ใบความรู้6

51 วงจรไฟฟา้ จะประกอบด้วยส่วนของไฟฟ้า 3 สว่ น คอื แรงดนั ไฟฟา้ กระแสไฟฟา้ และความตา้ นทาน ไฟฟา้ อปุ กรณ์ท่ีให้แรงดนั ไฟฟา้ คอื แหล่งจา่ ยไฟฟ้า สว่ นของวงจรทจี่ ะนาํ กระแสไฟไหลในวงจร คือ สายไฟ และ สว่ นของวงจรทตี่ ้านการไหลของกระแส คอื เคร่ืองใช้ไฟฟา้ หรือทีเ่ รียกวา่ โหลด โดยที่นักศึกษาจะตอ้ งนําแนวหลัก ปรชั ญาของเศรษฐกจิ พอเพยี งมาใช้ในการประกอบวงจร โดยเลอื กใช้โหลดหรอื อุปกรณ์ไฟฟ้าทเ่ี หมาะสม ซง่ึ ถอื เป็น การรบั ผิดชอบต่อเศรษฐกิจและสงั คมโดยรวม อนั จะส่งผลให้ชีวิตความเปน็ อยู่มีความย่ังยืนตอ่ ไป โหลดของวงจรทใ่ี ช้ในการประกอบเป็นวงจรไฟฟา้ ประกอบด้วย ดังนี้ เซลล์ไฟฟ้า คือ ตน้ กําเนิดแรงเคล่ือนไฟฟา้ ทีใ่ ช้ปฏกิ ิริยาทางเคมี อาทเิ ชน่ แบตเตอรี่ ถา่ นไฟฟ้า ถ่านไฟฉายชนดิ พิเศษและแบตเตอร่ีชนิดพิเศษ ตวั ต้านทาน คือ อปุ กรณ์ทที่ าํ หน้าท่ีตา้ นทานการไหลของกระแสไฟฟา้ มหี นว่ ยเป็นโอห์ม () คา่ ความต้านทานอยู่ในช่วง 100  ถงึ 100M ลกั ษณะของตวั ตา้ นทานแบ่งตามการใชง้ าน สามารถแบง่ ออกได้ 3 ชนดิ คือ 1. ตวั ต้านทานคา่ คงที่ 2. ตวั ต้านทานปรบั ค่าได้ 3. ตัวต้านทานเลอื กคา่ ได้ ไดโอดเปล่งแสง (LED : Light Emitting Diode) เป็นไดโอดชนิดพิเศษท่สี ามารถเปล่งแสง ออกมาด้วยความถท่ี ่ีสายตามนุษยส์ ามารถมองเหน็ ได้ ซงึ่ แอลอีดี จะใหแ้ สงสวา่ งไดก้ ็ต่อเมื่อ มกี ระแสไฟฟา้ ไหล ถกู ข้วั ขัว้ แอโนดต่อกับกระแสบวก ข้วั คาโถดต่อกับกระแสลบโดยท่วั ไปขั้วคาโถดจะมรี อยบาก หลักการเปล่งแสง ของ LED อยทู่ กี่ ารเปล่ยี นระดับพลงั งานของอิเล็กตรอนอิสระไปส่โู ฮลในสารพี การนําแอลอดี ีไปใช้งาน จะต้องมี ตัวต้านทานค่าเหมาะสมตอ่ อนกุ รมดว้ ยเสมอ เพือ่ รักษาแรงดนั คร่อม LED รีเลย์ เป็นอุปกรณ์ทําหนา้ ที่เป็นสวทิ ช์ โดยมหี ลกั การทาํ งาน คล้ายกับ ขดลวดแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ หรอื โซลินอยด์ (solenoid) รเี ลย์ใช้ในการควบคุมวงจร ไฟฟ้าได้อย่างหลากหลาย หากมกี ระแสตาํ่ ไหลผา่ นขดลวด จะเกดิ อาํ นาจแม่เหลก็ ข้ึน ทาํ ให้เหลก็ ออ่ นถูกดูดเพื่อดนั สวิทชใ์ ห้แตะกันได้ หลอดไฟ เปน็ อปุ กรณส์ อ่ งสวา่ งทีท่ าํ หนา้ ทเ่ี ปลยี่ นพลงั งานจากพลังงานไฟฟา้ เป็นพลงั งาน ซ่ึงมี คา่ กําลังวัตตแ์ ตกตา่ งกนั ตง้ั แต่ 1-100 วตั ต์ หลอดไฟมหี ลายชนดิ อาทิเช่น หลอดไส้ หลอดฟลอู อเรสเซนต์ หลอดประหยดั พลังงาน แต่หลอดไฟที่ใชก้ บั แรงดันไฟฟา้ กระแสตรง จะมกี าํ ลงั วตั ตไ์ มม่ าก มอเตอร์ คอื เคร่ืองกลไฟฟา้ ท่เี ปล่ียนพลังงานไฟฟ้าใหเ้ ป็นพลงั งานกล มอเตอร์ สามารถแบง่ ออก เปน็ 2 ประเภทใหญๆ่ คือ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor) และมอเตอร์ ไฟฟา้ กระแสสลบั (AC Motor) มอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง ( DC Motor ) จะใช้ในงานในดา้ นการขับเคล่ือนในแบบตา่ งๆ ทมี่ ี อตั รา เร็วไมส่ ูงมากนัก เนื่องจากมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรงนั้น มแี รงบิดเริ่มตน้ ทสี่ ูง (Starting Torque) สามารถ ควบคมุ อตั ราเรว็ ได้คอ่ นขา้ งง่าย แต่มีข้อเสีย คือ มโี ครงสรา้ งทค่ี ่อนข้างซบั ซ้อนมากจึงจาํ ไมเ่ หมาะที่จะใชใ้ นงานทีม่ ี อตั รา เร็วค่อนสูงมาก ๆ

52 โครงสร้างของมอเตอร์ไฟฟา้ กระแสตรง (D.C. Motor) ประกอบดว้ ย 2 ส่วนหลัก ๆ คือ ส่วนท่ี อย่กู ับที่ และ ส่วนท่ีเคล่อื นท่ี 1. สว่ นทอ่ี ยู่กับทห่ี รอื ทีเ่ รียกว่าสเตเตอร์ (Stator) ประกอบด้วย 1.1 เฟรมหรือโยค (Frame Or Yoke) โครงสรา้ งภายนอก จะเห็นเป็นตวั มอเตอร์ จะ ทาํ หน้าทีเ่ ป็นเสน้ ทางเดินของสนามแรงแมเ่ หล็กจากขวั้ เหนอื ไปขวั้ ใตใ้ หค้ รบวงจร และเป็นทยี่ ดึ ส่วนตา่ ง ๆ ให้ แขง็ แรง ทาํ ดว้ ยเหลก็ หล่อหรอื เหล็กแผน่ หนาม้วนเปน็ รูปทรงกระบอก 1.2 ขวั้ แม่เหล็ก (Pole) จะประกอบดว้ ย 2 สว่ น คอื แกนขั้วแม่เหล็ก สว่ นน้จี ะตดิ อยู่ กับเฟรมและขดลวดสนามแมเ่ หลก็ (Field coil) ท่ีพันรอบ ๆ แกนขั้วแมเ่ หล็ก 2. ส่วนท่เี คล่ือนทหี่ รือโรเตอร์ (rotor) จะมขี ดลวดอารเ์ มเจอร์(Armature Winding) ทพ่ี ัน อยบู่ นแกนเหลก็ อารเ์ ม เจอร์ (Armature