ต่อวงจร | INVENTOR.IN.TH

เบรดบอร์ดแผงทดลองต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์

Editorial — Sun, 16 Sep 2018 07:23:16 +0000

เบรดบอร์ดแผงทดลองต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ INVENTOR.IN.TH

อุปกรณ์พื้นฐานที่นักทดลองวงจรอิเล็กทรอนิกส์รู้จักและใช้งานตั้งแต่วันที่ก้าวเข้าสู่วงการ นี่คือตัวช่วยสำคัญในการเรียนรู้ ทดลอง ทดสอบ และพัฒนาโครงงานต้นแบบ

ในการเรียนรู้ และทดลองวงจร หรือโครงงานอิเล็กทรอนิกส์ การต่อวงจรเพื่อทดสอบการทำงานเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง มีวิธีการมากมายในการต้อหรือสร้างวงจรทางฮาร์ดแวร์ขึ้นมา ไม่ว่าจะเป็นการต่อวงจรโดยใช้ปากคีบ การใช้สายไฟมาพันที่ขาอุปกรณ์ การบัดกรีขาอุปกรณ์ต่างๆ เข้าด้วยกันแบบตรงไปตรงมา การใช้แผ่นวงจรพิมพ์เอนกประสงค์ การทำแผ่นวงจรพิมพ์จริงๆ ขึ้นมา หรือการใช้อุปกรณ์
ที่เรียกว่า เบรดบอร์ด (breadboard) หรือเรียกเป็นภาษาไทยว่าแผงต่อวงจร

ทำไมต้องใช้เบรดบอร์ด
การต่อวงจรแบบชั่วคราวหรือการทดลองวงจรขั้นต้น รวมถึงการทำต้นแบบ สิ่งที่นักออกแบบหรือนักทดลอง
ต้องการคือ ความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนอุปกรณ์ การปลดและต่อสายสัญญาณที่สะดวกรวดเร็ว ในขณะที่ยังคงเชื่อถือได้ในความแน่นหนาของจุดต่อสัญญาณต่างๆ จากความต้องการดังกล่าวนั่นเอง ทำให้เบรดบอร์ดเป็นทางเลือกที่ดี เนื่องจาก

1. รองรับการต่อร่วมกันของขาอุปกรณ์ เนื่องจากบนเบรดบอร์ดมีจุดต่อจำนวนมากและมีการจัดเรียงที่เป็นระเบียบ ทำให้ง่ายต่อการต่อวงจร และตรวจสอบ

2. การถอดเปลี่ยนอุปกรณ์ทำได้ง่าย อุปกรณ์มีความเสียหายจากการถอดเปลี่ยนน้อยมาก

3. การเปลี่ยนจุดต่อสัญญาณทำได้ง่ายมาก เพียงดึงสายออกจากจุดต่อ แล้วเปลี่ยนตำแหน่งได้ในทันที

4. จุดต่อมีความแน่นหนาเพียงพอ ไม่หลุดง่าย ทำให้ลดปัญหาการเชื่อมต่อของสัญญาณได้

5. สามารถขยายพื้นที่ของการต่อวงจรได้ง่าย หากเป็นอนุกรมเดียวกันสามารถประกอบต่อกันทั้งทางด้านกว้างและด้านยาว

6. ในเบรดบอร์ดที่มีขนาดมากกว่า 200 จุดต่อ จะมีการพิมพ์ตำแหน่งพิกัดของจุดต่อต่างๆ ทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งการต่อวงจรได้อย่างสะดวก ตรวจสอบง่าย

ในรูปที่ 1 แสดงหน้าตาของเบรดบอร์ดขนาดต่างๆ สั่งซื้อออนไลน์ได้จากลิงก์ด้านล่าง
สั่งซื้อเบรดบอร์ดขนาด 170 จุด
สั่งซื้อเบรดบอร์ดขนาด 390 จุด

