วงจรอิเล็กทรอนิกส์และการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์

อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น อิเล็กทรอนิกส์ (Electronics) หมายถึง การควบคุมหรือออกแบบการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ซึ่งมีชิ้นส่วน หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนประกอบของวงจร ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า ตัวต้านทาน (Resistor) ตัวต้านทานเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ที่มีสมบัติในการต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปแบ่งเป็น 3 ประเภท ได้แก่ 1) ตัวต้านทานคงที่ Fixed Value Resistor เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานของการไหลของกระแสไฟฟ้าคงที่ สามารถอ่านค่าความต้านทานได้จากแถบสีที่คาดอยู่บนตัวความต้านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม Ω สัญลักษณ์ในวงจรคือ 2) ตัวต้านทานที่เปลี่ยนค่าได้ Variable Value Resistor เป็นตัวต้านทานที่เมื่อหมุนแกนของตัวต้านทาน แล้วค่าความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงไป นิยมใช้ในการควบคุมค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การเพิ่ม – ลดเสียงในวิทยุหรือโทรทัศน์ เป็นต้น สัญลักษณ์ในวงจรคือ 3) ตัวต้านทานไวแสง หรือ แอลดีอาร์ ; LDR ย่อมาจาก Light Dependent Resistor เป็นตัวต้านทานปรับค่าได้ โดยค่าความต้านทาน ขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่ตกกระทบ ถ้าแสงที่ตกกระทบมีปริมาณมาก LDRจะมีค่าความต้านทานต่ำ สัญลักษณ์ในวงจรคือ 4) ตัวต้านทานไวความร้อน (Thermistor)เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ ใช้เป็นอุปกรณ์ในเครื่องเตือนอัคคีภัย ตู้อบอาหาร สัญลักษณ์ในวงจรคือ  การอ่านค่า ตัวเก็บประจุ (Capacitor) ตัวเก็บประจุ (Capacitor)เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่สะสมประจุไฟฟ้า หรือคายประจุไฟฟ้าให้กับวงจร หรืออุปกรณ์อื่นๆ ตัวเก็บประจุโดยทั่วไปแบ่งเป็น 3แบบ ตามฉนวนที่ใช้ ได้แก่ 1) ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก(Ceramic Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้เซรามิกกั้นระหว่างแผ่นตัวนำไฟฟ้า จะต่อขาใดเข้ากับขั้วบวกหรือขั้วลบก็ได้ ส่วนใหญ่ใช้กับแรงเคลื่อนไฟฟ้าประมาณ50- 20000 โวลต์ 2) ตัวเก็บประจุชนิดน้ำยา(Electrolyte Capacitor) เป็นตัวเก็บประจุที่ใช้สารละลายอิเล็กโทรไลต์กั้น และมีฉนวนบางๆของสารประกอบออกไซด์ เกาะอยู่บนแผ่นอลูมิเนียมบางๆ เป็นตัวเก็บประจุชนิดมีขั้ว เมื่อนำไปต่อกับวงจร ต้องต่อขั้วให้ถูกต้อง 3) ตัวเก็บประจุชนิดไมลาร์(Mylar Capacitor) มีความทนทานสูง ทนต่อน้ำและความชื้น และค่าความจุไม่เปลี่ยนค่าตามสภาพความชื้น สัญลักษณ์ในวงจรของตัวเก็บประจุคือ หรือ วงจรตัวเก็บประจุ (Capaciter Circuit) วงจรตัวเก็บประจุ คือการต่อตัวเก็บประจุแต่ละตัวร่วมกัน โดยจัดในรูปแบวงจร สามารถจัดวงจรตัวเก็บประจุได้ 