อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น ม.3

ข้อมูลนี้เป็นเพียงแค่สื่อการสอนเบื้องต้นที่อ้างอิงมาจากเว็บไซต์ต่างๆ 

ประวัติการค้นพบอิเล็กทรอนิกส์

เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ที่อำนวยความสะดวกในปัจจุบันอย่างเช่น โทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ ตู้เย็น ฯลฯ เครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดที่ได้กล่าวถึงนี้ ต่างก็มีอุปกรณ์เป็น อิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนประกอบอยู่ภายใน เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ประวัติการค้นพบอิเล็กทรอนิกส์

ยุคที่ 1 (ค.ศ. 1940 - 1953)ใช้หลอดสูญญากาศเป็นอุปกรณ์สำคัญ สื่อที่ใช้บันทึกข้อมูลสำรองคือ บัตรเจาะรู ได้แก่ เครื่อง Mark I ENIAC UNIVAC เป็นต้น เครื่องมือเหล่านี้ประสิทธิภาพใกล้เคียงกับเครื่องคิดเลขในยุคปัจจุบัน แต่ขนาดใหญ่เท่าบ้าน

หลอดสุญญากาศ

ENIAC

ยุคที่ 2 (ค.ศ. 1953 - 1963)ใช้ทรานซิสเตอร์แทนหลอดสูญญากาศ ประสิทธิภาพสูงขึ้นราคาถูกลงจึงสามารถกระจายตัวสู่ผู้คนทั่วโลกได้ง่ายขึ้น อย่างเช่นในรูปแบบ โทรทัศน์ วิทยุ

ทรานซิสเตอร์

วิทยุทรานซิสเตอร์

ยุคที่ 3 (ค.ศ. 1963 – 1972)ใช้แผงวงจรรวม (Integrated Circuits หรือ IC) ซึ่งสามารถทำงานเทียบเท่ากับทรานซิสเตอร์หลายร้อยตัวรวมกัน ทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงกว่าเดิม ใช้พลังงานน้อยลงและมีความร้อนน้อยลง แต่มีความเร็วเพิ่มมากขึ้นและมีราคาถูกลง

IC

ยุคที่ 4 (ค.ศ.1972 – 1984)พัฒนาแผงวงจรรวมมาเป็นแผงวงจรขนาดใหญ่ ทำให้เกิดไมโครโพรเซสเซอร์ หรือชิป (Chip) ตัวแรกของโลก คือ Intel 4004

intel 4004

ยุคที่ 5 (ค.ศ.1984 - 1990)มีการพัฒนารูปแบบการโต้ตอบและ แสดงผลทางหน้าจอเพื่อให้ดูง่ายขึ้นมีการพัฒนาเครือข่ายคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง

1. ส่วนประกอบของวงจรไฟฟ้า

วงจรไฟฟ้า

      

เป็นการนำเอาสายไฟฟ้าหรือตัวนำไฟฟ้าที่เป็นเส้นทางเดินให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านต่อถึงกันได้นั้นเราเรียกว่าวงจรไฟฟ้าการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ภายในวงจรจะเริ่มจากแหล่งจ่ายไฟไปยังอุปกรณ์ไฟฟ้าดังการแสดงการต่อวงจรไฟฟ้าเบื้องต้นโดยการต่อแบตเตอรี่ต่อเข้ากับหลอดไฟหลอดไฟฟ้าสว่างได้เพราะว่ากระแสไฟฟ้าสามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรไฟฟ้าและเมื่อหลอดไฟฟ้าดับก็เพราะว่ากระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ตลอดทั้งวงจรเนื่องจากสวิตซ์เปิดวงจรไฟฟ้าอยู่นั่นเอง

วงจรไฟฟ้าปิด
              วงจรปิดคือวงจรที่กระแสไฟฟ้าไหลได้ครบวงจรทำให้โหลดหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ในวงจรนั้นๆ ทำงาน
วงจรไฟฟ้าเปิด
           วงจรเปิดคือวงจรที่กระแสไฟฟ้าไม่สามารถไหลได้ครบวงจรซึ่งเป็นผลทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ต่ออยู่ในวงจรไม่สามารถจ่ายพลังงานออกมาได้สาเหตุของวงจรเปิดอาจเกิดจากสายหลุด สายขาด สายหลวม สวิตซ์ไม่ต่อวงจรหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าชำรุด เป็นต้น

