร ADC รูปที่ 5 วงจรตรวจจบัอุณหภมูิดวย Thermister

การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

311

1011121314151617

5

10 k x 8

DLTRBIRBO

A

CB

7126354

dcba

gfe

10111213

9

1415

7447 abcdefg

abcdefg

220220220220220220

220

DLTRBIRBO

A

CB

7126354

dcba

gfe

10111213

9

1415

7447

+5V

220220220220220220

220

+5V +5VC.A.C.A.

16

8

P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0

8

+ V16

5+ V

รูปที่ 6 วงจร 7 Segments Display

รูปที่ 7 ขนาดฝาของตูเย็น

รูปที่ 8 ขนาดถังของตูเย็น

การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

312

Flow Chart การทํางานของระบบ

ผลการทดลอง จากการออกแบบและสรางตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอร ทําการทดสอบ

ประสิทธิภาพของระบบทั้งหมดโดยอุณหภูมิที่ตองการคือ 10 C มีผลการทดลองโดยสรุป แสดงในรูปท่ี 9-13

การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

313

รูปที่ 9 ตูเย็นที่นําเสนอ

ไมมีโหลด มีโหลด

ไมมีโหลด มีโหลด

รูปที ่10 อุณหภูมิภายในตูเย็นเมื่อเวลาผานไป 30 นาที รูปที่ 11 อุณหภูมิภายในตูเย็นเมื่อเวลาผานไป 1 ชั่วโมง

ไมมีโหลด มีโหลด

ไมมีโหลด มีโหลด

รูปที ่12 อุณหภูมิภายในตูเย็นเมื่อเวลาผานไป 2 ชั่วโมง รูปที ่13 อุณหภูมิภายในตูเย็นเมื่อเวลาผานไป 3 ชั่วโมง

บทสรุป จากการทดลองตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอรซึ่งมีการควบคุมทั้งแบบ

โปรแกรมอุณหภูมิอัตโนมัติและแบบโปรแกรมที่ตองปอนคาอุณหภูมิที่ตองการเองซึ่งการควบคุมทั้งหมดนี้จะตอง

อาศัย ไมโครคอนโทรลเลอรเปนตัวควบคุมและมีการแสดงผลโดยผานทางจอ 7 Segments Display โดยผล

ทดลองเปนที่นาพอใจ ในการเปรียบเทียบกับตูเย็นที่ใชภายในบาน โดยทั่วไปกับตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผน

เพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอรนั้นพบวาตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอร

สามารถเคลื่อนยายไดสะดวกกวาและยังสามารถจะนําไปใชในรถยนตไดและยังเปนมิตรกับส่ิงแวดลอมอีกดวย

เพราะไมไดใชน้ํายา R 12 มาเปนตัวทําความเย็นและเมื่อเปรียบเทียบกับการใชพลังงานไฟฟาระหวางตูเย็นที่ใช

การประชุมวิชาการ ครั้งที่ 8 มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร วิทยาเขตกําแพงแสน

314

ภายในบานโดยทั่วไปกับตูเย็นควบคุมอุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอรนั้นวาตูเย็นควบคุม

อุณหภูมิโดยแผนเพลเทียรและไมโครคอนโทรลเลอรใชพลังงานไฟฟานอยกวาเพราะใชพลังงานเพียง 286 วัตต แต

ตูเย็นที่ใชภายในบานโดยทั่วไปนั้นใชพลังงานถึง 330 วัตต

เอกสารอางอิง รศ.สมยศ จุณณะปยะ, การประยุกตใชงานไมโครโปรเซสเซอร MCS-51, พิมพคร้ังที่ 2,สํานักพิมพ สถาบัน

เทคโนโลยีพระจอมเกลาเจาคุณทหารลาดกระบัง, 2541.

วรพจน กรแกววัฒนกุ และ ชัยวัฒน ล้ิมพรจิตรวิไล , เรียนรูและปฏิบัติการไมโครคอนโทรลเลอร, บริษัท อิน

โนเวตีฟ เอ็กเพอริเมนท จํากัด, 2545.

สุนทร วิทูสุรพจน, การใชงานไมโครคอนโทรลเลอร ตระกูล 8051, กรุงเทพมหานคร: ซีเอ็ดยูเคชั่น, พ.ศ. 2537

ปรเมษฐ ประนยานันทน และ ปยพงศ เผาวนิช, คูมือและการประยุกตใชงานไมโครคอนโทรลเลอร MCS-51: ซี

เอ็ดยูเคชั่น, พ.ศ. 2536.

รศ.ดร. ถวัลยวงศ ไกรโรจนานันท, อิเล็กทรอนิกสระบบดิจิตอล : ซีเอ็ด ยูเคชั่น, พ.ศ. 2542.

ธีรวัฒน ประกอบผล, ดิจิตอลอิเล็กทรอนิกส: แมคกรอ – ฮิล อินเตอรเนชั่นแนลเอ็นเตอรไพรส, ค.ศ. 1997.

Ram, B. 1995. Advanced Microprocessors and Microcontrollers, Prentice-Hall.

Jacob, M.1987. Industrial Electronics, Prentice-Hall.

Bradri Ram, Advanced Microprocessors and Microcontrollers, Prentice-Hall, 1995.

http://www.silaresearch.com