พลังงานไฟฟ้า

อิเล็กทรอนกิ ส์ เบอื้ งต้น 1.ความรเู้ บอื้ งต้นเกยี่ วกับอิเลก็ ทรอนกิ ส์ 2. ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนกิ ส์ 3.วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์

1.ความรู้เบื้องตน้ เก่ียวกบั อิเลก็ ทรอนิกส์ เครือ่ งใชไ้ ฟฟ้าต่างๆ ทพี่ บเห็นไดใ้ นปจั จุบัน ลว้ นประกอบ ขึน้ มาจากอปุ กรณอ์ ิเล็กทรอนกิ ส์ต่างๆ ทงั้ ส้ิน อุปกรณ์ อิเลก็ ทรอนกิ ส์ที่ประกอบกนั ขึน้ มาน้ี จะประกอบกนั ข้นึ เปน็ วงจรใน รปู แบบตา่ งๆ กันตามความต้องการใช้งานและคณุ ลักษณะเฉพาะ ของแตล่ ะอุปกรณ์ ดังนน้ั การทาความรู้จักและเขา้ ใจการทางาน ของอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกสต์ ่างๆ จงึ ถอื เปน็ เร่อื งใกลต้ วั ที่ทุกคนควร รูแ้ ละสามารถนาไปใช้ประโยชนไ์ ด้

อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ (electronics) เป็นคาทม่ี คี วามเกี่ยวเนอื่ งกบั คาวา่ อเิ ล็กตรอน(electron) เปน็ อย่างย่ิง ซง่ึ จะเหน็ ไดจ้ ากอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนกิ ส์ตา่ งๆ สามารถใชง้ านได้ก็ตอ่ เมอ่ื มกี ารผ่านกระแสไฟฟ้าไปในชิ้นสว่ นอิเล็กทรอนิกส์ชน้ิ นน้ั เม่ือ กระแสไฟฟา้ ผ่านช้ินส่วนอิเลก็ ทรอนกิ ส์กจ็ ะเกิดการเปลยี่ นแปลงไปในทางใดทางหน่งึ เช่น มขี นาดของกระแสไฟฟา้ ลดลง มขี นาดความต่างศกั ยเ์ ปลยี่ นแปลงไป เป็นตน้

ดงั นั้นจึงอาจกล่าวได้วา่ ช้นิ ส่วนอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ ก็คือ ชิน้ สว่ น หรืออปุ กรณ์ท่ีทาหน้าท่ีในการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า และ ความหมายของอเิ ล็กทรอนิกส์ กค็ ือ วชิ าทีว่ า่ ด้วยการ ควบคมุ และออกแบบการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟา้

สัญญาณอิเล็กทรอนกิ ส์ (electronic signal) หรือเรยี กอีกชือ่ หนง่ึ ว่า สัญญาณไฟฟา้ หมายถงึ ค่าของ กระแสไฟฟ้า ความตา่ งศักยไ์ ฟฟา้ หรอื พลงั งานไฟฟ้าที่ไหลใน วงจรนน้ั ๆ แลว้ สามารถวัดค่าดงั กลา่ วได้ ดว้ ยอุปกรณต์ ่างๆ เช่น มลั ติมเิ ตอร์ แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ ออสซิลโลสโคป เปน็ ตน้

สัญญาณไฟฟา้ แบ่งออกเป็น 2 แบบ ตามลักษณะของสัญญาณที่วดั ได้ 1.สญั ญาณอนาลอก (analog signal) เปน็ สญั ญาณไฟฟ้าทีม่ ี ลักษณะตอ่ เนื่อง คลา้ ยคลืน่ เชอื กท่สี ะบดั ขึ้นลง สัญญาณอนาลอก เป็นสัญญาณไฟฟ้าทถ่ี ูกรบกวนใหเ้ ปล่ยี นแปลงไดง้ ่าย และไม่ นยิ มใช้สญั ญาณชนดิ น้ีในการส่งสัญญาณเพอ่ื การสอื่ สารท่ตี ้องการความแม่นยา สูง โดยมักใช้วิทยสุ อ่ื สารระยะใกล้ ใช้ในระบบวทิ ยุ A.M. และ F.M. เป็นตน้