โครงสร้างของเบรดบอร์ด
เบรดบอร์ด (breadboard) หรือ แผงต่อวงจร เป็นแผงพลาสติกที่มีการจัดแบ่งเป็นกลุ่ม โดยภายในแต่ละกลุ่มบรรจุแผงโลหะตัวนำปลอดสนิม แล้วทำการเจาะรูบนแผงพลาสติกนั้น เพื่อให้สามารถนำสายไฟขนาดเล็กเสียบเข้าไปสัมผัสกับแผงโลหะ ในขณะเดียวกันแผงโลหะดังกล่าวก็จะทำการบีบสายไฟนั้นให้แน่นอยู่กับที่ เมื่อผู้ใช้งานต้องการปลดสายไฟออกก็เพียงออกแรงดึงเล็กน้อย หน้าสัมผัสของแผงโลหะก็จะคลายออก ทำให้สายไฟสามารถหลุดออกจากจุดต่อนั้นได้ ในรูปที่ 2 แสดงลักษณะภายนอกและโครงสร้างภายในของเบรดบอร์ด

รูปที่ 2 แสดงลักษณะภายนอกและโครงสร้างภายในของเบรดบอร์ด

รูปที่ 3 แสดงการเชื่อมต่อของเบรดบอร์ดขนาดต่างๆ

ในรูปที่ 3 แสดงการเชี่อมต่อของจุดต่ออุปกรณ์ของเบรดบอร์ด 3 ขนาดที่ได้รับความนิยมในเมืองไทย จะเห็นได้ว่า แผงต่อวงจรแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ กลุ่มที่มีการต่อถึงกันในแนวตั้ง ซึ่งมีด้วยกัน 5 จุดต่อในหนึ่งกลุ่มย่อย และกลุ่มที่ต่อถึงกันในแนวนอน (จะมีเฉพาะในเบรดบอร์ดที่มีจำนวนจุดต่อมากกว่า 200 จุด) กลุ่มหลังนี้จะได้รับการจัดวางให้อยู่ในบริเวณขอบบนและล่างของแผงต่อวงจร มีด้วย กัน 2 แถวยาวต่อหนึ่งด้าน รวม 4 แถว ในบางรุ่นอาจจะมีการแบ่งเป็น 2 ส่วน ดังนั้นในการใช้งานหากต้องการให้แถวยาวแต่ละแถวต่อถึงกันจากซ็ายไปขวาต้องใช้สายไฟเชื่อมต่อระหว่างจุดแบ่งของแต่ละแถวด้วย ซึ่งเพื่อความแน่ใจอาจใช้มัลติมิเตอร์ตรวจสอบการเชื่อมต่อของแต่ละแถวก่อนการใช้งาน

ในเบรดบอร์ดที่มีจำนวนจุดต่อมากว่า 200 จุด จะมีการพิมพ์ตำแหน่งพิกัดในแนวตั้งและนอนด้วย โดยในแนวตั้ง 5 จุดต่อทั้งสองฝั่งมักจะกำหนดพิกัดเป็นตัวอักษร A ถึง E ในฝั่งหนึ่ง และ F ถึง J ในอีกฝั่งหนึ่ง ส่วนแนวนอนเป็นตัวเลข

เกี่ยวกับสายต่อวงจร
สายไฟหรือสายต่อวงจรที่เหมาะกับเบรดบอร์ดนั้น ควรเป็นสายทองแดงเดี่ยวที่ได้รับการชุบด้วยนิเกิลหรือเงิน มีความแข็งแรงพอสมควร สามารถดัดหรือตัดได้ง่าย มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.4 มิลลิเมตร หรือใช้สายเบอร์ 22AWG ดังแสดงในรูปที่ 4 ทั้งนี้หากใช้สายที่มีขนาดใหญ่กว่านี้จะทำให้แผงโลหะของแผงต่อวงจรหลวม ไม่สามารถบีบจับสายไฟได้อีก

รูปที่ 4 ตัวอย่างของสายต่อวงจร

ในปัจจุบันมีผู้ผลิตสายสำหรับเสียบต่อวงจรบนเบรดบอร์ดโดยเฉพาะ โดยทำจากสายไฟอ่อนบัดกรีเข้ากับขาตัวนำที่มีความแข็ง (คล้ายๆ กับขาคอนเน็กเตอร์) แล้วหุ้มจุดเชื่อมต่อด้วยท่อหดเพื่อเพิ่มความแข็งแรงและป้องกันการหักงอ