แสดงวงจรไฟฟ้าเบื้องต้น 

ส่วนประกอบหลักมี3 ส่วนแต่ละส่วนมีหน้าที่การทำงานดังนี้
            1.  แหล่งจ่ายไฟฟ้า  เป็นแหล่งจ่ายแรงดันและกระแสให้กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้าโดยแหล่งจ่ายไฟฟ้าสามารถนำมาได้จากหลายแหล่งกำเนิด  เช่น  จากปฏิกิริยาเคมี  จากขดลวดตัดสนามแม่เหล็ก  และจากแสงสว่าง  เป็นต้น  บอกหน่วยการวัดเป็นโวลต์ (Volt) หรือ V
            2.  โหลดหรืออุปกรณ์ไฟฟ้า  เป็นอุปกรณ์ต่างๆ ที่ใช้ไฟฟ้าในการทำงาน  โหลดจะทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานรูปอื่นๆ เช่น เสียง แสงความร้อน  ความเย็น และการสั่นสะเทือน เป็นต้น  โหลดเป็นคำกล่าวโดยรวมถึงอุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดอะไรก็ได้ เช่น  ตู้เย็น  พัดลมเครื่องซักผ้า  โทรทัศน์  วิทยุ  และเครื่องปรับอากาศ เป็นต้น  โหลดแต่ละชนิดจะใช้พลังงานไฟฟ้าไม่เท่ากัน  ซึ่งแสดงด้วยค่าแรงดัน  กระแส  และกำลังไฟฟ้า
            3.  สายไฟต่อวงจร  เป็นสายตัวนำหรือสายไฟฟ้า  ใช้เชื่อมต่อวงจรให้ต่อถึงกันแบบครบรอบ  ทำให้แหล่งจ่ายแรงดันต่อถึงโหลดเกิดกระแสไหลผ่านวงจร  จากแหล่งจ่ายไม่โหลดและกลับมาครบรอบที่แหล่งจ่ายอีกครั้ง  สายไฟฟ้าที่ใช้ต่อวงจรทำด้วยทองแดงมีฉนวนหุ้มโดยรอบเพื่อให้เกิดความปลอดภัยในการใช้งาน
                2.  การต่อวงจรไฟฟ้า
ส่วนสำคัญของวงจรไฟฟ้าคือการต่อโหลดใช้งาน  โหลดที่นำมาต่อใช้งานในวงจรไฟฟ้าสามารถต่อได้เป็น  3  แบบด้วยกัน  ได้แก่  วงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม  (Series Electrical Circuit) วงจรไฟฟ้าแบบขนาน (Parallel Electrical Circuit) และวงจรไฟฟ้าแบบผสม (Series - Parallel Electrical Circuit)
2.1  การต่อวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม
                วงจรอนุกรมหมายถึงการนำเอาอุปกรณ์ทางไฟฟ้ามาต่อกันในลักษณะที่ปลายด้านหนึ่งของอุปกรณ์ตัวที่ 1 ต่อเข้ากับอุปกรณ์ตัวที่ 2 จากนั้นนำปลายที่เหลือของอุปกรณ์ตัวที่ 2 ไปต่อกับอุปกรณ์ตัวที่ 3 และจะต่อลักษณะนี้ไปเรื่อยๆซึ่งการต่อแบบนี้จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวกระแสไฟฟ้าภายในวงจรอนุกรมจะมีค่าเท่ากันทุกๆจุดค่าความต้านทานรวมของวงจรอนุกรมนั้นคือการนำเอาค่าความต้านทานทั้งหมดนำมารวมกันส่วนแรงดันไฟฟ้าในวงจรอนุกรมนั้นแรงดันจะปรากฏคร่อมตัวต้านทานทุกตัวที่จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะมีค่าไม่เท่ากันโดยสามารถคำนวณหาได้จากกฎของโอห์ม

รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรม 

               ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบอนุกรม
1. ในวงจรหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของวงจรอนุกรมจะมีกระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น
2. แรงดันตกคร่อมที่ความต้านทานแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันจะมีค่าเท่ากับแรงดันที่จ่ายให้กับ
วงจร
3. ค่าความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่ากับค่าความต้านทานรวมกันทั้งหมด
ในวงจร
4. กำลังและพลังงานไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ความต้านทานย่อยแต่ละตัวในวงจรเมื่อนำมารวมกันก็จะมีค่าเท่า
กำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดในวงจร
                2.2  การต่อวงจรไฟฟ้าแบบขนาน
            วงจรที่เกิดจากการต่ออุปกรณ์ไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไปให้ขนานกับแหล่งจ่ายไฟมีผลทำให้ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมอุปกรณ์ไฟฟ้าแต่ละตัวมีค่าเท่ากันส่วนทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าจะมีตั้งแต่ 2 ทิศทางขึ้นไปตามลักษณะของสาขาของวงจรส่วนค่าความต้านทานรวมภายในวงจรขนานจะมีค่าเท่ากับผลรวมของส่วนกลับของค่าความต้านทานทุกตัวรวมกันซึ่งค่าความต้านทานรวมภายในวงจรไฟฟ้าแบบขนานจะมีค่าน้อยกว่าค่าความต้านทานภายในสาขาที่มีค่าน้อยที่สุดเสมอและค่าแรงดันที่ตกคร่อมความต้านทานไฟฟ้าแต่ละตัวจะมีค่าเท่ากับแรงเคลื่อนของแหล่งจ่าย

รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบขนาน

ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบขนาน
1. แรงดันที่ตกคร่อมที่อิลิเมนท์หรือที่ความต้านทานทุกตัวของวงจรจะมีค่าเท่ากันเพราะว่าเป็นแรงดันตัว
เดียวกันในจุดเดียวกัน
2. กระแสที่ไหลในแต่ละสาขาย่อยของวงจรเมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับกระแสที่ไหลผ่านวงจรทั้งหมด
หรือกระแสรวมของวงจร
3. ค่าความนำไฟฟ้าในแต่ละสาขาย่อยของวงจรเมื่อนำมารวมกันจะมีค่าเท่ากับค่าความนำไฟฟ้าทั้งหมด
ของวงจร
4. กำลังไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่อิลิเมนท์หรือค่าความต้านทานในแต่ละสาขาในวงจรเมื่อนำมาร่วมกันก็จะมี
ค่าเท่ากับกำลังและพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดของวงจร
 2.3  การต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม           

เป็นการต่อวงจรไฟฟ้าโดยการต่อรวมกันระหว่างวงจรไฟฟ้าแบบอนุกรมกับวงจรไฟฟ้าแบบขนาน  ภายในวงจรโหลดบางตัวต่อวงจรแบบอนุกรม  และโหลดบางตัวต่อวงจรแบบขนาน  การต่อวงจรไม่มีมาตรฐานตายตัว เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะการต่อวงจรตามต้องการ  การวิเคราะห์แก้ปัญหาของวงจรผสมต้องอาศัยหลักการทำงานตลอดจนอาศัยคุณสมบัติของวงจรไฟฟ้าทั้งแบบอนุกรมและแบบขนาน  ลักษณะการต่อวงจรไฟฟ้าแบบผสม

           

           

รูปแสดงวงจรไฟฟ้าแบบผสม

           

                ลักษณะคุณสมบัติของการต่อวงจรแบบผสม

                เป็นการนำเอาคุณสมบัติของวงจรอนุกรม  และคุณสมบัติของวงจรขนานมารวมกัน  ซึ่งหมายความว่า  ถ้าตำแหน่งที่มีการต่อแบบอนุกรมก็เอาคุณสมบัติของวงจรการต่ออนุกรมมาพิจารณาตำแหน่งใดที่มีการต่อแบบขนานก็เอาคุณสมบัติของวงจรการต่อแบบขนานมาพิจารณาไปทีละขั้นตอน 

