Categories
สิ่งประดิษฐ์ สิ่งประดิษฐ์ต่างแดน

Candy Cane หมอนสำหรับนักเดินทาง

เมื่อกล่าวถึงหมอนสำหรับนักเดินทาง คุณจะจินตนาการภาพมันเป็นยังไง? หลายคนคงคิดถึงหมอนหนุนคอทรงโค้งตามปกติ เวลาจะงีบหลับก็คล้องติดคอไว้แบบนั้นใช่มั้ยล่ะครับ ในแง่ของฟังก์ชั่นการใช้งานผมว่ามันเวิร์กนะ แต่การพกพาล่ะ ด้วยขนาดของมันคุณต้องยัดมันลงไปในกระเป๋าเดินทาง ทำให้สิ้นเปลืองเนื้อที่เป็นอย่างมาก (มากจริงๆ) งั้นเรามาดูกันว่าหมอนสำหรับนักเดินทางที่ผู้เขียนภูมิใจนำเสนอมันดียังไง

Candy Cane คืออะไร

จะว่าไปแล้วมันก็คือหมอนหนุนคอนี่แหละครับ แต่มันเป็นหมอนหนุนคอที่เวลาเก็บแล้วมีขนาดเล็ก น้ำหนักเพียง 125 กรัม ขนาดเมื่อจัดเก็บแล้วพอๆ กับเวลาเราม้วนถุงเท้า 1 คู่เข้าด้วยกันอย่างนั้นเลย หมอน Candy Cane เป็นหนึ่งในโครงการที่กำลังระดมทุนอยู่ใน www.kickstarter.com โดยชื่อ Candy Cane มาจากคำเปรียบเปรยที่ว่าเวลาใช้งานมันคุณจะได้นอนหลับฝันหวานไปเลย อะไรประมาณนี้

คุณสมบัติและการใช้งาน

ผิวชั้นนอกผลิตจากผ้าที่มีคุณสมบัติระบายอากาศดีเยี่ยม (เค้าว่างั้น) คล้ายกับเสื้อผ้าของนักกีฬา เวลาจะใช้งานก็เพียงใช้ปากเป่าลมเข้าไปเบาๆ หรือจะเป็นลมจากช่องแอร์ของรุโดยสารก็ยังได้ เจ้า CandyCane ก็จะพองออกมา เมื่อพองได้ที่ก็ปิดปากกันลมไหลออกโดยบริเวณปากช่องลมเข้าจะเป็นแถบแม่เหล็กทำให้ปิดได้อยากรวดเร็วแล้วก็ม้วนปากมันเพื่อกันลมไหลออก ง่ายๆ แค่นี้เองครับ

เวลาเก็บก็ไล่ลมออกแล้วม้วนเก็บเข้าไป ขนาดของมันก็จะเล็กกลมกลืนไปกับอุปกรณ์ในกระเป๋นเดินทางของเรา

ทีมงานผู้ออกแบบเคลมว่า เจ้า CandyCane นี้ได้คัดสรรค์วัสดุที่ดีที่สุด และตัดเย็บโดยช่างฝีมือที่เก่งที่สุด และยังรองรับกับศรีษะของผู้ใช้งานได้ทุกวัยอีกด้วย ซึ่งหลังจากโครงการนี้เข้าร่วมระดมทุนเพียงไม่กี่วันก็ทะลุเป้า $15,000 ไปเป็นที่เรียบร้อยแล้ว ณ วันที่เขียนต้นฉบับนี้ยอดทะลุไปถึง $38,905 กันเลยทีเดียว

นี่แหละครับสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่านวัตกรรมอย่างแท้จริง มีทั้งการออกแบบและการเลือกใช้วัสดุที่ลงตัว ทำให้การระดมทุนของพวกเขาใช้เวลาเพียงไม่กี่วัน หากท่านสนใจก็เข้าไปดูเงื่อนไขกันได้ที่ www.kickstarter.com

ข้อมูลอ้างอิงจาก www.kickstarter.com


 

Categories
บทความ รีวิว ไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์

sensor ตรวจจับความเคลื่อนไหวด้วยรังสีอินฟราเรด

“เชื่อว่าคุณคงเคยเข้าไปใช้บริการร้านสะดวกซื้อ เมื่อเดินเข้าไป จะได้ยินเสียงติ๊งต่อง แจ้งการเข้ามาของคุณๆ ให้พนักงานในร้านทราบ และเสียงทักทาย ก็จะดังตามมา ทั้งที่พวกเขาอาจไม่ได้เห็นคุณด้วยซ้ำ เค้ารู้ได้อย่างไร หน้าที่นี้ตกเป็นของตัวตรวจจับการเคลื่อนไหวครับ แล้วมันทำงานอย่างไร ตามผมมาครับ จะพาไปรู้จัก”

ความเคลื่อนไหวตรวจจับได้อย่างไร ?
สิ่งมีชีวิตไม่ว่าจะเป็นมนุษย์หรือสัตว์เลือดอุ่นในภาวะที่ยังมีชีวิตอยู่ จะมีการกระจายพลังงานความร้อนออกมาจากตัวเองในรูปของการแผ่รังสีอินฟราเรดอยู่ตลอดเวลา โดยจะมีปริมาณมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับสภาพของร่างกายในขณะนั้น เมื่อมีการเคลื่อนไหวปริมาณของการแผ่รังสีก็จะเปลี่ยนแปลง รังสีอินฟราเรดจากมนุษย์หรือสัตว์เลือดอุ่นที่มีระดับความเข้มสูงสุดจะมีความยาวคลื่นประมาณ 9.4 ไมโครเมตร

ตัวตรวจจับความเคลื่อนไหวของสิ่งมีชีวิตหรือที่เรียกว่า โมชั่นเซนเซอร์ (motion sensor) ที่ได้รับความนิยมและใช้งานง่ายคือ ตัวตรวจจับแบบอินฟราเรด ซึ่งใช้หลักการตรวจจับ​ที่​เรียกว่า ​ไพโรอิ​เล็ก​ตริก (pyro-electric) อัน​เป็นการ​ตรวจจับ​การ​แผ่รังสี​อินฟราเรด หาก​ระดับ​ของ​การ​แผ่รังสี​ไม่​เปลี่ยนแปลง แสดงว่า สิ่งมีชีวิต​ที่​ต้องการ​ตรวจจับ​นั้น​ไม่มี​การ​เคลื่อนไหว แต่​ถ้าหาก​มี​การ​เคลื่อนไหว​เกิดขึ้น ระดับ​ของ​การ​แผ่รังสี​อินฟราเรด​จะ​เปลี่ยนแปลง จึง​เรียกตัว​ตรวจจับ​แบบนี้​ว่า PIR (Passive InfraRed sensor)


รูปที่ 1 ไดอะแกรมการทำงานของตัวตรวจจับการแผ่รังสีอินฟราเรดซึ่งใช้ตรวจจับความเคลื่อนไหว

ใน​รูป​ที่ 1 เป็น​ไดอะแกรม​แสดง​หลักการ​ทำงาน​พื้นฐาน​ของ​ตัว​ตรวจจับ​พลังงาน​ความ​ร้อน​จาก​มนุษย์​หรือ​สัตว์​เลือดอุ่น เมื่อ​เกิด​การ​เคลื่อนไหว​ทำให้เกิด​การ​แผ่รังสี​อินฟราเรด​ขึ้น รังสี​จะ​ถู​กรวม​หรือ​โฟกัส​ไป​ยัง​ตัว​ตรวจ​จับหลัก​โดย​ใช้​เลนส์​แบบ​พิเศษ​ที่​เรียกว่า เลนส์​ไฟ​รเนล​หรือเฟ​รสนัล (Fresnel lens) จากนั้น​ตัว​ตรวจ​จับหลัก​จะ​ทำการ​ขยาย​สัญญาณ​แล้ว​ส่งไปยัง​วงจร​เปรียบเทียบ​เพื่อ​สร้าง​สัญญาณ​เอาต์พุต​ต่อไป


รูปที่ 2 แสดงการทำงานของโมดูล PIR เมื่อนำมาใช้ในการตรวจจับความเคลื่อนไหว

ใน​รูป​ที่ 2 แสดง​สถานการณ์​ที่​แหล่งกำเนิด​รังสี​อินฟราเรด (อาจ​เป็น​มนุษย์​หรือ​สัตว์​เลือดอุ่น) เกิด​การ​เคลื่อนไหว​ภายใน​ระยะ​ทำการ​ของ​ตัว​ตรวจจับ จะ​ทำให้​โมดูล​ตรวจจับ PIR ตรวจจับ​พบ​การ​แผ่รังสี​อินฟราเรด​ที่​แตกต่างกัน จึง​ให้สัญญาณ​เอาต์พุต​เป็น​ลอจิก​สูง (high) อยู่​ชั่ว​ขณะเมื่อ​ตรวจจับ​พบ​การ​เคลื่อนไหว จากนั้น​กลับ​มา​เป็น​ลอจิก​ต่ำ (low) จนกว่า​จะ​ตรวจจับ​พบ​การ​เปลี่ยนแปลง​ของ​ระดับ​รังสี​อินฟราเรด​อีกครั้ง

เลนส์ไฟรเนล
เลนส์​ไฟ​รเนล​เป็น​เลนส์​แบบ​พิเศษ​ที่​ได้รับ​การ​ค้น​คิด​จาก​นัก​ฟิสิกส์​ชาว​ฝรั่งเศส​ชื่อ ​ออกั​สติน ชอง ไฟ​รเนล (Augustin-Jean Fresnel) โดย​แนวคิด​ของ​เลนส์​แบบนี้​คือ เป็น​เลนส์​แบบ​ขั้นบันได​ที่​ยอมให้​แสง​ผ่าน​ได้มาก​และ​จาก​ทุกทิศทาง ดัง​มี​โครงสร้าง​ตาม​รูป​ที่ 3


รูปที่ 3 โครงสร้างและหน้าตาของเลนส์ไฟรเนลซึ่งนำมาใช้ในโมดูล PIR

ทั้งนี้​เนื่องจาก​ตัว​เลนส์​ได้​ถูก​สร้างขึ้น​โดย​ลด​เนื้อ​วัสดุ​ใน​ส่วน​ที่​ไม่มีผล​กับ​การ​หักเห​ของ​แสง​ลง​ไป ทำให้​สามารถ​ทำ​เลนส์​ขนาดใหญ่​ที่​มี​น้ำหนัก​เบา​ได้ เดิมที​เลนส์ไฟ​รเนล​นี้​ได้รับ​การ​ออกแบบ​เพื่อให้​นำมาใช้​ใน​การ​กระจาย​ใน​ประภาคาร เพื่อให้​สามารถ​มองเห็น​ประภาคาร​ได้​จาก​ระยะไกล ต่อมา​ได้​มี​การ​พัฒนา​ให้​มี​ขนาด​เล็กลง แล้ว​นำมา​ครอบ​หลอดไฟ​เพื่อ​ทำเป็น​ตะเกียง ทำให้​ตะเกียง สามารถ​ส่องแสง​ได้​สว่าง​และ​มองเห็น​ได้​จาก​ระยะไกล ดัง​รูป​ที่ 4


รูปที่ 4 ตัวอย่างตะเกียงที่ใช้เลนส์ไฟรเนลในการเพิ่มอัตราการส่องสว่าง

แต่​เมื่อ​นำมาใช้​ใน​โมดูล​ตรวจจับ PIR ตัว​เลนส์​ไฟ​ร เนล​จะ​ถูก​ใช้งาน​ใน​ลักษณะ​กลับกัน​คือ ใช้​เลนส์​ไฟ​รเนล​ใน​การ​รวม​แสง​เข้า​มาจาก​ทุกทิศทาง​เพื่อ​โฟกัส​ลง​ไป​ยัง​ส่วน​ตรวจจับ​แสง​อินฟราเรด​ของ​โมดูล​ตรวจจับ PIR เพื่อ​ให้การ​ตรวจจับ​การ​เปลี่ยนแปลง​ของ​รังสี​อินฟราเรด​มี​ความ​ไว​สูง

คุณสมบัติของโมดูลตรวจจับ ZX-PIR
อุปกรณ์ตรวจจับความเคลื่อนไหวที่นำมาเสนอเพื่อเป็นตัวอย่างในที่นี้คือ โมดูล ZX-PIR ซึ่งใช้ตัวตรวจจับที่เรียกว่า PIR ซึ่งสามารถตรวจจับการแผ่รังสีอินฟราเรด โดยทำงานร่วมกับเลนส์ชนิดพิเศษที่เรียกว่า เลนส์ไฟรเนล ซึ่งทำหน้าที่รวมรังสีอินฟราเรดที่ตัวตรวจจับได้รับ เพื่อส่งผ่านไปยังตัวตรวจจับ PIR เพื่อทำการประมวลผลต่อไป ในรูปที่ 5 แสดงลักษณะทางกายภาพของโมดูล ZX-PIR และขาต่อใช้งาน


รูปที่ 5 แสดงขนาด, ส่วนประกอบและการจัดขา และหน้าตาของโมดูล ZX-PIR

คุณสมบัติทางเทคนิคที่ควรทราบมีดังนี้
• ระยะการตรวจจับสูงสุด 20 ฟุต
• เมื่อตรวจพบความเคลื่อนไหวจะให้แรงดันเอาต์พุตที่สภาวะสูงที่ขาเอาต์พุต
• ใช้เวลาในการปรับตัวเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงช่วง 10 ถึง 60 วินาทีหลังจากได้รับไฟเลี้ยง
• ใช้ไฟเลี้ยงในย่าน +3.3 ถึง +5V กระแสไฟฟ้าน้อยกว่า 100 mA

การใช้งาน
เนื่องจาก​เอาต์พุต​ของ​โมดูล ZX-PIR เป็น​สัญญาณ​ดิจิตอล​ที่​มี​สอง​สถานะ​คือ ลอจิก​สูง หรือ “1” และ​ลอจิก​ต่ำ​หรือ “0” จึง​สามารถ​เชื่อม​ต่อ​กับ​ขา​พอร์ต​ดิจิตอล​ของ​ไมโคร​คอนโทรลเลอร์​ได้​ทุก​ตระกูล โดย​ต้อง​กำหนด​ให้​ขา​พอร์ต​ที่​เชื่อม​ต่อ​นั้น​เป็น​อินพุต​ดิจิตอล​ก่อน และ​ไม่​ต้อง​ต่อตัว​ต้านทาน​พูลอัป​ที่​ขา​พอร์ต​ของ​ไมโคร​คอนโทรลเลอร์​ซึ่ง​นำมา​ต่อ​กับ​โมดูล ZX-PIR ดัง​รูป​ที่ 6 เนื่องจาก​เอาต์พุต​ของ ZX-PIR ไม่​สามารถ​จ่าย​กระแส​ได้​มาก​พอที่จะ​ควบคุม​ให้​ขา​พอร์ต​เป็น​ลอจิก “0” ใน​ภาวะ​ที่​ไม่​สามารถ​ตรวจจับ​การ​เคลื่อนไหว​ได้ หาก​มี​การ​ต่อตัว​ต้านทาน​พูลอัป​ที่​ขา​พอร์ต​ของ​ไมโคร​คอนโทรลเลอร์


รูปที่ 6 ตัวอย่างการเชื่อมต่อโมดูล ZX-PIR กับไมโครคอนโทรลเลอร์

ที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ต้องเขียนโปรแกรมเพื่อตรวจจับการเปลี่ยนแปลงทางลอจิกของขาพอร์ตที่ต่อกับโมดูล ZX-PIR

คลิกเพื่อชมตัวอย่างการใช้ PIR กับหุ่นยนต์เดินตามเส้น iBEAM

จากข้อมูลที่นำเสนอมาทั้งหมดจะเห็นได้ว่า การตรวจจับความเคลื่อนไหวด้วยโมดูล PIR นี้ ความไวหรือประสิทธภาพในการทำงานจะขึ้นกับเลนส์ไฟรเนลเป็นสำคัญ ทางด้านการนำไปใช้งานนั้นจะเห็นได้ว่าง่ายมาก หากแต่ ต้องให้ความใส่ใจในด้านการติดตั้งตัวตรวจจับในตำแหน่งที่เหมาะสม

สนใจซื้อหามาใช้งานได้ที่ www.inex.co.th


 

Categories
บทความ ไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์

เซอร์โวมอเตอร์

เซอร์โว​มอเตอร์  (servo motor)  เป็น​อุปกรณ์ แม่เหล็ก​ไฟฟ้า​แบบ​หนึ่ง​ที่​ใช้​ใน​การ​หมุนตัวขับ (actuator) ไป​ยัง​ตำแหน่ง​ต่างๆ  ด้วย​ความ​แม่นยำ โดย​ใช้สัญญาณ​พัลส์​เพื่อ​กำหนด​ตำแหน่ง​ในการ​หมุน​  มัก​นิยม​ใช้​ใน​รถ​บังคับ​วิทยุ เครื่องบิน​บังคับ​วิทยุ หรือ​ใช้​ควบคุม​แขนขา​ของ​หุ่นยนต์ ส่วนใหญ่​จะ​รู้จัก​กัน​ภายใต้​ชื่อว่า RC เซอร์โว​มอเตอร์ โดย​คำ​ว่า RC  มาจาก Radio Control หรือ​การ​บังคับ​ด้วย​วิทยุ เนื่องจากใน​ยุค​แรกๆ ของ​การ​พัฒนาเซอร์โว​มอเตอร์ จะ​ถูก​นำมาใช้​ใน​งาน​วิทยุ​บังคับ​เป็นหลัก