2.สัญญาณดจิ ิตอล (digital signal) เปน็ สัญญาณไฟฟ้าที่มีลกั ษณะไมต่ อ่ เนื่อง คล้าย ขน้ั บนั ได สัญญาณดิจิตอลเป็นสญั ญาณไฟฟ้าที่นิยมใชก้ นั มาก เพราะเมื่อ ถูกรบกวน สัญญาณดิจิตอลจะเปล่ยี นแปลงจากเดิมได้นอ้ ย ตัวอยา่ งการ ประยกุ ต์ใชส้ ัญญาณดจิ ติ อลในเครือ่ งใชไ้ ฟฟ้าต่างๆ เช่น โทรศพั ทเ์ คลื่อนท่ี คอมพิวเตอร์ เปน็ ต้น

2.ชิ้นสว่ นอิเลก็ ทรอนกิ ส์ ในวงจรไฟฟา้ ทุกวงจรจะมชี ้ินสว่ นอิเลก็ ทรอนกิ ส์ประกอบอยู่ โดย อุปกรณ์เหลา่ นี้ทาหน้าทเ่ี ปน็ ตวั ควบคุมการไหลของพลังงานไฟฟ้า ให้ เปน็ ไปตามความตอ้ งการของผอู้ อกแบบวงจร ในชน้ั ต้นนี้อุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกสอ์ ย่างงา่ ยที่ควรรู้จกั ไดแ้ ก่ ตวั ต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ เป็นตน้

2.1 ตัวต้านทาน ตวั ต้านทาน (resistors) มกั ใช้อักษรย่อ R เป็น อุปกรณ์ทใ่ี ช้ในการกาจัด การไหลของกระแสไฟฟ้า ในวงจร ตัวตา้ นทานทีม่ ี คา่ มากจะทาให้มีกระแส ไหลผา่ นได้นอ้ ย

โดยท่วั ไปมกั จะแบง่ ตัวตา้ นทานออกเป็น 2 แบบ คือ 1. ตวั ต้านทานชนดิ คงตัว (ตวั ตา้ นทานคงท่ี) เป็นตัวต้านทานทไ่ี ม่ สามารถปรบั เปลี่ยนคา่ ความต้านทานได้

แถบสบี นตัวตา้ นทาน

โดยท่ัวไปการอา่ นค่าความต้านทานรวมถึงคา่ ทางวิทยาศาสตร์ มักจะใช้คาอุปสรรคนาหน้าเพื่อแทนจานวนที่มีคา่ มาก เชน่ 1,000 แทนด้วย กิโล 1,000,000 แทนดว้ ยเมกะ เป็นต้น ตวั อยา่ งของคาอุปสรรคและค่า ตา่ งๆ ทค่ี วรรจู้ ัก ดงั นี้

วธิ กี ารอ่านคา่ จากแถบสบี นตวั ตา้ นทานทาได้ดังน้ี -สังเกตหาแถบสที ่ี 4 โดยสงั เกตไดจ้ ากแถบสีที่ 4 มักจะมเี พยี งสีทอง เงิน หรอื ไมม่ สี ีเท่านั้น -เมอื่ หาแถบสีท่ี 4 ไดแ้ ล้ว กจ็ ะทราบวา่ แถบใดเปน็ แถบสที ี่ 1-3 โดยแถบสีที่ 1-3 จะเรียงจากซ้ายมาขวา เสมอ (เมอ่ื ใหแ้ ถบสีที่ 4 อยูท่ างขวามือ) -อา่ นค่าแถบสีดว้ ยวธิ ีดังน้ี



ตวั ตา้ นทานชนิดคงตวั นีเ้ ปน็ ชนดิ ท่นี ิยมใชใ้ นวงจรไฟฟา้ แบบทั่วไปที่ไม่ตอ้ งมีการเปล่ียนแปลงค่าความตา้ นทานเม่ือใช้งาน