รูปแสดงการต่อใช้งานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ 

 by http://www.kksci.com/elreaning/phi/page/phi_1.htm

เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ที่อำนวยความสะดวกในปัจจุบันอย่างเช่น โทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ ตู้เย็น ฯลฯ เครื่องใช้ไฟฟ้าทั้งหมดที่ได้กล่าวถึงนี้ ต่างก็มีอุปกรณ์เป็น อิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนประกอบอยู่ภายใน เพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวต้านทาน ตัวต้านทานเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่มีสมบัติในการ ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปแบ่งเป็น 3 ประเภท ได้แก่ 1) ตัวต้านทานคงที่ ( Fixed Value Resistor ) เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานของการไหลของกระแสไฟฟ้าคงที่ มีสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร ดังนี้   ซึ่งสามารถอ่านค่าความต้านทาน  ได้จากแถบสีที่คาดอยู่บนตัวความต้านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม ( Ω ) แถบสีที่อยู่บนตัวต้านทานโดยส่วนมากจะมี 4 แถบ และมีแถบสีที่ชิดกันอยู่ 3 สี อีกสีหนึ่งจะอยู่ห่างออกไปที่ปลายข้างหนึ่ง การอ่านค่าจะเริ่มจากแถบสีที่อยู่ชิดกันก่อนโดยแถบที่อยู่ด้านนอกสุดให้เป็นแถบสีที่ 1 และสีถัดไปเป็นสีที่ 2, 3 และ 4 ตามลำดับ สีแต่ละสีจะมีรหัสประจำแต่ละสี 2) ตัวต้านทานที่เปลี่ยนค่าได้ ( Variable Value Resistor ) เป็นตัวต้านทานที่เมื่อหมุนแกนของตัวต้านทาน แล้วค่าความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงไป นิยมใช้ในการควบคุมค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ( Voltage ) ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การเพิ่ม – ลดเสียงในวิทย์หรือโทรทัศน์ เป็นต้น สัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร ดังนี้ 3) ตัวต้านทานไวแสง หรือ แอลดีอาร์ ( LDR ) ย่อมาจาก Light Dependent Resistor เป็นตัวต้านทานปรับค่าได้ โดยค่าความต้านทานขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่ตกกระทบ ถ้าแสงที่ตกกระทบมีปริมาณมาก LDR จะมีค่าความต้านทานต่ำ ซึ่งสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร คือ  ตารางการ่อ่านค่าความต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่สะสมประจุไฟฟ้าหรือ คายประจุไฟฟ้าให้กับวงจรหรืออุปกรณ์อื่นๆ ตัวเก็บประจุบางชนิดจะมีขั้ว คือขั้วบวก และขั้วลบ ดังนั้นการต่อ ตัวเก็บประจุในวงจร ต้องต่อให้ถูกขั้ว และต้องทราบค่าของตัวเก็บประจุด้วยว่าเหมาะสม กับวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นๆ หรือไม่ ซึ่งค่าความจุของตัวเก็บประจุจะมีหน่วยเป็น ฟารัด ( Farad ) ใช้ตัวอักษรย่อคือ F แต่ตัวเก็บประจุที่ใช้กันทั่วไปมักมี หน่วยเป็นไมโครฟารัด ( µ F ) ซึ่ง 1 F มีค่าเท่ากับ 10 6 µ F ตัวเก็บประจุ มีด้วยกันหลายแบบหลายขนาด แต่ละแบบจะมีความเหมาะสมกับงานที่แตกต่างกัน ตัวเก็บประจุโดยทั่วไปแบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่ 1) ตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ ( Fixed Value Capacitor ) เป็นตัวเก็บประจุที่ได้รับการผลิตให้มีค่าคงที่ ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าความจุได้ แต่จะปรับค่าความจุให้เหมาะสมกับวงจรได้โดยนำตัวเก็บประจุหลายๆ ตัวมาต่อกันแบบขนานหรืออนุกรม