ปกติ​แล้ว​เซอร์โว​มอเตอร์​ที่​ยัง​ไม่​ได้รับการ​ปรับ​แต่ง​ใดๆ นั้น​จะ​ใช้​ใน​การ​ควบคุม​ตำแหน่ง​ของ​อุปกรณ์  เช่น  การ​บังคับ​เลี้ยว​ของ​รถ​บังคับ​วิทยุ หรือ​ใช้​สำหรับ​ปรับ​หางเสือ​ของ​เรือ​หรือ เครื่องบิน ซึ่ง​งาน​เหล่านี้​ต้องการ​แรง​บิด​
ของ​มอเตอร์​ที่สูง​พอสมควร  ดังนั้น​เซอร์โว​มอเตอร์​จึง​ต้อง​มี​อัตรา​ทด​ที่​มากพอ เพื่อให้​สามารถ​รองรับ​งาน​ดังกล่าว​ได้ เซอร์โว​มอเตอร์​มาตรฐาน​จะ​มี​มุม​ใน​การ​หมุน​อยู่​ระหว่าง 90 ถึง 180 องศา แล้วแต่ ผู้ผลิต แต่​ที่​นิยม​มาก​ที่สุด​คือ 0 ถึง 180 องศา และ​ใน​บาง​รุ่น​ของ​บาง​ผู้ผลิต​จะ​สามารถ​ดัดแปลง ให้​หมุน​ได้​ครบ 360 องศา​ด้วย

ปัจจุบัน​เซอร์โว​มอเตอร์​มี​ด้วยกัน  2  ชนิด​หลักๆ คือ ชนิดอะ​นา​ลอก​และ​ดิจิตอลรูปร่าง​ภายนอก​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์​ทั้งสอง​ชนิด​จะ​คล้าย​กัน​มาก ความ​แตกต่าง​จะ​อยู่ที่​วงจร​ควบคุม​ที่อยู่ภายใน โดย​ใน​ชนิดอะ​นา​ลอก​จะ​ใช้​วงจร​อิเล็กทรอนิกส์​ที่​ประกอบด้วย​อุปกรณ์  สารกึ่ง​ตัวนำจำพวก ทรานซิสเตอร์ มอสเฟต หรือ​ไอซีออป​แอมป์​เป็นหลัก ในขณะที่​ชนิด​ดิจิตอล​จะ​ใช้ ไมโครโปรเซส​เซอร์​หรือ​ไมโคร​คอนโทรลเลอร์​เป็น​ตัวควบคุม​หลัก

โครงสร้าง​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์
ภายใน​เซอร์โว​มอเตอร์​ประกอบด้วย มอเตอร์​ไฟ​ตรง​ขนาดเล็ก,ชุด​เฟือง​ทด,  แผง​วงจร​ควบคุม และ​ตัว​ต้านทาน​ปรับ​ค่า​ได้  (POT : Potentiometer) โดย​แผง​วงจร​ควบคุม​จะ​มี​วงจร​ป้อน​กลับ เพื่อให้เซอร์โว​มอเตอร์​รับรู้​ตำแหน่ง​ของ​ตัวเอง​ได้ โดย​ผู้ใช้งาน​เพียง​ส่งสัญญาณ​พัลส์​ออกไป​ควบคุม​เท่านั้น ดัง​แสดง​ไดอะแกรม​การ​ทำงาน​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์​ใน​รูป​ที่ 1 แกน​ของ​มอเตอร์​ไฟ​ตรง​จะ​ต่อ​เข้ากับ ชุด​เฟือง​เพื่อ​ลดความเร็ว​รอบ​ลง​ส่งผลให้​แรง​บิด​ที่​แกน​หมุน​มากขึ้น ทั้งหมด​ทำงาน​ร่วมกัน​ภายใต้ ความ​สัมพันธ์


รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมการทำงานของเซอร์โวมอเตอร์

P = kwg

โดย​ที่ P คือ พลังงาน​ที่​ป้อน​ให้​แก่​มอเตอร์
k คือ ค่าคงที่
w คือ ความเร็ว​รอบ ใน​หน่วย รอบ​ต่อ​นาที (rpm : round per minute)
g คือ แรง​บิด​หรือ​ทอร์ค (torque)

ถ้าหาก​พลังงาน​ที่​จ่าย​ให้​คงที่ เมื่อ​ลดความเร็ว​รอบ​ลง​นั่น​ย่อม​ทำ​ให้แรง​บิด​ของ​มอเตอร์​เพิ่มขึ้น การ​หมุน​ของ​มอเตอร์​ได้รับ​การ​ควบคุม​จาก​วงจร​ควบคุม โดย​มี​ตัว​ต้านทาน​ปรับ​ค่า​ได้​เป็นตัวกำหนด​ขอบเขต​ของ​แกน​หมุน ซึ่ง​หาก​ไม่มี​การ​ปรับ​แต่ง​ใดๆ แกน​หมุน​ของ​มอเตอร์​จะ​สามารถ​หมุน​ได้​ใน​ขอบเขต 0 ถึง 180  องศา (หรือน้อยกว่า​ขึ้นกับ​ผู้ผลิต) ดังนั้น​ใน​การ​ปรับ​แต่ง​ให้เซอร์โว​มอเตอร์สามารถ​ขับ​แกน​หมุน​ได้​รอบตัว​จึง​มักจะ​ใช้วิธีการ​ถอด​ตัว​ต้านทาน​ปรับ​ค่า​ได้​ออก แล้ว​แทนที่​ด้วย​ตัว​ต้านทาน​ค่าคงที่  2  ตัว  หรือ​ดัดแปลง​ให้​แกน​หมุน​ของ​ตัว​ต้านทาน​ปรับ​ค่า​ได้​สามารถ​หมุน​ได้​รอบตัว แกน​หมุน​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์​จะ​มี​ส่วนปลาย​เป็น​ร่อง​เฟือง (spline) เพื่อให้​สามารถติดตั้ง​อุปกรณ์​ที่​ใช้​ใน​การ​เชื่อมโยง​ไป​ยัง​ตัว​ขับ​หรือ​กลไก​อื่นๆ อุปกรณ์​ที่​ใช้​เชื่อมโยง​นั้น​เรียกว่า ฮอร์น  (horn) ซึ่ง​มี​ด้วยกัน​หลาย​รูปแบบ​ทั้ง​แบบ​เป็น​แขน, เป็น​แท่ง, กากบาท, แผ่น​กลม เป็นต้น สำหรับ​ร่อง​เฟือง​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์​แต่ละ​ยี่ห้อ​ก็​มีจำนวนไม่เท่ากัน โดย​ของ Hitec จะ​มี 24 ร่อง​เฟือง ส่วน​ของ Futaba มี 25 ร่อง​เฟือง ทำให้​ฮอร์น​ของ​ทั้งสอง​ยี่ห้อ​ไม่​สามารถ​ใช้​ร่วมกัน​ได้


รูปที่ 2 แสดงการจัดสายสัญญาณของเซอร์โวมอเตอร์


รูปที่ 3 ลักษณะคอนเน็กเตอร์ของเซอร์โวมอเตอร์

คุณสมบัติ​ทาง​เทคนิค​ที่​สำคัญ​ของ เซอร์โว​มอเตอร์
มี 2 ค่า​คือ ความเร็ว (speed) และ​แรง​บิด​หรือ​ทอร์ค (torque) ความเร็ว​หมายถึง ระยะเวลา​ที่​ทำให้​แกน​หมุน​ของ​มอเตอร์​เคลื่อนที่​สู่​ตำแหน่ง​มุม​ที่​กำหนด อาทิ เซอร์โว​มอเตอร ตัว​หนึ่ง​มี​ความเร็ว 0.15 วินาที​สำหรับ 60 องศา หมายถึงเซอร์โว​มอเตอร์​ตัว​นี้​สามารถ​ขับ​ให้​แกน​หมุน​เคลื่อนที่​ไป​ยัง​ตำแหน่ง​มุม 60 องศา​ภายใน​เวลา 0.15 วินาที ส่วน​แรง​บิด​มักจะ​ปรากฏ​ใน​หน่วย​ของ​ออนซ์-นิ้ว (ounce-inches : oz-in) หรือ กิโลกรัม-เซนติเมตร (kg-cm) เป็น​คุณสมบัติ​ที่จะ​บอกต่อ​ผู้ใช้งาน ว่า​เซอร์โว​มอเตอร์ตัว​นี้​มี​แรง​ใน​การ​ขับ​โหลด​ที่​มี​น้ำหนัก​ใน​หน่วย​ออนซ์​ให้​สามารถ​เคลื่อนที่​ไป​ได้ 1 นิ้ว หรือ​น้ำหนัก​ใน​หน่วย​กิโลกรัม​ให้​เคลื่อนที่ ไป​ได้ 1 เซนติเมตร  (น้ำหนัก 1 ออนซ์​เท่ากับ 0.028 กิโลกรัม​โดย​ประมาณ หรือ 1 กิโลกรัม เท่ากับ 35.274 ออนซ์)

อย่างไร​ก็ตาม ค่า​ของ​ความเร็ว​และ​แรง​บิด ต้อง​สัมพันธ์กับ​แรงดัน​ไฟ​เลี้ยง​ที่​จ่าย​ให้​แก่เซอร์โว​มอเตอร์​ด้วย ซึ่ง​มักจะ​แรงดัน 4.8 หรือ 6V  นอกจากนั้น​ยังมี​ปัจจัย​เกี่ยวกับ​แรง เสียด​ทาน​ใน​ระบบ​เฟือง​ภายใน​เซอร์โว​มอเตอร์ การ​หล่อลื่น​การ​เชื่อมโยง​ระหว่าง​เฟือง​ต่อ​เฟือง​ใน​ชุด​เฟือง​ทด ที่​ส่งผลให้​ความเร็ว​และ​แรง​บิด​ของ เซอร์โว​มอเตอร์​เปลี่ยนแปลง​ไป​ได้

การ​ทำงาน​ของ​แผง​วงจร​ควบคุม​ใน เซอร์โว​มอเตอร์​ชนิดอะ​นา​ลอก
การ​หมุน​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์​นั้น​จะ​ไม่ได้​หมุน​เป็นอิสระ​เหมือน​มอเตอร์​ทั่วๆ ไป​โดย​ช่วง​ระยะ​การ​หมุน​ปกติ​จะ​อยู่​ระหว่าง 90 ถึง 180 องศา ตำแหน่ง​การ​หมุน​ของ​แกน​มอเตอร์​ใน เซอร์โว​มอเตอร์​นี้​สามารถ​ควบคุม​ได้​อย่าง​แม่นยำ เนื่องจาก​ภายใน​เซอร์โว​มอเตอร์​มี​วงจร​อิเล็กทรอนิกส์​ทำหน้าที่​ตรวจสอบ​ตำแหน่ง​ของเซอร์โว​มอเตอร์​อยู่​ตลอด​เวลา ลักษณะ​การ​ตรวจสอบ​จะ​ใช้​การ​ป้อน​กลับ​ค่า​ตำแหน่ง​จาก​ตัว​ต้านทานปรับ​ค่า​ได้ แล้ว​นำ​ค่า​นี้​ไป เปรียบ​เทียบกับ​ค่า​พัลส์ที่​ป้อน​เข้าทาง​ขา​ควบคุม ​ค่า​ของ​ผล​ต่าง​ที่​ได้จะ​ไป​ปรับ​ตำแหน่ง​ของ​มอเตอร์ ​ค่า​ผล​ต่าง​ก็​จะ​ได้ตำแหน่ง​ของ​มอเตอร์​ที่​แม่นยำ


รูปที่ 4 ไดอะแกรมการทำงานของแผงวงจรควบคุมในเซอร์โวมอเตอร์ชนิดอะนาลอก

ใน​รูป​ที่ 4 แสดง​ไดอะแกรม​การ​ทำงาน​ของ​แผง​วงจร​ควบคุม​ใน​เซอร์โว​มอเตอร์​ชนิดอะ​นา​ลอก สัญญาณ​พัลส์​ควบคุม​ที่​ส่ง​เข้ามา​ทาง​อินพุต จะ​ถูก​ส่งไปยัง​วงจร​กำเนิด​สัญญาณ​พัลส์​ภายใน​ด้วย โดย​มี​ความ​กว้าง​ที่​เป็น สัดส่วน​กับ​ตำแหน่ง​ของ​แกน​หมุน​ใน​ปัจจุบัน​ ทั้ง​สัญญาณ​พัลส์​ที่​กำเนิด​ขึ้น​ภายใน​กับ​สัญญาณ​พัลส์​ควบคุม​จะ​ถูก​ส่งไปยัง​วงจร​เปรียบเทียบ​เพื่อ​ทำการ​หักล้าง​สัญญาณ โดย​ทิศทาง​ของ​สัญญาณ​จะ​ขึ้นอยู่​กับ​ว่า ระหว่าง​สัญญาณ​พัลส์ควบคุม​ทาง​อินพุต​ก​ับสัญญาณ​พัลส์​ภายใน สัญญาณ​พัลส์​ใด​มี​ความ​กว้าง​มากกว่า โดย​เอาต์พุต​ที่​ได้​เป็น​สัญญาณ​ลอจิก “0” หรือ “1” แล้ว​ส่งไปยัง​วงจร​ขับ​มอเตอร์​แบบ  H-บริดจ์ เพื่อ​กำหนด​ทิศทาง​การ​หมุน ทาง​ด้าน​ค่าความ​แตกต่าง​ที่​เกิดขึ้น​ระหว่าง​พัลส์​ทั้งสอง​สัญญาณ​จะ​ถูก​ส่งไปยัง​วงจร​เพิ่ม​ความ​กว้าง​พัลส์ เพื่อ​สร้าง​สัญญาณ​พัลส์​สำหรับ​ส่งไปขับ​มอเตอร์ ผ่าน​วงจร​ขับ​มอเตอร์​แบบ  H-บริดจ์ โดย​ความ​แตกต่าง​ของ​ความ​กว้าง​พัลส์ 1% ทำให้เกิด​สัญญาณ​พัลส์​สำหรับ​ขับ​มอเตอร์ใน​ระดับ 50% และ​ความเร็ว​นี้​จะ​ลดลง​เมื่อ​แกน​หมุน​ของ​มอเตอร์​เคลื่อนที่​เข้าสู่​ตำแหน่งที่​กำหนด อัน​เป็นผล​มาจาก​ความ​แตกต่าง​ของ​ความ​กว้าง​สัญญาณ​พัลส์​เริ่ม​ลดลง และ​หยุด​ลง​เมื่อ​สัญญาณ​พัลส์​ที่​นำมา​เปรียบเทียบ​มี​ค่า​ความ​กว้าง​เท่ากัน


รูปที่ 5 แสดงลักษณะของสัญญาณพัลส์ที่ใช้ในการควบคุมเซอร์โวมอเตอร์

วัสดุ​ของ​เฟือง​ใน​เซอร์โว​มอเตอร์
ชุด​เฟือง​ใน​เซอร์โว​มอเตอร์​โดย​ส่วนใหญ่ผลิต​มาจาก​วัสดุ 3 ชนิด คือ

(1) ไน​ล่อน : เป็น​วัสดุ​ที่​นิยม​นำมาใช้​ผลิตเฟือง​มาก​ที่สุด เนื่องจาก​มี​น้ำหนัก​เบา​และ​มีเสียง​รบกวน​น้อย​เมื่อ​ทำงาน ความ​ทนทาน​พอสมควร​มัก​พบ​ใน​เซอร์โว​มอเตอร์ขนาดเล็ก​และ​ราคาถูก

(2) โลหะ : เฟือง​ที่​ผลิต​ด้วย​โลหะจะ​มี​ความทน ทาน​สูง แข็งแรง สามารถ​ทน​แรงเสียดทาน​เมื่อ​เฟือง​ขบกัน​ได้​สูงมาก ทำให้​สามารถ​นำมา​สร้าง เซอร์โว​มอเตอร์​ที่​มี​แรง​บิด​สูงมาก​ได้ โลหะ​ที่​พบ​มาก​ที่สุด​ใน​การ​นำมา​ผลิต​เฟือง​คือ ทองเหลือง และ​ถ้าหาก​มี​งบประมาณ​มาก​เพียงพอ ควร​เลือก​ใช้​เซอร์โว​มอเตอร์​ที่​ใช้​เฟือง​ที่​ผลิต​จาก​ไทเทเนียม

(3)  คาร์บอ​ไนต์ (Karbonite) : เป็น​วัสดุ​พิเศษ​ที่​ทำ​มาจาก​คาร์บอน แล้ว​แปรรูป​มา​เป็นวัสดุที่​คล้าย​พลาสติก  Hitec  เป็น​ผู้​ที่​นำ​เทคโนโลยี​นี้​มา​ใช้​เป็น​วัตถุดิบ​ใน​การ​ผลิต​เฟือง โดย​คาร์บอ​ไนต์จะ​มี​ความ​แข็งแรง​และ​ทนทาน​มากกว่า​เฟือง​ไนลอน ในขณะที่​มี​น้ำหนัก​เบา ดัง​ใน​เซอร์โว​มอเตอร์​สมัยใหม่​จึง​นิยม​ใช้​เฟือง​ที่​ผลิต​จาก​วัสดุ​ชนิด​นี้ โดยเฉพาะ​อย่างยิ่ง​ใน​เซอร์โว​มอเตอร์ชนิด​ดิจิตอล​ที่​ใช้​หุ่นยนต์ Humanoid