2. ตัวตา้ นทานชนดิ ปรับค่าได้ เป็นตวั ต้านทานชนดิ ที่สามารถ ปรับเปล่ียนค่าความตา้ นทานได้ตามความตอ้ งการ เช่น ในวงจรที่ ใช้ในการปรบั เปล่ียนปริมาณกระแสตามความต้องการ เป็นต้น

2.2 ตวั เก็บประจุ ตวั เกบ็ ประจุ (capacitor) เป็นช้นิ ส่วนอิเล็กทรอนกิ ส์ที่ สามารถเกบ็ พลังงานไฟฟา้ ที่ถกู จา่ ยให้เก็บตัวประจุได้ ตัวเก็บประจุมอี ยู่ 2 แบบ คือ ตัวเกบ็ ประจุแบบค่าคงท่แี ละ ตวั เกบ็ ประจุแบบปรับได้ แต่โดยท่ัวไปตวั เกบ็ ประจุแบบคา่ คงทจี่ ะมี ความนิยมในการใชง้ านมากกวา่ ดงั นัน้ จงึ เน้นทาความรจู้ ักกับตวั เก็บ ประจุชนดิ ค่าคงท่ใี ช้กนั เป็นประจาในวงจีอเิ ล็กทรอนิกส์ตา่ งๆ

ตัวเกบ็ ประจุแบบค่าคงที่ สามารถแบ่งออกไดเ้ ปน็ 3 ชนดิ คอื 1. ตัวเก็บประจุชนดิ อิเลก็ ทรอไลต์ เปน็ ตัวเกบ็ ประจุทีม่ ีลกั ษณะเป็น ทรงกระบอกและมีขั้ว มขี นาดความจุหลายขนาด โดยทวั่ ไปสามารถทน แรงดนั ไฟฟ้าตั้งแต่ 6.3 โวลต์ ถึง 450 โวลต์ ซ่ึงจะกากับไว้บนตวั เก็บประจุ การตอ่ ตวั เก็บประจุเข้ากับวงจรจะตอ้ งตอ่ ให้ถูกขว้ั มเิ ช่นน้ันอาจจะทาใหเ้ กดิ ความเสยี หายกับตวั เกบ็ ประจุได้ 2. ตวั เก็บประจชุ นิดเซรามิก เป็นตวั เกบ็ ประจุที่ไมม่ ีขว้ั ในการต่อ ส่วนใหญท่ น แรงดนั ไฟฟ้าได้ประมาณ 50 โวลต์ถึง 2,000 โวลต์ 3. ตัวเก็บประจชุ นดิ ไมลาร์ เป็นตัวเกบ็ ประจุที่ไม่มีขวั้ เหมือนตัวเกบ็ ประจชุ นดิ เซรามิก มคี วามทนทานสูงและทนความช้ืนได้ดี มกั ไม่เปล่ียนค่าความจุตาม สภาพความชื้น



ในแผนภาพแสดงวงจรไฟฟา้ จะเขยี นสัญลักษณ์ตวั เกบ็ ประจแุ ทนดว้ ยรูปต่างๆ ดงั น้ี เม่อื ตัวเก็บประจุถกู ต่อเขา้ กับแหลง่ กาเนดิ ไฟฟา้ ซง่ึ ในที่น้ีคือ ถ่านไฟฉาย พลงั งานไฟฟ้าในถ่านไฟฉายจะถูกถา่ ยเทและไปสะสมอย่ใู น ตัวเก็บประจุ เมือ่ นาถ่านไฟฉายออกไปและนาแอมมเิ ตอร์มาวดั ก็จะ พบวา่ มีกระแสไฟฟา้ ไหลผ่าน เน่ืองจากตวั เกบ็ ประจจุ ะคอ่ ยๆ คาย พลังงานไฟฟา้ ออกส่วู งจรไฟฟ้า