ไม่แนะนำให้ใช้สายโทรศัพท์ที่เป็นทองแดงล้วนๆ เนื่องจากสายเหล่านั้นมีการอาบน้ำยากันสนิม หากนำมาใช้ต่อวงจรทันที อาจทำให้วงจรไม่ทำงาน เพราะน้ำยาที่เคลือบลวดทองแดงอยู่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนทำให้กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลผ่านไปได้ หากต้องนำมาใช้จริงๆ ควรใช้มีดขูดน้ำยาที่เคลือบอยู่ออกเสียก่อน แต่นั่นเท่ากับว่า ได้ทำลายฉนวนป้องกันสนิมของลวดทองแดงไปแล้ว หากใช้ไปสักระยะหนึ่งก็จะเกิดสนิมที่สายต่อวงจรนั้น เมื่อนำมาใช้งานก็อาจทำให้วงจรที่ทำการต่อนั้นไม่ทำงานได้

การต่อวงจรและการวางอุปกรณ์บนแผงต่อวงจร
ในรูปที่ 5 เป็นการตัวอย่างการเตรียมสายต่อวงจรและดัดขาอุปกรณ์เพื่อเตรียมติดตั้งลงบนเบรดบอร์ด การต่อวงจรที่ดีควรจัดให้เป็นระเบียบ ตรวจสอบได้ง่าย ใช้สายต่อวงจรในปริมาณที่เหมาะสม ควรต่อวงจรในลักษณะไล่จากซ้ายไปขวา และจากบนลงล่าง โดยกำหนดให้อินพุตของวงจรอยู่ทางซ้ายหรือทางตอนล่าง ส่วนเอาต์พุตอยู่ทางขวาหรือตอนบน ทั้งนี้เพื่อให้ง่ายต่อการตรวจสอบในกรณีที่ต่อวงจรแล้ววงจรไม่ทำงาน และช่วยในการแก้ไขในกรณีที่ต้องดัดแปลงวงจรบางส่วน ทำให้ไม่ต้องรื้อวงจรแล้วต่อใหม่ทั้งหมด

รูปที่ 5 ตัวอย่างการเตรียมสายต่อวงจรและดัดขาอุปกรณ์เพื่อเสียบลงบนเบรดบอร์ด

ในรูปที่ 6 เป็นตัวอย่างการต่อวงจรบนเบรดบอร์ดจากวงจรที่ต้องการทดลอง

รูปที่ 6 ขั้นตอนการต่ออุปกรณ์บนเบรดบอร์ดเพื่อสร้างวงจรตามที่กำหนด

The post เบรดบอร์ดแผงทดลองต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ first appeared on INVENTOR.IN.TH.

LED อุปกรณ์พื้นฐานการสร้างสิ่งประดิษฐ์

Editorial — Sat, 23 Nov 2013 16:27:03 +0000

LED อุปกรณ์พื้นฐานการสร้างสิ่งประดิษฐ์ INVENTOR.IN.TH

LED ชื่อนี้คุ้นเคยกันดีในกลุ่มนักอิเล็กทรอนิกส์ แต่ในกลุ่มของนักประดิษฐ์ที่ไม่เคยแวะเวียนไปเที่ยวเล่นตามบ้านหม้อ หรือไม่เคยแม้แต่นำขาของ LED ไปสัมผัสกับขั้วถ่านเพราะมัวแต่คิดว่าตัวเองไม่ใช่นักอิเล็กทรอนิกส์บ้างล่ะ ไม่มีความรู้เรื่องนี้บ้างล่ะ

บางคนเลยเถิดไปถึงกลัวไฟดูด ไม่ต้องเป็นกังวลไปครับ เรามาลองทำความรู้จัก LED ไปพร้อมกันว่ามันคืออะไรกันแน่ แล้วใครบ้างที่จำเป็นต้องใช้มัน

LED คืออะไร

LED (Light Emitting Diode) คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในตะกูลไดโอด แต่ไม่ได้มีหน้าที่ในการจัดเรียงกระแสไฟฟ้า แต่มันมีหน้าที่หลักคือส่ิองสว่าง โดยทั่วไป LED มีขาใช้งาน 2 ขา ได้แก่ขา แอโนด (A) และ แคโทด (K) ดังรูปที่ 1 การแสดงขาของ LED