รูปแบบ​สัญญาณ​ที่​ใช้​ควบคุม​เซอร์โว​มอเตอร์
การ​ควบคุม​เซอร์โว​มอเตอร์ทำได้โดย​สร้าง​สัญญาณ​พัลส์​ที่​มี​คาบ​เวลา 20 มิลลิ​วินาทีป้อน​ให้​กับ​วงจร​ควบคุม​ภายใน​เซอร์โว​มอเตอร์ดัง​รูป​ที่ 5 แล้ว​ปรับ​ความ​กว้าง​ของ​พัลส์​ช่วง​บวก ที่​พัลส์​กว้าง 1 มิลลิ​วินาที มอเตอร์​จะ​หมุน​ไป​ตำแหน่ง​ซ้ายมือ​สุด  ถ้า​ส่ง​พัลส์​กว้าง 1.5  มิลลิ​วินาที แกน​หมุน​ของ​มอเตอร์​จะ​เคลื่อนที่​ไป​ยัง​ตำแหน่งกึ่งกลาง และ​ถ้า​ส่ง​พัลส์​กว้าง 2 มิลลิ​วินาที แกน​หมุน​ของ​มอเตอร์​จะ​เคลื่อนที่​ไป​ยัง​ตำแหน่งขวามือ​สุด การ​ป้อน​สัญญาณ​พัลส์​ที่​มี​คาบ​เวลา​ช่วง​บวก​ตั้งแต่ 1.5 ถึง 2 มิลลิ​วินาที​จะ​ทำให้​เซอร์โว​มอเตอร์​หมุน​ทวน​เข็ม​นาฬิกา โดย​ถ้า​ค่า​ความ​กว้าง​พัลส์​ยิ่ง​ห่าง​จาก 1.5 มิลลิ​วินาที​ มาก​เท่าใด ความเร็ว​ใน​การ​หมุน​ก็​จะ​มากขึ้น​เท่านั้น นั่น​คือ ความเร็ว​สูงสุด​ของ​การ​หมุน​ทวน​เข็ม​นาฬิกาจะ​เกิดขึ้น​เมื่อ​สัญญาณ​พัลส์ควบคุม​มี​ความ​กว้าง 2 มิลลิ​วินาที การ​ป้อน​สัญญาณ​พัลส์​ที่​มี​คาบ​เวลา​ช่วง​บวก​ตั้งแต่ 1 ไป​จนถึง 1.5 มิลลิ​วินาที ทำให้เซอร์โว​มอเตอร์​หมุน​ตาม​เข็ม​นาฬิกา ซึ่ง​ถ้า​ค่า​ความ​กว้าง​พัลส์​เข้าใกล้ 1 มิลลิ​วินาที​ความเร็ว​ใน​การ​หมุน​ของ​เซอร์โว​มอเตอร์​ก็​จะ​มาก นั่น​คือ ความเร็ว​สูงสุด​ของ​การ​หมุน​ตาม​เข็ม​นาฬิกา
จะ​เกิดขึ้น​เมื่อ​สัญญาณ​พัลส์​ควบคุม​มี​ความ​กว้าง 1 มิลลิ​วินาที


 

Categories
บทความ ไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์

การทำงานของมอเตอร์ไฟตรงและการใช้งาน

มอเตอร์ไฟตรง  (DC motor)  เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล โดยเมื่อจ่ายไฟให้แก่มอเตอร์ จะทำให้แกนของมอเตอร์หมุน จึงสามารถนำการหมุนของแกนมอเตอร์ไปใช้ในการขับเคลื่อนวัตถุให้เกิดการเคลื่อนที่

มอเตอร์ไฟตรงมีขนาดและพิกัดแรงดันให้เลือกใช้มากมาย ในบทความนี้จะเน้นไปที่มอเตอร์ขนาดเล็กที่ใช้แรงดันในย่าน +1.5 ถึง +12V ซึ่งมีการใช้งานในหุ่นยนต์หรือสิ่งประดิษฐ์ที่มีกลไกเคลื่อนไหว ในรูปที่ 1 แสดงหน้าตาของมอเตอร์ไฟตรงในแบบต่างๆ


รูปที่ 1 มอเตอร์ไฟตรงที่มีชุดเฟืองขับในแบบต่างๆ

โดยปกติมอเตอร์ไฟตรงจะถูกสร้างขึ้นให้สามารถหมุนแกนด้วยความเร็วสูงมาก ตั้งแต่ 1,000 รอบขึ้นไป แต่แรงบิดที่ความเร็วรอบสูงมีน้อยมาก จนไม่สามารถนำไปขับกลไกเคลื่อนไหวได้ จึงต้องมีการทดจำนวนรอบด้วยการใช้เฟือง เพื่อให้เกิดแรงบิดมากขึ้น นั่นคือ ยิ่งมีอัตราทดสูงเท่าใด ความเร็วรอบของแกนมอเตอร์จะลดลง แต่จะมีแรงบิดมากขึ้น ดังนั้นการกำหนดอัตราทดที่เหมาะสมจะทำให้สามารถใช้งานมอเตอร์ไฟตรงเพื่อขับเคลื่อนกลไกเคลื่อนที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การทำงานของมอเตอร์ไฟตรง
การขับหรือทำให้มอเตอร์ไฟตรงทำงานเพื่อหมุนแกนนั้นง่ายมาก เพียงจ่ายไฟเข้าที่ขั้วของมอเตอร์เท่านั้น และเมื่อกลับขั้วของการจ่ายไฟมอเตอร์ก็จะหมุนกลับทิศทาง สำหรับการอธิบายการทำงานของมอเตอร์โดยทั่วไปจะอ้างถึงมอเตอร์แบบ 2 ขั้ว ดังในรูปที่ 2 เมื่อจ่ายไฟให้แก่มอเตอร์ผ่านทางแปรงสัมผัสซึ่งต่ออยู่กับคอมมิวเตเตอร์และขดลวด เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวดทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น  และเกิดแรงดูดจากแม่เหล็กถาวร ทำให้ขดลวดสามารถหมุนได้ แต่ด้วยการใช้ขดลวดเพียง 2 ขั้ว การหมุนของมอเตอร์จะขาดเสถียรภาพ เพราะในความเป็นจริงเมื่อคอมมิวเตเตอร์หมุนไป 90 องศาจะทำให้เกิดการลัดวงจรคอมมิวเตอร์ทั้ง 2 ชิ้น ทำให้กระแสไฟฟ้าหยุดไหล แต่แกนของมอเตอร์ยังหมุนไปได้ด้วยแรงเฉื่อย ทำให้จังหวะการทำงานนั้นไม่ต่อเนื่อง และทำให้อัตราเร็วในการหมุนไม่คงที่ ซึ่งทางแก้ไขนั้นจะใช้มอเตอร์แบบมีขดลวด 3 ขั้ว ที่มีการพันในทิศทางที่สลับกัน


รูปที่ 2 แสดงส่วนประกอบและการทำงานของมอเตอร์ไฟตรง

ในมอเตอร์ไฟตรงที่ใช้งานจริงนั้น จะเป็นมอเตอร์แบบขดลวด 3 ขั้ว ดังนั้นคอมมิวเตเตอร์ที่ใช้ในการกำหนดจังหวะการจ่ายกระแสให้แก่ขดลวดจะมี 3 ชิ้น ดังแสดงโครงสร้างและการทำงานของมอเตอร์ไฟตรงแบบ 3 ขั้วในรูปที่ 3 ด่วยการใช้ขดลวด 3 ชุดนี้ช่วยให้การหมุนของมอเตอร์มีเสถียรภาพมากขึ้น เพราะแม้ว่าจะเกิดจังหวะที่คอมมิวเตเตอร์ 2 ชิ้นจะถูกลัดวงจร ดังในขั้นตอนที่ 2 และ 4 ของรูปที่ 3 แต่เนื่องจากมีคอมมิวเตเตอร์ 3 ชิ้น เมื่อลัดวงจร 2 ชิ้น ก็เสมือนกับรวมกันเป็นคอมมิวเตเตอร์ 1 ชิ้น จึงสามารถทำงานกับคอมมิวเตเตอร์อีก 1 ชิ้นที่เหลือ เพื่อกำหนดจังหวะการจ่ายกระแสไฟฟ้าต่อไปได้ ทำให้ไม่เกิดภาวะกระแสไฟฟ้าหยุดไหลดังที่เกิดในมอเตอร์แบบขดลวด 2 ขั้ว


รูปที่ 3 แสดงส่วนประกอบและการทำงานของมอเตอร์ไฟตรงแบบขดลวด 3 ขั้ว ซึ่งเป็นแบบที่มีการผลิตใช้งานจริง

วงจรขับมอเตอร์ไฟตรงอย่างง่ายด้วยสวิตช์
แสดงวงจรในรูปที่ 4 ประกอบไปด้วย สวิตช์ 4 ตัว นั่นก็คือ S1, S2, S3 และ S4 ซึ่งในรูปตัวอย่างมอเตอร์จะเคลื่อนที่ทิศทางใด ขึ้นอยู่กับการต่อ สวิตช์ทั้ง 4 ตัว นั่นเอง
ในสภาวะเริ่มต้น ยังไม่มีการเปิดสวิตช์ที่ตัวใดเลย มอเตอร์จึงไม่ทำงาน


รูปที่ 4 หลักการของวงจรขับมอเตอร์ไฟตรงที่ใช้สวิตช์ 4 ตัว

เมื่อต้องการให้มอเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา ให้ทำการต่อวงจร S1 และ S4 ตามรูปที่ 4.2 จะเห็นว่า แรงดัน +V จากแหล่งจ่ายไฟจะถูกต่อเข้ากับขั้วบวกของมอเตอร์ และขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟต่อเข้ากับขั้วลบของมอเตอร์ ทำให้เกิดกระแสไหลผ่านมอเตอร์ มอเตอร์จึงหมุนตามเข็มนาฬิกา (CW : Clock wise)
เมื่อต้องการให้มอเตอร์หมุนกลับทิศทางหรือหมุนทวนเข็มนาฬิกา (CCW : Counterclockwise) ให้ทำการต่อสวิตช์ S2 และ S3 แทน ในขณะที่ S1 และ S4 เปิดวงจร มอเตอร์ก็จะได้รับแรงดันกลับขั้ว ทำให้กระแสไหลในทิศทางตรงข้าม มอเตอร์จึงหมุนกลับทิศทางกับในตอนแรก
วงจรขับมอเตอร์ไฟตรงอย่างง่ายด้วยรีเลย์
จากวงจรในรูปที่ 4 เปลี่ยนสวิตช์เป็นรีเลย์ 2 ตัว คือ RY1 และ RY2 โดยขั้วบวก (+) ของมอเตอร์ต่อกับขาร่วมของรีเลย์ RY1 และขั้วลบ (-) ของมอเตอร์ต่อกับขาร่วมของรีเลย์ RY2 ส่วนที่ขา NO ของทั้งรีเลย์ RY1 และ RY2 ต่ออยู่กับขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟ +Vm ที่จะจ่ายให้มอเตอร์ และขา NC ของทั้งรีเลย์ RY1 และ RY2 ต่อลงกราวด์ จะได้เป็นวงจรขับมอเตอร์ตามรูปที่ 5.1

รูปที่ 5 วงจรขับมอเตอร์ไฟตรงที่ใช้รีเลย์ 2 ตัวแทนสวิตช์ 4 ตัว

เมื่อจ่ายไฟเพื่อกระตุ้นให้รีเลย์ RY1 ทำงาน จะทำให้หน้าสัมผัสที่ขา NO และ C ของรีเลย์ RY1 ต่อกัน เกิดกระแสไฟฟ้าไหลจาก +Vm เข้าสู่ขั้วบวก (+) ของมอเตอร์ผ่านไปยังขาร่วม (C) ของรีเลย์ RY2 ต่อกับขา NC และลงกราวด์ ทำให้ครบวงจร มอเตอร์จึงทำงานและหมุนในทิศตามเข็มนาฬิกา ดังในรูปที่ 5.2

พิจารณารูปที่ 5.3 เมื่อจ่ายไฟเพื่อกระตุ้นให้รีเลย์ RY2 ทำงาน จะทำให้หน้าสัมผัสที่ขา NO และ C ของรีเลย์ RY2 ต่อกัน เกิดกระแสไฟฟ้าไหลจาก +Vm เข้าสู่ขั้วลบ (-) ของมอเตอร์ผ่านไปยังขาร่วม (C) ของรีเลย์ RY1 ซึ่งต่อกับขา NC และลงกราวด์ ทำให้ครบวงจร มอเตอร์จึงทำงานและหมุนในทิศทวนเข็มนาฬิกา

วงจรขับมอเตอร์แบบ H-Bridge
ลักษณะของวงจรขับมอเตอร์ทั้งในรูปที่ 4 และ 5 มีชื่อเรียกว่า วงจรขับแบบ H-Bridge เนื่องจากลักษณะของวงจรคล้ายกับตัวอักษร H ในภาษาอังกฤษ และมีการใช้อุปกรณ์ควบคุม 4 ตัว นอกจากนั้นยังสามารถใช้ อุปกรณ์ที่เรียกว่า ทรานซิสเตอร์ มาทดแทนรีเลย์ ดังแสดงวงจรในรูปที่ 6 ด้วย การใช้ทรานซิสเตอร์จะทำให้ขนาดของวงจรเล็กลง


รูปที่ 6 วงจรขับมอเตอร์ไฟตรงแบบ H-Bridge ใช้ทรานซิสเตอร์ 4 ตัว ทำงานแทนสวิตช์และรีเลย์

เมื่อส่งสัญญาณลอจิก “1” มาที่อินพุต CW จะทำให้ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q4 ทำงาน เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมอเตอร์ ทำให้มอเตอร์หมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

ถ้าหากส่งสัญญาณลอจิก “1” มาที่อินพุต CCW จะทำให้ทรานซิสเตอร์ Q2 และ Q3 ทำงานแทน เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านมอเตอร์ในอีกทิศทางหนึ่ง ทำให้มอเตอร์หมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา

นอกจากนั้นยังมีการใช้ไอซีขับมอเตอร์โดยเฉพาะ นั่นคือ ไอซีเบอร์ L293D ซึ่งภายในบรรจุวงจรขับแบบ H-Bridge 2 ชุด จึงทำให้สามารถขับมอเตอร์ไฟตรงได้ 2 ตัว ในรูปที่ 7 เป็นวงจรขับมอเตอร์ที่ใช้ไอซี L293D


รูปที่ 7 วงจรขับมอเตอร์ไฟตรงโดยใช้ไอซี L293D

การขับมอเตอร์แต่ละตัวใช้สายสัญญาณ 3 เส้น เนื่องจากต้องการ ควบคุมทิศทางของมอเตอร์ไปพร้อมๆ กับการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ด้วยสัญญาณ PWM สำหรับมอเตอร์ช่องที่ 1 จะใช้อินพุต DIR1A และ DIR1B ในการกำหนดทิศทางการหมุน ส่วนอินพุตรับสัญญาณเพื่อควบคุมความเร็วจะเป็นขา 1E ส่วนมอเตอร์ช่องที่ 2 ใช้อินพุต DIR2A และ DIR2B ส่วนอินพุตควบคุมความเร็วคือขา 2E

การกำหนดเงื่อนไขในการขับมอเตอร์ของ L293D เป็นดังนี้
DIRxA = 0, DIRxB = 1 มอเตอร์หมุนทวนเข็มนาฬิกา
DIRxA = 1, DIRxB = 0 มอเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกา
x คือ 1 หรือ 2

โดยไอซี L293D จะสามารถทำงานได้เมื่อมีสัญญาณลอจิก “1” ส่งมาที่อินพุต 1E สำหรับมอเตอร์ช่อง 1 และ 2E สำหรับมอเตอร์ช่อง 2

ที่เอาต์พุตของวงจรขับมอเตอร์มี LED สองสีแสดงขั้วแรงดันที่จ่าย ให้กับมอเตอร์ ถ้า LED ติดเป็นสีเขียว หมายถึงการจ่ายแรงดันตรงขั้วให้กับมอเตอร์ ถ้าแรงดันที่จ่ายให้กลับขั้ว LED จะติดเป็นสีแดง

ควบคุมความเร็วของมอเตอร์
ในการขับมอเตอร์โดยปกติจะป้อนแรงดันไฟตรงให้โดยตรง มอเตอร์จะทำงานเต็มกำลัง ซึ่งอาจมีความเร็วมากเกินไป ดังนั้นการปรับความเร็วของมอเตอร์จึงใช้วิธีลดแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนให้กับมอเตอร์ วิธีที่นิยมคือ การป้อนพัลส์ไปขับมอเตอร์แทน แล้วปรับความกว้างพัลส์ช่วงบวก เพื่อให้ได้ค่าแรงดันเฉลี่ยตามต้องการ วิธีการนี้เรียกว่า พัลส์วิดธ์มอดูเลเตอร์ (PWM)