2.3ไดโอด ไดโอด (diode) เป็นชิน้ ส่วนอเิ ล็กทรอนิกส์ทผี่ ลติ มาจากสารกง่ึ ตวั นา ชนิดตา่ งๆ เช่น ซลิ คิ อน เจอเมเนยี ม เป็นตน้ สามารถใช้ในการกาหนด ทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า และใชป้ ระกอบในวงจร แปลง ไฟฟา้ กระแสสลับใหก้ ลายเปน็ ไฟฟ้ากระแสตรง สญั ลกั ษณท์ ีใ่ ชเ้ ขียนแทนไดโอดแบบทวั่ ๆ ไปในวงจรไฟฟ้า คอื



การใชง้ านไดโอดนนั้ จะตอ้ งต่อไดโอดเข้า กับแหลง่ กาเนิดไฟฟ้าให้ถูกขว้ั คือ ไฟบวก ป้อนเข้าที่ขาบวก(ขาแอโนด (anode)) สว่ นไฟ ลบป้อนเขา้ ท่ขี าลบ(ขาแคโทด(cathode)) เรยี กการตอ่ ไดโอดในวงจรแบบนี้ว่า ไบอสั ตรง ในทางกลับกนั ถา้ ตอ่ ไฟลบเขา้ กับขาแอโนด และตอ่ ไฟบวกเข้ากบั ขาแคโทด จะเรียกลักษณะ ตอ่ วงจรแบบนว้ี า่ ไบอสั กลับ กระแสไฟฟา้ จะไม่ สามารถไหลผา่ นไดโอด

2.4 ทรานซสิ เตอร์ ทรานซิสเตอร์ (transistor) เป็นช้นิ ส่วนอิเล็กทรอนิกส์ท่ผี ลติ มาจากสารกึ่งตัวนา เปน็ ชน้ิ สว่ นท่มี คี วามสาคัญและถกู นามา ประกอบในวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ตา่ งๆ มากมาย

ทรานซสิ เตอร์ เป็นชนิ้ สว่ นอเิ ลก็ ทรอนิกส์ที่มขี า 3 ขา แต่ละขาเรียกช่อื แตกต่างกนั คอื ขาเบส (base : B) ขาอมิ ิตเตอร์ (emitter : E) ขาคอลแลกเตอร์ (collector : C) โดยแต่ละขากจ็ ะมีหน้าท่ีและการทางานแตกตา่ งกันออกไป

ประเภทของทรานซสิ เตอร์ โดยทว่ั ไปจะแบ่งทรานซสิ เตอร์ ออกเปน็ 2 ประเภทตามชนิดของสารทน่ี ามาผลติ คอื 1. ชนิด NPN เป็นทรานซิสเตอร์ท่ตี ้องจ่ายไฟเข้าที่ขาเบส(B) ใหม้ คี วาม ตา่ งศักยส์ ูงกว่าขาอมิ ิตเตอร์(E) ทรานซิสเตอร์จึงจะทางานได้ เขียนสัญลกั ษณ์แทนได้เป็น

2. ชนดิ PNP เปน็ ทรานซิสเตอร์ทต่ี ้องจ่ายไฟเข้าที่ขาเบส(B) ใหม้ ีความต่าง ศกั ยต์ ่ากว่าขาอมิ ติ เตอร์ ทรานซิสเตอรจ์ งึ จะทางานได้ เขียน สัญลกั ษณ์แทนไดเ้ ป็น

การทจี่ ะทาให้ทรานซสิ เตอรท์ างานได้ตอ้ งจ่ายไฟให้ทขี่ าเบส (B) ซงึ่ เปน็ ขาท่มี ีหน้าท่ีในการควบคุมกระแสไฟฟา้ ท่ีไหลจากขาคอลเลก เตอรไ์ ปสขู่ าอมิ ติ เตอร์ กล่าวคอื หากให้กระแสไหลที่ขาเบสมาก จะทา ให้กระแสไหลผา่ นขาคอลเลกเตอรไ์ ปสขู่ าอิมิตเตอร์มาก แตถ่ ้าให้ กระแสไหลทขี่ าเบสน้อย กระแสท่ไี หลผา่ นขาคอลเลกเตอร์ไปส่ขู า อมิ ิตเตอร์น้อยลงไปด้วย ดงั นน้ั ดว้ ยหลักการทางานของทรานซิสเตอร์นี้ กจ็ ะสามารถนา ทรานซิสเตอรไ์ ปประกอบในวงจรต่างๆ ได้มากมาย โดยเฉพาะในวงจรท่ี ต้องควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร

2.5 ไอซี (IC) ไอซี (IC) ยอ่ มาจาก Integrated Circuit หรืออาจเรียกวา่ แผงวงจรรวม เป็นอุปกรณท์ ี่มีการนาเอาอปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนกิ สต์ ่างๆ มาใส่ไว้ด้วยกนั ในแผงวงจร ขนาดเล็กๆ อนั หนึง่ แล้วสามารถนามาใชป้ ระกอบกับวงจรอ่นื ๆได้อย่างสะดวก เช่น ไอซเี บอร์ LM7805 ใช้รกั ษาแรงดันไฟฟ้าในวงจร ไอซีเบอร์ AT89C1051 ใช้ควบคมุ การไหลของกระแสในวงจร

3.วงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์



ก่อนท่ีจะศึกษาการตอ่ วงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ เรามาทาความรู้จักกับ สญั ลักษณท์ ใ่ี ชแ้ ทนอุปกรณอ์ เิ ลก็ ทรอนิกส์กนั ก่อน นอกจากสัญลกั ษณ์ต่างๆ ท่ใี ชใ้ นวงจรแลว้ ผูป้ ระกอบ อเิ ลก็ ทรอนิกส์จะตอ้ งรู้จกั อุปกรณท์ ีจ่ าเปน็ ทีต่ อ้ งใช้ในการประกอบ อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ ดงั นี้





มดี ปอกสายไฟ

คมี ปอกสายไฟ

คมี ปากคบี

หวั แร้งไฟฟา้

ตะก่วั บดั กรี

ไขควงวดั ไฟ

กระดาษทราย

3.1การบดั กรี การบดั กรี คือ การใชค้ วามร้อน จากหัวแรง้ หลอมตะกั่ว เพือ่ เชื่อมตอ่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์ใช้เปน็ วงจร การบัดกรีเพ่ือประกอบวงจรนน้ั อาจแบง่ ได้ 2 ลักษณะ คอื - การบดั กรีท่ีไม่ต้องใชแ้ ผงประกอบ วงจร ซ่งึ แบบนี้มกั จะทาในกรณีที่มี อุปกรณ์ในการประกอบนอ้ ย - การบดั กรีท่ตี ้องใช้แผงประกอบวงจร การบัดกรีแบบน้ีมักทาในกรณที ม่ี ี อุปกรณ์ประกอบในวงจรมาก

แผงประกอบวงจร หรอื ท่ใี ชเ้ รียกกันวา่ แผน่ ปรน้ิ ต์ เปน็ แผน่ ที่ทาหน้าทใ่ี นการยดึ อปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนกิ สต์ ่างๆ เข้าด้วยกัน โดยจะ มตี วั นาไฟฟ้าเปน็ ตัวเชื่อมขาของอปุ กรณ์ต่างๆ ทตี่ ่อกัน อาจแบง่ เป็น 2 แบบ คอื 1. แผงประกอบวงจรแบบทัว่ ไป ซึง่ แบบนเี้ ปน็ แบบท่พี บเห็นกันมาก หรอื หากลองแกะ เครอ่ื งใช้ไฟฟา้ บางชนิดดูก็จะพบแผงประกอบ วงจรแบบนี้เสมอๆ 2. แผงประกอบวงจรอเนกประสงค์ ซ่งึ เป็น แบบทน่ี ิยมใชม้ ากในห้องทดลองอิเล็กทรอนกิ ส์ เพราะผใู้ ชส้ ามารถปรับเปลี่ยนรปู แบบการตอ่ วงจรไดต้ ามต้องการโดยสะดวก

