induction cooker

1. รหัสบทความ: การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 9
8-10 พฤษภาคม 2556 จังหวัดนครนายกEN-137
การวิเคราะห์การทํางานของเตาหุงต้มแบบเหนี่ยวนําความร้อนด้วยวงจรอินเวอร์เตอร์คลาสอี
Circuit Analysis of Class-E Induction Cooker
จิรศักดิ์ ส่งบุญแก้ว, บัญชา ศรีวิโรจน์, เอกรัตน์ นภกานต์,จีระศักดิ์ วงศา*
สาขาวิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยธนบุรี กรุงเทพฯ 10160
jeerasakthailand@gmail.com : 080-636-6628 : 02-809-0829
บทคัดย่อ
บทความวิจัยนี้นําเสนอข้อมูลการออกแบบ การวิเคราะห์วงจรและข้อมูลผลการทดสอบเตาหุงต้มแบบเหนี่ยวนํา
ความร้อนด้วยวงจรอินเวอร์เตอร์คลาสอี ที่พิกัดกําลังไฟฟ้าด้านอินพุตขนาด 1 กิโลวัตต์ โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์
ตระกูล PIC เป็นตัวควบคุมการทํางาน ในส่วนของการสร้างสัญญาณ CCP และในส่วนของการป้องกันกระแสและอุณหภูมิ
ของอุปกรณ์สวิตช์ชิ่ง การปรับกําลังทางไฟฟ้าทางด้านเอาท์พุต ควบคุมด้วยการปรับความถี่และดิวตี้ไซเคิ้ล การทดสอบได้
ใช้หม้อสแตนเลสขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 ซม. ผลการทดสอบพบว่าประสิทธิภาพรวมมีค่าเท่ากับ 80.18% ค่าผลรวม
การกระจายฮาร์มอนิกของกระแสเฉลี่ยเท่ากับ 4.07 เปอร์เซ็นต์ ค่าตัวประกอบกําลังทางด้านอินพุตเท่ากับ 0.99 และค่า
ประสิทธิภาพทางไฟฟ้ามากกว่า 90%
คําหลัก: อินเวอร์เตอร์คลาสอี ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูลPIC สัญญาณCCP
Abstract
This article presents the information of design and circuit analysis in class-E induction cooker.
Input power is 1 kw used by single IGBT switches. PIC Microcontrollers create capture compare pulse
width modulation signal (CCP) for gate drive. The protections of over current and over temperature
form switching by microcontroller. Output power can variable by changing the frequency and duty
cycle with microcontroller. Experimental used stainless steel pot, diameter is 20 cm, performance of
all machine is 80.18 percent. The average for harmonic distortion of current is 4.07 percent. Input
power factor is 0.99 and electrical performance is over 90 percent.
Keywords: Class-E Inverter PIC Microcontroller CCP signal
1. บทนํา
การให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนําแก่เตาหุงต้มนั้น