รูปที่ 8 การเปรียบเทียบค่าแรงดันที่เกิดขึ้นเมื่อใช้ PWM 

(8.1) ป้อนสัญญาณไฟตรง 
(8.2) PWM มีดิวตี้ไซเกิล 50% 
(8.3) PWM มีดิวตี้ไซเกิล 75% 
(8.4) PWM มีดิวตี้ไซเกิล 25%

โดยความกว้างพัลส์ช่วงบวกเมื่อเทียบกับความกว้างพัลส์ทั้งหมดเรียกว่า ดิวตี้ไซเกิล (duty cycle)โดยจะคิดค่าดิวตี้ไซเกิลเป็นเปอร์เซ็นต์ของค่าความกว้างพัลส์ทั้งหมด ตัวอย่างจากรูปที่ 8.2 มีค่าดิวตี้ไซเกิล 50% หมายถึง ความกว้างของพัลส์ช่วงบวกมีความกว้างเป็น 50% ของความกว้างทั้งหมด ดังนั้นแรงดันเฉลี่ยที่ได้เท่ากับ (50 x 4.8) /100 = 2.4V สำหรับรูปที่ 8.3 และ 8.4 เป็นการกำหนดค่าดิวตี้ไซเกิล 75% และ 25% ตามลำดับ

ตัวอย่างวงจรกำเนิดสัญญาณ PWM สำหรับควบคุมความเร็วมอเตอร์
วงจรสำหรับสร้างสัญญาณพัลส์ PWM เพื่อนำไปขับมอเตอร์ไฟตรงขนาดเล็กนั้นมีตัวอย่างแสดงในรูปที่ 9, 10 และ 11 โดยในรูปที่ 9 เป็นวงจรกำเนิดสัญญาณพัลส์ PWMที่ง่ายที่สุดใช้ไอซี 555 โดยความถี่ของสัญญาณ PWM จะถูกกำหนดด้วยค่าของตัวเก็บประจุ C1 สามารถเปลี่ยนค่าดิวตี้-ไซเกิลหรือความกว้างของพัลส์ได้ด้วยการปรับ VR1 สัญญาณ PWM จะถูกส่งไปยังมอสเฟต Q1 เพื่อขับให้มอเตอร์ไฟตรงหมุน ด้วยการปรับค่าของ VR1 ทำให้แรงดันที่ใช้ขับมอเตอร์มีการเปลี่ยนแปลง ถ้าพัลส์มีความกว้างมาก แรงดันที่ส่งไปขับมอเตอร์ก็จะมากตาม ส่งผลให้ความเร็วของมอเตอร์เพิ่มขึ้น ในทางตรงข้ามถ้าพัลส์มีความกว้างน้อยลง แรงดันเฉลี่ยที่เอาต์พุตก็จะลดลง ความเร็วของมอเตอร์ก็ลดลงตาม


รูปที่ 9 วงจรขับมอเตอร์ไฟตรงด้วยสัญญาณ PWM อย่างง่าย


รูปที่ 10 วงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟตรงที่ใช้ไอซีออปแอมป์

รูปที่ 10 เป็นวงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟตรง ซึ่งใช้วงจรกำเนิดพัลส์ PWM ที่สร้างขึ้นจากไอซีออปแอมป์ โดย IC1/1 และ IC1/2 ต่อร่วมกับตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเพื่อทำงานเป็นวงจรกำเนิดสัญญาณสามเหลี่ยม แล้วส่งมาเปรียบเทียบกับแรงดันที่ได้จากการปรับค่า VR1 ที่ IC1/4 โดยแรงดันจาก VR1 จะผ่านวงจรบัฟเฟอร์ IC1/3 แล้วส่งไปยังอินพุตกลับเฟสของ IC1/4 ส่วนอินพุตไม่กลับเฟสได้รับสัญญาณรูปสามเหลี่ยมมาจาก IC1/2 สัญญาณ PWM จะเกิดจากการเปรียบเทียบแรงดันระหว่างสัญญาณรูปสามเหลี่ยมกับแรงดันที่กำหนดโดยค่า VR1 นั่นคือความกว้างของสัญญาณหรือ ดิวตี้ไซเกิลจะขึ้นการปรับแรงดันที VR1 ส่วนความถี่ของสัญญาณจะขึ้นกับค่าของตัวเก็บประจ C1 สัญญาณ PWM เอาต์พุตจะถูกส่งไปยังมอสเฟต Q1 เพื่อขับมอเตอร์ไฟตรงต่อไป ด้วยวงจร นี้สามารถปรับความเร็วของมอเตอร์ได้จากการปรับค่าความกว้างของสัญญาณพัลส์ที่ VR1


รูปที่ 11 วงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไฟตรงที่สามารถปรับค่าดิวตี้ไซเกิลได้เต็มย่าน 0 ถึง 100%

จากวงจรกำเนิดสัญญาณ PWM ในรูปที่ 9 และ 10 จะมีข้อจำกัดที่คล้ายกันข้อหนึ่งคือ ไม่สามารถปรับค่าติวตี้ไซเกิลได้เต็มย่าน 0 ถึง 100% แต่นั่นไม่ได้หมายความว่า วงจรนั้นไม่ดี หากแต่การนำวงจรดังกล่าวไปใช้งานไม่มีความจำเป็นต้องปรับค่าติวดี้ไซเกิลให้ได้เต็มย่าน ยกตัวอย่าง วงจรในรูปที่ 10 เป็นวงจรที่ใช้ปรับความเร็วของมอเตอร์ในรถสกู๊ตเตอร์ ซึ่งในการใช้งานจริงค่าดิวตี้ไซเกิลต่ำมากๆ ไม่มีความจำเป็นต้องใช้ วงจรในรูปที่ 11 เป็นวงจรกำเนิดสัญญาณ PWM ที่สามารถปรับความกว้างของสัญญาณพัลส์หรือค่าดิวตี้ไซเกิลได้เต็มย่าน 0 ถึง 100% หัวใจหลักคือวงจรกำเนิดสัญญาณฟันเลื่อยหรือ Sawtooth generator ซึ่งใช้ไอซีเบอร์ LM555 สัญญาณรูปฟันเลื่อยจะถูกส่งไปเปรียบเทียบที่ออปแอมป์คล้ายกับวงจรในรูปที่ 10 ด้วยการใช้สัญญาณรูปฟันเลื่อยเป็นสัญญาณอ้างอิงทำให้ สามารถปรับค่าดิวตี้ไซเกิลได้ 0 ถึง 100% ความถี่ของสัญญาณได้รับการกำหนดจากการปรับค่า VR1 ร่วมกับค่าของตัวเก็บประจุ C2 ส่วนการปรับค่าดิวตี้ไซเกิลปรับได้ที่ VR2 สัญญาณ PWM เอาต์พุตสามารถนำไปต่อเข้ากับมอสเฟตเหมือนกับวงจรในรูปที่ 9 และ 10 หรือต่อเข้ากับขา EN ของไอซี L293 เพื่อใช้กับวงจรขับมอเตอร์แบบ H-Bridge


รูป​ที่ 12 วงจร​ควบคุม​ความเร็ว​ของ​มอเตอร์​ไฟ​ตรง​ที่​ใช้​ไมโคร​คอนโทรลเลอร์ ใน​การ​สร้าง​สัญญาณ PWM

นอกจากนั้นในวงจรควบคุมมอเตอร์ไฟตรงสมัยใหม่จะใช้ไมโครคอนโทลเลอร์ในการสร้างสัญญาณ PWM เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ และใช้ขาพอร์ตอีก 1 ถึง 2 ขาในการควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ดังแสดงวงจรตัวอย่างในรูปที่ 12 ด้วยการใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ทำให้วงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์มีขนาดเล็กและลดความซับซ้อนลงอย่างมาก ทั้งยังสามารถกำหนดความกว้างและความถี่ของสัญญาณ PWM ได้ละเอียดมากขึ้น


 

Categories
Home & Garden คุณทำเองได้ (DIY)

กระถางต้นไม้จากหลอดไฟไส้

จากหลอดไฟไส้ที่ขาดจนต้องโยนทิ้ง ชะลอความคิดนั้นไว้สักนิดแล้วใช้ความคิดสร้างสรรค์เปลี่ยนขยะเทคโนโลยี สู่ของตกแต่งบ้านเป็นกระถางต้นไม้ใสๆ ใบเล็กๆ เพี่อไม้แขวนน่ารักๆ ของคุณ

โครงงานนี้ขอเชิญชวนเมกเกอร์และเพี่อนๆ มาประดิษฐิ์กระถางต้นไม้จากหลอดไฟไส้เก่า สำหรับเอาไว้แขวนในห้องหรือในมุมต่างๆ ของบ้าน เพื่อสร้างความรู้สึกสดชื่น เชื่อเหลือเกินว่าหลายท่านคงเบื่อกับการแต่งห้องแบบเดิมๆ มาลองของใหม่กับอุปกรณ์เก่าที่กำลังจะหมดค่า ขั้นตอนวิธีการทำและเครื่องไม้เครื่องมือก็หาได้ง่ายๆ จึงเหมาะกับทั้งเมกเกอร์มือใหม่ และมือโปร

สิ่งที่ต้องเตรียม
1. หลอดไฟไส้ (ที่ขาดแล้ว)
2. ลวด
3. ไขควง
4. คีมตัด
5. เชือก
6. ปืนยิงกาว
7. คีมจับ
8. กาวแท่ง

ลงมือประดิษฐ์
(1) นำหลอดไฟไส้ที่ไม่ใช้หรือเสียแล้วมาทำ เริ่มจากการแกะขั้วทองเหลืองที่ปิดอยู่ก้นหลอดออก โดยใช้คีมหรือคัตเตอร์งัดออก

(2) ใช้ไขควงหรือคีมทำการทุบกรอบตัวปิดหลอดไฟสีดำออกก่อน ขั้นตอนนี้ค่อนข้างอันตรายสำหรับเด็ก ๆ ที่จะทำด้วยตัวเอง
ดังนั้นควรอยู่ในการดูแลของผู้ใหญ่ (รูปที่ 2.1) นำไขควงมาแทงให้ไส้ของหลอดไฟตกอยู่ในหลอดแก้ว (รูปที่ 2.2) นำไส้หลอดและเศษวัสดุทิ้ง จากนั้นนำหลอดไฟที่ไท่ทีไส้ไปทำ ความสะอาด (รูปที่ 2.3)

(3) นำลวดมาพันเข้ากับเกลียวของขั้วหลอดไฟเพื่อทำเป็นที่แขวน (รูปที่ 3.1) นำคีมจับมาม้วนตรงปลายของลวดเพื่อนำเชือกมามัด (รูปที่ 3.2)

(4) นำลวดอีก 1 เส้นมาพัน ใช้คีมจับทำการดัดปลายลวดตามรูปที่ 4.1 จากนั้นพันลวดให้เป็นตามรูปที่ 4.2

(5) นำลวดที่ดัดไว้ทั้งหมดมาพันเข้ากับเกลียวของหลอดไฟ จัดวางให้เป็นสามแฉกตามรูปที่ 5

(6) ใช้ปืนยิงกาวหลอมกาวเพื่อยึดลวดกับหลอดไฟ ระหว่างที่กาวยังไม่เย็นตัว ทำการจัดระยะห่างของลวดให้เท่ากันพอดี จากนั้นรอให้กาวเย็นตัว

(7) นำเชือก 3 เส้น ความยาวตามต้องการ มาพันเข้ากับปลายลวด จัดความยาวของเชือกให้ตัวหลอดไฟสมดุลพอดี แล้วมัดให้แน่น

(8) นำลวดอีก 1 เส้น ดัดเป็นรูปตัว S เพื่อใช้แขวนเชือก นำเชือกทั้ง 3 เส้นจากขั้นตอนที่ (7) มาผูกรวมกับลวดตัว S จะได้เป็นกระถางหลอดไฟใสๆ ไว้ใช้งาน

(9) นำต้นไม้น้ำมาใส่ให้สวยงาม อย่าลืมเติมน้ำเพื่อเลี้ยงต้นไม้ด้วย นำไปแขนตกแต่งได้ตามอัธยาศรัย

ท้ายสุดคือ ต้องระวังในการนำไปใช้งานสักหน่อย เพราะไม่ว่าอย่างไรมันก็คือ แก้วบางๆ จะหยิบจับ แขวน วาง ก็ต้องระวังกันนิด ไม่งั้นมันจะแตก จะมาเสียดายตอนหลังก็สายเสียแล้ว…..


 

Categories
บทความ ไฟฟ้า-อิเล็กทรอนิกส์

เบรดบอร์ดแผงทดลองต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์

อุปกรณ์พื้นฐานที่นักทดลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์รู้จักและใช้งานตั้งแต่วันที่ก้าวเข้าสู่วงการ นี่คือตัวช่วยสำคัญในการเรียนรู้ ทดลอง ทดสอบ และพัฒนาโครงงานต้นแบบ

ใน​การ​เรียนรู้​ และ​ทดลอง​วงจร​ หรือ​โครงงาน​อิเล็กทรอนิกส์​ การ​ต่อ​วงจร​เพื่อ​ทดสอบ​การ​ทำงาน​เป็น​สิ่ง​ที่​จำเป็น​อย่างยิ่ง มี​วิธีการ​มากมาย​ใน​การ​ต้อ​หรือ​สร้าง​วงจร​ทาง​ฮาร์ดแวร์​ขึ้น​มา ไม่ว่า​จะ​เป็นการ​ต่อ​วงจร​โดย​ใช้​ปากคีบ การ​ใช้​สายไฟ​มา​พัน​ที่​ขา​อุปกรณ์ การ​บัดกรี​ขา​อุปกรณ์​ต่างๆ เข้า​ด้วยกัน​แบบ​ตรงไป​ตรง​มา การ​ใช้​แผ่น​วงจร​พิมพ์​เอ​นก​ประสงค์ การ​ทำ​แผ่น​วงจร​พิมพ์​จริงๆ ขึ้น​มา หรือ​การ​ใช้​อุปกรณ์​
ที่​เรียกว่า ​เบรด​บอร์ด (breadboard) หรือ​เรียก​เป็น​ภาษาไทย​ว่า​แผง​ต่อ​วงจร

ทำไม​ต้อง​ใช้​เบรด​บอร์ด
การ​ต่อ​วงจร​แบบ​ชั่วคราว​หรือ​การ​ทดลอง​วงจร​ขั้นต้น รวมถึง​การ​ทำ​ต้นแบบ สิ่ง​ที่​นัก​ออกแบบ​หรือ​นัก​ทดลอง
​ต้องการ​คือ ความ​ยืดหยุ่น​ใน​การ​เปลี่ยน​อุปกรณ์ การ​ปลด​และ​ต่อ​สาย​สัญญาณ​ที่​สะดวก​รวดเร็ว ในขณะที่​ยังคง​เชื่อถือ​ได้​ใน​ความ​แน่นหนา​ของ​จุด​ต่อ​สัญญาณ​ต่างๆ จาก​ความ​ต้องการ​ดังกล่าว​นั่นเอง ทำให้​เบรด​บอร์ด​เป็น​ทางเลือก​ที่​ดี​ เนื่องจาก

1. รองรับ​การ​ต่อ​ร่วมกัน​ของ​ขา​อุปกรณ์ เนื่องจาก​บน​เบรด​บอร์ด​มี​จุด​ต่อ​จำนวน​มาก​และ​มี​การ​จัด​เรียง​ที่​เป็น​ระเบียบ ​ทำให้​ง่าย​ต่อ​การ​ต่อ​วงจร และ​ตรวจสอบ

2. การ​ถอด​เปลี่ยน​อุปกรณ์ทำได้​ง่าย ​อุปกรณ์มี​ความ​เสียหาย​จาก​การ​ถอด​เปลี่ยน​น้อยมาก

3. การ​เปลี่ยน​จุด​ต่อ​สัญญาณ​ทำได้​ง่ายมาก เพียง​ดึง​สาย​ออกจาก​จุด​ต่อ​ แล้ว​เปลี่ยน​ตำแหน่ง​ได้​ใน​ทันที

4. จุด​ต่อ​มี​ความ​แน่นหนา​เพียงพอ ไม่​หลุด​ง่าย ทำให้​ลด​ปัญหา​การ​เชื่อม​ต่อ​ของ​สัญญาณ​ได้

5. สามารถ​ขยาย​พื้นที่​ของ​การ​ต่อ​วงจร​ได้​ง่าย หาก​เป็น​อนุกรม​เดียวกัน​สามารถ​ประกอบ​ต่อกันทั้ง​ทาง​ด้านกว้าง​และ​ด้าน​ยาว

6. ใน​เบรด​บอร์ด​ที่​มี​ขนาด​มากกว่า 200 จุด​ต่อ จะ​มี​การ​พิมพ์​ตำแหน่ง​พิกัด​ของ​จุด​ต่อ​ต่างๆ ทำให้​สามารถ​กำหนด​ตำแหน่ง​การ​ต่อ​วงจร​ได้​อย่าง​สะดวก ตรวจสอบ​ง่าย


ใน​รูป​ที่ 1 แสดง​หน้าตา​ของ​เบรด​บอร์ด​ขนาด​ต่างๆ สั่งซื้อออนไลน์ได้จากลิงก์ด้านล่าง
สั่งซื้อเบรดบอร์ดขนาด 170 จุด
สั่งซื้อเบรดบอร์ดขนาด 390 จุด