3 แบบ คือวงจรอนุกรม วงจรขนาน และวงจรผสม วงจรตัวเก็บประจุแต่ละชนิดมีคุณสมบัติของวงจรแตกต่างกันไปดังนี้ วงจรตัวเก็บประจุแบบอนุกรม เป็นการนำตัวเก็บประจุแต่ละตัวมาต่อเรียงลำดับกันไป ชนิดหัวต่อท้ายเป็นลำดับไปเรื่อยๆ การต่อตัวเก็บประจุแบบนี้ มีผลให้ฉนวนของตัวเก็บประจุมีความหนามากขึ้น แผ่นโลหะตัวนำ 2 แผ่นหัวท้ายของตัวเก็บประจุรวมห่างกัน มีผลให้ค่าความจุรวมของตัวเก็บประจุลดลง วงจรตัวเก็บประจุแบบขนาน เป็นการนำตัวเก็บประจุแต่ละตัวมาต่อคร่อมขนานกันทุกตัว มีจุดต่อร่วมกัน 2จุด การต่อตัวเก็บประจุแบบนี้ เป็นการเพิ่มพื้นที่ของแผ่นโลหะตัวนำในตัวเก็บประจุรวมทำให้ค่าความจุของตัวเก็บประจุรวมเพิ่มขึ้น วงจรตัวเก็บประจุแบบผสม เป็นการต่อตัวเก็บประจุร่วมกันระหว่างการต่อแบบอนุกรมและการต่อแบบขนาน การต่อตัวเก็บประจุแบบผสมไม่มีมาตรฐานแน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะการต่อวงจรที่ต้องการ ค่าความจุของตัวเก็บประจุจะมีหน่วยเป็น ฟารัด ( Farad ) ใช้ตัวอักษรย่อคือF แต่ตัวเก็บประจุที่ใช้กันทั่วไปมักมี หน่วยเป็นไมโครฟารัด ( µ F ) ซึ่ง1 F มีค่าเท่ากับ 10 6 µ F ไดโอด (Diode) ไดโอด (Diode) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลได้ทางเดียว ทำจากสารกึ่งตัวนำ แบ่งเป็น 2 ชนิด ดังนี้ 1) ไดโอดธรรมดา(Normal Diode) ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าให้ไหลทางเดียว ทำจากสารกึ่งตัวนำมีขั้วคือ ขั้วแอโนด และแคโทด สัญลักษณ์ในวงจรคือ 2) ไดโอดเปล่งแสง(Light Emitting Diode; LED) สามารถเปล่งแสงออกมาได้ เมื่อได้รับกระแสไฟฟ้า ทำหน้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า ให้เป็นพลังงานแสง แสงที่เปล่งออกมามีหลายสี ขึ้นกับชนิดของสารกึ่งตัวนำที่ผลิต สัญลักษณ์ในวงจรคือ ประโยชน์ของไดโอด ประโยชน์ของไดโอด 1)ไดโอดธรรมดา ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าให้ไหลไปทิศทางเดียว หากต่อวงจรผิด กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลได้ จึงช่วยป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ให้ถูกทำลายจากกระแสไฟฟ้า 2)ไดโอดเปล่งแสง ใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆที่มีตัวเลขและตัวหนังสือเรืองแสง เช่น วิทยุเทป หน้าปัดนาฬิกา เครื่องคิดเลข จอคอมพิวเตอร์ วงจรไดโอด การต่อไดโอด ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ ซึ่งจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางเดียว ถ้าต่อไดโอดกลับทางกระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลได วงจรของไดโอดเปล่งแสง ไดโอดเปล่งแสง (LED) จะเปล่งแสงออกมาเมื่อมีความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สูงกว่า2 โวลต์ แต่ไม่เกิน 6 โวลต์ เพราะถ้าต่อกับความต่างศักย์ไฟฟ้าที่สูงกว่า 6 โวลต์ ไดโอดเปล่งแสงจะเสียหาย ดังนั้นในวงจรจะต้องต่อตัวต้านทานไวด้วย เพื่อป้องกันไดโอดเสียหาย ทรานซิสเตอร์(Transistor) ทรานซิสเตอร์ (Transistor) ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ ทรานซิสเตอร์แต่ละชนิดจะมี 3 ขา ได้แก่ 1. ขาเบส ( Base : B ) 2. ขาอิมิตเตอร์ ( Emitter : E ) 3. ขาคอลเล็กเตอร์ ( Collector : C ) หากแบ่งประเภทของทรานซิสเตอร์ตามโครงสร้างของสารที่นำมาใช้จะแบ่งได้ 2แบบ คือ 1) ทรานซิสเตอร์ชนิด พีเอ็นพี ( PNP ) เป็นทรานซิสเตอร์ที่จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์ต่ำกว่าขาอิมิตเตอร ์ สัญลักษณ์ในวงจรคือ 2) ทรานซิสเตอร์ชนิด เอ็นพีเอ็น ( NPN ) เป็นทรานซิสเตอร์ที่จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์สูงกว่าขาอิมิตเตอร์ สัญลักษณ์ในวงจรคือ ประโยชน์ของทรานซิสเตอร์ 1) เป็นวงจรขยายในเครื่องรับวิทยุ โทรทัศน์ 2) เป็นสวิตซ์ปิด-เปิด ควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้า (โดยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านหรือไม่ผ่านเข้าขาเบส) วงจรทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้ต้องจ่ายไฟให้ที่ขาเบส (B) ซึ่งเป็นขาที่มีหน้าที่ในการควบคุมกระแสไฟฟ้าที่จะไหลจากขาคอลเลกเตอร์(C)ไปสู่ขาอิมิตเตอร์(E) หากให้กระแสไหลที่ขาเบสมาก จะทำให้กระแสไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์มาก ถ้าให้กระแสไหลที่ขาเบสน้อย กระแสที่จะไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์น้อย ด้วยหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้ กสามารถนำทรานซิสเตอร์ไปประกอบในวงจรต่างๆ ได้มากโดยเฉพาะในวงจร ที่ต้องการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ซิลิคอนชิป (Silicon Chip) ไอซี หรือซิลิคอนชิป เป็นแผงวงจรรวมที่นำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดต่างๆ มาใส่ไว้ด้วยกันในแผงวงจรขนาดเล็ก ผลิตโดยการลดขนาดของทรานซิสเตอร์ให้มีขนาดเล็กลงมากจนเหลือเพียงจุดเล็กๆเท่านั้น แต่มีประสิทธิภาพมากกว่าทรานซิสเตอร์ ประโยชน์ของซิลิคอนชิป 1)ใช้สำหรับบันทึกข้อมูล เช่น บัตรถอนเงิน (ATM) บัตรโทรทัศท์ โทรศัพท์มือถือ เป็นต้น 2)ใช้สำหรับการบันทึกข้อมูลและสั่งงาน ซิลิคอนชิปประเภทนี้จะถูกบรรจุในวงจรของเครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์ที่มีปุ่ม หรือโปรแกรมควบคุมการทำงานของเครื่อง เช่น เครื่องซักผ้าอัตโนมัติ เครื่องเล่นซีดี ไมโครเวฟ หรือในการแพทย์ ได้นำซิลิคอนชิปประเภทนี้บรรจุในเครื่องกระตุ้นหัวใจเทียม เพื่อไปกระตุ้นหัวใจผู้ป่วยให้มีอัตราการเต้นของหัวใจคงที่ 3)ใช้สำหรับการบันทึกข้อมูลและประมวลผล ซิลิคอนชิปประเภทนี้ช่วยในการเก็บข้อมูล และเรียกดูข้อมูลเหล่านั้นได้อย่างรวดเร็ว เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ กล้องถ่ายรูปดิจิตอล เป็นต้น การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์ ในการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เราควรจะเข้าใจการทำงานทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อช่วยให้เข้าใจการทำงานของเครื่องมือ เครื่องใช้ต่างๆ มากขึ้น