ความร้อนจะเกิดขึ้นกับภาชนะโดยตรง ซึ่งแตกต่างจาก
การให้ความร้อนแบบขดลวดความร้อน ที่จะถ่ายเทความ
ร้อนจากแผ่นขดลวดไปยังภาชนะ แต่หากจะมีข้อเสีย
ตรงที่ว่า ระบบเหนี่ยวนําความร้อนส่วนใหญ่ที่ผ่านมานั้น
จะถูกสร้างขึ้นด้วยวงจรควบคุมที่มีขนาดใหญ่ซึ่งมีความ
ซับซ้อนและยุ่งยาก จากปัญหาที่พบในเรื่องของขนาดและ
วงจรจึงเป็นประเด็นหลักและเป็นปัญหาที่จะนํามาศึกษา
สําหรับโครงงานวิจัยในครั้งนี้ โดยที่ระบบควบคุมจะถูกลด
รูปของตัวประมวลผลโดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล
PIC ทั้งนี้ก็เนื่องจากในปัจจุบันความก้าวหน้าทาง
เทคโนโลยีไมคอนโทรลเลอร์นั้นจะมีศักยภาพที่สูงมากขึ้น
ทั้งในเรื่องของขนาดและหน่วยความจํา ความรวดเร็ว
ตลอดจนคําสั่งในการทํางาน และฟังก์ชั่นในการใช้งานที่
รองรับคุณสมบัติหลายด้านได้แก่ การรับค่าการแปลง
สัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอลในการรับค่ากระแสและ
อุณหภูมิในส่วนของวงจรป้องกันการสับสวิตซ์ การรองรับ
การสร้างสัญญาณ CCP (capture compare pulse
width modulation) การขัดจังหวะการทํางานเนื่องจาก
สัญญาณภายนอก
อีกทั้งการทดสอบการประหยัดพลังงานเป็นประเด็น
หลักที่สําคัญไม่แพ้กัน เพื่อเปรียบเทียบค่าพลังงานที่ใช้
ระหว่างเตาหุงต้มแบบเดิมๆ หรือแบบขดลวดความร้อน

2. รหัสบทความ: การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 9
8-10 พฤษภาคม 2556 จังหวัดนครนายกEN-137
และเตาหุงต้มแบบเหนี่ยวนําความร้อน ว่าประสิทธิภาพ
ในการให้ความร้อนแบบไหนจะดีกว่า และแบบไหนจะ
สามารถประหยัดพลังงานได้มากกว่า
นอกเหนือจากนี้ การวิเคราะห์วงจรกําลังในลักษณะ
วงจรอินเวอร์เตอร์คลาสอี คือใช้อุปกรณ์ในการสวิตช์เพียง
ตัวเดียว เป็นประเด็นหนึ่งที่จะช่วยให้ประหยัดค่าใช้จ่าย
ในส่วนของอุปกรณ์ และการวิเคราะห์ในส่วนนี้จะช่วยใน
การพัฒนาการออกแบบวงจรให้มีประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น
ต่อไป
รูปที่ 1 โครงสร้างเตาหุงต้มเหนี่ยวนําความร้อน
2. ทฤษฎีพื้นฐานการให้ความร้อนเตาหุงต้ม
ปัจจุบันกระบวนการที่ทําให้เกิดความร้อนของเตา
หุงต้มหรือกระทะไฟฟ้าจะมีอยู่ 2 แบบ คือ 1) แบบขด
ลวดความร้อน ซึ่งทํามาจากลวดนิโครมที่ถูกห่อด้วยผง
แมกนีเซียมออกไซด์ แล้วหุ้มด้วยท่อโลหะ เมื่อมี
กระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดความร้อนจะทําให้
ลวดความร้อนมีอุณหภูมิสูงขึ้นเรื่อยๆ
2) แบบขดลวดเหนี่ยวนําความร้อน หลักการให้ความร้อน