โครงสร้างของเบรดบอร์ด
เบรด​บอร์ด (breadboard) หรือ แผง​ต่อ​วงจร เป็น​แผง​พลาสติก​ที่​มี​การ​จัด​แบ่ง​เป็นกลุ่ม โดย​ภายใน​แต่ละ​กลุ่ม​บรรจุ​แผง​โลหะ​ตัวนำ​ปลอด​สนิม แล้ว​ทำการ​เจาะ​รู​บน​แผง​พลาสติก​นั้น เพื่อให้​สามารถ​นำ​สายไฟ​ขนาดเล็ก​เสียบ​เข้าไป​สัมผัสกับ​แผง​โลหะ ในขณะ​เดียวกัน​แผง​โลหะ​ดังกล่าว​ก็​จะ​ทำการ​บีบ​สายไฟ​นั้น​ให้​แน่น​อยู่กับที่ เมื่อ​ผู้ใช้งาน​ต้องการ​ปลด​สายไฟ​ออก​ก็​เพียง​ออก​แรงดึง​เล็กน้อย หน้า​สัมผัส​ของ​แผง​โลหะ​ก็​จะ​คลาย​ออก ทำให้​สายไฟ​สามารถ​หลุด​ออกจาก​จุด​ต่อ​นั้น​ได้ ใน​รูป​ที่ 2 แสดง​ลักษณะ​ภายนอก​และ​โครงสร้าง​ภายใน​ของ​เบรด​บอร์ด


รูป​ที่ 2 ​แสดง​ลักษณะ​ภายนอก​และ​โครงสร้าง​ภายใน​ของเบรด​บอร์ด


รูปที่ 3 แสดงการเชื่อมต่อของเบรดบอร์ดขนาดต่างๆ

ใน​รูป​ที่ 3 แสดง​การ​เชี่​อม​ต่อ​ของ​จุด​ต่อ​อุปกรณ์​ของ​เบรด​บอร์ด 3 ขนาดที่​ได้รับ​ความ​นิยม​ใน​เมืองไทย จะ​เห็น​ได้​ว่า แผง​ต่อ​วงจร​แบ่งออก​เป็น 2 กลุ่ม​ใหญ่ๆ คือ กลุ่ม​ที่​มี​การ​ต่อ​ถึงกัน​ใน​แนวตั้ง ซึ่ง​มี​ด้วยกัน 5 จุด​ต่อ​ใน​หนึ่ง​กลุ่ม​ย่อย และ​กลุ่ม​ที่ต่อ​ถึงกัน​ใน​แนวนอน (จะ​มี​เฉพาะ​ใน​เบรด​บอร์ด​ที่​มี​จำนวน​จุด​ต่อ​มากกว่า 200 จุด) กลุ่ม​หลัง​นี้​จะ​ได้รับ​การ​จัด​วาง​ให้​อยู่​ใน​บริเวณ​ขอบ​บน​และ​ล่าง​ของ​แผง​ต่อ​วงจร มี​ด้วย กัน 2 แถว​ยาว​ต่อ​หนึ่ง​ด้าน รวม 4 แถว ใน​บาง​รุ่น​อาจจะ​มี​การ​แบ่ง​เป็น 2 ส่วน ดังนั้น​ใน​การ​ใช้งาน​หาก​ต้องการ​ให้​แถว​ยาว​แต่ละ​แถว​ต่อ​ถึงกัน​จาก​ซ็าย​ไป​ขวา​ต้อง​ใช้​สายไฟ​เชื่อม​ต่อ​ระหว่าง​จุด​แบ่ง​ของ​แต่ละ​แถว​ด้วย ซึ่ง​เพื่อ​ความ​แน่ใจ​อาจ​ใช้​มัลติ​มิเตอร์​ตรวจสอบ​การ​เชื่อม​ต่อ​ของ​แต่ละ​แถว​ก่อน​การ​ใช้งาน

ใน​เบรด​บอร์ด​ที่​มี​จำนวน​จุด​ต่อมา​กว่า 200 จุด จะ​มี​การ​พิมพ์​ตำแหน่ง​พิกัด​ใน​แนวตั้ง​และ​นอน​ด้วย โดย​ใน​แนวตั้ง 5 จุด​ต่อ​ทั้งสอง​ฝั่ง​มักจะ​กำหนด​พิกัด​เป็น​ตัวอักษร A ถึง E ใน​ฝั่ง​หนึ่ง และ F ถึง J ใน​อีก​ฝั่ง​หนึ่ง ​ส่วน​แนวนอน​เป็น​ตัวเลข

เกี่ยวกับ​สาย​ต่อ​วงจร
สายไฟ​หรือ​สาย​ต่อ​วงจร​ที่​เหมาะกับ​เบรด​บอร์ด​นั้น ควร​เป็นสาย​ทองแดง​เดี่ยว​ที่​ได้รับ​การ​ชุบ​ด้วย​นิเกิล​หรือ​เงิน มี​ความ​แข็งแรง​พอสมควร สามารถ​ดัด​หรือ​ตัด​ได้​ง่าย มี​ขนาด​เส้น​ผ่าน​ศูนย์กลาง 0.4 มิลลิเมตร หรือ​ใช้​สาย​เบอร์ 22AWG ดัง​แสดง​ใน​รูป​ที่ 4 ทั้งนี้​หาก​ใช้​สาย​ที่​มี​ขนาดใหญ่กว่า​นี้​จะ​ทำให้​แผง​โลหะ​ของ​แผง​ต่อ​วงจร​หลวม ไม่​สามารถ​บีบ​จับ​สายไฟ​ได้​อีก


รูปที่ 4 ตัวอย่างของสายต่อวงจร

ใน​ปัจจุบัน​มี​ผู้ผลิต​สาย​สำหรับ​เสียบ​ต่อ​วง​จรบน​เบรด​บอร์ด​โดยเฉพาะ โดย​ทำจาก​สายไฟ​อ่อน​บัดกรี​เข้ากับ​ขา​ตัวนำ​ที่​มี​ความ​แข็ง (คล้ายๆ กับ​ขา​คอ​นเน็กเตอร์) แล้ว​หุ้ม​จุด​เชื่อม​ต่อ​ด้วย​ท่อ​หด​เพื่อ​เพิ่ม​ความ​แข็งแรง​และ​ป้องกัน​การ​หัก​งอ

ไม่​แนะนำ​ให้​ใช้​สายโทรศัพท์​ที่​เป็น​ทองแดง​ล้วนๆ เนื่องจาก​สาย​เหล่านั้น​มี​การ​อาบ​น้ำยา​กันสนิม หาก​นำมาใช้​ต่อ​วงจร​ทันที อาจ​ทำให้​วงจร​ไม่ทำงาน เพราะ​น้ำยา​ที่​เคลือบ​ลวด​ทองแดง​อยู่​มี​คุณสมบัติ​เป็น​ฉนวน​ทำให้​กระแสไฟฟ้า​ไม่​สามารถ​ไหลผ่าน​ไป​ได้ หาก​ต้อง​นำมาใช้​จริงๆ ควร​ใช้​มีด​ขูด​น้ำยา​ที่​เคลือบ​อยู่​ออก​เสีย​ก่อน แต่​นั่น​เท่ากับว่า ได้​ทำลาย​ฉนวน​ป้อง​กันสนิม​ของ​ลวด​ทองแดง​ไป​แล้ว หาก​ใช้​ไป​สัก​ระยะ​หนึ่ง​ก็​จะ​เกิด​สนิม​ที่​สาย​ต่อ​วงจร​นั้น ​เมื่อ​นำมา​ใช้งาน​ก็​อาจ​ทำให้​วงจร​ที่ทำการ​ต่อ​นั้น​ไม่ทำงาน​ได้

การต่อวงจรและการวางอุปกรณ์บนแผงต่อวงจร
ใน​รูป​ที่ 5 เป็นการ​ตัวอย่าง​การ​เตรียม​สาย​ต่อ​วงจร​และ​ดัด​ขา​อุปกรณ์​เพื่อ​เตรียม​ติดตั้ง​ลง​บน​เบรด​บอร์ด การ​ต่อ​วงจร​ที่​ดี​ควร​จัดให้​เป็น​ระเบียบ ตรวจ​สอบได้​ง่าย ใช้​สาย​ต่อ​วงจร​ใน​ปริมาณ​ที่​เหมาะสม ควร​ต่อ​วงจร​ใน​ลักษณะ​ไล่​จาก​ซ้าย​ไป​ขวา และ​จาก​บน​ลง​ล่าง โดย​กำหนด​ให้​อินพุต​ของ​วงจร​อยู่ทาง​ซ้าย​หรือ​ทาง​ตอน​ล่าง ส่วน​เอาต์พุต​อยู่​ทาง​ขวา​หรือ​ตอน​บน ทั้งนี้​เพื่อให้​ง่าย​ต่อ​การ​ตรวจสอบ​ใน​กรณี​ที่ต่อ​วงจร​แล้ว​วงจร​ไม่ทำงาน และ​ช่วย​ใน​การ​แก้ไข​ใน​กรณีที่​ต้อง​ดัดแปลง​วงจร​บางส่วน ทำให้​ไม่​ต้อง​รื้อ​วงจร​แล้ว​ต่อ​ใหม่​ทั้งหมด


รูปที่ 5 ตัวอย่างการเตรียมสายต่อวงจรและดัดขาอุปกรณ์เพื่อเสียบลงบนเบรดบอร์ด

ใน​รูป​ที่ 6 เป็น​ตัวอย่าง​การ​ต่อ​วง​จรบน​เบรด​บอร์ด​จาก​วงจร​ที่​ต้องการ​ทดลอง


รูปที่ 6 ขั้นตอนการต่ออุปกรณ์บนเบรดบอร์ดเพื่อสร้างวงจรตามที่กำหนด


 

Categories
Basic electronics คุณทำเองได้ (DIY)

ตู้กรองควันจากการบัดกรี

เครื่องดูดควันจากการบัดกรีเป็นเครื่องมือที่เมกเกอร์ทั้งมือใหม่ มืออาชีพ ล้วนสนใจจะมีไว้ครอบครอง ที่มีในตลาดก็มีให้เลือกหลากคุณภาพหลายราคา ถ้าเอาที่สบายใจสบายกระเป๋าราคาหลักร้อยปลายไปถึงพันต้น ก็มักจะดูดควันบัดกรีตรงหน้าไปปล่อยด้านหลังแบบปล่อยแล้ว ปล่อยเลย ไม่ได้มีการดูดไปเก็บหรือกรองแต่อย่างใด ทำให้เกิดปัญหาควันตะกั่วเหม็นฟุ้งไปทั่วห้องทำงาน ทำให้คนที่อยู่ในห้องเดียวกันก็รับผลกระทบไปด้วย

สร้างแผ่นวงจร LED
(1) บัดกรี LED 8 มม. 4 ตัวเพื่อต่อวงจรอนุกรมกับตัวต้านทาน R1 ค่า 110Ω ตามวงจรในรูปที่ 1 บน แผ่นวงจรพิมพ์อเนกประสงค์ uPCB-02A


รูปที่ 1 วงจร

(2) ต่อสายไฟออกมาพร้อมใช้งาน

(3) ประกอบกล่องด้วยการตัดพลาสวูดให้ได้ขนาดตามรูปที่ 2

(4) เมื่อได้พลาสวูดตามขนาดที่ต้องการแล้ว เริ่มการประกอบตัวตู้กันก่อน นำชิ้นส่วน A, B, G1 และ G2 มาประกบกันด้วยกาวร้อนตามรูปที่ 3

(5) นำชิ้นส่วน C ต่อเข้ากับชิ้นส่วนที่ประกอบแล้วจากขั้นตอนที่ (4)

(6) นำชิ้นส่วน E ที่เจาะช่อง 8 เหลี่ยมแล้วมาเจาะรูยึดพัดลม โดยนำพัดลมมาทบ แล้วทำเครื่องหมายเพื่อกำหนดตำแหน่งในการเจาะรู เมื่อเจาะรูแล้วนำมาประกอบเข้ากับกล่อง ดังรูปที่ 5

(7) นำพัดลม 12V 0.56A มาติดเข้ากับกล่อง โดยใช้สกรู 3×35 มม. กับนอต 3 มม. ขันยึดให้แน่น

(8) นำกาวสองหน้าแบบหนาติดเข้ากับด้านล่างของแผ่นวงจร LED (จากขั้นตอนที่ (1) และ (2)) โดยตัดแต่งแผ่นวงจรพิมพ์ให้มีขนาดอย่างเหมาะสม เมื่อติดเสร็จแล้ว นำแผ่นสังกะสีมาติดกับอีกด้านหนึ่งของกาวสองหน้า ทำการดัดสังกะสีเพื่อปรับมุมการส่องสว่างของ LED

(9) นำชิ้นส่วน H และนำแผ่นวงจร LED ที่ได้จากขั้นตอนที่ (8) มาติดเข้าด้วยกัน ใช้สกรูเกลียวปล่อยจำนวน 3 ตัวขันยึดให้แน่น

(10) นำชิ้นส่วน J1 และ K มาประกอบกันให้ได้รูปที่ 9

(11) เมื่อประกอบเสร็จแล้ว นำผ้าขาวบางมาพันเข้ากับชิ้นงานที่ประกอบแล้วจากขั้นตอนที่ (10) ใช้ที่เย็บกระดาษเย็บผ้าให้ติดกับชิ้นงาน เว้นช่องว่างข้างบนไว้เพื่อใส่ถ่าน

(12) นำถ่านที่จะใช้กรองคาร์บอนใส่ถุง แล้วใช้ของแข็งทุบให้เป็นก้อนเล็กๆ

(13) นำถ่านที่ทำการทุบเรียบร้อยแล้ว ใส่ถุงที่ทำไว้จากขั้นตอนที่ (10) ให้พอดีกับปากถุง

(14) นำชิ้นงานจากขั้นตอนที่ (9) ไปติดไว้ที่ด้านหน้ากล่อง สอดสายไฟเข้ามาในตัวกล่อง

(15) นำชิ้นส่วน I มาเจาะรูเพื่อใส่พัดลม สวิตช์ และแจ็คอะแดปเตอร์

(16) จากนั้นก็นำพัดลม DC12V 0.24A ติดเข้ากับชิ้นงานจากขั้นตอนที่ (15) ใช้สกรู 3×30 มม. และนอต 3 มม. ขันยึดให้แน่น ทำการต่อสายของสวิตช์เปิดปิด, พัดลมทั้งสองตัวเข้ากับแจ๊กอะแดปเตอร์ตามวงจรในรูปที่ 1

(17) นำถุงถ่านมาใส่ในกล่อง วัดระยะให้อยู่กึ่งกลางระหว่างพัดลม 2 ตัวให้พอดี ใช้สกรูเกลียวปล่อยยึดเข้าที่ตำแหน่งเสาให้แน่น

(18) นำฝาหลังที่ติดพัดลมไว้แล้วมาปิดด้านหลังด้วยกาวร้อนให้แน่น

(19) นำชิ้นส่วน D มาปิดด้านบน ใช้สกรูเกลียวปล่อยขันยึดให้แน่น

จะได้เครื่องดูดและกรองควันตะกั่วมาใช้งานตามรูปที่ 19 แม้ว่าเครื่องนี้จะสามารถกรองควันตะกั่วได้ เมกเกอร์ทั้งหลายที่ทำการบัดกรีงานใหญ่ๆ หรือจำนวนมากๆ ก็ไม่ควรบัดกรีในห้องที่ไม่มีอากาศถ่ายเทหรือปิดทึบ ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

รายการอุปกรณ์
1. พลาสวูดขนาด A4 จำนวน 4 แผ่น
2. พัดลม DC12V 0.24A
3. พัดลม DC12V 0.56A
4. แจ็กอะแดปเตอร์
5. สวิตซ์เปิด-ปิด x 2
6. ถ่านจุดไฟ
7. ผ้าขาวบาง
8. สกรูเกลียวปล่อย 3 มม. x 9
9. สกรู 3×30 มม. x 4
10. สกรู 3×35 มม. x 4
11. นอต 3 มม. x 8
12. LED 8 มม. X4
13. ตัวต้านทาน 110Ω
14. แผ่นวงจรพิมพ์อเนกประสงค์รุ่น uPCB-02A
15. แผ่นสังกะสีขนาด A5 (ประมาณ 20×15 ซม.)


