การวิเคราะห์ค่าความเข้มข้นของสารละลายโดยใช้คุณสมบัติของการแปลงค่าความจุ

Abstract

บทความนี้นำเสนอวิธีวิเคราะห์สัญญาณในรูปแบบของวงจรสมมูลไฟฟ้าทางอุดมคติ ของอุปกรณ์ตรวจรู้ด้วยหลักการพื้นฐานของการแปลงค่าความจุ โดยใช้ค่าความเข้มข้นของสารละลายทางเคมี ชนิดเอทิลแอลกอฮอล์เป็นกรณีศึกษา การออกแบบ และสร้างอุปกรณ์ตรวจรู้มีโครงสร้างเป็นแบบแผ่นโลหะคู่ขนานเคลือบด้วยไนลอนความหนาเฉลี่ย 0.4 mm. ยึดด้วยเรซินเพื่อกำหนดระยะห่างของแผ่นคู่ขนานคงที่ 2.5 mm และ 5 mm โลหะที่ใช้เป็นสแตนเลสและทองแดง การทดสอบใช้สารละลายเอทิลแอลกอฮอล์ที่มีความเข้มข้นตั้งแต่ 95% จนถึง 5% และเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นครั้งละ 10% ด้วยการเจือจางของน้ำกลั่นภายใต้การควบคุมอุณหภูมิ (23 องศาเซลเซียส) ความถี่ทดสอบเปลี่ยนแปลงครั้งละ 500 Hz ตั้งแต่ 100 Hz จนถึง 2 kHz ผลการเปลี่ยนแปลงค่าความจุที่ได้จากการตรวจรู้จะนำไปเปรียบเทียบกับวงจรไฟฟ้าที่ได้จากเครื่องมือวัด R-L-C มาตรฐาน ยี่ห้อ Good Will รุ่น CTR เพื่อวิเคราะห์คุณสมบัติเปรียบเทียบกันระหว่างโลหะสองชนิดที่ใช้ทำเป็นแผ่นตัวนำและระยะห่างที่เหมาะสมระหว่างแผ่นตัวนำคู่ขนานตามลำดับ การออกแบบในบทความนี้เน้นวิธีการที่ไม่ซับซ้อน มีราคาถูก มีความถูกต้องแม่นยำและความความน่าเชื่อถือ

This paper presents the signal analysis of ideal equivalent circuit obtained from capacitive based sensor for chemical concentration measurement. In this study, the Ethel alcohol solution was used as a case study. The sensor was designed and fabricated with parallel plates finished by 0.4 nun-thick nylon and mounted together by resin to maintain the distance of these plates by 2.5 nun and 5 mm. The parallel plates were made of two types of metal, i.e. stainless and copper, for measurement of Ethel alcohol solution ranging from 95 % to 5 % of concentration. Ethel alcohol was diluted for 10 % increment of solution by distilled water under controlled temperature (23 degree Celsius) and 500 Hz increment of frequency which was ranged from 100 Hz to 2 kHz. The variation of electric capacity was then compared with electric circuit of the standard R-L-C instrument (Good Will model CTR) for analyses of the metal fabricated and the appropriate distance of parallel plates. In this study, the simple sensor design with reasonable costs was also aimed as well as the accuracy and reliability of designed sensor was considered.