โดยทัว่ ไปการบัดกรีนั้นเป็นงานทีอ่ าศยั ทักษะและความชานาญ เป็นหลกั ผู้ทไ่ี ดท้ าการบดั กรีบ่อยๆ จะเกิดทักษะท่ที าให้งานบัดกรีนนั้ สาเร็จและสวยงามได้อย่างไม่ยาก ซงึ่ อาจสรุปวิธกี ารกว้างๆ ดงั น้ี 1.จดั อุปกรณอ์ เิ ลก็ ทรอนิกส์และเคร่ืองมือท่ีใช้ในการบัดกรีใหค้ รบ ก่อนลงมือทา รวมทั้งตรวจสอบสภาพอปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนิกสใ์ หด้ กี ่อนทาการ บดั กรี เพือ่ ท่จี ะได้ไม่เสียเวลามาแก้ไขภายหลงั 2.นาอุปกรณอ์ ิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มาเสยี บลงในแผงประกอบวงจร ตามแผนผงั วงจรท่อี อกแบบไว้ อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์บางชนิดขณะทางาน จะมีความร้อนออกมา เช่น ทรานซิสเตอร์ เป็นต้น ดงั น้ันจึงไมค่ วรเสียบขา ของอุปกรณล์ ึกจนตวั อปุ กรณ์ตดิ กบั แผงประกอบวงจร 3.ทาความสะอาดจุดทีจ่ ะบดั กรใี ห้สะอาด โดยอาจใชป้ ลายมีดหรอื กระดาษทรายขูดออก ใหบ้ รเิ วณนนั้ สะอาดปราศจากฝนุ่ และคราบน้ามัน

4. เตรยี มหัวแร้ง โดยเสยี บปลั๊กทงิ้ ไว้ให้หัวแรง้ รอ้ นพอสมควร จากนั้นนาปลายหัวแรง้ มาจี้ท่ีจุดบดั กรีนานประมาณ 2-4 วนิ าที ตามขนาด ของจดุ ทีจ่ ะบัดกรี เพื่อใหข้ าโลหะของอุปกรณเ์ กิดความร้อน ขอ้ สาคญั คอื อย่าจ้ีนานเกินไป เพราะอาจทาให้อปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนกิ ส์บางชนิดเสยี หายได้ โดยเฉพาะอปุ กรณป์ ระเภทไดโอด ทรานซิสเตอร์ และไอซี 5.นาตะกั่วมาจ้ที ีจ่ ุดบดั กรีทันที จนตะก่ัวบัดกรีละลายประสานขา อปุ กรณเ์ ข้ากบั แผงประกอบวงจร โดยแช่หัวแรง้ ไว้ราว 2 วินาทีก่อนนา ออก งานบัดกรีทีด่ ีสีของตะกั่วจะดูแวววาว แตห่ ากพบว่าสีของตะกัว่ ท่ีจดุ บดั กรีมสี ีขุ่น ควรทาการบดั กรีใหม่ เพราะจะทาให้วงจรไมแ่ ขง็ แรง และ อาจเกิดความเสยี หายขณะใช้งานไดง้ ่าย

3.2 ชุดอปุ กรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์อย่างงา่ ย ในปจั จุบนั มีชดุ อิเล็กทรอนิกส์ อย่างงา่ ย หรือที่เรยี กกันว่า ชุดคติ (KIT) ขายอยู่ในท้องตลาดอยา่ งมากมาย ชุดคติ เหลา่ นเ้ี หมาะสมสาหรับผูท้ ต่ี ้องการเรยี นรู้ อิเล็กทรอนิกส์ขน้ั ต้น มีประโยชนม์ ากใน การท่ีจะฝึกต่อวงจรและทาความรจู้ ักกับ อุปกรณอ์ เิ ล็กทรอนกิ ส์ เน่ืองจากชดุ คิต อย่างงา่ ยมีราคาถูกและสามารถตอ่ เป็น วงจรทใ่ี ชง้ านไดจ้ ริง