เมื่อวานตอนเกือบ ๔ โมงเย็นแล้วมีอาเสี่ยที่เป็นแฟนบอลทีมแมนยู (ที่ผมเรียกเขาว่าอาเสี่ยเพราะผมเชื่อว่าเงินเดือนของเขาต้องมากกว่าของผมแน่ ๆ แม้ว่าตอนนี้ทางบริษัทจะให้เขาจะเป็นนิสิตก็ตาม) มาตามผมให้ไปช่วยดูเส้น base line ของเครื่อง Chemisorb 2750 ที่รุ่นน้องคนหนึ่งกำลังจะทำการทดลองวัด CO adsorption โดยเขาบอกว่า base line มีลักษณะเต้นแกว่งไปมาเหมือนกับเกิดพีคออกมาต่อเนื่อง
สิ่งที่ผมไปเห็นที่เครื่องก็คือลักษณะเส้นสัญญาณ TCD (เส้นสีแดง) ดังแสดงในรูปที่ ๑ (ซึ่งตอนแรกแสดงเฉพาะสัญญาณ TCD เท่านั้น) ลักษณะสัญญาณดังกล่าวมีรูปแบบการแกว่งที่มีคาบและขนาดค่อนข้างแน่นอน ผมก็เลยขอดูค่าอุณหภูมิของระบบที่เครื่องวัดได้ เขาก็เลย plot เส้นกราฟอุณหภูมิ (เส้นสีน้ำเงิน) ให้ดูควบคู่กัน
รูปที่ ๑ ภาพ base line ของเครื่อง Chemisorb 2750 ที่มีปัญหาเมื่อวันอังคารที่ผ่านมา ค่าสัญญาณ TCD ที่อ่านจริงแสดงอยู่ที่มุมล่างขวาของจอตรงที่เขียนว่า TCD Reading ซึ่งถ้าดูตำแหน่งของเส้นกราฟ (สีแดง) กับแกน y ทางด้านขวาจะเห็นว่าไม่ตรงกัน สาเหตุเป็นเพราะไป set zero สัญญาณ TCD ที่แสดงบนกราฟ เช่นถ้าระดับสัญญาณจริงคือ -0.05 แล้วเราไปกำหนดให้เห็นระดับศูนย์ (ด้วยการกด set zero) ตัวเครื่องจะจำว่าถ้าสัญญาณ TCD ที่ส่งมามีค่า -0.05 ให้แสดงตำแหน่งบนกราฟที่ระดับ y = 0 ถ้าสัญญาณ TCD ที่ส่งมามีค่า 0.1 ก็จะแสดงตำแหน่งบนกราฟที่ระดับ y = 0.15 ทางด้านซ้ายของเส้นประสีเขียวเป็นสัญญาณก่อนการสั่งปรับอุณหภูมิ ส่วนทางด้านขวาเป็นสัญญาณหลังสั่งปรับเพิ่มอุณหภูมิไปที่ 30ºC
ถ้านำเส้นกราฟอุณหภูมิมาขยายสเกล (แกน y) จะเห็นว่าอุณหภูมิของระบบนั้นไม่นิ่ง มีการเพิ่มขึ้นลงเป็นจังหวะที่สอดคล้องกับการแกว่งของสัญญาณ TCD สาเหตุเกิดจากการที่ตัวควบคุมอุณหภูมิพยายามปรับอุณหภูมิให้ลดลงหา set point ที่เขาตั้งไว้ที่ 25ºC
การทำงานของอุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิ (temperature controller) ถ้าเราสั่งเพิ่มอุณหภูมิ อุปกรณ์ควบคุมจะสั่งจ่ายไฟฟ้าให้กับระบบ ในช่วงที่อุณหภูมิของระบบอยู่ห่างจาก set point มาก การสั่งจ่ายไฟฟ้ามักจะสั่งจ่ายแบบเต็มที่ แต่เมื่ออุณหภูมิระบบเข้าใกล้อุณหภูมิ set point การสั่งจ่ายไฟฟ้าจะลดลงเรื่อย ๆ เพื่อป้องกันไม่ให้อุณหภูมิระบบสูงเกินค่า set point (หรือไม่ให้เกินไปมากเกินไป)