แบบเหนี่ยวนํา[4] จากรูปที่ 1 เมื่อป้อนกระแสสลับ
ความถี่สูงให้กับขดลวดเหนี่ยวนําที่อยู่ใต้ภาชนะหุงต้ม
ขดลวดเหนี่ยวนําจะสร้างสนามแม่เหล็กเกี่ยวคล้อง
(Magnetic flux) กับภาชนะหุงต้ม ถ้าภาชนะหุงต้มเป็น
โ ล ห ะ ที่ มี คุ ณ ส ม บั ติ เ ป็ น ส า ร Ferromagnetic
สนามแม่เหล็กที่เกี่ยวคล้องกับภาชนะหุงต้มจะทําให้เกิด
กระแสไหลวน (Eddy current) ในภาชนะหุงต้มเป็น
เส้นทางปิด ทําให้เกิดการสูญเสียเนื่องจากกระแสไหลวน
เป็นผลทําให้เกิดความร้อนขึ้นที่ภาชนะหุงต้ม มี
ประสิทธิภาพต่อการทําความร้อนสูง เนื่องจากความร้อน
จะเกิดขึ้นกับภาชนะหุงต้มโดยตรง
3. การออกแบบ
3.1 วงจรกําลัง
1D 2D
3D 4D
fL
fCinV
inI
Inverter
Load
รูปที่ 2 วงจรกําลัง
จากรูปที่ 2 ในส่วนของวงจรกําลังมีส่วนประกอบ
วงจรต่างๆมากมายเช่น ส่วนของวงจรเรียงกระแส วงจร
กรองสัญญาณ วงจรอินเวอร์เตอร์และในส่วนของโหลดที่
ใช้งาน ดังนั้นจึงขอยกเฉพาะส่วนที่มีความสําคัญที่เป็น
โครงสร้างหลักหรือทําหน้าที่หลักในการสับสวิตซ์ความถี่
สูงให้เกิดความร้อนขึ้นที่ภาชนะหรือโหลด
ไอจีบีทีเป็นอุปกรณ์สวิตช์ โดยลักษณะของ
อินเวอร์เตอร์เป็นแบบกึ่งเรโซแนนท์ และโหลดเป็นตัว
เหนี่ยวนําดังรูปที่ 3(ก) กระแสและแรงดันค่อนข้างสูง จึง
เลือกใช้ IGBT ขนาด 50 A ,1200 V เบอร์
IXYZ120BD30N
โลหะที่นํามาใช้ทําขดลวดเหนี่ยวนําซึ่งจะทําด้วย
ทองแดงย่อมจะมีคุณสมบัติในการต้านทานกระแสไฟฟ้า
ทั้งกระแสตรงและกระแสสลับ
(ก)วงจรอินเวอร์เตอร์ (ข)โหลดขดลวดเหนี่ยวนํา
รูปที่ 3 ลักษณะการต่อวงจรอินเวอร์เตอร์และโหลด
ในโครงการวิจัยนี้ได้ออกแบบให้ใช้งานกับภาชนะหุง
ต้มชนิดก้นแบนขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง20
เซนติเมตร ดังนั้นความกว้างของชุดขดลวดจึงต้องมีขนาด
ใกล้เคียงหรือพอดีกับก้นภาชนะ ขดลวดได้ใช้ขดลวด
ทองแดงเบอร์ 33 SWG ซึ่งสามารถทนอุณหภูมิสูงสุดได้
200 องศาเซลเซียส จํานวน 28 เส้น พันตีเกลียวเพื่อ
ชดเชยผลอันเกิดจากสกินเอฟเฟค (Skin Effect ) ที่เกิด
ขึ้นกับการไหลของกระแสในขดลวดทองแดงขณะทํางาน
ที่ความถี่สูง และมีพื้นที่เพียงพอกับปริมาณกระแสที่ไหล

3. รหัสบทความ: การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 9
8-10 พฤษภาคม 2556 จังหวัดนครนายกEN-137
ขณะเตาหุงต้มทํางานที่พิกัดสูงสุด (~20 rmsA ) ออก
แบบฟอร์มขดลวดเป็นวงกลมดังรูปที่ 3(ข) โดยจุด
ศูนย์กลางเว้นช่องว่างเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 เซนติเมตร