สัญลักษณ์ของตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ ในวงจรจะเป็น 2 ) ตัวเก็บประจุเปลี่ยนค่าได้ ( Variable Value Capacitor ) เป็นตัวเก็บประจุที่สามารถปรับค่าความจุได้ โดยทั่วไปมักใช้ในวงจรปรับแต่งสัญญาณ ทางอิเล็กทรอนิกส์ หรือพบในเครื่องรับวิทยุซึ่งใช้เป็นตัวเลือกหาสถานีวิทยุ ตัวเก็บประจุ ุชนิดนี้ส่วนมากเป็นตัวเก็บประจุชนิดใช้อากาศเป็นสาร ไดอิเล็กทริกและการปรับค่า จะทำได้โดยการหมุนแกน ซึ่งมีโลหะหลายๆ แผ่นอยู่บนแกนนนั้น เมื่อหมุนแกน แผ่นโลหะจะเลื่อนเข้าหากันทำให้ค่าประจุเปลี่ยนแปลง สัญลักษณ์ของตัวเก็บ ประจุเปลี่ยนค่าได้ในวงจรจะเป็น ไดโอด ไดโอดเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ ช่วยควบคุมให้กระแสไฟฟ้า จากภายนอกไหลผ่านได้ทิศทางเดียว และป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับ จากอุปกรณ์ ประเภทขดลวดต่างๆ ไดโอดประกอบด้วยขั้ว 2 ขั้ว คือ แอโนด ( Anode : A )ต้องต่อ กับถ่านไฟฉายขั้วบวก ( + ) และแคโทด ( Cathode : K ) ต้องต่อกับถ่าน ไฟฉายขั้วลบ ( - ) การต่อไดโอเข้ากับวงจรต้องต่อให้ถูกขั้ว ถ้าต่อผิดขั้วไดโอดจะ ไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานในวงจรไม่ได้ซึ่งสัญลักษณ์ ของไดโอดในวงจรไฟฟ้า เป็น ไดโอดบางชนิดเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะให้แสงสว่างออกมา เราเรียกว่า ไดโอดเปล่งแสง หรือ แอลอีดี ( LED) ซึ่งย่อมาจาก Light Emitting Diodeและมีสัญลักษณ์ในวงจรเป็น    วีดีโอ http://www.youtube.com/watch?v=6mXM-oGggrM&feature=youtu.be หลอด  LED ประดับสวยงาม จากภาพจะเห็นว่า LED มีขายื่นออกมาสองขา ขาที่สั้นกว่าคือ ขั้วแคโทด (ขั้วลบ) และขาที่ยาวกว่าคือ ขั้วแอโนด (ขั้วบวก) ไดโอดเปล่งแสงนี้มีลักษณะคล้ายๆหลอด ไฟเล็กๆ กินไฟน้อย และนิยมนำมาใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น ไฟกะพริบตามเสียงเพลง ไฟหน้าปัดรถยนต์ ไฟเตือนในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ไฟที่ใช้ในการแสดงตัวเลขของ เครื่องคิดเลข เป็นต้น ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ ทรานซิสเตอร์แต่ละชนิด จะมี 3 ขา ได้แก่ ขาเบส ( Base : B ) ขาอิมิตเตอร์ ( Emitter : E ) ขาคอลเล็กเตอร์ ( Collector : C ) หากแบ่งประเภทของทรานซิสเตอร์ตามโครงสร้างของสารที่นำมาใช้จะแบ่งได้ 2 แบบ คือ 1) ทรานซิสเตอร์ชนิด พีเอ็นพี ( PNP ) เป็นทรานซิสเตอร์ที่จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์ต่ำกว่าขาอิมิตเตอร์  2) ทรานซิสเตอร์ชนิด เอ็นพีเอ็น ( NPN ) เป็นทรานซิสเตอร์ที่จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์สูงกว่าขาอิมิตเตอร์  ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ซึ่งถูกควบคุมด้วยกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขา B หรือเรียกว่า กระแสเบส นั่นคือ เมื่อกระแสเบสเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในขา E (กระแสอิมิตเตอร์) และกระแสไฟฟ้าในขา C (กระแสคอลเล็กเตอร์) เปลี่ยนแลงไปด้วย ซึ่งทำให้ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิดหรือเปิดวงจร โดยถ้าไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขา B ก็จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขา E และ C ด้วย ซึ่งเปรียบเสมือนปิดไฟ (วงจรเปิด) แต่ถ้าให้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยผ่านขา B จะสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มากกว่าให้ผ่านทรานซิสเตอร์แล้วผ่านไปยังขา E และผ่านไปยังอุปกรณ์อื่นที่ต่อจากขา C การต่อวงจรอิเล็กทรอนิก การนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มาต่อในวงจรร่วมกันเพื่อใช้งาน ต้องศึกษาว่าอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แต่ละชิ้นนั้นใช้การต่อแบบใดในวงจร และทำให้เกิดผลอย่างไรต่อวงจรนั้น เพื่อให้ตรงกับวัตถุประสงค์ของการใช้งาน และไม่ให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกิดการชำรุดเสียหาย การต่อตัวต้านทาน การต่อตัวต้านทานต่อแบบวงจรขนาน การต่อตัวต้านทานเข้าไปในวงจรไฟฟ้าจะทำให้มีปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน ในวงจรลดลง โดยสังเกตได้จากความสว่างของหลอดไฟ และจำนวนช่องที่เข็มเบนไปของ แอมมิเตอร์ที่ลดน้อยลงซึ่งการต่อตัวต้านทานเข้าไปในวงจรนั้นไม่ต้องคำนึงถึงขั้วหรือปลาย ขาของตัวต้านทาน ดังนั้นเมื่อต่อวงจรโดยสลับปลายขาของตัวต้านทาน หลอดไฟจึง สว่างได้เหมือนเดิมและนับจำนวนช่องที่เข็มเบนไปได้เท่าเดิม การต่อตัวเก็บประจุ การต่อตัวเก็บประจุนั้น จะมีแถบสีขาว เขียนสัญลักษณ์เป็น เครื่องหมาย (-)เครื่องหมายลบ บอกให้ทราบว่า ขาของตัวเก็บประจุ ที่อยู่ข้างเดียวกันกับแถบสีขาวนั้นเป็นขั่วลบ การต่อนั้นต่อได้ทั้งแบบ อนุกรม และแบบขนาน การต่อตัวเก็บประจุแบบอนุกรม การต่อตัวเก็บประจุแบบขนาน การประจุไฟให้กับตัวเก็บประจุสามารถทำได้โดยการต่อตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุเข้ากับวงจรไฟฟ้าอย่างง่าย โดยแบตเตอรี่จะจ่ายไฟให้แก่ตัวเก็บประจุ  ดังนั้นเข็มแอมมิเตอร์จึงเบนไปจากเดิมในระยะแรกและเบนกลับมาชี้ ที่ศูนย์ในเวลาต่อมาเมื่อการประจุสิ้นสุด และจะมีประจุไฟฟ้าเก็บไว้ใน การคายประจุ ถอดถ่านไฟฉายออก แล้วนำตัวเก็บประจุมาต่อแบบอนุกรม เพื่อทำการคายประจุที่อยู่ภายใน ตัวเก็บประจุ ดังนั้นเมื่อนำตัวเก็บประจุที่ประจุไฟแล้วมาต่อเข้ากับวงจร จึงพบว่าเข็มของแอมมิเตอร์สามารถเบนไปได้ แสดงว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร แต่เมื่อทิ้งไว้สักครู่หนึ่ง ประจุไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุจะค่อยๆ สูญเสียไป ดังนั้นการต่อตัวต้านทานเข้าไปในวงจรไฟฟ้าซึ่งต่อกับตัวเก็บประจุไฟแล้ว จึงเป็นการช่วยให้ตัวเก็บประจุสูญเสียประจุไฟฟ้าได้ช้าลง การต่อไดโอดเปล่งแสง (LED) หลอดไฟชิด LED นั้นจะมี 2 ขา ขาหนึ่งสั้น และอีกขาหนึ่งยาว ขาที่ยาวนั้นคือขั่ว บวก (+) การต่อไดโอดเปร่งแสงหรือLEDนั้น ต้องต่อให้ถูกขั่วมิฉะนั้นไดโอดจะไม่เปร่งแสง วงจรอิเล็กทรอนิก ความรู้เรื่องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น และการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ที่นีกเรียนเคยได้ศึกษามาแล้วนั้น สามารถนำมาต่อวงจรเป็นเครื่องใช้ อย่างง่ายๆได้ เช่น ออดไฟฟ้า ไฟกะพิบ เป็นต้น ซึ่งสามารถนำไป ใช้ประโยชน์ได้มากมาย วงจรออดไฟฟ้า อุปกรณ์ ตัวต้านทาน R1 = 330K R2 = 100R ตัวเก็บประจุ C1 = 10nF-63V C2 = 100uF-25V ทรานซิสเตอร์ Q1 = BC547 Q2 = BC327 อื่นๆ B1 = ถ่าน AA SW1 = สวิตSPKR = ลำโพง วงจรไฟกระพริบ อุปกรณ์ ถ่านไฟฉายAA 4 ก้อน สายไฟ 1 ชุด ตัวเก็บประจุ 470 µ F 2 ตัว ทรานซิสเตอร์ C 458 2 ตัว ไดโอดเปร่งแสงLED 2 ตัว ตัวต้านทานปรับค่าได้ 24 kΩ 2 ตัว สวิตช์ 1 ตัว ขอขอบคุณข้อมูลจาก หนังสือแบบเรียนวิทยาศาสตร์ ม.3 หน่วยการเรียนรู้ที่ 3 เรื้อง อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