core) และมคี อมมิวเตเตอร์ยึดติด อย่ทู ีป่ ลายของขดลวดอาร์เจอร์ ตวั โรเตอร์(rotor) ประกอบ ดว้ ย 4 สว่ นดว้ ยกัน คอื - แกนเพลา (Shaft) เปน็ ตวั สาํ หรบั ยืดคอมมิวเตเตอรแ์ ละยึดแกนเหลก็ อารม์ าเจอร์ (Arma ture Croe) ประกอบเปน็ ตวั โรเตอร์แกนเพลานี้จะวางอยู่บนแบริ่ง เพือ่ บงั คับ ใหห้ มนุ อยูใ่ นแนวน่ิงไมม่ ีการ สน่ั สะเทือนได้ - แกนเหลก็ อารม์ าเจอร์ (Armature Core) ทาํ ดว้ ยแผน่ เหลก็ บางอาบฉนวน (Laminated Sheet Steel)เป็นที่สาํ หรับพันขดลวดอาร์มาเจอรซ์ ึ่งสร้างแรงบิด (Torque) - คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) จะทาํ ด้วยทองแดง ออกแบบเป็นซี่ แตล่ ะซม่ี ี ฉนวนไมกา้ (mica) ค่นั ระหว่างซ่ขี องคอมมิวเตเตอร์ ส่วนหวั ซ่ีของคอมมิวเตเตอร์ จะมีรอ่ งสาํ หรบั ใสป่ ลายสาย ของขดลวดอาร์มาเจอร์ ตัวคอมมวิ เตเตอรน์ ้ี อัดแน่นตดิ กบั แกนเพลา เปน็ รปู กลม ทรงกระบอก มีหนา้ ท่สี มั ผสั กบั แปรงถา่ น (Carbon Brushes) เพื่อรับกระแสจากสายปอ้ นเข้าไปยงั ขดลวดอารม์ าเจอรพ์ ่ือสรา้ งเสน้ แรงแมเ่ หลก็ อกี สว่ นหนงึ่ ใหเ้ กิดการหักล้างและเสริมกนั กบั เส้นแรงแมเ่ หลก็ อกี สว่ น ซึง่ เกดิ จากขดลวดขั้วแมเ่ หล็ก เรียกวา่ ปฏิกิริยา มอเตอร์ (Motor action) - ขดลวดอารม์ าเจอร(์ Armature Winding) เป็นขดลวดพนั อยู่ในร่องสลอท (Slot) ของแกน อารม์ าเจอร์ ขนาดของขดลวด จะเลก็ หรือใหญ่ แต่จาํ นวนรอบจะมากหรอื นอ้ ยน้ันข้ึนอยู่กบั การออกแบบ ของตวั โรเตอร์ชนดิ น้นั ๆ เพอ่ื ท่จี ะให้เหมาะสมกับงานตา่ งๆ ท่ตี ้องการ การบดั กรอี ุปกรณเ์ ขา้ กบั แผ่นวงจร การบรรจอุ ปุ กรณล์ งบนแผ่นวงจรพิมพ์ ควรเลือกลงอปุ กรณท์ ่เี ตย้ี ที่สดุ กอ่ น เชน่ ตวั ตา้ นทาน ไดโอด หลงั จากน้ันจงึ ลงอุปกรณ์ทีม่ ขี นาดใหญ่ เช่น ตวั เก็บประจุ ซอ็ กเกต็ ไอซี และสดุ ทา้ ยควรเปน็ ทรานซิสเตอร์และไอซี 1. ใสอ่ ปุ กรณแ์ ละดันใหต้ ิดราบอย่บู นแผน่ วงจร 2. ดัดขาอุปกรณ์ให้ถ่างออกเลก็ น้อยเพอื่ ไมใ่ หอ้ ุปกรณ์หลดุ จากแผ่นวงจร 3. หงายแผน่ วงจรใหด้ า้ นทีม่ อี ปุ กรณ์ควาํ่ ลง สาํ หรบั อปุ กรณท์ ่มี ขี ายาว ใหต้ ดั ปลายขาออกเหลือความ ยาวเหนอื แผ่นวงจรประมาณ 1/8” ไม่ต้องตดั ขาสําหรับอุปกรณจ์ าํ พวกไอซี เนือ่ งจากมคี วามยาวที่เหมาะสมอยูแ่ ลว้ 4. วางปลายหวั แร้งทรี่ ้อนพอเหมาะ พรอ้ มตะก่วั บดั กรลี งบน ลายวงจรบริเวณท่ตี อ้ งการ โดยจะตอ้ ง สัมผสั ทง้ั ขาของอุปกรณแ์ ละลายวงจรดว้ ยพร้อมๆ กนั 5. ให้ตะกั่วบัดกรีไหลลงบนลายวงจรและขาของอุปกรณ์ 6. ทันทีท่ีเห็นตะก่วั เคลือบส่วนท่เี ป็นลายวงจรและขาอุปกรณแ์ ลว้ ให้ยกหวั แรง้ และตะกว่ั บัดกรอี อก 7. ตรวจสอบลักษณะรอยบดั กรี จะเปน็ รปู กรวยควาํ่ ขน้ึ มาตามขาอปุ กรณ์ มผี ิวเป็นเงาสตี ะก่ัว ไม่มี ช่องว่างระหว่างตะกว่ั และขาอุปกรณ์ หรือไม่มตี ะกว่ั มากเกินไปจนข้ามลายวงจรขา้ งเคียง

53 วธิ กี ารบดั กรวี งจรไฟฟา้ (แปลจาก http://www.epemag.wimborne.co.uk) การบัดกรวี งจรไฟฟา้ เปน็ ขน้ั ตอนท่ลี ะเอียดอ่อน ต้องอาศยั ทักษะจากการฝกึ ฝน จงจาํ ไวเ้ สมอวา่ การ บัดกรที ี่มีประสิทธิภาพ จะชว่ ยใหว้ งจรอเิ ลก็ ทรอนิกสส์ ามารถทํางานได้อยา่ งดีและคงทนด้วยเชน่ กนั การบดั กรที ี่ ไมด่ ีจะเป็นการเพม่ิ คา่ ใชจ้ ่ายในการทํางาน และเกิดขอ้ บกพร่องในวงจรได้ การสร้างวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์เป็นงาน อดิเรกนัน้ การบดั กรที ่ไี ม่ดี มกั เปน็ สาเหตุหลักที่ทาํ ใหว้ งจรไม่ทาํ งาน ภาพด้านล่าง แสดงขั้นตอนการสรา้ งจุดบัดกรที ส่ี มบูรณบ์ นแผ่นวงจร (PCB) ควรเลอื กใช้แผน่ วงจร และอุปกรณ์ทใี่ หมแ่ ละสะอาด หา้ มใช้อุปกรณท์ ี่เก่าหรือสกปรก เนอ่ื งจากจะทาํ ให้บดั กรยี ากและอาจจะไม่สาํ เรจ็ ได้ 1. การทําความสะอาดปลายหวั แร้ง โดยใช้ฟองนา้ํ ทเ่ี ปียก หวั แรง้ ในภาพ รนุ่ Ungar Concept 2100 Soldering Station รูปที่ 6_1 แสดงการทําความสะอาด 2. ผลิตภัณฑ์บางอยา่ งช่วยใหห้ ัวแรง้ สะอาด เช่น ดบี กุ ทําความสะอาดปลายหัวแร้ง ของ บ.Multicore (TTC) รปู ที่ 6_2 แสดงดบี ุกทําความสะอาด 3. การใส่อปุ กรณแ์ ละถา่ งขาอปุ กรณ์ เพ่ือไม่ใหห้ ลดุ ออกขณะหงายแผ่นวงจรเพื่อทาํ การบัดกรอี ปุ กรณ์