และสามารถนำมาพัฒนาคุณภาพของอุปกรณ์ร่วมต่างๆ ให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ควรศึกษา ได้แก่ 1. การต่อวงจรตัวต้านทาน ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์การต่อตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ ต้องต่อวงจรแบบอนุกรม เพราะตัวต้านทานชนิดนี้สามามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ให้ไหลมากหรือน้อยตามต้องการได้ รูปแสดงการต่อวงจรตัวต้านทาน 2. การต่อวงจรไดโอดเปล่งแสง การต่อไดโอดเปล่งแสงในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จะต้องต่อตัวต้านทานไว้ในวงจรด้วย เนื่องจากกระแสไฟฟ้าเล็กน้อยก็ทำให้ไดโอดเปล่งแสงทำงานได้ ดังนั้นจึงต้องต่อตัวต้านทานไว้ในวงจรด้วยเพื่อลดปริมาณกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านไดโอดในปริมาณที่พอเหมาะ รูปแสดงการต่อไดโอดเปล่งแปลง 3. การต่อวงจรทรานซิสเตอร์ การที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์ ทำงานได้ต้องจ่ายไฟให้ที่ขาเบส (B) ซึ่งเป็นขาที่มีหน้าที่ในการควบคุมกระแสไฟฟ้าที่จะไหลจากขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์ กล่าวคือหากให้กระแสไหลที่ขาเบสมาก จะทำให้กระแสไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์มาก แต่ถ้าให้กระแสไหลที่ขาเบสน้อย กระแสที่จะไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์น้อยลงไปด้วย ดังนั้นด้วยหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้ ก็จะสามารถนำทรานซิสเตอร์ไปประกอบในวงจรต่างๆ ได้มากมาย โดยเฉพาะในวงจรที่ต้องการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร รูปแสดงทรานซิสเตอร์ การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์ในชีวิตประจำวัน ต้องรู้จักเครื่องมือที่จะใช้เป็นอย่างดีและรู้วิธีการบัดกรี เช่น การใช้หัวแร้ง การใช้ตะกั่วบัดกรี ตลอดจนเทคนิคต่างๆ ที่ใช้ในการบัดกรีด้วยเพื่อไม่ให้เกิดการผิดพลาดในการต่อวงจร ตารางแสดงอุปกรณ์ที่จำเป็นในการต่อวงจร อุปกรณ์ การใช้งาน 1. มีดปอกสายไฟ 2. คีมปอกสายไฟหรือคีมตัดสายไฟ 3. ไขควงตรวจสอบไฟฟ้า 4. ปากคีบ 5. คีมปากจระเข้ 6. หัวแร้งไฟฟ้า 7. ค้อน 8. ตะกั่วบัดกรี 9. กระดาษทราย 10. ตะไบแบน - ใช้ปอกฉนวนออกจากสายไฟ - ใช้ปอกฉนวนออกจากสายไฟได้ โดยออกแรงเพียงเล็กน้อย ถ้าออกแรงมากจะใช้ตัดสายไฟได้ - ใช้ตรวจสอบกระแสไฟฟ้าในวงจร ถ้ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน หลอดนีออนในด้ามไขควงจะสว่าง - ใช้จับอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็ก - ใช้จับอุปกรณ์ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เพื่อดึงหรืองออุปกรณ์ - ใช้ให้ความร้อนเพื่อทำให้ตะกั่วบัดกรีหลอมเหลว ในการเชื่อมวงจรอิเล็กทรอนิกส์ - ใช้ทุบหรือเคาะวัสดุเพื่อให้ผิวเรียบก่อนนำมาบัดกรี - ใช้ในการเชื่อมต่อวงจรต่างๆ เข้าด้วยกัน - ใช้ทำความสะอาดผิวโลหะหรือชิ้นงาน - ใช้ขัดหรือลบผิวของโลหะให้เรียบ - การออกแบบวงจรไฟฟ้าต้องคำนึงถึงความปลอดภัยสำคัญที่สุด