 

Categories
Basic electronics Gadget Toy คุณทำเองได้ (DIY)

DIY โทรโข่งขยายเสียง MEGAPHONE

เห็น​รับ​น้องใหม่​กัน​แต่ละ​ที มี​แต่​คน​เหม็นหน้า​พี่​ว้าก​แสน​โหด ตะโกน​อยู่​ได้​ทั้งวัน แต่​ใคร​จะ​รู้ว่า​หลังจากนั้น​พี่​แก​ต้อง​มา​นั่ง​กิน​ยารักษา​คอหอย​กัน​เป็น อาทิตย์ เฮ้อ.. ถ้า​ยังไงๆ ก็​ต้อง​ว้าก มัน​ก็​ต้องหา​เครื่อง​ทุ่นแรง​กัน​หน่อย​สิ​ครับ​พี่

ด้วย​สิ่ง​ประดิษฐ์​ง่ายๆ สร้าง​จาก​ขวด​น้ำ​พลาสติก​และ​อุปกรณ์​อิเล็กทรอนิกส์​อีก​ไม่​กี่​ตัว​ก็​สำเร็จ​เสร็จ​เป็น​โทรโข่ง อย่าง​นี้​น้องๆ สามารถ​ทำ​ไป​ให้​พี่​ว้าก และ​คน​ที่​ชอบ​ว้าก ถือ​ติดมือ​ไว้​คนละ​อัน​เลย

การทำงานของวงจร
เมื่อกดสวิตช์แล้วพูด ไมโครโฟน MIC1 จะทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านตัวเก็บประจุ C2 ไปเข้าขา 3 ของไอซีออปแอมป์เบอร์ TLC2272 ทำหน้าที่ขยายสัญญาณที่รับมาจากไมโครโฟนให้แรงขึ้นแล้วส่งออกทางขา 1 ผ่าน VR1 ค่า 100kΩ แบบเกือกม้า ทำหน้าที่ปรับอัตราขยายสัญญาณให้มีระดับความแรงที่เหมาะสม (หากปรับอัตราขยายสัญญาณนี้แรงเกินไป อาจทำให้เกิดการหวีดหรือไมค์หอน) จากนั้นสัญญาณนี้จะถูกส่งผ่านให้กับ VR2 ค่า 10kΩ สำหรับปรับความแรงสัญญาณตามความต้องการของผู้ใช้งานก่อนส่งไปเข้าขา 3 ของไอซีออปแอมป์ยอดนิยมเบอร์ LM386 เพื่อขยายสัญญาณออกทางขา 5 ไปขับลำโพง

รูปที่ 1 แสดงวงจรของ Megaphone

ดังนั้นระดับความแรงของสัญญาณเสียงที่ออกลำโพงจะขึ้นอยู่กับการปรับ VR2 10kΩ พูดง่ายๆ ก็คือทำหน้าที่เพิ่มและลดระดับความดังของเสียงที่ออกทางลำโพงหรือเป็นโวลุ่มปรับเสียงนั่นเอง

การ​ลง​อุปกรณ์​และ​ปรับ​แต่ง

รูปที่ 2 แสดงลายทองแดงของแผ่นวงจรพิมพ์ (ดาวน์โหลดลายวงจรพิมพ์ขนาดเท่าจริง)

รูปที่ 3 แสดงการวางอุปกรณ์บนแผ่นวงจรพิมพ์

(1) เริ่มจากทำแผ่นวงจรพิมพ์ตามลายทองแดงที่แสดงในรูปที่ 2 แล้วบัดกรีลง​อุปกรณ์​ตาม​รูป​ที่ 3 ไล่​ลำดับ​การ​วาง​และ​ค่อย​บัดกรี​จากอุปกรณ์​ตัว​เตี้ย​ที่สุด​ไป​ถึง​ตัว​ที่สูง​ที่สุด​ก็​คือ​ตัว​เก็บ​ประจุ สำหรับ​มือใหม่​ไม่​ควร​บัดกรี​ไอซี​ตรงๆ เพราะ​ความ​ร้อน​จาก​ปลาย​หัวแร้ง​อาจ​ทำให้​ไอซี​ได้รับ​ความ​เสียหาย ควร​ใส่​ซ็อกเก็ต​ไอซี​ด้วย เมื่อ​ติดตั้ง​อุปกรณ์​บน​แผ่น​วงจร​พิมพ์​เสร็จ​แล้วก็​เดินสาย​กับ​อุปกรณ์​ต่างๆ ได้แก่​ คอนเดนเซอร์​ไมค์ ให้​บัดกรี​สายไฟ​ออกมา​ทั้ง 2 ขั้ว​โดย​ให้​สาย​มี​ความ​ยาว​กว่า​ขวด​น้ำ​เล็กน้อย , สวิตช์​กด​ติด​ปล่อย​ดับ, โวล​ลุ่ม 10kΩ , ลำโพง และ​ขั้ว​แบตเตอรี่ 9V

(2) เมื่อ​บัดกรี​และ​เดินสาย​อุปกรณ์​เรียบร้อย ​ทดลอง​ต่อ​แบตเตอรี่ 9V แล้ว​กด​สวิตช์​กด​ติด​ปล่อย​ดับ​ค้าง​ไว้ หมุนโว​ลุ่ม 10kΩ ทวน​เข็ม​นาฬิกา​จน​สุด (คือ​การ​เร่ง​ให้​ดัง​ที่สุด) อาจ​ทำให้เกิด​เสียง​หอน​ ให้​ค่อยๆ ปรับ​ VR1 แบบ​เกือกม้าอย่าง​ช้าๆ จน​เสียง​หอน​นั้น​หายไป แล้ว​ปรับ​โว​ลุ่ม 10kΩ ตาม​เข็ม​นาฬิกา​ไป​จน​สุด (คือ​การ​ลดเสียงให้​เบา​ที่สุด) แล้ว​ลอง​พูด​ใส่​ไมค์​ไป​เรื่อยๆ พร้อมกับ​ค่อยๆ หมุน​โว​ลุ่มทวน​เข็ม ​เสียง​จะ​ต้อง​ดังขึ้น​เรื่อยๆ ​เป็นอัน​เสร็จการ​ปรับ​แต่ง

รูปที่ 4 การต่อสายไปใช้งาน

ขั้นตอน​การ​สร้าง
(1) นำ​ฝา​ขวด​พลาสติก​มา​เจาะ​รู​สำหรับ​ติดตั้ง​คอนเดนเซอร์​ไมค์ ดังรูป​ที่ 5 จากนั้น​ปลด​สายไฟ​ที่ต่อ​ไว้​กับ​แผง​วงจร​จาก​ขั้นตอน​การ​ปรับ​แต่งออกมา ใช้​กระดาษ​แข็ง​ตัด​เป็น​วงกลม​มา​ปิด​เอา​ไว้ เพื่อ​ช่วย​ป้องกัน​สัญญาณ​ของ​ไมโครโฟน​ไป​รบกวน ​ลำโพง​ทำให้​ลด​อาการ​เสียง​หวีด​หรือ​ไมค์​หอน​ขณะ​พูด


รูปที่ 5 ติดตั้งคอนเดนเซอร์ไมค์

(2) นำ​ขวด​น้ำ​พลาสติก​หรือขวดน้ำอัดลมขนาด 1.25 ลิตร ตัด​ส่วน​ก้น​ขวด​ออก​พอประมาณ แล้ว​เจาะ​รู​ติดตั้ง​สวิตช์​กด​ติด​ปล่อย​ดับ​และ​โวลุ่มในตำแหน่ง​ที่​มือของ​ผู้ใช้งาน​สามารถ​กด​ได้​ถนัด​ดัง​รูป​ที่ 6


รูปที่ 6 ตำแหน่งการเจาะรูติดตั้งสวิตช์และโวลุ่ม

(3) พอ​เตรียม​ขวด​น้ำ​เรียบร้อย​แล้วก็​มาถึง​ขั้นตอน​การ​ติดตั้ง​อุปกรณ์ลง​ไป​ ลำดับแรก​ให้​นำ​ฝา​ขวด​ที่​ติดตั้ง​คอนเดนเซอร์​ไมค์​ไว้​จาก​ขั้น​ตอนที่ (2) สอด​ปลายสาย​คอนเดนเซอร์ไมค์เข่าทาง​ปาก​ขวด​ เพื่อ​นำมา​ต่อ​กับ​แผง​วงจร จากนั้น​ติดตั้ง​สวิตช์​และ​ตาม​ด้วย​โว​ลุ่ม​ก็​จะ​ช่วย​ให้​แผง​วงจร​ถูก​ยึด​กับ​ขวด​ไป​ด้วย​ แต่​ไม่​ควร​วางใจ ให้เสริม​ความ​แข็งแรง​ด้วย​กาว​สองหน้าอีกที อ๊ะๆ อย่าลืม​ใส่​แบตเตอรี่ 9V ใน​ขั้น​ตอนนี้​นะ​ครับ

(4) ขั้นตอน​สุดท้ายนี้​เป็น​ส่วน​ของ​การ​ติด​ตั้งตัว​ลำโพง ให้​นำกระดาษ​แข็ง​หรือ​แผ่น​ฟิวเจอร์​บอร์ด (พี​พี บอร์ด) หนา​ประมาณ 3 ถึง 5 มิลลิเมตร ตัด​เป็น​แผ่น​วงกลม​ขนาด​เส้น​ผ่าน​ศูนย์กลาง​เท่ากับ​ก้น​ขวด​ที่​ถูก​ตัด​ออกไป เพื่อ​ใช้​เป็น​ฐาน​สำหรับ​ยึด​ลำโพง แล้ว​ใช้​กาว​สองหน้า​ยึด​เข้ากับ​แม่เหล็ก​ของ​ลำโพง เมื่อ​แน่นหนา​ดีแล้ว ก็​ให้​ยัด​เข้าไป​ใน​ขวด​พลาสติก​ดัง​รูป​ที่ 7 ก็​เป็นอัน​เสร็จ​การ​ติดตั้ง​ลง​ขวด​แล้ว​ครับ


รูปที่ 7 Megaphone แบบเสร็จสมบูรณ์

การ​ทดสอบ

หลังจาก​ประกอบ​เสร็จ​แล้วก็​มา​ทดสอบ​เสียง​กัน​ก่อน​จะ​นำไป​มอบให้​กับ​พี่​ว้ากของ​เรา โดย​เริ่มจาก​การ​กด​สวิตช์​กด​ติด​ปล่อย​ดับ​ค้าง​ไว้​แล้ว​ลอง​พูด​เข้าที่​ไมค์ จะ​ต้อง​ได้ยิน​เสียง​ออก​ทาง​ลำโพง หาก​เงียบ​เหมือนเป่า​ครก ก็​ให้​ลอง​หมุน​โว​ลุ่ม​จน​ได้ยิน​เสียง​ก็​เท่านี้​เอง​ครับ

เท่านี้ก็เรียบร้อยแล้วครับสำหรับสิ่งประดิษฐ์ช่วยว้าก ง่ายๆ แค่นี้ลองทำเล่นกันดูครับ เพราะอุปกรณ์ที่ใช้ก็ตลาดซะขนาดนี้ สามารถหาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ขอให้สนุกกับของเล่นใหม่และถูกใจคนชอบว้ากนะครับ

รายการอุปกรณ์

ตัวต้านทาน ¼ W 5%

R1 – 1kΩ 1 ตัว
R2 – 10 kΩ 1ตัว
R3, R4 – 100 kΩ 2 ตัว
R5 – 4.7 kΩ 1 ตัว
R6 – 10Ω 1 ตัว
VR1 – 100 kΩ แบบเกือกม้า 1 ตัว
VR2 – 10kΩ แบบโปเทนชิโอมิเตอร์ 1 ตัว

ตัวเก็บประจุชนิดโพลีเอสเตอร์

C2, C5, C6 – 0.1µF 50V หรือ 63V 3 ตัว

ตัวเก็บประจุชนิดบอิเล็กทรอไลต์

C1 – 47µF 16V หรือ 25V 1 ตัว
C3 – 100µF 16V 1 ตัว
C4 – 22µF 16V หรือ 50V 1 ตัว
C7 – 470µF 16V 1 ตัว

คอนเดนเซอร์ไมโครโฟน 1 ตัว

อุปกรณ์​สาร​กึ่ง​ตัวนำ

IC1 – TLC 2272 1 ตัว
IC2 – LM 386N-1 1 ตัว

อื่นๆ

สวิตช์กดติดปล่อยดับ 1 ตัว
ซ็อกเก็ตไอซี 8 ขา 2 ตัว
ลูกบิดสำหรับ VR2 1 ตัว
ลำโพงขนาด 0.25W 8Ω 1 ตัว
ขวดน้ำขนาด 1.25 ลิตร 1 ขวด
แบตเตอรี่ 9V 1 ก้อน
ขั้วแบตเตอรี่สำหรับแบตเตอรี่ 9V 1 อัน
แผ่นกระดาษแข็งหรือฟิวเจอร์บอร์ด หนา 3 ถึง 5 มม.
ขนาด 1×1 ฟุต


 

Categories
Gadget Home & Garden Lighting คุณทำเองได้ (DIY)

Spa Lighting

โครงงานสำหรับคนรักสุขภาพ นำแสงสีต่างๆ ที่มีความหมายแตกต่างกัน ช่วยผ่อนคลายและบำบัดความเครียดจากการทำงานหนักของคนในสังคมเมือง ด้วย Spa lighting ใช้ลอยน้ำให้แสงสี 7 สี “เพียงแค่พลิกฝ่ามือสีก็เปลี่ยน”

การใช้สีบำบัด (Color Therapy)
เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางในแวดวงแพทย์ทางเลือกว่าสีมีผลต่อสุขภาพจิตและอารมณ์ความรู้สึก ซึ่งจะส่งผลโดยตรงต่อสุขภาพของร่างกายของมนุษย์ด้วย จากการศึกษายังพบว่าผู้ที่อาศัยอยู่ในสภาพแสงที่สลัว อย่างเช่น ตอนฝนกำลังจะตกจะส่งผลให้เกิดความรู้สึกเศร้าหมองตามไปด้วย เหตุใดจึงเป็นเช่นนั้นน่ะหรือ

สมาคมแพทย์ทางเลือกกล่าวไว้ว่าเมื่อยามเจ็บป่วยทำให้จังหวะการทำงานของอวัยวะในร่างกายทำงานผิดปกติ ในขณะที่แสงและสีแต่ละสีก็มีความยาวคลื่นแสงและความถี่ที่แตกต่างกันออกไปและส่งผลโดยตรงต่อการทำงานของระบบประสาทรวมทั้งสามารถช่วยเสริมสร้างจังหวะการทำงานที่ผิดปกติของอวัยวะในร่างกายได้ ดูประโยชน์ของสีแต่ละสีได้จากตาราง

แนวคิดการทำงานของวงจร
หัวใจของการสร้างไฟสีสวยๆ นั้น มาจากหลอด LED ที่มีสีแดง, เขียว และน้ำเงิน ซึ่งเป็นแม่สีของแสงในหลอดเดียว และผสมกันเป็นสีต่างๆ วงจรนี้จะสร้างสีพื้นฐานทั้งหมด 7 สี ซึ่งสีที่ได้ก็จะเรียงเหมือนกับโลโก้ของช่อง 7 สีเลยครับ คือ แดง น้ำเงิน ม่วง เขียว เหลือง ฟ้าคราม และขาว


รูปที่ 1 แสดงแม่สีแมื่อวางซ้อนกันจะได้สีต่างๆ

โดย LED ที่เลือกใช้เป็นตัวถังแบบ SMD เบอร์ LRGB9553 (หาซื้อได้ที่ อีเลคทรอนิคส์ ซอร์ส) ที่เลือกใช้ตัวนี้เพราะต้องการความสว่างมากพอสมควร มีมุมกระจายแสงที่กว้าง ขนาดเล็กเพื่อไม่ให้บังแสงไฟที่เกิดขึ้น

ถามถึงวงจรที่เลือกใช้ในครั้งนี้ ไม่ซับซ้อน วุ่นวาย ไม่ต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ ไม่มีโปรแกรมอะไรทั้งนั้น ถ้าเป็นมือใหม่ ก็ใช้ฝีมือประกอบวงจรและบัดกรีให้ถูกต้องก็พอ โดยหัวใจในการทำงานของวงจรเป็นไอซีนับเลขฐานสองเบอร์ CD4040 ตัวเดียวเท่านั้น

เลขฐานสองจะเกี่ยวกับการผสมสีได้ยังไง?
มาดูลำดับของค่าที่ได้จากไอซีนับกันก่อน โดยให้ดูเฉพาะเลข 3 บิตล่างเท่านั้น จะมีอยู่เพียง 8 ลำดับเท่านั้น

เริ่มจาก 000 ⇒ 001 ⇒ 010 ⇒ 011 ⇒ 100 ⇒ 101 ⇒ 110 ⇒ 111 หลังจากนั้นค่าจะทดไปบิตที่สี่และสามบิตนี้จะวนนับค่านี้ไปเรื่อยๆ สังเกตเห็นอะไรไหมครับ ถ้าแทนตำแหน่งบิตขวาสุดด้วยสีแดง, ตำแหน่งบิตตรงกลางด้วยสีน้ำเงิน และตำแหน่งบิตซ้ายสุดด้วยสีเขียว โดยถ้าตำแหน่งไหนเป็น “0” ก็ไม่มีไฟติด และตำแหน่งที่เป็น “1” ก็ให้ไฟติด ก็จะได้ผลลัพธ์ดังตาราง


ตารางที่ 2 การลำดับค่าของไอซีนับในแต่ละบิต

พอเห็นแบบนี้ ก็จัดการวางวงจรขับ LED ต่อกับไอซี 4040 ได้เลย โดยต่อขา Q1 กับวงจรทรานซิสเตอร์ขับกระแสสำหรับสีแดง, ขา Q2 สำหรับวงจรขับสีน้ำเงิน และ ขา Q3 สำหรับวงจรขับสีเขียว ส่วนขา Q อื่นๆ ไม่ใช้ครับ เพราะเราสนใจแค่ 3 บิตล่างเท่านั้น


