Original Title: การประยุกต์ใช้เลเซอร์ไดโอดในการวัดระยะทาง (Laser Diode Applied for Distance Measurement)
Source: li01.tci-thaijo.org
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការអនុវត្តឡាស៊ែរឌីអូដសម្រាប់ការវាស់ចម្ងាយ

ចំណងជើងដើម៖ การประยุกต์ใช้เลเซอร์ไดโอดในการวัดระยะทาง (Laser Diode Applied for Distance Measurement)

អ្នកនិពន្ធ៖ Koarakot Wattanavichean (Kasetsart University), Chana Lohasaptawee (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 1999 Kasetsart J. (Nat. Sci.)

វិស័យសិក្សា៖ Electrical Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយបញ្ហាតម្លៃថ្លៃនៃឧបករណ៍វាស់ចម្ងាយអេឡិចត្រូនិកដែលនាំចូលពីបរទេស ដោយផ្តោតលើការរចនា និងបង្កើតជម្រើសថ្មីក្នុងស្រុកដែលមានតម្លៃសមរម្យ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការស្រាវជ្រាវនេះបង្ហាញពីដំណើរការរចនា ស្ថាបនា និងធ្វើតេស្តឧបករណ៍វាស់ចម្ងាយដោយឡាស៊ែរ ដោយប្រើប្រាស់បច្ចេកទេសប្រៀបធៀបផាសរវាងសញ្ញាបញ្ជូននិងសញ្ញាទទួល។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Phase Comparison Distance Measurement (Constructed Instrument)
ការវាស់ចម្ងាយដោយប្រៀបធៀបផាស (ឧបករណ៍ដែលបានបង្កើត)
អាចផលិតបានក្នុងស្រុក និងមានតម្លៃថោកជាងឧបករណ៍នាំចូលពីបរទេសជាង ១០ ដង (ថោកជាង ២ សែនបាត)។ កម្រិតលម្អៀង (Error) មានអត្រាខ្ពស់បន្តិចនៅចម្ងាយជិត (៥ ទៅ ១០ ម៉ែត្រ) ដោយសារភាពខុសគ្នានៃផាសមានកម្រិតតិចតួច ដែលងាយនឹងទទួលរងការរំខាន។ អាចវាស់ចម្ងាយបានដល់ ៤០ ម៉ែត្រ ជាមួយនឹងកម្រិតលម្អៀងចន្លោះពី ១% ទៅ ៤%។
Commercial Electronic Distance Measurement (EDM)
ឧបករណ៍វាស់ចម្ងាយអេឡិចត្រូនិកពាណិជ្ជកម្ម (EDM នាំចូល)
មានភាពសុក្រឹតខ្ពស់ ដំណើរការល្អ និងត្រូវបានផលិតស្តង់ដារសម្រាប់វាស់ចម្ងាយឆ្ងាយ។ មានតម្លៃថ្លៃខ្លាំងណាស់ (ប្រមាណ ២០០,០០០ បាតឡើងទៅ) និងតម្រូវឱ្យនាំចូលពីបរទេសដែលចំណាយថ្លៃដើមខ្ពស់។ ផ្តល់ភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ក្នុងការវាស់វែង តែមិនមានការធ្វើតេស្តផ្ទាល់នៅក្នុងលទ្ធផលនៃការសិក្សានេះទេ។
Time of Flight / Laser Range Finder
ការវាស់ចម្ងាយដោយគណនារយៈពេលនៃពន្លឺ (Time of Flight)
