Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/49647
| Title: | การออกแบบวงจรวัดความถี่กำธรและความต้านทานของผลึกควอทซ์โดยวิธีกวาดความถี่ |
| Other Titles: | Design of circuit for measuring quartz resonance frequency and resistance using frequency sweeping technique |
| Authors: | สายชล ส่งเจิม |
| Advisors: | เอกชัย ลีลารัศมี |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Ekachai.L@chula.ac.th |
| Subjects: | ควอทซ์ การออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ Quartz Electronic circuit design |
| Issue Date: | 2556 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เสนอเทคนิคการวัดความถี่กำธรแบบอนุกรม และค่าความต้านทานของผลึกควอทซ์ที่ความถี่ระดับ MHz ซึ่งอาศัยการวัดค่าอิมพิแดนซ์ทุกๆความถี่ในช่วงของการกวาดความถี่จนกระทั่งวัดค่าอิมพิแดนซ์ต่ำสุดได้ ซึ่งเทคนิคนี้สามารถหาค่าความถี่กำธรที่มีความแม่นยำมากกว่าการใช้วงจรเกตออสซิเลเตอร์ที่ให้กำเนิดความถี่กำธรแบบขนาน องค์ประกอบหลักของวงจรคือวงจรสร้างสัญญาณรูปไซน์บริสุทธิ์ และมีความแม่นยำสูงถึง 1Hz โดยการใช้วงจรสังเคราะห์ความถี่โดยตรง (Direct Digital Frequency Synthesizer) ซึ่งแต่ละความถี่จะวัดแรงดันตกคร่อม และกระแสที่ไหลผ่านผลึกควอทซ์ก่อนแปลงเป็นข้อมูลดิจิตอล และส่งให้คอมพิวเตอร์เพื่อคำนวณหาค่าอิมพิแดนซ์ โดยการใช้วงจรแปลงสัญญาณอะนาลอกเป็นดิจิตอลที่มีความเร็วต่ำทำการแซมปลิ้งสัญญาณแรงดัน และกระแสแบบ Under sample และนำข้อมูลที่ได้ไปทำการ Fitting Data แบบ Sinusoidal เพื่อหาค่ายอดของสัญญาณแรงดัน และกระแส เพื่อลดเวลาและจำนวนครั้งของการวัดหาค่าอิมพิแดนซ์ต่ำสุด จึงใช้ค่าอิมพิแดนซ์ที่วัดได้จาการกวาดความถี่จำนวณ 4 ค่ามาทำการประมาณค่าในช่วง (Interpolation) แบบ Cubic Spline เพื่อหาค่าอิมพิแดนซ์ต่ำสุด และใช้วิธีเดียวกันนี้ในการหาค่าความถี่กำธรแบบอนุกรมของผลึกควอทซ์ การทดลองวิทยานิพนธ์ฉบับนี้สามารถหาค่าความถี่กำธรแบบอนุกรมของผลึกควอทซ์ที่ความถี่ 5MHz ที่มีความแม่นยำถึง 1Hz ดังนั้นเทคนิคที่นำเสนอนี้สามารถนำมาใช้งานได้กับ Quartz Crystal Microbalance (QCM) สำหรับการวัดมวลขนาดเล็กที่อยู่บนผิวของผลึกควอทซ์ด้วยการวัดค่าความต่างของความถี่กำธรแบบอนุกรม |
| Other Abstract: | This thesis presents a circuit technique for measuring the series resonance frequency in the order of a few MHz of a quartz crystal and its series resistance. It relies directly on measuring the quartz impedance at each frequency and sweeping the frequency until the minimum impedance is reached. This technique can determine the series resonance frequency with precision better than using the crystal in a gate oscillator which oscillates at the parallel resonance frequency. The main component of the developed circuit is a signal generator capable of producing a pure sinusoidal voltage with very high precision of 1 Hz using direct digital frequency synthesizer. At each frequency both voltage across and current through the quartz are digitized and the data sent to a personal computer for impedance calculation. Since only the amplitudes are needed, a low speed analog to digital converter is employed to under sample the two signals and sinusoidal data fitting scheme is used to calculate the amplitudes. To reduce the operation time, only a few frequencies are used in the impedance measurement. The minimum impedance can be calculated by applying 4 points cubic spline interpolation. Using the same measurement, the series resistance of the quartz can also be calculated. This experimental circuit is capable of finding the series resonance frequency of a 5MHz quartz with 1 Hz accuracy. Thus the presented technique can be used in a quartz crystal microbalance which measures small mass by putting it on its surface and measuring the change in its series resonance frequency. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2556 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมไฟฟ้า |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/49647 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.1544 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2013.1544 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| saichon_so.pdf | 2.5 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.