รูปที่ 2 วงจร Spa Lighting

หลัง​รูปแบบ​การ​ผสม​สี​เรียบร้อย​แล้ว ก็​มา​ดู​เรื่อง​การ​สั่งงาน​กัน​บ้าง ใน​เมื่อ​สี​ของ​ลูกบอล​แสง​สามารถ​เปลี่ยน​ได้ 7 สี และ​สภาวะ​ไฟ​ดับ​ทั้งหมด รวม 8 ลำดับ​แล้ว ข้อแม้​ใน​การ​เปลี่ยนสี​ของ​ลูกบอล​จะ​เกิด​จาก​การ​ป้อน​สัญญาณ​เข้าไป​ที่​ขา CLK ของ​ไอซี 4040 โดย​ป้อน​สัญญาณ​ลูก​หนึ่ง จะ​เพิ่มค่า​นับ​ทีละ “1” เช่นกัน โดย​ขา CLK จะ​รับสัญญาณ​จังหวะ​สัญญาณ​เปลี่ยน​จาก​ลอจิก​สูง​มา​ลอจิก​ต่ำ และ​เป็น​แบบชมิตต์ทริกเกอร์ ซึ่งเหมาะสำหรับ​รับสัญญาณ​จาก​อุปกรณ์​ตรวจจับ​ภายนอก​ได้ดี โดย​มี​การ​ต่อตัว​ต้านทาน​พูลอัป​เอา​ไว้​แล้ว

การเปลี่ยนสีของลูกบอล
คราวนี้มาลองนึกถึงการใช้งานดูครับว่าเวลาจะเปลี่ยนสีลูกบอลนั้น ถ้าจะใช้สวิตซ์กดธรรมดาพื้นๆ ที่มีขายกันอยู่ทั่วไปมากดๆ ใช้งาน ก็จะดูน่าเบื่อมิใช่น้อย แต่จะใช้ตัวตรวจจับแปลกๆ ก็จะดูวุ่นวายไปกันใหญ่

อย่างนี้ต้องทำให้ใช้ง่าย “แบบพลิกฝ่ามือ“ สิครับ

เซนเซอร์ตรวจจับการพลิกฝ่ามือ? ใช้อะไรดี หาซื้อได้ง่ายมั้ย หรือทำเองได้หรือเปล่า

ตัวตรวจจับที่สามารถเอามาใช้ได้มีหลากหลายแบบครับ ไม่ว่าจะเป็นสวิตช์ปรอท หรือจะเป็นสวิตช์ตรวจจับแรงโน้มถ่วงหรือ Gravity sensor ก็ดี แต่ดีเกินไปสำหรับงานนี้

ตัวที่แนะนำคือสวิตช์ตรวจจับระดับแบบลูกเหล็กครับ หลักการจะคล้ายๆ กับสวิตช์ปรอท แต่จะเปลี่ยนจากโลหะปรอทที่เป็นของเหลว เป็นลูกเหล็กกลมๆ แทน เวลาเอียงหรือเขย่า จะได้ยินเสียง กุกๆ กักๆ ให้ความรู้สึกที่ดีว่าเขย่าแล้วและพอหาซื้อได้ในร้านแถวบ้านหม้อ

ในวงจรจะใช้สวิตช์ต่อเข้ากับตัวต้านทาน 220Ω และตัวเก็บประจุ 10µF เพื่อเวลาต่อวงจร เพื่อลดการเกิดบาวซ์ หน้าสัมผัสสวิตช์ ที่จะทำให้เกิดสัญญาณรบกวนและทำงานซ้อนได้ ทำให้การทำงานมีเสถียรภาพมากขึ้น พลิกมือหนึ่งครั้ง จะได้สัญญาณ 1 ลูกแน่นอนมากขึ้น

ดูที่ขาสัญญาณรีเซต จะต่อวงจร RC เพื่อทำหน้าที่ล้างค่านับเป็น 000 ให้ LED ดับ

การประดิษฐ์เซนเซอร์ตรวจจับการพลิกฝ่ามือ
ถ้าหาซื้อเซนเซอร์ไม่ได้ หรืออยากทำเองก็ไม่ยากครับ หาลวดทองเหลืองหรือขาคอนเน็กเตอร์ชุบทองได้จะดีมาก ใช้ยางลบหมึกขัดขาคอนเน็กเตอร์ให้สะอาด ดัดเป็นมุมฉาก 2 ชิ้น จากนั้นหาเสารอง PCB พลาสติกสีดำตัวยาว ที่มีขายตามแผงลอยย่านบ้านหม้อ มาเจาะรูสองรูทะลุทั้งสองฝั่ง จากนั้นนำลวดที่เตรียมไว้มาร้อยรูดังรูป

จากนั้นหาเม็ดลูกปืนกลมๆ ขนาดประมาณ 2 ถึง 3 มม. เช็ดให้สะอาด ใส่เข้าไปในรู จากนั้นเจาะรูด้านล่างทะลุตรงกลาง แล้วเอาลวดร้อยปิดไม่ให้ลูกเหล็กหลุดออกมา ลองเขย่าจะต้องมีเสียง และเมื่อเอามิเตอร์วัดที่ปลายลวดสองเส้นด้านบน จะต้องต่อวงจรเมื่อเขย่าลูกเหล็กไปแตะขั้วทั้งสองพร้อมกัน ก็จะได้สวิตซ์ตรวจจับการเขย่า ฝีมือเราเองแล้ว

วงจรภาคจ่ายไฟ
วงจรส่วนถัดมาเป็นวงจรไฟเลี้ยง โดยได้รับแรงดันจากแบตเตอรี่ขนาด AAA 3 ก้อน ซึ่งเพียงพอสำหรับไอซี 4040 รวมถึงการขับ LED ให้ติดสว่างได้ โดยวงจรนี้ได้เพิ่มเติมวงจรไดโอดเรียงกระแสแบบบริดจ์ เพื่อต่อกับวงจรประจุแบตเตอรี่ภายนอกลูกบอล เพราะเวลาใช้งานจริงเราจะผนึกลูกบอลให้กันน้ำ ดังนั้นเวลาไฟหมด จะแกะออกมาเปลี่ยนก้อนใหม่ก็ทำไม่ได้ จึงต้องใช้วิธีการต่อภายนอกแทน และเมื่อต่อลูกบอลเข้ากับวงจรประจุแรงดันแล้ว ไฟที่ส่งเข้ามาจะผ่านไปยังไดโอด 1N4148 ซึ่งจะต่อพ่วงไปที่ขารีเซต ทำให้แสงไฟที่อาจจะเปิดค้างอยู่ก่อนหน้านี้ กลับไปที่สถานะ 000 ไฟจะดับหมด เพื่อให้ประจุแรงดันได้อย่างเต็มที่

การประกอบสร้างวงจร
ในส่วนของการสร้าง หลังจากที่ได้แผ่น PCB มาแล้วให้ตัด-แต่งจนได้แผ่นกลมสวยงาม ค่อยๆใส่อุปกรณ์เรียงลำดับจากตัวเตี้ยไปหาตัวสูง และไอซี 4040 ก็บัดกรีลงไปเลยครับ ไม่ต้องใช้ซ็อกเก็ตก็ได้ เชื่อฝีมือกันอยู่แล้ว ถัดมาเป็นตัวเก็บประจุที่ต้องพับขาวางนอน และดูขั้วให้ดีก่อนใส่เสมอ


รูปที่ 3 ลายทองแดงของ Spa Lighting (ดาวน์โหลดลายวงจรพิมพ์ขนาดเท่าจริง)

รูปที่ 4 การลงอุปกรณ์ทั่วไปบนแผงวงจร

รูปที่ 5 การติดตั้ง LED และตัวเก็บประจุด้านที่เป็นลายทองแดง

ทรานซิสเตอร์ KTD1146 แนะนำให้เผื่อขาไว้พับ โดยหงายเบอร์ขึ้นด้านบน เพื่อให้ความสูงอุปกรณ์น้อยที่สุด ซึ่งจะเป็นประโยชน์ตอนยึดกะบะถ่านให้ขั้นตอนสุดท้าย

เรื่องค่าตัวต้านทาน RR, RB และ RG นั้น เป็นตัวต้านทานที่จำกัดกระแสไหลผ่าน LED ซึ่งจะเป็นตัวกำหนดความสว่างในแต่ละสี RR เป็นของสีแดง, RB เป็นของสีน้ำเงิน และ RG เป็นของสีเขียว ซึ่งโดยปกติแล้วจะใช้ค่า 220Ω เท่ากันหมด ซึ่งจะให้กระแสไหลผ่าน LED ไม่มากจนเกินไป และได้ความสว่างที่เหมาะกับลูกบอลที่ใช้งาน สำหรับคนที่อยากจะปรับแต่งความสว่างของแต่ละสี ก็สามารถเพิ่มหรือลดค่าความต้านทานได้ตามชอบ แต่ก็ไม่ควรใช้ค่าต่ำกว่า 120W เพราะจะทำให้กระแสไหลผ่านสูงเกินไป จนอาจทำให้ LED ร้อนและเสียหายได้

จากนั้นใส่ไดโอดบริดจ์ ดูทิศทางให้ถูกต้อง ต่อสายไฟเชื่อมจุด 1-R , 2-B , 3-G และลวดจัมป์แถวๆ ไฟ + และต่อสายไฟจากกะบะถ่าน และต่อสายไฟที่จุดไฟเข้า เผื่อออกมาไว้ก่อน ดังรูปที่ 5

สังเกตว่าวงจรนี้มีการวางอุปกรณ์สองด้าน อุปกรณ์ส่วนใหญ่วางอยู่ปกติ ส่วน LED LRGB9553 จำนวน 6 ดวง และตัวเก็บประจุ 0.1 µF (ที่อยู่ตรงกลาง) บัดกรีไว้ด้านลายทองแดง การบัดกรี LED แบบ SMD ให้ใช้ความระมัดระวัง เพราะตัวเล็กและต้องดูทิศทางให้ดีก่อนบัดกรีเสมอ สังเกตง่ายๆ ว่า ทิศของมุมบากขา 1 จะเรียงชี้วนตามเข็มนาฬิกา

ส่วนสวิตช์ลูกเหล็กที่ทำไว้ ก็ให้ใส่ด้านอุปกรณ์ตามปกติ แล้วบัดกรีให้เรียบร้อย ตรวจสอบความถูกต้องให้แน่ใจอีกครั้ง หงายแผ่นวงจรให้ LED หันหน้าขึ้นด้านบนก่อน

การทดสอบ
นำแบตเตอรี่แบบประจุได้ขนาด AAA 3 ก้อนใส่ในกะบะถ่านให้เรียบร้อย LED จะยังคงดับอยู่ เมื่อพลิกวงจรคว่ำลง แล้วหงายหน้าขึ้นมา LED จะต้องเปล่งแสงสีแดงออกมา และเมื่อคว่ำลงอีกครั้งแล้วหงายหน้าขึ้นมาใหม่ สีจะต้องเปลี่ยนตามจังหวะที่กำหนดเอาตามตารางก่อนหน้านี้ ถ้าสีใดขาดหายไปทั้งหมด ให้ตรวจสอบวงจรทรานซิสเตอร์ที่สีนั้นๆ รวมถึงสายไฟที่เชื่อมออกมาด้วยว่าถูกต้องหรือไม่ แต่ถ้าหากมีเฉพาะบางดวงที่ดับไป หรือสีหายไปเป็นบางจุด ให้ถอดแบตเตอรี่ออกก่อน แล้วตรวจสอบจุดบัดกรี LED และอย่าให้ตะกั่วลัดวงจรได้

การทำลูกบอลสำหรับใส่วงจร
สำหรับลูกบอลที่ใช้นี้เป็นบอลพลาสติกใส (หาซื้อได้แถวสำเพ็งร้านที่มีภาชนะพลาสติกเยอะๆ ร้านไหนก็ได้ มีแทบทุกร้าน) มีส่วนประกบกัน 2 ส่วนเป็นส่วนฝาและส่วนรองรับแผงวงจร แต่เพื่อความสวยงามและต้องการให้แสงกระจายให้สีที่นุ่มนวลกับสายตามากขึ้นจึงต้องลงมือตกแต่งสีด้วยการพ่นสีสเปรย์สีขาว โดยให้พ่นด้านในของลูกบอล แต่ก่อนพ่นต้องห่อหุ้มผิวด้านนอกเสียก่อน อาจใช้เทปกระดาษกาวแปะกับกระดาษหนังสือพิมพ์เพื่อป้องกันสีไปเลอะบริเวณผิวด้านนอกของบอลดังรูปที่ 6


รูปที่ 6 การทำสีให้เป็นบอลสปา


รูปที่ 7 ทำสีเสร็จแล้วพร้อมประกอบ

เมื่อได้บอลที่ทำสีแล้ว ให้เจาะรูขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 1 มม. ที่ฝาด้านล่างดังรูปที่ 10 จำนวน 2 รู โดยเจาะห่างกันประมาณ 4 ซ.ม. เพื่อใส่ตะปูเป๊กเป็นจุดต่อกับชุดวงจรประจุไฟ ที่เรากำลังจะทำในขั้นต่อไปแล้วใช้กาวร้อน กาวแท่ง หรือกาวยางติดยึดตะปูและอุดรูกันน้ำให้เรียบร้อย แล้วบัดกรีต่อสายไฟเข้ากับแผ่นวงจร ทดสอบวงจรของลูกบอลอีกครั้งว่าไฟยังคงทำงานถูกต้องทุกสี ทุกหลอด แล้วถอดแบตเตอรี่ออกก่อน


รูปที่ 8 เจาะรูเพื่อติดตะปูเป็กสำหรับเป็นจุดประจุแบตเตอรี่

วงจรประจุไฟให้บอลแสง
ส่วนของวงจรประจุแบตเตอรี่ ใช้ไฟจากอะแดปเตอร์ 9V ผ่านวงจรไดโอดเพื่อจัดเรียงขั้วไฟให้ถูกต้องเสมอ แล้วผ่านไอซี LM317T ที่จัดวงจร เพื่อจ่ายกระแสคงที่ คำนวณจากสูตร

I set = 1.2 / RS

ในที่นี้ RS มีค่า 15W กระแสที่จ่ายได้มีค่าประมาณ 80mA. ถ้าคิดคร่าวๆ การประจุแบตเตอรี่ AAA ความจุ 800 mAh ได้เต็ม จะใช้เวลาประมาณ 10 ชั่วโมงนั่นเอง แต่ถ้าใจร้อน ก็สามารถลดค่า RS ลงได้ เพื่อให้กระแสไฟออกมากขึ้น แต่ก็จะทำให้ไอซี LM317T ร้อนมากขึ้นและต้องติดแผ่นระบายความร้อนเพิ่มเติมด้วย แต่อย่างไรก็ตามไม่ควรตั้งค่ากระแสไฟออกมากกว่า 200mA เพราะจะทำให้เกิดความร้อนมากทั้งตัววงจรประจุและแบตเตอรี่ที่อยู่ในลูกบอลด้วย รวมถึงวงจรนี้ไม่ได้ออกแบบให้ตัดไฟเมื่อประจุเต็มแล้ว ทำให้ถ้ายังคงจ่ายกระแสต่อไปอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน อายุการใช้งานของแบตเตอรี่อาจจะเสื่อมเร็วกว่าปกติได้ ส่วน LED สีเขียว จะแสดงสถานะให้ทราบว่ามีไฟเข้า และไฟ LED สีแดงจะติดเมื่อมีการต่อลูกบอลเข้ากับจุดต่อไฟครบวงจรและเริ่มการประจุไฟ


รูปที่ 9 วงจรประจุแบตเตอรี่ของลูกบอลแสง


รูปที่ 10 ลายทองแดงและการวางอุปกรณ์ของวงจรชาร์จ  (ดาวน์โหลดลายวงจรพิมพ์ขนาดเท่าจริง)

สร้าง​แท่น​ยึด​วงจร​ประจุ​ไฟ​และ​รองรับ​การ​วาง​ของ​บอล​แสง
สำหรับแท่นยึดวงจรประจุแบตเตอรี่นั้น ทำจากแผ่น พลาสวูดสีขาวขนาดหนา 5 มม. ตัดให้มีส่วนโค้งด้วยวงเวียนใบมีดตามแบบในรูปที่ 11 ดูเข้ากันกับลูกบอลแสงของเรา จุดที่จะต่อกับตะปูเป๊กที่อยู่บนลูกบอลนั้น เลือกใช้กระดุมแม่เหล็ก ซึ่งหาซื้อได้ตามร้านขายอุปกรณ์งานฝีมือเย็บปักถักร้อย ถ้าซื้อของแถวบ้านหม้อแล้ว ให้เดินลงมาแถวย่านพาหุรัด สะพานหันและสำเพ็งรับรองว่ามีแน่นอนครับ เลือกเอาขนาดเล็กมา 1 คู่ ใช้เฉพาะฝั่งที่มีแม่เหล็กเพื่อดูดตะปูเป๊กจะได้นำไฟฟ้าได้ดีขึ้นดังรูปที่ 11
ประกอบวงจรประจุแบตเตอรี่และการทดสอบ

รูปที่ 11 ตัดแผ่นพลาสวูดตามแบบจำนวน 2 ชิ้นส่วนโค้งตัดด้วยวงเวียนใบมีด ยี่ห้อ OLFA สำหรับทำโครงสร้างของแท่นวงจรประจุไฟลูกบอลแสง