ស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់ការវាស់ចម្ងាយឆ្ងាយៗ (ចាប់ពី ១ គីឡូម៉ែត្រឡើងទៅ) និងអាចវាស់ល្បឿនរបស់វត្ថុបាន។ តម្រូវឱ្យមានឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាដែលមានល្បឿនលឿនខ្លាំង និងប្រព័ន្ធកំណត់ម៉ោង (Timer) សុក្រឹតភាពខ្ពស់។ មានប្រសិទ្ធភាពសម្រាប់ចម្ងាយឆ្ងាយ (យោងតាមការលើកឡើងក្នុងសេចក្តីផ្តើមនៃឯកសារ)។
Interferometry
ការវាស់ដោយប្រើគោលការណ៍ជ្រៀតជ្រែករលក (Interferometry)
មានភាពសុក្រឹតនិងភាពជាក់លាក់ខ្ពស់បំផុត ស័ក្តិសមសម្រាប់ការវាស់កម្រាស់វត្ថុនៅក្នុងវិស័យឧស្សាហកម្ម។ ប្រើប្រាស់បានតែសម្រាប់ការវាស់ចម្ងាយជិតៗបំផុត (ខ្នាតមីក្រូ) និងមានភាពស្មុគស្មាញក្នុងការរៀបចំ។ ស័ក្តិសមសម្រាប់តែការងាររង្វាស់រង្វាល់ឧស្សាហកម្មកម្រិតមីក្រូ (យោងតាមការលើកឡើងក្នុងសេចក្តីផ្តើម)។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការបង្កើតឧបករណ៍នេះទាមទារចំណេះដឹងផ្នែករចនាសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិកស៊ីជម្រៅ និងការស្វែងរកគ្រឿងបន្លាស់នៅលើទីផ្សារ ដែលគ្រឿងបន្លាស់មួយចំនួនអាចពិបាករកទិញបន្តិច។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍នៃសាកលវិទ្យាល័យ Kasetsart ប្រទេសថៃ ដោយពឹងផ្អែកលើការសាកល្បងជាក់ស្តែងក្នុងបរិវេណមានកំណត់ (៤០ ម៉ែត្រ) និងប្រើប្រាស់គ្រឿងបន្លាស់ដែលមាននៅលើទីផ្សារប្រទេសថៃ។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការខ្វះខាតទីផ្សារគ្រឿងបន្លាស់អេឡិចត្រូនិកក្នុងស្រុក អាចជាឧបសគ្គសម្រាប់ការចម្លងការពិសោធន៍នេះទាំងស្រុង ដោយតម្រូវឱ្យមានការបញ្ជាទិញពីប្រទេសជិតខាង ឬប្រទេសចិន។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានេះមានសក្តានុពលខ្លាំងក្នុងការប្រើប្រាស់ជាមូលដ្ឋានសម្រាប់អភិវឌ្ឍឧបករណ៍វាស់វែងក្នុងស្រុកដែលមានតម្លៃសមរម្យ។

ការផលិតឧបករណ៍វាស់វែងដោយខ្លួនឯងតាមរយៈវិធីសាស្ត្រនេះ នឹងជួយលើកកម្ពស់សមត្ថភាពស្រាវជ្រាវរបស់វិស្វករកម្ពុជា និងបង្កើតជាដំណោះស្រាយបច្ចេកវិទ្យាដែលមានតម្លៃថោកនិងប្រើប្រាស់បានជាក់ស្តែង។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះពីឡាស៊ែរ និងសញ្ញាអេឡិចត្រូនិក: និស្សិតត្រូវយល់ដឹងពីគោលការណ៍នៃ Amplitude Modulation (AM) និងការប្រៀបធៀបផាស (Phase Comparison) ព្រមទាំងមុខងាររបស់ Laser Diode និង Photodetector តាមរយៈសៀវភៅ ឬវីដេអូបង្រៀន។