พันให้ชิดติดกันจากด้านในออกสู่ด้านนอกทั้งหมด 28 ชั้น
เคลือบวานิชแล้วอบให้แห้ง
RA0/AN0
2
RA1/AN1
3
RA2/AN2/VREF-/CVREF
4
RA4/T0CKI/C1OUT
6
RA5/AN4/SS/C2OUT
7
RE0/AN5/RD
8
RE1/AN6/WR
9
RE2/AN7/CS
10
OSC1/CLKIN
13
OSC2/CLKOUT
14
RC1/T1OSI/CCP2
16
RC2/CCP1
17
RC3/SCK/SCL
18
RD0/PSP0
19
RD1/PSP1
20
RB7/PGD
40
RB6/PGC
39
RB5
38
RB4
37
RB3/PGM
36
RB2
35
RB1
34
RB0/INT
33
RD7/PSP7
30
RD6/PSP6
29
RD5/PSP5
28
RD4/PSP4
27
RD3/PSP3
22
RD2/PSP2
21
RC7/RX/DT
26
RC6/TX/CK
25
RC5/SDO
24
RC4/SDI/SDA
23
RA3/AN3/VREF+
5
RC0/T1OSO/T1CKI
15
MCLR/Vpp/THV
1
U1
PIC16F877A
CCPขับขับขับขับIGBT
Oscillator 20MHz
Temperature Sensor
Current Sensor
Switch Master clear
Port D
ขับขับขับขับ 7-Segment
2 หลักหลักหลักหลัก
สวิตซสวิตซสวิตซสวิตซ
สั่งงานอินพุตสั่งงานอินพุตสั่งงานอินพุตสั่งงานอินพุต
23-26ตอตอตอตอLED
แสดงผลสถานะแสดงผลสถานะแสดงผลสถานะแสดงผลสถานะ
Port B
15-16 ตอตอตอตอ LED
รูปที่ 4 การต่อใช้งานวงจรควบคุม
3.2 วงจรควบคุม
การออกแบบและสร้างวงจรควบคุมดังรูปที่ 4 จะ
ขึ้นอยู่กับเป้าหมายของการทํางานของเครื่องให้เป็นไป
ตามต้องการได้แก่ การสร้างสัญญาณขับเกตุ (CCP) มี
ระบบป้องกันต่าง ๆ หรือมีฟังก์ชั่นการทํางานอื่นตาม
ความเหมาะสม ประกอบด้วย ส่วนของวงจรช่วย ซึ่งทํา
หน้าที่ตรวจจับสัญญาณกระแส หรือ อุณหภูมิแล้ว
ปรับแต่งสัญญาณให้มีค่าเหมาะสม และส่งให้
ไมโครคอนโทรลเลอร์ประมวลผลต่อไป นอกจากนี้ยังมี
ส่วนของวงจรที่รับค่าต่าง ๆ จากผู้ใช้งานแสดงผล และ
วงจรขยายสัญญาณขับไอบีจีที เป็นต้น โดยสามารถแยก
พิจารณาการออกแบบและสร้างได้เป็นส่วนต่าง ๆ ดังนี้
3.2.1 อุปกรณ์ตรวจจับกระแส (Current Sensor)
Current sensor แบบฮอลล์เอฟเฟคต์ ขนาดพิกัด
50A ที่ความถี่สูง 35kHz ต่ออนุกรมเข้ากับกระแสที่ไหล
ผ่านสวิตซ์ เพื่อใช้ในการเช็คค่ากระแสไม่ให้เกินค่าที่ IGBT
จะรับได้ ดังรูปที่ 5(ก)
1R
1RT oV
V5
(ก)ตัวตรวจจับกระแส (ข)การต่อใช้งานเทอร์มิสเตอร์
รูปที่ 5 อุปกรณ์ตรวจจับกระแสและอุณหภูมิ
เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นค่าค่าแรงดันเอาท์พุตก็จะ
เปลี่ยนแปลงตามค่าของกระแส แล้วจึงนําแรงดันเอาท์พุต
มาเข้าสู่ไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านช่อง แปลงสัญญาณ
อนาล็อกเป็นดิจิตอลต่อไป
3.2.2 อุปกรณ์ตรวจจับอุณหภูมิ
เทอร์มิสเตอร์(Thermistor) ดังรูปที่ 5(ข) เป็นความ
ต้านทานเปลี่ยนค่าได้ตามอุณหภูมิแบบลบ คือเมื่อ
อุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลงลักษณะการใช้งาน
จะนําตัวถังไปแนบกับแผ่นระบายความร้อน โดย
โครงสร้างของวงจรเป็นวงจรแบ่งแรงดัน หลักการทํางาน
ของวงจร คือ เมื่ออุณหภูมิจุดที่ตรวจจับเปลี่ยนแปลงจะ
ทําให้เทอร์มิสเตอร์เปลี่ยนค่าความต้านทานไป ดังนั้นจึง
ทําให้สัญญาณแรงดันเอาท์พุตเปลี่ยนแปลงไปตามค่าของ
เทอร์มิสเตอร์ด้วย
3.2.3 วงจรควบคุมและประมวลผลการทํางาน
วงจรควบคุมอาศัยไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล
PIC เบอร์ PIC16F877 [1][2] ดังรูปที่ 4 เนื่องจากรองรับ
สัญญาณอนาล็อกได้ถึง 8 ช่องสัญญาณ มีโมดูลสร้าง
สัญญาณ CCP ให้ใช้งานในการสับสวิตซ์ IGBT โดยมีการ
กําหนดการเขียนโปรแกรมดังนี้
1) กําหนดค่าเริ่มต้นได้แก่การทํางานของพอร์ต,
การทํางานของไทเมอร์แต่ละตัว,สัญญาณ PWM และค่า
การหน่วงเวลา, กําหนดลักษณะการขัดจังหวะโปรแกรม
(Interrupt) และค่าเริ่มต้นรีจิสเตอร์ต่างๆ เป็นต้น
2) สั่งให้ส่วนแสดงผลทํางาน ซึ่งจะแสดงค่าเริ่มต้น
ในขณะเปิดเครื่อง
3) ตรวจสอบประเภทภาชนะเตา โดยค่ากระแสที่
แปลตามค่าความเหนี่ยวนํานั้นขึ้นมาเก็บไว้ก่อน เพื่อใช้
สําหรับคํานวณต่อไป
4) ตรวจสอบลักษณะการหุงต้มขณะเริ่มใช้งาน
5) ตรวจสอบลักษณะการหุงต้มขณะทํางาน,อ่านค่า
จาก A/D และนําค่าที่ได้ไปประมวลผลในส่วนของ
โปรแกรมป้องกัน และการสร้างสัญญาณ PWM ต่อไป
6) โปรแกรมที่มีการขัดจังหวะโปรแกรมหลัก
(Interrupt Program) โปรแกรมที่มีการทํางานแบบนี้จะ
มีความรวดเร็วในการทํางาน ไม่ต้องเสียเวลาในการทํา
ขั้นตอนอื่นๆให้เสร็จก่อน

4. รหัสบทความ: การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 9
8-10 พฤษภาคม 2556 จังหวัดนครนายกEN-137
รูปที่ 5 โหมดการทํางานในหนึ่งไซเคิล
4. การวิเคราะห์วงจรคลาสอีอินเวอร์เตอร์
กําหนดให้
1gV คือสัญญาณขับเกตสวิตซ์ 1Q
dV คือแรงดันเอาท์พุตเร็กติฟายเออร์
swV คือแรงดันตกคร่อมสวิตช์ขณะหยุดนํากระแส
swi คือกระแสที่ไหลผ่านสวิตช์
Leqi คือกระแสที่ไหลผ่านขดลวดเหนี่ยวนํา
40 tt − คือช่วงเวลาต่างๆในหนึ่งไซเคิล
(ก) โหมดการทํางานที่1
(ข)โหมดการทํางานที่2 (ค) โหมดการทํางานที่3
(ง)โหมดการทํางานที่4 (จ)โหมดการทํางานที่5
รูปที่ 6 โหมดการทํางานในหนึ่งไซเคิล
จากรูปที่ 5 และ 6 สามารถแบ่งการทํางานของวงจรได้
ดังนี้
โหมด 1(ก) (t0 -t1 ) 1gv : OFF, 1Q : OFF, 1D : OFF
โหมดนี้จะทํางานอยู่ในช่วงซีกลบ ซึ่งไม่มีการส่ง
สัญญาณ 1gV ไปขับเกตของสวิตช์ 1Q โดยที่ qLeqd VVV Re−−
