Digital Photography   Audio & Video   Computer Accessories   Software Applications | Miscellaneous | Home
....

USB Meter Applications
(การใช้ USB Meter กับไฟฟ้า 5 - 12 โวลต์)

   
 
1. USB Meters

USB ย่อมาจาก Universal Serial Bus (
an industry standard for short-distance digital data communications. USB ports allow USB devices to be connected to each other with and transfer digital data over USB cables. They can also supply electric power across the cable to devices that need it)
ในบทความนี้ จะกล่าวถึงการใช้
USB Ports USB Meters สำหรับการจ่ายไฟฟ้าเท่านั้น ซึ่งอุปกรณ์ที่ต่อกับ USB Port มีมากมาย เช่น โทรศัพท์มือถือ Power Bank ไฟ LED พัดลม Charger เป็นต้น ดังนั้นจึงมีการใช้ USB Meter ขนาดเล็กๆเพื่อตรวจเช็คคุณสมบัติและการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆได้

โดยทั่วๆไป
USB Port จะจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงที่แรงดัน 5 V และกระแสตามความต้องการของโหลด เช่น 0.5 A ขึ้นไปจนถึง 2 A และอาจมีการใช้ 3 - 5 A ในบางกรณี นอกจากนั้น เรายังใช้อุปกรณ์ USB กับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นได้ เช่น 12 V แต่ปริมาณกระแสไฟอาจจะต้องลดลง สำหรับ USB Meter ที่ใช้วัดนั้นมีคุณสมบัติคือ วัด Voltage, Current, mAh, mWh, Watt และบันทึกเวลา ซึ่งจะสามารถวัดกระแสไฟฟ้าได้ 3 A ถึง 5 A  ตัวอย่าง USB Meters แสดงไว้ใน รูปที่ 1
 



รูปที่ 1  USB Meters แบบต่างๆ

 
   
2. ชุดทดสอบขนาดเล็ก (Small Test Set)

เราสามารถสร้างชุดทดสอบขนาดเล็ก แบบประหยัดขึ้นใช้ได้ตามรูปที่ 2 ซึ่งประกอบด้วย
1) แหล่งจ่ายไฟ (Regulated DC Power Supply) แรงดันไฟฟ้า 220/12 V DC  โดยปรับแรงดันไฟฟ้าได้จาก 3.8 - 12.4 V และจ่ายกระแสได้สูงสุด 5 A เป็นแบบ Adapter าคาถูกแต่ใช้งานได้ดีสำหรับการควบคุมแรงดันไฟฟ้า (Regulated Voltage) ที่จ่ายออก (ราคาอันละประมาณ 300 บาท)
2) USB Meters ซึ่งมีหลายแบบให้เลือกใช้ (ราคาประมาณอันละ 200 ถึง 700 บาท)
3) โหลด (Load) เป็นแบบ USB Load Tester หรือ Electronic Load ที่ปรับค่ากระแสไฟฟ้า (Constant Current) ได้ โดยทั่วๆไปใช้ขนาด 3 - 5 A หรือจะใช้หลายตัวต่อขนานกันก็ได้
 


รูปที่
2  USB Tester Set แบบประหยัด

รูปที่ 3  อุปกรณ์ ชิ้นส่วนต่างๆที่ใช้

 

 
 


 
3ตัวอย่างการใช้งาน การทดสอบ

3.1  เช็คการชาร์จโทรศัพท์มือถือ (รูปที่ 4 เครื่องชาร์จโทรศัพท์มือถือที่ดีนั้นควรจะตัดการชาร์จเมื่อได้ชาร์จไฟเต็มที่แล้ว แต่เพื่อความแน่ใจเราอาจทดสอบได้โดยใช้ USB Meter วัดค่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าโทรศัพท์มือถือระหว่างการชาร์จซึ่งปกติจะอยู่ในระหว่าง 0.4 - 1.0 A  และถ้าชาร์จเต็มแล้ว กระแสไฟจะลดลงมาเป็น 0 หรือเกือบเท่ากับ 0 สำหรับการเช็คว่าแบตเตอรี่ของโทรศัพท์มือถือสามารถเก็บไฟได้เท่าไรนั้น ทำได้โดยใช้โทรศัพท์จนไฟในแบตเตอรี่เหลือประมาณ 15% แล้วทำการชาร์จไฟจนเต็ม วัดจำนวน mAh ที่จ่ายไฟเข้าโทรศัพท์ผ่าน USB Meter ก็จะได้ความจุของแบตเตอรี่ที่รับประจุไฟฟ้าเข้าไปได้ในระดับความจุของแบตเตอรี่จาก 15 % จนถึง 100 % และจะทำให้ทราบว่าเมื่อใช้โทรศัพท์ไปนานๆแบตเตอรี่ยังเหลือความจุเท่าไร
 

รูปที่ 4  การวัดค่ากระแสไฟฟ้าและ mAh ในการชาร์จไฟโทรศัพท์มือถือ
 

3.2  การหาความจุของ Power Bank (รูปที่ 5)  ทำได้โดยชาร์จไฟเข้า Power Bank จนเต็ม แล้วทำการจ่ายโหลด 0.5 หรือ 1 A จน Power Bank ตัดไฟ ก็จะได้ความจุหรือ Output Capacity เป็น mAh (ซึ่งโดยทั่วๆไปความจุที่วัดได้ จะประมาณ 65% ของความจุของ Power Bank ที่ระบุเนื่องจากมีความสูญเสีย (Loss) ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์