54 รปู ท่ี 6_3 แสดงการใส่อุปกรณแ์ ละถ่างขาอุปกรณ์ 4. วิธีที่ดีและมปี ระโยชน์ ควรจะตดั ปลายขาอุปกรณ์ให้มคี วามยาวพอประมาณ เพ่ือสะดวกในการ บดั กรี และปอ้ งกันไม่ใหเ้ กิดความเสียหายแก่ลายวงจรทองแดงเน่ืองจากแรงกดได้ รปู ที่ 6_4 แสดงการใส่อปุ กรณท์ ดี่ ี 5. วางปลายหวั แร้งทท่ี าํ ความสะอาดแล้ว ลงระหว่างลายทองแดงและขาของอปุ กรณ์ เพื่อเปน็ การให้ ความรอ้ น แกท่ ้งั สองส่วนไปพร้อมกนั รปู ที่ 6_5 แสดงการวางปลายหวั แร้ง 6. ใหค้ วามร้อนตอ่ เนือ่ งขณะท่ีใส่ตะกว่ั บัดกรี ไม่เกนิ 3 มิลลิเมตร นาํ หัวแร้งออกทนั ทีและปลอ่ ยใหร้ อย บัดกรีเยน็ เองตามธรรมชาติ

55 รปู ที่ 6_6 แสดงการใส่ตะกว่ั บัดกรี 7. ใช้เวลาเพยี ง 1-2วินาที จะไดร้ อยบัดกรีทสี่ มบูรณ์แบบ ซึง่ จะมีรูปรา่ งสวยงามและเปน็ เงางาม ตรวจสอบทุกข้ันตอนตามแนวทางที่ให้ไว้ เพ่ือแก้ปัญหาในขัน้ ต่างๆ รูปท่ี 6_7 แสดงการบดั กรที ี่สมบูรณ์ 8. ตวั อยา่ งของรอยบัดกรที ่ี \"แห้ง\" เกินไป เกดิ การไหลเลอะด้านข้าง และไม่ไดร้ ูปรา่ งเปน็ ทรงท่ีสวยงาม รอบขาอุปกรณ รูปท่ี 6_8 แสดงตวั อยา่ งของรอยบดั กรที ี่ \"แห้ง\" เกนิ ไป 9. แก้ไขรอยบัดกรี ทาํ ไดโ้ ดยใช้ \"ตาขา่ ยบัดกร\"ี เป็นอุปกรณร์ าคาถูกและมีประสทิ ธิภาพมาก ระวงั อยา่ ให้ความร้อนมากเกิน ไปแกแ่ ผน่ วงจร อีกวธิ หี น่งึ คอื ใชท้ ด่ี ดู ตะก่ัว

56 รปู ที่ 6_9 แสดงการแก้ไขรอยบดั กรี การร้ือถอดอุปกรณ์ สาเหตุทต่ี ้องมกี ารรือ้ ถอดอุปกรณ์ เชน่ ลงอปุ กรณผ์ ิด อปุ กรณ์เกดิ ความเสียหาย ซ่ึงการร้อื ถอด อุปกรณ์นนั้ ไมค่ วรใช้หวั แรง้ เพยี งอยา่ งเดยี ว เพราะอาจจะทาํ ใหล้ ายวงจรหรอื แผน่ วงจรพมิ พเ์ กิดความเสยี หายได้ ควรใช้ทีด่ ดู ตะก่ัวชว่ ย โดยดูดเอาตะกั่วท่เี ชื่อมรอยตอ่ ออกก่อน วธิ ีการดูดตะก่ัว คอื เตรยี มทดี่ ูดตะกัว่ ให้พร้อม แล้วนําปลายทด่ี ดู ตะก่วั จ้ีให้ใกลร้ อยต่อทส่ี ดุ หลงั จากนัน้ ให้ใช้หัวแรง้ อุน่ รอยตอ่ ทตี่ อ้ งการ เมื่อตะกว่ั เริ่มละลายก็ใหก้ ดทด่ี ูดตะกว่ั ทันที