รูปที่ 1 แสดงการจัดวางขา LED

หากต้องการให้มันส่องสว่างเจิดจ้าท้าอารมณ์ก็เพียงแค่ต่อไฟเลี้ยงให้มัน โดยขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟต่อที่ขาแอโนดของ LED (ต่อไปจะเรียกว่าขา A) และขั้วลบต่อที่ขาแคโทด (ต่อไปจะเรียกว่าขา K) ดังรูปที่ 2 การต่อวงจรพื้นฐาน

รูปที่ 2 การต่อวงจรพื้นฐานของ LED

การนำไปใช้งาน

ด้วยความสวยงามของแสงที่มีให้เลือกมากมายหลายสีและหลากรูปทรง จึงทำให้ LED ถูกนำไปใช้ในทุกวงการ เช่นใช้ทำไฟฉาย, แสดงสถานะการทำงาน และแม้กระทั่งสร้างงานศิลปะจาก LED

แต่เนื่องจากความหลากสีของ LED ทำให้ต้องใช้ส่วนผสมหรือสารกึ่งตัวนำที่ทำให้เกิดแสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ ที่ส่งผลให้เรามองเห็นเป็นสีนั้นสีนี้นั่งเอง ดังนั้นเรามาดูความต้องการแรงดันตกคร่อมของ LED สีต่างๆ ดังตารางที 1

ตารางที่ 1 แสดงระดับแรงดันตกคร่อมของ LED สีต่างๆ

จากตารางที่ 1 คงเห็นกันแล้วนะครับว่า LED แต่ละสีนั้นมีความต้องการแรงดันตกคร่อมที่แตกต่างกัน ดังนั้นการนำไปใช้งานจึงมีความจำเป็นต้องต่อตัวต้านทาน (R) อนุกรมกับ LED หรือการต่อคั่นระหว่าง ขั้วบวกของแบตเตอรี่กับขา A ของ LED ดังรูปที่ 3 เพื่อจำกัดกระแสไม่ให้ LED พัง ดังสูตรคำนวณง่ายๆ ดังนี้

R (ค่าตัวต้านทานที่ต้องการ) หาได้จาก

รูปที่ 3 การต่อตัวต้านทานเพื่อจำกัดกระแส

มาถึงตรงนี้หลายคนกำลังงงกับสูตรและเกิดความสงสัยขึ้นว่าแล้วกระแสที่ต้องเอามาหารจะเอามาจากไหน ก็ขออธิบายอย่างนี้ครับ ว่า โดยปกติหากเป็น LED แบบธรรมดาจะต้องการกระแสประมาณ 10 มิลลิแอมป์ แต่หากเป็นประเภทความสว่างสูง อย่างซูเปอร์ไบรต์ส่วนมากจะต้องกา่รกระแสที่ 20 ถึง 30 มิลลิแอมป์ (โดยค่ากระแสนี้ได้มาจากคุณสมบัติของ LED แต่ละผู้ผลิต) ก็อย่าลืมคำนึงถึงชนิด LED ที่เราใช้เป็นสำคัญนะครับ

ตัวอย่างการคำนวณ

การต่อ LED หนึ่งดวง

หากต้องการนำ LED สีน้ำเงินหนึ่งดวง ต่อกับไฟเลี้ยง 12 โวลต์ ดังนั้นจะสามารถแทนค่าจากสูตรได้ดังนี้

12V – 2.5V = 9.5V

จากนั้นนำไปหารกับกระแสคือ 20 มิลลิแอมป์ โดยแปลงให้เป็นหน่วยแอมป์ ด้วยการหาร1,000 ได้เท่ากับ 0.02 แอมป์ คือ

9.5 / 0.02 = 475

ค่าตัวต้านทานที่ต้องการคือ 475 โอห์ม

แต่เนื่องจากค่า 475 โอห์ม ไม่มีจำหน่ายจริง จึงสามารถเลือกค่าใกล้เคียงได้เช่น 470 หรือ 510 โอห์ม