 

รูปที่ 5  การทดสอบความจุของ Power Bank โดยวัดด้วย USB Meter
 

3.3  การหากำลังไฟฟ้าที่ใช้สำหรับไฟ LED 5 V และ.12 V (รูปที่ 6เราสามารถหาว่าหลอดไฟ LED, LED Bulb, LED Strip ใช้ไฟฟ้าเท่าไรได้ รูปที่ 6 แสดงการต่อไฟ LED ขนาด 5 V เข้ากับ USB Meter พบว่าใช้ไฟฟ้า 0.3896 A หรือกำลังไฟฟ้า 1.968 W. การทดสอบง่ายๆเช่นนี้ทำให้ทราบว่าจะต้องใช้ Adapter แปลงไฟจาก 220 V ลงมาเป็น 5 v หรือ 12 V ขนาดเท่าไร หรือถ้าต่อตรงกับแหล่งจ่ายไฟ DC จะใช้ได้นานกี่ชั่วโมง การทดสอบนี้ใช้กับไฟ LED เส้นหรือ LED Strip ได้ด้วย แต่ต้องระวังอย่าให้กระแสไฟเกินพิกัดของ USB Meter ซึ่งจะใช้ได้กับกระแสไฟฟ้าประมาณ 3 A ที่ 12 V และ 5 A ที่ 5 V สำหรับการวัดค่ากระแสไฟฟ้า DC ระบบ 12 V ที่มากกว่า 3 A สามารถใช้ Digital Volt-Ampere Meters ได้ ตามที่บรรยายไว้ในบทความนี

 

รูปที่ 6  การวัดค่ากระแสและกำลังไฟฟ้าสำหรับหลอดไฟ LED
 

3.4  การทดสอบหาประสิทธิภาพของ Adapter 220/12 V DC (รูปที่ 7)  ในการทดสอบนี้ต้องใช้ 220 V AC Meter วัดกำลังไฟฟ้าหรือพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายเข้าอุปกรณ์ Switching Adapter และใช้ USB Meter วัดกำลังไฟฟ้าหรือพลังงานไฟฟ้าที่จ่ายออกไปยังโหลด จากนั้นคำนวณประสิทธิภาพได้จากสูตร
Efficiency (%) = (Power Output/Power Input)100  ซึ่งผลการทดสอบได้ค่าประสิทธิภาพ 80 % ที่โหลด 2.4 A และ 82 % ที่โหลด 1.5 A.

 

รูปที่ 7  การทดสอบหาประสิทธิภาพของ Adapter 220 V AC/12 V DC 
 

3.5  การทดสอบประสิทธิภาพของ DC - DC Converter (รูปที่ 8 และ 9 มีบางกรณีที่เราต้องการใช้ไฟฟ้ากระแสตรงและต้องการแปลงแรงดันไฟฟ้า เช่น มี Power Bank จ่ายไฟที่ 5 V แต่ต้องการใช้ไฟกับหลอด LED 12 V หรือมีไฟแบตเตอรี่ 12 V และต้องการนำมาใช้กับอุปกรณ์ 5 V จึงต้องใช้การแปลงไฟโดย DC - DC Converter ซึ่งมีแบบ Step Down (Buck Converter) และแบบ Step Up (Boost Converter) แต่ในการใช้ DC - DC Converter นั้น จะมีความสูญเสีย (Loss) เกิดขึ้นจากวงจรอิเล็กทรอนิกส์ จากสายและขั้วต่อเพราะเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำจึงอาจมี Loss และแรงดันไฟฟ้าตกได้มากพอควร การทดสอบหาประสิทธิภาพทำได้ตามรูปที่ 8 โดยใช้ DC - DC Converter แบบที่ทำได้ทั้ง Step Up และ Step Down วัด Wh ที่จ่ายออกไปยังโหลดเทียบกับ Wh ที่จ่ายเข้าตัว Converter แล้วคำนวณหาประสิทธิภาพได้ ซึ่งจากการทดสอบพบว่าประสิทธิภาพเมื่อจ่ายโหลด 0.5 A, 1.0 A ละ 1.5 A ท่ากับ 74.5, 74.8 ละ 70.0 % ามลำดับ (ใช้ Adapter สั้นๆในการต่อเพื่อลด Loss)

 

รูปที่ 8  การทดสอบประสิทธิภาพของ DC - DC Step Up / Step Down Converter


รูปที่ 9  การทดสอบ DC - DC Step Up / Step Down Converter และแสดงผลที่จอโทรศัพม์มือถือ
โดยใช้ระบบ
Bluetooth
 
 
  หมายเหตุ :
1. ตัวย่อทางไฟฟ้าที่ใช้ คือ V = Volt, A = Ampere, W = Watt, mAh = Milliampere-Hour, mWh = Milliwatt-Hour, AC = Alternating Current, DC = Direct Current.
2. ผู้เขียนไม่ได้ขายหรือมีส่วนเกี่ยวข้องกับการขายผลิตภัณฑ์และอุปกรณ์ต่างๆที่นำมาแสดงในบทความนี้
3. สำหรับผู้ที่สนใจในอุปกรณ์ต่างๆ สามารถค้นหาได้จากเว็บไซต์ต่างๆ โดยสินค้าเหล่านี้ผลิตในประเทศจีน เช่น ที่เว็บไซต์ AliExpress.com
     

....................................................................................................................................................................................................................................................
 

จากวันที่  12 .. 2562
ปรับปรุงล่าสุด : 23 .. 2562