ทําให้ไดโอด 1D นํากระแส จึงทําให้กระแส Leqi มีทิศ
ทางการไหลจาก eqdeq RDVL →→→ 1
โหมด 2(ข) ( 21 tt − ) 1gv : ON, 1Q : OFF, 1D : ON
โหมดนี้ทํางานอยู่ในช่วงซีกลบ ซึ่งจะมีการส่ง
สั ญ ญ า ณ 1gV ไ ป ขั บ เ ก ต ข อ ง ส วิ ต ช์ 1Q โ ด ย ที่
qLeqd VVV Re−− ยังคงทําให้ไดโอด 1D นํากระแส จึงทําให้
ก ร ะ แ ส Leqi มี ทิ ศ ท า ง ก า ร ไ ห ล จ า ก
eqdeq RDVL →→→ 1
จนกว่า
dt
di
L
Leq
eq
= 0 ไดโอด
1D จึงหยุดนํากระแส
โหมด 3 (ค) ( 32 tt − ) 1gv : ON, 1Q : ON, 1D : OFF
โหมดนี้จะทํางานอยู่ในช่วงซีกบวก มีการส่ง
สัญญาณ 1gV ไปขับเกตของสวิตช์ 1Q โดยที่สวิตช์ 1Q จะเริ่ม
นํากระแสขณะที่แรงดันเป็นศูนย์ (ZVS) เนื่องจากสภาวะ
เริ่มต้นของ
dt
di
L
Leq
eq
= 0 กระแสจะค่อยๆเพิ่มขึ้นตาม
เวลาและกระแส eqi ยังคงทําให้ไดโอด 1D นํากระแส จึง
ทํ า ใ ห้ ก ร ะ แ ส Leqi มี ทิ ศ ท า ง ก า ร ไ ห ล จ า ก
deqeq VRL →→ และมีค่าสูงสุดที่ช่วงเวลา 3t
โหมด 4(ง) ( 43 tt − ) 1gv : OFF, 1Q : OFF, 1D : OFF
โหมดนี้จะทํางานอยู่ในช่วงซีกบวก ซึ่งจะไม่มีการ
ส่งสัญญาณ 1gV ไปขับเกตของสวิตช์ 1Q โดยที่ตัวเก็บ
ประจุเรโซแนนท์ 1C จะทําหน้าที่ลดการสูญเสียขณะ
สวิตช์หยุดนํากระแสทิศทางกระแส Leqi จะไหล
จาก 1CRL eqeq →→ เนื่องจากพลังงานสะสมใน
ขดลวดเหนี่ยวนํา กระแส Leqi จะหยุดไหลที่เวลา 4t ซึ่ง
dt
di
L
Leq
eq
= 0
โหมด 5(จ) ( 04 tt − ) 1gv : OFF, 1Q : OFF, 1D : OFF
โหมดนี้จะทํางานอยู่ในช่วงซีกลบ ซึ่งจะไม่มีการ
ส่งสัญญาณ 1gV ไปขับเกตของสวิตช์ 1Q โดยที่ตัวเก็บ
ประจุเรโซแนนท์ 1C จะทําการคายประจุ Leqi จะมีทิศ

5. รหัสบทความ: การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 9
8-10 พฤษภาคม 2556 จังหวัดนครนายกEN-137
ทางการไหลจาก eqeq RCL →→ 1
ซึ่งมีทิศทางตรงกัน
ข้าม เมื่อ 1C คายประจุจนหมดจะกลับเข้าสู่โหมดการ
ทํางานที่ 1
5. การทดสอบ
วิธีการทดสอบโดยการค่อยๆปรับแรงดันทางด้าน
อินพุตจากค่าน้อยๆเพิ่มขึ้นจนถึง 220 Vrms ให้กับเตา
แม่เหล็กไฟฟ้า จะพบว่าแรงดันที่ตกคร่อม IGBT มีค่าสูง
มาก ที่ 1000 V ซึ่งพิกัดทนแรงดันของ IGBT สามารถทน
ได้เพียง 1200 V
การทดสอบปรับค่าดิวตี้ไซเคิลและความถี่หลายๆค่า
เพื่อให้ได้กําลังไฟฟ้าที่ต้องการอีกทั้งแรงดันและกระแสที่
เหมาะสม ที่ความถี่ 22.73 kHz จะได้ผลการทดลองดัง
รูปที่ 7, 8 และ 9 คือได้กําลังไฟฟ้าอินพุตเท่ากับ 1.12
กิโลวัตต์ แรงดันตกคร่อมสวิตซ์เท่ากับ 1000 โวลต์
กระแสไหลผ่านสวิตซ์เท่ากับ 5.451 แอมป์ และค่าการ