อย่างไรก็ตามหากต่อแล้ว LED สว่างมากเกินไป ก็ควรเพิ่มค่าตัวต้านทานขึ้นได้ หรือหาก LED หรี่เกินไปก็ให้ลดค่าตัวต้านทานลง ก็เพียงเท่านี้ล่ะครับหลักการคำนวณ ง่ายจริงๆ

การต่อ LED แบบหลายดวง

หลายครั้งที่สิ่งประดิษฐ์ของเราต้องการต่อ LED หลายดวงเช่นอาจใช้เป็นโคมไฟส่องสว่าง สามารถแบ่งรูปแบบการต่อได้ 3 ลักษณะ คือ การต่อแบบอนุกรม, การต่อแบบขนาน และต่อแบบผสม

การต่อแบบอนุกรม

การต่อแบบอนุกรมนั้น เหมาะสำหรับการต่อกับ LED จำนวนไม่มากเพราะแรงดันที่ต้องการใช้ในวงจรจะเพิ่มขึ้นตามจำนวน LED ที่เพิ่มขึ้น และที่สำคัญหาก LED ดวงใดดวงหนึ่งเสีย LED ดวงอื่นก็จะไม่สามารถทำงานได้ตามไปด้วย

รูปที่ 4 การต่อแบบอนุกรม

จากรูปสามารถคำนวณหาค่าตัวต้านทานจากสูตรเดียวกันแต่ต้องบวกค่าความต้องการแรงดันตกคร่อมของ LED แต่ละดวงเข้าไปด้วยเช่น

12 – (2.5 + 2.5 + 2.5) = 5.5

5.5 / 0.02 = 275 โอห์ม

การต่อแบบขนาน

ต่อแบบตัวต้านทานแยก

การต่อขนานแบบตัวต้านทานแยกเหมาะสำหรับใช้กับวงจรที่ต้องต่อ LED จำนวนมากเพราะต้องการแรงดันตกคร่อม LED เท่าเดิม แต่ต้องการกระแสเพิ่มมากขึ้นตามจำนวน LED ที่เพิ่มขึ้น และสิ้นเปลืองจำนวนตัวต้านทานแต่จะได้ความสว่างของ LED เท่ากันจึงเหมาะสำหรับการต่อใช้เพื่อทำเป็นโคมไฟอ่านหนังสือดังรูป

รูปที่ 5 การต่อแบบขนานแบบตัวต้านทานแยก

ต่อแบบตัวต้านทานร่วม

การต่อแบบนี้จะทำให้ความสว่างของ LED ไม่เท่ากัน โดย LED ดวงที่มีศักย์ทางไฟฟ้าต่ำสุดจะสว่างมากกว่าดวงอื่น แต่ก็ช่วยประหยัดจำนวนตัวต้านทานที่ต้องใช้ลดลง

รูปที่ 6 การต่อแบบขนานแบบตัวต้านทานร่วม

การต่อแบบผสม

เป็นการต่อโดยนำวงจรที่ต่ออนุกรมกันอยู่แล้ว ตั้งแต่ 2 ชุดขึ้นไปมาต่อขนานกัน โดยการต่อแบบนี้เหมาะสำหรับใช้กับ LED จำนวนมากๆ จะช่วยรักษาความสมดุลกันระหว่างแรงดันและกระแสที่ต้องการใช้ได้ดังรูป

รูปที่ 7 การต่อวงจร LED แบบผสม

เอาล่ะครับ นี่ก็เป็นแนวทางเื่พื่อนักประดิษฐ์ทุกท่านจะสามารถนำไปใช้กับสิ่งประดิษฐ์ของตัวเองได้ในเบื้่องต้น เอาไว้ในตอนหน้าผมจะมาทยอยแนะนำโครงงานสิ่งประดิษฐ์ง่ายๆ ให้พอเป็นไอเดียกันเรื่อยๆ อย่าลืมติดตามอ่านกันให้ได้นะครับ

#led

#หาค่าled

The post LED อุปกรณ์พื้นฐานการสร้างสิ่งประดิษฐ์ first appeared on INVENTOR.IN.TH.