  2. សាកល្បងរចនាសៀគ្វីតាមរយៈកម្មវិធីកុំព្យូទ័រ: ប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើសៀគ្វីដូចជា ProteusMultisim ដើម្បីគូសនិងសាកល្បងដំណើរការនៃសៀគ្វី Colpitts Oscillator (សម្រាប់បញ្ជូន) និងសៀគ្វី Differential Amplifier (សម្រាប់ទទួល) មុននឹងទិញគ្រឿងបន្លាស់ពិតប្រាកដ។
  3. ដំឡើងសៀគ្វីច្របាច់សញ្ញា និងចម្រោះរលកសញ្ញា: រៀបចំតម្លើងសៀគ្វី Mixer Circuit ដោយប្រើប្រាស់ IC MC1496 រួចឆ្លងកាត់សៀគ្វី Bandpass Filter ដើម្បីទម្លាក់ប្រេកង់ និងស្រង់យកភាពខុសគ្នានៃផាសរវាងសញ្ញាបញ្ជូន និងសញ្ញាទទួល។
  4. តម្លើងប្រព័ន្ធគណនា និងបង្ហាញលទ្ធផលឌីជីថល: ជំនួសឱ្យការប្រើសៀគ្វី Digital Logic ស្មុគស្មាញ និស្សិតអាចប្រើប្រាស់ Arduino UNOESP32 ដើម្បីអានសញ្ញាដែលប្រៀបធៀបរួច បំប្លែងទិន្នន័យផាសទៅជាចម្ងាយ (ម៉ែត្រ) តាមរយៈកូដសូហ្វវែរ និងបង្ហាញលទ្ធផលនៅលើអេក្រង់ LCD Display
  5. ធ្វើតេស្តផ្ទៀងផ្ទាត់ និងកែតម្រូវកម្រិតលម្អៀង (Calibration): យកឧបករណ៍ដែលដំឡើងរួចទៅវាស់ធៀបជាមួយម៉ែត្រខ្សែស្តង់ដារ ក្នុងចន្លោះពី ៥ ម៉ែត្រ ទៅ ៤០ ម៉ែត្រ។ ប្រើប្រាស់ Oscilloscope ដើម្បីកែតម្រូវរេស៊ីស្តង់ (Variable Resistor) នៅក្នុងសៀគ្វីប្រៀបធៀបផាស រហូតដល់កម្រិតលម្អៀង (Error) ធ្លាក់ចុះដល់កម្រិតទាបបំផុត។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Phase comparison (ការប្រៀបធៀបផាស) ជាបច្ចេកទេសវាស់ចម្ងាយដោយការប្រៀបធៀបគម្លាតនៃរលកសញ្ញា (Phase) ដែលបានបញ្ជូនចេញ និងរលកសញ្ញាដែលផ្លាតត្រលប់មកវិញ។ ភាពខុសគ្នានៃផាសនេះត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីគណនារកពេលវេលា ឬចម្ងាយដែលពន្លឺបានធ្វើដំណើរ។ ដូចជាការស្តាប់សំឡេងអេកូ (Echo) ហើយប្រៀបធៀបភាពយឺតយ៉ាវនៃរលកសំឡេងដើម និងសំឡេងដែលផ្លាតត្រលប់មកវិញ ដើម្បីដឹងថាជញ្ជាំងនៅឆ្ងាយប៉ុណ្ណា។
Amplitude modulation (ម៉ូឌុលអាំភ្លីទីត) ជាដំណើរការនៃការផ្លាស់ប្តូរកម្ពស់ (អាំភ្លីទីត) នៃរលកសញ្ញាពន្លឺឡាស៊ែរទៅតាមទម្រង់នៃរលកសញ្ញាអគ្គិសនីដែលចង់បញ្ជូន ដើម្បីផ្ទុកព័ត៌មាន ឬសញ្ញាប្រេកង់ទៅក្នុងរលកពន្លឺនោះសម្រាប់ការបញ្ជូនទៅឆ្ងាយ។ ដូចជាការប្រើពិលបញ្ចាំងពន្លឺភ្លឺនិងងងឹតឆ្លាស់គ្នាជាចង្វាក់ ដើម្បីបញ្ជូនសារកូដម៉ុស (Morse Code) ទៅកាន់នរណាម្នាក់នៅចម្ងាយឆ្ងាយ។