กระจายฮาร์มอนิกส์ของกระแสมีค่าเท่ากับ 4.2 %
รูปที่ 7 กําลังไฟฟ้าอินพุตที่ความถี่ 22.73 kHz
รูปที่ 8 แรงดันและกระแสสวิตซ์ที่ความถี่ 22.73 kHz
รูปที่ 9 การกระจายฮาร์มอนิกของกระแส
การหาค่ากําลังไฟฟ้าทางด้านเอาท์พุตเป็นการ
วัดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของน้ําสามารถหาได้จาก
)(
)(
.4180
12
12
,
tt
TT
P totalout
−
−
= (1)
โดยที่ totaloutP , คือ กําลังงานเอาท์พุตที่เปลี่ยนมา
จากพลังงานความร้อนของน้ํา (W)
1T คือ อุณหภูมิเริ่มต้นของน้ํา ( C° )
2T คือ อุณหภูมิสุดท้ายของน้ํา ( C° )
1t คือ เวลาที่เริ่มต้นทํางาน (sec)
2t คือ เวลาที่สิ้นสุดทํางาน (sec)
4180 คือ ค่าความร้อนจําเพาะของน้ํา( J/kg.K) ซึ่ง
เป็นค่าพลังงานความร้อน1 แคลอรี่ ของน้ํา
ขนาดน้ําหนัก 1 กรัม ที่มีอุณหภูมิเปลี่ยนไป 1
องศาเซลเซียส
100%
,
×=
in
totalout
total
P
P
η (2)
โดยที่ totalη% คือ ประสิทธิภาพรวมระบบ
รูปที่ 10 การเปรียบเทียบเวลาในการทําความร้อนของ
เตาหุงต้มแบบเหนี่ยวนําและเตาหุงต้มแบบขดลวด

6. รหัสบทความ: การประชุมวิชาการเครือข่ายพลังงานแห่งประเทศไทยครั้งที่ 9
8-10 พฤษภาคม 2556 จังหวัดนครนายกEN-137
รูปที่ 11 โครงสร้างเตาเหนี่ยวนําที่สร้างขึ้น
6.สรุปผลการทดสอบ
เมื่อทําการเก็บผลการทดสอบเสร็จสิ้น ได้ทําการ
ประกอบชิ้นงานตามรูปที่ 11 ทําการทดสอบผลกระทบ
เนื่องจากความถี่สูงจากขดลวดจะส่งผลกระทบต่อวงจร
หรือไม่ โดยการวางตําแหน่งของขดลวดในตําแหน่งที่
ติดตั้งจริง ผลการทดสอบพบว่าการทํางานของเตาหุงต้ม
ยังคงทํางานตามปกติ โดยไม่เกิดสิ่งผิดปกติใดๆ
จากปัญหาที่ตั้งไว้ในส่วนของการลดรูปวงจรโดยใช้
ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC แทนนั้น สามารถใช้งาน
ได้เป็นอย่างดี ทั้งในส่วนการสร้างสัญญาณ CCP การ
แสดงผลการทํางาน การรับค่าจากสวิตซ์ รวมถึงผ่านการ
ทดสอบวงจรป้องกันกระแสเกินและอุณหภูมิที่สูงเกิน อีก
ทั้งวงจรแสดงผลการทํางานก็สามารถทํางานได้ดี
เนื่องจากว่า ไมโครคอนโทรลเลอร์ตระกูล PIC นั้นมี
คุณสมบัติที่เป็นจุดเด่นคือ รวมคุณสมบัติต่างๆ ไว้ภายใน
ตัวเดียวกัน
ที่ความถี่ 29.94 kHz จะใช้เวลาในการต้มน้ําให้เดือด
เร็วที่สุดที่ 5 นาที ประสิทธิภาพในการให้ความร้อนของ
เตาหุงต้มเหนี่ยวนําความร้อนที่พิกัด 1.13 กิโลวัตต์ จะได้
กําลังเอาท์พุตรวมเท่ากับ 0.906 กิโลวัตต์ ดังนั้น
ประสิทธิภาพรวมเท่ากับ 80.18% ดังสมการที่ 1 และ 2
และเมื่อเปรียบเทียบกับขดลวดความร้อนนั้นพบว่า