ทำการบัดกรีวงจรให้เรียบร้อย ต่อสายไฟออกไปยังกระดุมแม่เหล็กที่เจาะยึดไว้กับแผ่นพลาสวูด แล้วนำฉากเหล็กตัวจิ๋วที่ซื้อมาจากโฮมโปร ยึดสกรูเกลียวปล่อยเข้ากับฐานอีกทีหนึ่งดังรูปที่ 12  จากนั้นเสียบสายอะแดปเตอร์ 9 Vdc เข้าไป จะต้องเห็น LED สีเขียวติด และเมื่อนำลูกบอลที่ใส่แบตเตอรี่แบบประจุได้ มาเขย่าให้ LED ติดสีไหนก็ได้ โดยการหันด้านตะปูเป๊กดูดติดกับจุดกระดุมแม่เหล็กทั้งสองจุด LED ของลูกบอลจะต้องดับลง และ LED สีแดงที่แสดงสถานะ CHARGE จะต้องติดสว่างขึ้นมา เป็นอันใช้ได้

ตรวจสอบการทำงานทั้งหมดให้แน่ใจอีกครั้ง แล้วขันสกรู รองเสารองพลาสติก ยึดวงจรประจุไฟเข้ากับฐานให้เรียบร้อย อาจจะหาแผ่นสติ๊กเกอร์ปิดช่องขันสกรูให้ดูเรียบร้อยมากขึ้น และหากลูกยางรองฐานให้ดูมั่นคงมากขึ้น


รูปที่ 12 ประกอบแผ่นพลาสวูดที่ตัดแล้ว 2 ชิ้นเข้าด้วยกัน

ผนึกลูกบอลขั้นสุดท้าย
เมื่อทุกอย่างเป็นไปตามแผน ให้นำกะบะใส่แบตเตอรี่ ขนาด AAA 3 ก้อน ยึดเข้ากับแผ่นวงจรลูกบอลให้แน่นหนา ด้วยเทปโฟมกาวสองหน้าแบบแรงยึดสูง ให้ทดลองเขย่าดู จนมั่นใจว่าแน่นหนาดีแล้ว จากนั้นให้ใช้กาวร้อนหยดลงไปที่รอยประกบส่วนฝาล่างของลูกบอล แล้วนำฝาส่วนบนมาประกบโดยไม่ต้องประกบกันสนิทให้เผยอขอบให้เป็นร่องไว้ประมาณ 1 ถึง 2 มิลลิเมตรดังรูปที่ 13.2 รอให้กาวแห้งสัก 10 วินาที ทำการคาดเทปกระดาษกาวหรือเทปพันสายไฟที่กาวไม่เหนียวยืดอาจใช้ของ 3M ก็ได้ พันให้รอบขอบบริเวณรอยต่อของฝาบนและฝาล่าง เพื่อป้องกันการเลอะของกาวซิลิโคน

รูปที่ 13 การผนึกลูกบอลแสงให้กันน้ำได้

จากนั้น บีบกาวซิลิโคนลงไปตามร่องแล้วใช้นิ้วมือปาดซ้ำลงไปให้เนื้อกาวซิลิโคนอัดแน่นลงไปในร่องจนรอบลูกบอล วิธีนี้จะช่วยให้กันน้ำได้ดี เพราะซิลิโคนมีคุณสมบัติที่เหนียวและยืดหยุ่นตัวได้ดี

เมื่อปาดกาวซิลิโคนจนรอบลูกบอลแล้ว ให้ดึงเทปกาวที่คาดกันไว้ออกทันที ไม่ต้องรอจนกาวซิลิโคนแห้ง เพราะจะทำให้ลอกออกยาก จากนั้นปล่อยให้เนื้อกาวซิลิโคนแห้งสนิทประมาณ 4 ถึง 5 ชั่วโมงเป็นอันเสร็จพร้อมนำไปใช้งานในอ่างน้ำที่บ้านได้ทันที

การนำไปใช้งาน
สำหรับการนำไปใช้งานก็ไม่มีอะไรยุ่งยากแล้วครับ เพราะอย่างที่บอกว่าแค่พลิกฝ่ามือสีก็เปลี่ยน ดังนั้นในการใช้งานก็เพียงคว่ำลูกบอลแล้วหงายขึ้นก็ทำให้ LED ส่อง สว่างเป็นสีที่เราต้องการเรียงลำดับกันไปเรื่อยๆ ตามตารางที่ 2 และสามารถดูความหมายและประโยชน์ของสีต่างๆ ได้ในตารางที่ 1

**********************************************
รายการอุปกรณ์ลูกบอลแสง
**********************************************
R1,R2 – 10kΩ 1/8 ±5% 2 ตัว
R3,RR,RB,RG – 220Ω 1/8W ±5% 19 ตัว
R4-R6 2.2kΩ 1/8W ±5% 3 ตัว
C1 – 0.1µF 50V. แบบ MKT. ขากว้าง 5 มม. 1 ตัว
C2 10µF 16V. อิเล็กทรอไลต์ 2 ตัว
D1 1N5819 1 ตัว
D2 1N4148 1 ตัว
BD1 DB104G บริดจ์ไดโอด 1A. แบบตัวถัง DIP 1 ตัว
Q1-Q3 KTD1146 3 ตัว
IC1 CD4040 หรือ MC14040 1 ตัว
LED1-LED6 LRGB9553 ตัวถัง SMD 4 ขา 6 ตัว
SW1 สวิตซ์ตรวจจับแบบลูกเหล็ก 1 ตัว
อื่นๆ กะบะถ่าน AAA 3 ก้อน, แบตเตอรี่แบบประจุได้
ขนาด AAA 3 ก้อน, สายไฟ
กล่องลูกบอลใส, อุปกรณ์ทำสีเคลือบผิวด้านในกล่อง, ตะปูเป๊ก, กระดาษกาว

*******************************************************
รายการอุปกรณ์วงจรประจุแบตเตอรี่
******************************************************
R1,R2 1kΩ 1/4W ±5% 2 ตัว
R3 15Ω 1/2W ±5% 1 ตัว
C1 220µF 16V. อิเล็กทรอไลต์ 2 ตัว
D1-D2 1N4001 2 ตัว
BD1 DB104G บริดจ์ไดโอด 1A. แบบตัวถัง DIP 1 ตัว
LED1 สีแดง 3 mm. 1 ตัว
LED2 สีเขียว 3 mm. 1 ตัว
IC1 LM317T 1 ตัว
J1 แจ๊คอะแดปเตอร์ 1 ตัว
อื่นๆ กระดุมแม่เหล็ก, แผ่นพลาสวูด, สายไฟ, เสารอง PCB พลาสติกตัวสั้น, สกรู 3 x 15มม.หัวตัด พร้อมนอต, ฉากเหล็กตัวจิ๋ว


 

Categories
Gadget คุณทำเองได้ (DIY)

Alarm Touch

สร้างสิ่งประดิษฐ์อันน่าฉงน แค่สัมผัสเส้นด้ายก็ส่งเสียงเตือน ไม่ต้องใช้เซนเซอร์อะไรให้ยุ่งยาก ติดตั้งเข้ากับกระเป๋าสะพายของน้องหนูกันหาย ใครหยิบเป็นต้องร้อง ดีมั้ยล่ะครับ หรือจะเอาไปแขวนไว้ที่ลูกบิดประตู
พอใครมาจับลูกบิด ก็จะส่งเสียงเพลงเตือนไม่ต้องเคาะประตูเลย

บ่อยครั้งที่บุตรหลานของท่าน มักประสบกับปัญหาของในกระเป๋าหายขณะอยู่ที่โรงเรียน ในเมื่อเราแก้ที่คนอื่นไม่ได้ ก็มาคิดวิธีเตือนง่ายๆ กันดีกว่า มองไปมองมา เจอด้ายนำไฟฟ้าที่ยังเหลืออยู่บนโต๊ะทำงาน เลยปิ๊งไอเดียในการใช้ด้ายนำไฟฟ้ามาเย็บไว้กับกระเป๋าในส่วนที่คนจะต้องจับ ก็คือหูหิ้ว แล้วก็ออกแบบวงจรอีกนิดหน่อยที่สามารถตรวจจับการสัมผัสได้ เพื่อซ่อนไว้ในกระเป๋า แล้วเอาด้ายนำไฟฟ้ามามัดเอาไว้ตรวจจับ

การทำงานของวงจร
จากวงจรในรูปที่ 1 เริ่มจากแหล่งจ่ายไฟที่ได้มาจากแบตเตอรี่ 4 ก้อนได้แรงดัน 6V ทำหน้าที่เลี้ยงวงจรทั้งหมดรวมทั้ง IC1 เบอร์ LM555 ที่ทำหน้าที่ 2 ประการด้วยกันคือ รับการกระตุ้นจากการสัมผัสและหน่วงเวลาเพื่อให้ไอซีเสียงเพลงทำงานด้วยระยะเวลาที่ต้องการ


รูปที่ 1 วงจรสมบูรณ์ของ Alarm Touch

ส่วนรับการกระตุ้นจากการสัมผัสจะมีตัวต้านทาน R1 และตัวเก็บประจุ C1 ต่อเป็นวงจรกรองความถี่ต่ำผ่าน เพื่อไม่ให้วงจรทำงานเมื่อเกิดสัญญาณรบกวนจากภายนอก เมื่อได้รับการกระตุ้น IC1 จะให้ขา 3 มีลอจิกเป็น “1” (แรงดันใกล้เคียงไฟเลี้ยง ) เป็นระยะเวลาประมาณ 11 วินาที ซึ่งคำนวณมาจากสูตรการหาค่าคาบเวลาของไอซี LM555

ค่าคาบเวลา = 1.1 x R2 x C2
แทนค่า C2 = 100 µF = 100 x 10-6
R2 = 100 kΩ
ค่าคาบเวลา = 1.1 x (100 x 10-6) x (100 x 103 )
= 11 วินาที

ซึ่งค่าคาบเวลานี้จะใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับ IC2 ไอซีเสียงเพลงเบอร์ UM66 ขับเสียงเพลงไประยะเวลาหนึ่งก่อนที่จะหยุดทำงาน โดยปกติไอซี UM66 สามารถขับลำโพงได้ทันทีโดยไม่ต้องต่อวงจรเพิ่ม แต่เสียงจะดังเบาเกินไปในที่นี้จึงใช้ทรานซิสเตอร์ Q1 เบอร์ BC547 ทำหน้าที่ขยายสัญญาณเสียง โดยมีตัวต้านทาน R3 ทำหน้าที่จำกัดกระแส

รายการอุปกรณ์
ตัวต้านทาน 1/4w ±5% หรือ ±1%
R1 : 10kΩ 1 ตัว
R2 : 100kΩ 1 ตัว
R3 : 4.7kΩ 1 ตัว

ตัวเก็บประจุ
C1 : 33pF เซรามิก 1 ตัว
C2 : 100μF 16V อิเล็กทรอไลต์ 1 ตัว

อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ
IC1 : ไอซี LM555 1 ตัว
IC2 : ไอซีเสียงเพลง UM66 1 ตัว
Q1 : ทรานซิสเตอร์ BC547 1 ตัว

อื่นๆ
ซ็อกเก็ตไอซี 8 ขา 1 ตัว
ลำโพง 0.5Ω 8W 1 ตัว
กะบะถ่านขนาด AAA 4 ก้อน 1 ตัว
แผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์ 1 แผ่น

การสร้าง
จากวงจรที่ไม่ซับซ้อน ใช้แผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์แผ่นเดียวก็เพียงพอ ก่อนอื่นหาแผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์ลักษณะดังแสดงในรูปที่ 2 ใช้สว่านเซาะเอาลายทองแดงออกบางส่วน จากนั้นตัดแผ่นวงจรพิมพ์ให้ครอบคลุมลายทองแดงตามเส้นประก็จะได้ขนาดที่เราจะนำไปใช้ลงอุปกรณ์


รูปที่ 2 ตัดแผ่นวงจรพิมพ์ตามเส้นประ (ด้านลายทองแดง)


รูปที่ 3 แสดงตำแหน่งการวางอุปกรณ์และการตัดลายทองแดง

การติดตั้งอุปกรณ์ลงบนแผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์ เริ่มจากลวดจั๊มก่อน แนะนำให้ใช้ขาของตัวต้านทาน แต่สำหรับจุดที่อยู่ใกล้กันมากๆ อาจใช้ตะกั่วถมลายทองแดงทั้งสองข้างให้เชื่อมถึงกันก็ได้ อ้อ อย่าลืมบัดกรีสายต่อระหว่างขา 8 และขา 4 ของไอซี LM555 ที่แผ่นวงจรพิมพ์ด้านล่างด้วยนะครับ

จากนั้นบัดกรีตัวต้านทาน,ตัวเก็บประจุ,ซ็อกเก็ตไอซี,ไอซี UM66 และทรานซิสเตอร์ตามลำดับ แล้วจึงค่อยบัดกรีสายไฟที่เชื่อมต่อไปยังกะบะถ่าน และลำโพง สุดท้ายให้ใช้ขาอุปกรณ์ทำเป็นห่วงดังรูปที่ 4 ตรงจุดสัมผัส จัดวางอุปกรณ์ทั้งหมดลงบนแผ่นเพลตพลาสติกเพื่อให้เป็นชิ้นเดียวกันจะได้สะดวกเวลานำไปใส่ในกระเป๋า

รูปที่ 4 การต่ออุปกรณ์เพื่อนำไปใช้งานจริง

จับ Alarm Touch ลงกระเป๋า
(1) เริ่มด้วยการหากระเป๋าใบเก่งของน้องหนู จากนั้นหาเศษผ้าที่มีสีโทนเดียวกันมาทำซองผ้าให้กับแผงวงจร อย่าลืมเย็บเก็บชายผ้ากันมันหลุดลุ่ยด้วย


รูปที่ 5 เย็บเป็นถุงผ้า

(2) เย็บ​แถบ​ตีนตุ๊กแก​ติด​ไว้​ด้านหลัง​ของ​ซอง​ผ้า​และ​อีก​ชิ้น​ที่​เป็น​คู่​ของ​มัน​ก็​เย็บ​ติด​ไว้​ด้านใน​ของ​กระเป๋า​ดัง​รูป​ที่ 6


รูปที่ 6 เย็บตีนตุ๊กแกติดซองผ้าและด้านในกระเป๋า

(3) นำ​ผ้า​มา​เย็บ​เป็น​ปลอกหุ้ม​ที่จับ​ของ​กระเป๋า​ส่วน​ที่​เอา​ไว้​หิ้ว​นั่นแหละ​ครับ แล้ว​ใช้​แถบ​ตีนตุ๊กแก​ติด​อีก​เช่นเคย แต่​ที่​พิเศษ​หน่อย​ก็​คือ​ให้​ใช้​ด้าย​นำ​ไฟฟ้า​เย็บ​เดิน​แนว​ดัง​รูป​ที่ 7 เหลือ​ปลาย​ด้าย​นำ​ไฟฟ้า​ให้​ยาว​ประมาณ 15 ซม.


รูปที่ 7 หุ้มปลอกผ้าตรงหูจับของกระเป๋า

(4) ร้อยปลายด้ายนำไฟฟ้าที่เหลือไว้เข้ากับเข็มเย็บผ้าเบอร์ 7 แทงทะลุกระเป๋าเข้าไป เพื่อนำไปผูกกับขาอุปกรณ์ที่ทำเป็นห่วงไว้บนแผงวงจร เป็นอันเสร็จสิ้น


รูปที่ 8 ผูกด้ายนำไฟฟ้าที่แทงทะลุเข้ามาในกระเป๋าเข้ากับห่วงบนแผงวงจรที่ทำไว้

(5) ใส่แบตเตอรี่ขนาด AAA 3 ก้อนลงในกะบะถ่านให้เรียบร้อย แล้วใส่แผงวงจร Alarm Touch เข้าไปในถุงผ้า แปะเข้ากับตีนตุ๊กแกที่เย็บไว้ในขั้นตอนที่ 2


รูปที่ 9 สอดแผงวงจรที่ผู้ด้ายนำไฟฟ้าแล้วเข้าไปในถุงผ้า


รูปที่ 10 รูปหลังจากติดถุงผ้าเข้าไปในกระเป๋าแล้ว

ประโยชน์ในการนำไปใช้งาน
(1) นำไป​แขวน​ไว้​กับ​ลูกบิดประตู​เมื่อ​มี​คน​มา​จับ​ลูกบิดประตู​อีก​ด้าน​หนึ่ง วงจร​ก็​จะ​ส่งเสียง​เพลง​ทำให้​เรา​รู้ว่า​มี​คน​กำลัง​จะ​มาเยี่ยม​แล้ว

(2) ใช้ในที่ส่วนรวม เช่น วางไว้ในล็อกเกอร์ หากมีผู้ไม่ประสงค์ดีชอบมารื้อของในกระเป๋า พอจับที่หูหิ้วของกระเป๋า Alarm Touch ก็จะส่งเสียงให้เรารู้ตัว

เพียงแค่​วงจร​ง่ายๆ กับ​อุปกรณ์​ไม่​กี่​ตัว​แถม​ยัง​ไม่​ต้อง​ทำ​แผ่น​วงจร​พิมพ์ ก็​สามารถ​สร้าง​เป็น​อุปกรณ์​เตือน​คน​มือบอน​ได้​แล้ว​ครับ


 

Exit mobile version