ประโยชน์ของอิเล็กทรอนิกส์

ความหมายของอิเล็กทรอนิกส์  ....อิเล็กทรอนิกส์ คือ กระแสไฟฟ้าที่นักวิทยาศาสตร์ค้นพบในยุกแรกๆ นั้น ส่วนใหญ่จะนำไปใช้ ประโยชน์ได้ต้องมีตัวนำไฟฟ้าที่ทำหน้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งแต่ ไม่สามารถควบคุมปริมาณการไหลของกระแสไฟฟ้าได้ต่อมานักวิทยาศาสตร์ได้พยายามผลิต อุปกรณ์ต่างๆ เพื่อทำหน้าที่ควบคุมปริมาณและทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร เพื่อ ใช้งานด้านใดด้านหนึ่งโดยเฉพาะ อุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมีหลายชนิด เช่น ตัวต้านทาน ไดโอด ทรานวิดเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สำคัญในวิทยุ โทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ เป็นต้น ดังนั้นวงจรที่ถูกควบคุมด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เรียกว่า วงจรอิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ....อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมปริมาณและทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าใน วงจรไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้าทุกชนิดไม่ว่าจะเป็น โทรทัศน์ คอมพิวเตอร์ เครื่องซักผ้า ล้วนมี อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เป็นส่วนประกอบ ซึ่งมีหลายชนิด ดังนี้ ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่ ....ความต้านทานไฟฟ้าเป็นสมบัติของตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้มากหรือ น้อยโดยตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้น้อย จะมีความต้านทานไฟฟ้ามาก ใน ทางกลับกันถ้ามีความต้านทานมาก แสดงว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้น้อย ตัวต้านทานปรับค่าได้ ....ตัวต้านทานปรับค่าได้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่สามารถปรับค่าต้านทานให้มาก น้อยตามต้องการ ปัจจุบันได้มีการนำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ชนิดนี้ไปใช้เป็นอุปกรณ์ในเครื่อง ใช้ไฟฟ้าหลายชนิด เช่น ปุ่มควบคุมความดังของวิทยุใช้ตัวต้านทานที่ปรับค่าได้เพื่อควบคุม ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่จะเปลี่อนไปเป็นพลังงานเสียงให้มีเสียงดังหรือมีเสียงค่อยตามต้อง การ หรือใช้เป็นสวิตช์หรี่ไฟ เป็นต้น ตัวต้านทานไวความร้อน .....ตัวต้านทานไวความร้อน เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตานอุณหภูมิ แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ดังนี้ 1) เทอร์มิสเตอร์ที่แปรผันตรงกับอุณภูมิ มีหลักการทำงานคือถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นค่าความต้านทานก็จะเพื่มขึ้น ในทางกลับกันถ้าอุณหภูมิต่ำลงค่าความต้านทานก็จะลดลง 2) เทอร์มิสเตอร์ที่แปรผกผันกับอุหภูม เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานเพื่อขึ้นเมื่ออุณหภูมิต่ำ และค่าความต้านทานจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ตัวต้านทานไวแสง ตัวต้านทานไวแสงเป็นตัวต้านทานที่เปลี่ยนแปลงตามความเข้มของแสงที่มาตกกระทบ ทำจาก สารกึ่งตัวนำซึ่งเป็นสารที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้เมื่อแสงตกกระทบจะเกิดการไหลของ อิเล็กตรอนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามความเข้ม ของแสงที่มาตกกระทบ ถ้าความเข้มของแสงน้อย ความต้านทานของ LDR จะมีค่ามากทำ ให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้น้อยในทางกลับกัน ถ้าความเข้มของแสงมาก ความต้านทาน ของ LDR มีค่าน้อยทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้มาก ตัวเก็บประจุ .....ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากพลังงานกล ที่เรียกว่า แวน เดอ กราฟฟ์ ในส่วนที่เป็นโคมโลหะ จะทำหน้าที่เก็บประจุ เรียกว่า ตัวเก็บประจุ ที่เก็บพลังงานไฟฟ้า และปล่อยออกมาเมื่อต้อง การใช้ความจุของประจุไฟฟ้า ในตัวเก็บมีหน่วยวัดเป็นไมโครฟารัด ไดโอดธรรมดา ไดโอดธรรมดาเป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่นำสารกึ่งตัวนำ 2 ชนิด คือ ชนิดพีและชนิดเอ็น ประกอบด้วยขั้ว 2 ขั้ว คือ ขั้วแอโนดต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด p และขั้วแคโทดต่ออยู่กับสาร กึ่งตัวนำชนิด n ทำหน้าที่ยอมให้กระเเสไฟฟ้าไหลผ่านได้เพียงทางเดียว ใช้เป็นส่วนประกอบ ในวิทยุ คอมพิวเตอร์ โทรทัศน์ เเละอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ อีกมากมายหลายชนิด ประโยชน์ของอิเล็กทรอนิกส์ ประโยชน์ของตัวต้านทาน 1.1 ตัวต้านทานไวความร้อน หรือเทอร์มิสเตอร์(thermistor) สามารถนำไปใช้เป็นส่วนประกอบในเครื่องเตือนอัคคีภัย โดยมีหลักการทำงานคือเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ความต้านทานจะลดลง ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลสู่วงจร ส่งผลให้หัวฉีดน้ำ (sprinkler) ฉีดน้ำเป็นฝอยลงสู่พื้นหรือบริเวณทีาเกิดไฟไหม้ และเมื่ออุณหภูมิ ลดลง ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร และหัวฉีดน้ำปิดทำให้ไม่มีการฉีดน้ำลงสู่พื้น นอกจากนี้ เรายังนำตัวต้านทานไวความร้อน หรือ เทอร์มิสเตอร์ ใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ควบคุมสวิตช์เปิดหลอดไฟฟ้า ในบ้านเรือน หรือสำนักงาน กล่าวคือ เมื่อมีคนเดินผ่านอุปกรณ์นี้เทอร์มิสเตอร์จะตรวจจับความร้อนจากร่างกาย ความต้านทาน จะ ลดลง ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจรสวิตช์ อัตโนมัติทำให้หลอดไฟฟ้าสว่างขึ้น 1.2 ตัวต้านทานปรับค่าได้ หลอดไฟฟ้าแบบมีไส้ที่ใช้ตามบ้านเรือน ร้านอาหารหรือสถานที่บางแห่งที่ต้องการปรับความสว่างของหลอดไฟ จะใช้อุปกรณ์ ที่เรียกว่า ตัวต้านทานปรับค่าได้ (variable resistor) เป็นสวิตช์ เมื่อเลื่อนปุ่มปรับมาด้านซ้ายความต้าน ทานจะเพิ่มขึ่นทำให้ความสว่างลดลง แต่ถ้าเลื่ยนปุ่มปรับมาด้านขวาความต้านทานลดลงทำให้มีความสว่างเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด เช่นปุ่มปรับระดับความดังของวิทยุ ปุ่มปรับระดับความแรงของเครื่องผสมอาหาร ต่างก็มีตัวต้านทานปรับค่าได้เป็นส่วนประกอบ 1.3 ตัวต้านทานไวแสง ปัจจุบันเรานำตัวต้านทานไวแสง (lightdependent resistor) หรือ LED. มาใช้เป็นสวิตช์อัตโนมัติสำหรับปิด-เปิดหลอด ไฟฟ้าสาธารณะริมถนน โดยมีหลักการทำงานคือ ในตอนเช้าความเข้มแสงมาก ความต้านทานเพิ่มขึ้น ทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้า ไหลในวงจรสวิตช์ปิด ทำให้หลอดไฟดับ และในตอนเย็นความเข้มแสงน้อย ความต้านทานลดลงทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในวงจร สวิตช์ปิด ทำให้หลอดไฟฟ้าสว่างขึ้น ประโยชน์ของตัวเก็บประจุ ทางการแพทย์นำตัวเก็บประจุ (capacitor) มาใช้เป็นส่วนประกอบในเครื่องกระตุ้นหัวใจขนาดพกพาที่ใช้ใน สถานพยาบาล ซึ่งสามารถนำไปใช้นอกสถานที่เพื่อรักษาผู้ป่วยโรคหัวใจที่หัวใจใกล้หยุดเต้นหรือหยุดเต้นแล้วเนื่องจากหัวใจ ไม่สามารถปั๊มเลืยดไปเลี้ยงสมองและส่วนต่าง ของร่างกาย จึงต้องกระตุ้นกล้ามเนื้อหัวใจเพื่อให้หัวใจเต้นในระรับปกติ โดยใช้เครื่องกระตุ้นหัวใจ เครื่องมือดังกล่าวจะเก็บกักประจุไฟฟ้าจนเต็มในตัวเก็บประจุประกอบอยู่ภายในเมื่อนำไปวางบนอก ของผู้ป่วยเปิดสวิตช์ให้ไฟฟ้าไหลครบวงจร ตัวเก็บประจุจะคายประจุออกมาและกระตุ้นหัวใจอย่างรวดเร็วทำให้มีกำลังไฟฟ้าสูงมาก ประโยชน์ของไดโอด ไดโอด (diode) จะทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าให้ไหลไปในทางเดียว ไดโอดแต่ละตัวจะมีความต้านทาน แตกต่างกัน เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดจะมีไดโอดเป็นส่วนประกอบ เพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ให้เสียหายจาก กระแสไฟฟ้า ในกรณีการต่อวงจรไฟฟ้าผิดหรือต่อวงจรกับความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงเกินไป ไดโอดเปล่งแสง ไดโอดเปล่งแสง หรือ LED (light emittingdiode) ถูกนำไปใช้เป็นหลอดไฟส่องสว่างในเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด เพื่อบอกสถานะการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าชนิดนั้นๆ เช่น เครื่องรับวิทยุ โทรทัศน์ เครื่องเล่นวีดีโอ นอกจากนี้ ไดโอดเปล่งแสงยังนำมาใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าในเครื่องคิดเลข นาฬิกา ซึ่งตัวเลขแต่ละคน จะประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าวางเรียงกัน 7 ส่วนเป็นเลข 8 แทนตัวเลขแต่ละหลัก ถ้าเราสังเกตเครื่องคิดเลขขณะดับจะเห็นหน้าจอเป็นเลข 8 ลางๆ เรียงกันตลอดจอ เมื่อเครื่องคิดเลขได้รับไฟฟ้า ส่วนต่างๆ ของตัวเลขที่ได้รับไฟฟ้าจะปรากฏเป็นสีตัวเลขที่ปรากฏสีครบ 7 ส่วน มีเฉพาะเลข 8 ตัวเลขตัวอื่นจะปรากฏสีไม่ครบ 7 ส่วน เช่น เลข 3 จะปรากฏสีในตำแหน่ง a, b,c,d,และ g เท่านั้น จะเห็นได้ ว่าเครื่องคิดเลข มีตัวเลข 9 หลัก หรือร้อยล้าน จะต้องมีไดโอดเปล่งแสงถึง 63 ตัว

เด็กหญิง ญาดา สุวรรณรัตน์ ม.3/12 เลขที่ 9 

โรงเรียนสตรีชัยภูมิ