ขดลวดใช้เวลาถึง 8 นาที 20 วินาทีจะได้กําลังเอาท์พุต
เท่ากับ 0.543 กิโลวัตต์ ประสิทธิภาพรวมเท่ากับ
54.34% นั่นหมายถึงว่าประสิทธิภาพในการให้ความร้อน
ของขดลวดเหนี่ยวนําดีกว่าประสิทธิภาพการให้ความร้อน
ของขดลวดความร้อนค่าผลรวมการกระจายฮาร์โมนิกของ
กระแสที่ได้จากผลการทดลองนี้สูงสุดอยู่ที่ 4.5% และค่า
การกระจายฮาร์โมนิกของกระแสเฉลี่ยอยู่ที่ 4.07%
การวิเคราะห์วงจรกําลังในลักษณะวงจรอินเวอร์เตอร์
คลาสอีจากการทดสอบด้วยโปรแกรม Psim ได้ลักษณะ
รูปคลื่นกระแสและแรงดันของสวิตช์ตรงตามที่ได้จากการ
วิเคราะห์จริง รวมถึงลักษณะสอดคล้องตรงกับค่าที่ได้จาก
วัดขณะทําการทดลองจริง
7.ข้อเสนอแนะ
7.1 ควรปรับปรุงแรงดันที่ตกคร่อมสวิตซ์ให้ลดลง
เพื่อที่จะปรับกําลังไฟฟ้าทางด้านเอาท์พุตให้มีย่านที่ใช้
งานมากขึ้น และเป็นการลดกําลังของสวิตซ์ลง
7.2 ในการทดลองควรระมัดระวังและควรที่จะมี
อุปกรณ์ป้องกัน หากเกิดการทํางานที่ผิดพลาด เนื่องจาก
แรงดันไฟฟ้าและกระแสค่อนข้างสูง
7.3 สนามแม่เหล็กของเตาหุงต้มเหนี่ยวนําความร้อน
มีผลกระทบต่อผู้ป่วยที่ใช้เครื่องควบคุมอัตราการเต้นของ
หัวใจเมื่อเข้าใกล้
8.กิตติกรรมประกาศ
บทความวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจาก
มหาวิทยาลัยธนบุรี และเอื้อเฟื้อสถานที่ในการทํา
โครงการวิจัยตลอดจนเครื่องมือและอุปกรณ์ต่างๆจน
สําเร็จเป็นโครงการวิจัยที่เสร็จสมบูรณ์ได้
ต้องขอขอบคุณแหล่งอ้างอิงอื่นๆ ที่ไม่ได้บันทึกไว้ ณ
ที่นี้ เนื่องจากจะต้องกระซับเนื้อหาที่มีขีดข้อจํากัด ทาง
ทีมงานผู้จัดทํางานวิจัย ต้องขออภัยมา ณ โอกาสนี้
9.เอกสารอ้างอิง
[1] ดอนสัน ปงผาบ และ ทิพวัลย์ คําน้ํานอง,
ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC และการประยุกต์ใช้งาน.
กรุงเทพฯ : สมาคมส่งเสริมเทคโนโลยี (ไทย–ญี่ปุ่น)
,2550.
[2] ประจิน พลังสันติกุล, All about CCS C (PIC C
programming with CCS C compiler). กรุงเทพฯ :
บริษัทแอพซอฟต์เทคจํากัด,2551.
[3] ศมิทธิ์ เอมสมบัติ, ( PICKit2 Lite ) เครื่องโปรแกรม
MCU-PICผ่ า น ท า ง พ อ ร์ ต USB
โดยใช้ connector แบบ ICD2 ตามมาตรฐาน
Microchip.<http://www.thaimicrotron.com/PROPI
C/USB1/Main.htm>
[4] สิทธิโชค สินรัตน์, “การวิเคราะห์เตาหุงต้มเหนี่ยวนํา
ความถี่สูงชนิดควบคุมกําลังไฟฟ้า ด้วยความถี่”,
วิทยานิพนธ์ วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต,สถาบันเทคโนโลยี
พระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง,2545.