Laser diode (ឡាស៊ែរឌីអូដ) ជាឧបករណ៍ពាក់កណ្តាលចម្លង (Semiconductor) ដែលផលិតពន្លឺឡាស៊ែរមានកំហាប់ខ្ពស់និងមានទិសដៅច្បាស់លាស់នៅពេលដែលមានចរន្តអគ្គិសនីឆ្លងកាត់ វាត្រូវបានប្រើជាប្រភពបញ្ជូនសញ្ញានៅក្នុងប្រព័ន្ធវាស់ចម្ងាយនេះ។ ដូចជាកាំភ្លើងបាញ់ទឹកដែលមានកម្លាំងខ្លាំងនិងបាញ់បានចំគោលដៅល្អិតច្បាស់ ជាងការបាញ់ទឹកចេញពីទុយោទឹកធម្មតា។
Photodetector (ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាពន្លឺ) ជាសេនស័រសម្រាប់ចាប់យកពន្លឺឡាស៊ែរដែលផ្លាតត្រលប់ពីវត្ថុគោលដៅ (Reflector) រួចបំប្លែងពន្លឺនោះឱ្យទៅជាសញ្ញាអគ្គិសនីវិញដើម្បីយកទៅដំណើរការគណនាតាមសៀគ្វី។ ដូចជាភ្នែករបស់យើងដែលចាប់យកពន្លឺដែលចាំងប៉ះវត្ថុផ្សេងៗ រួចបញ្ជូនសញ្ញាទៅខួរក្បាលដើម្បីដឹងថាវត្ថុនោះជារូបអ្វី។
Colpitts oscillator (សៀគ្វី Colpitts Oscillator) ជាសៀគ្វីអេឡិចត្រូនិកដែលបង្កើតរលកសញ្ញាអគ្គិសនី (ប្រេកង់) ជាបន្តបន្ទាប់និងមានស្ថិរភាពខ្ពស់ ដោយប្រើប្រាស់កុងដង់សាទ័រ និងឧបករណ៏เหนี่ยวนำ។ នៅក្នុងការសិក្សានេះ វាត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតប្រេកង់ 1 MHz សម្រាប់បញ្ជូនសញ្ញាឡាស៊ែរ។ ដូចជាបេះដូងដែលលោតក្នុងចង្វាក់ថេរឥតឈប់ឈរ ដើម្បីរុញច្រានឈាមទៅចិញ្ចឹមរាងកាយជាប្រចាំ។
Bandpass filter (សៀគ្វីចម្រោះរលកសញ្ញាឆ្លងកាត់) ជាសៀគ្វីដែលអនុញ្ញាតឱ្យតែរលកសញ្ញាដែលមានប្រេកង់ជាក់លាក់ណាមួយឆ្លងកាត់បាន (ឧទាហរណ៍ 100 Hz ក្នុងឯកសារនេះ) និងរារាំងរលកសញ្ញាផ្សេងៗទៀតដែលមិនចង់បាន ឬសញ្ញារំខាន (Noise) មិនឱ្យឆ្លងកាត់។ ដូចជាកញ្ច្រែងរែងអង្ករ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យតែគ្រាប់អង្ករមានទំហំជាក់លាក់ធ្លាក់ចុះ និងទប់កម្ទេចកំទីធំៗមិនឱ្យឆ្លងកាត់បាន។
Zero crossing detector (ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាឆ្លងកាត់សូន្យ) ជាសៀគ្វី (ជាទូទៅប្រើ Op-Amp) ដែលចាប់យកចំណុចដែលរលកសញ្ញាឆ្លងកាត់តង់ស្យុងសូន្យវ៉ុល ដើម្បីបំប្លែងរលកសញ្ញារាងស៊ីនុស (Sine wave) ឱ្យទៅជារលកសញ្ញារាងជ្រុង (Square wave) ដើម្បីងាយស្រួលក្នុងការប្រៀបធៀបផាសជាទម្រង់ឌីជីថល។ ដូចជាអ្នករាប់ចំនួនដងដែលក្មេងលោតអន្ទាក់ឆ្លងកាត់ខ្សែបន្ទាត់កណ្តាល (ចំណុចសូន្យ) ដើម្បីកត់ត្រាចង្វាក់នៃការលោតឱ្យបានច្បាស់លាស់។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