ในทางกลับกันถ้าเราสั่งลดอุณหภูมิระบบ อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิจะสั่งตัดการจ่ายไฟฟ้าให้กับระบบเพื่อให้อุณหภูมิระบบลดลง แต่เมื่ออุณหภูมิระบบลงลงเข้าใกล้ set point อุปกรณ์ควบคุมอุณหภูมิมักจะสั่งจ่ายไฟให้กับระบบเป็นช่วงสั้น ๆ เพื่อลดอัตราการตกของอุณหภูมิ โดยคาดหวังว่าอุณหภูมิจะลดลงเข้าสู่ค่า set point โดยไม่ลดต่ำเกินไป
แต่เนื่องจากความแปรปรวนของระบบและสิ่งแวดล้อม ทำให้การควบคุมนั้นไม่สามารถรักษาให้อยู่ที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งได้ สิ่งที่เราเห็นก็คือค่าอุณหภูมิของระบบจะแกว่งไปมารอบ ๆ ค่า set point ขนาดของการแกว่งนี้จะขึ้นอยู่กับการออกแบบอุปกรณ์และระบบควบคุม ในกรณีของเครื่อง Chemisorb 2750 นี้แม้ว่าการแกว่งจะมีขนาดเล็กน้อย แต่ก็มากพอที่ TCD จะตรวจจับได้ เพราะ TCD นั้นส่งสัญญาณออกมาได้เมื่อแก๊สที่ไหลผ่านมีอุณหภูมิหรืออัตราการไหลเปลี่ยนไป โดยไม่จำเป็นต้องมีองค์ประกอบเปลี่ยนไป (ลองไปอ่านเรื่อง Thermal Conductivity Detector ที่ผมเคยเขียนเอาไว้เอาเองก็แล้วกัน)
เรื่องปัญหาการควบคุมอุณหภูมิเครื่อง Chemisorb 2750 ก่อนเริ่มการฉีดแก๊สนั้นผมเคยเล่าไว้ครั้งหนึ่งแล้วใน memoir ปีที่ ๒ ฉบับที่ ๑๑๙ วันศุกร์ที่ ๑๒ กุมภาพันธ์ ๒๕๕๓ เรื่อง "การควบคุมอุณหภูมิ" สาเหตุที่เราเห็นเส้นสัญญาณ TCD มันแกว่งไปมาก็เพราะโปรแกรมมันไปขยายสเกลแกน y ให้ละเอียดยิ่งขึ้น ซึ่งขนาดของการแกว่งนี้ถ้าเทียบกับระดับสัญญาณที่มีการฉีดแก๊สตัวอย่างเข้าไปก็ต้องถือว่าไม่มีนัยสำคัญใด ๆ อีกสิ่งที่ผมบอกให้เขาทำก็คือให้ตั้ง set point ที่ตำแหน่งที่เครื่องสามารถควบคุมได้ ซึ่งก็ควรสูงกว่าอุณหภูมิห้องอย่างน้อยสัก 10ºC ไม่ใช่ไปตั้งให้มันต่ำกว่าหรือเท่ากับอุณหภูมิห้อง เพราะจะทำให้ระบบควบคุมไม่สามารถควบคุมได้ (ระบบของเราระบายความร้อนออกจากตัวอุปกรณ์สู่อากาศในห้อง ดังนั้นอุณหภูมิของระบบจึงไม่สามารถลงต่ำกว่าอุณหภูมิห้องได้
และเรื่องการอ่านกราฟนั้นก็เลยเล่าเอาไว้ใน memoir ปีที่ ๓ ฉบับที่ ๒๐๓ วันศุกร์ที่ ๑๗ กันยายน ๒๕๕๓ เรื่อง "อย่าลืมดูแกน Y" ซึ่งเหตุการณ์เมื่อวานก็เป็นการเกิดซ้ำเดิมอีก
ด้วยเหตุนี้ผมถึงได้บอกพวกคุณว่าให้หาโอกาสอ่านเรื่องเก่า ๆ ที่ผมเขียนเอาไว้ อย่างน้อยก็ให้มันผ่านตาบ้างมามีเรื่องอะไร เวลามีปัญหาเกิดขึ้นก็จะได้สามารถแก้ปัญหาเองได้โดยไม่ต้องรอให้ผมมาช่วยตรวจแก้หรือเสียเวลาไปหลายวัน (รออ่านเรื่องที่กำลังจะเขียนต่อไปก็แล้วกันก็แล้วกัน) เพราะบางปัญหานั้นมันเป็นเพียงแค่เส้นผมบังภูเขาเท่านั้นเองถ้าเรารู้สักสังเกตและจดจำ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น