อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

Electronic(อิเล็กทรอนิกส์)

สวัสดีครับน้องๆ พบกับพี่เป็ดแก่กันอีกครั้งนะครับ วันนี้พี่จะมาสอนน้องๆ ให้รุ้จักอุปกรณ์ที่เรียกว่า อิเล็กทรอนิกส์ แล้วไอ้ อิเล็กทรอนิกส์นี่มันสำคัญอย่างไร แน่นอนครับมันต้องเกี่ยวกับการสร้างหุ่นยนต์อย่างแน่นอน ไม่งั้นพี่ไม่นำมาฝากน้องๆกันแน่นอนครับผม

อย่างที่พี่เคยบอกไว้ว่าส่วนประกอบอันแสนสังคัง เอ้ย~สำคัญ ส่วนที่สองคือ พลังงานแล้วก็วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ยังจำกันได้ไหมเอ่ย??? ใครไม่รู้กลับไปอ่านหัวข้อ มารู้จักหุ่นยนต์กันนะครับ เอาละ เข้าเรื่องกันเลยดีกว่า ดังนั้นแล้ว ก่อนเราจะออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ไปใช้งานกะหุ่นยนต์ได้นั้น เรามารู้จักกะมันก่อนดีก่านะครับพี่น้องครับ

อุปกรณ์ตัวแรกๆที่น้องๆควรจะรู้จักเลยนะครับก็คือ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด LED ทรานซิสเตอร์ ที่จริงยังมีอีกเยอะ ไว้ค่อยทำความเข้าใจนะครับ แต่เหล่านี้คืออุปกรณ์พื้นฐานที่ขาดไม่ได้เลยทีเดียวครับ ถ้าพื้นๆเรายังไม่รู้จะไปรู้ลึกๆ ได้อย่างไรกัน แหม แอบคม ฮ่าๆๆ เอ้า!!! มาเริ่มกันเลยเถิด

ตัวต้านทาน(Resistor)

ตัวต้านทานเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่มีสมบัติในการ
ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปแบ่งเป็น 3 ประเภท ได้แก่

1) ตัวต้านทานคงที่ ( Fixed Value Resistor ) เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานของการไหลของกระแสไฟฟ้าคงที่ มีสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร คือ ซึ่งสามารถอ่านค่าความต้านทาน
ได้จากแถบสีที่คาดอยู่บนตัวความต้านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม ( Ω )

แถบสีที่อยู่บนตัวต้านทานโดยส่วนมากจะมี 4 แถบ และมีแถบสีที่ชิดกันอยู่ 3 สี อีกสีหนึ่งจะอยู่ห่างออกไปที่ปลายข้างหนึ่ง การอ่านค่าจะเริ่มจากแถบสีที่อยู่ชิดกันก่อน โดยแถบที่อยู่ด้านนอกสุดให้เป็น แถบสีที่ 1 และสีถัดไปเป็นสีที่ 2, 3 และ 4 ตามลำดับ สีแต่ละสีจะมีรหัสประจำแต่ละสี ดังตาราง

สี	แถบสีที่ 1	แถบสีที่ 2	แถบสีที่ 3	แถบสีที่ 4
	ค่าตัวแรก (หลักสิบ)	ค่าตัวแรก (หลักหน่วย)	ตัวคูณ	% ความ คลาดเคลื่อน
ดำ	0	0	1	-
น้ำตาล	1	1	10	-
แดง	2	2	100	± 2 %
ส้ม	3	3	1,000	-
เหลือง	4	4	10,000	-
เขียว	5	5	100,000	-
ฟ้า	6	6	1,000,000	-
ม่วง	7	7	10,000,000	-
เทา	8	8	100,000,000	-
ขาว	9	9	1,000,000,000	-
ทอง	-	-	0.1	± 5 %
เงิน	-	-	0.01	± 10 %
ไม่มีสี	-	-	-	± 20 %

2) ตัวต้านทานที่เปลี่ยนค่าได้ ( Variable Value Resistor ) เป็นตัวต้านทานที่เมื่อหมุนแกนของตัวต้านทาน แล้วค่าความต้านทานจะเปลี่ยนแปลงไป นิยมใช้ในการควบคุมค่าความต่างศักย์ไฟฟ้า ( Voltage ) ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เช่น การเพิ่ม – ลดเสียงในวิทย์หรือโทรทัศน์ เป็นต้น สัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร คือ

3) ตัวต้านทานไวแสง หรือ แอลดีอาร์ ( LDR ) ย่อมาจาก Light Dependent Resistor เป็นตัวต้านทานปรับค่าได้ โดยค่าความต้านทานขึ้นอยู่กับปริมาณแสงที่ตกกระทบ ถ้าแสงที่ตกกระทบมีปริมาณมาก LDR จะมีค่าความต้านทานต่ำ ซึ่งสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร คือ

ตัวเก็บประจุ (Capacitor)

ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่ทำหน้าที่ สะสมประจุไฟฟ้าหรือคายประจุไฟฟ้าให้กับวงจรหรืออุปกรณ์อื่นๆ ตัวเก็บประจุบางชนิดจะมีขั้ว คือขั้วบวก และขั้วลบ ดังนั้นการต่อตัวเก็บประจุในวงจร ต้องต่อให้ถูกขั้ว และต้องทราบค่าของตัวเก็บประจุด้วยว่าเหมาะสมกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้นๆ หรือไม่ ซึ่งค่าความจุของตัวเก็บประจุจะมีหน่วยเป็นฟารัด ( Farad ) ใช้ตัวอักษรย่อคือ F แต่ตัวเก็บประจุที่ใช้กันทั่วไปมักมีหน่วยเป็นไมโครฟารัด ( 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 หรือ

2 ) ตัวเก็บประจุเปลี่ยนค่าได้ ( Variable Value Capacitor ) เป็นตัวเก็บประจุที่สามารถปรับค่าความจุได้ โดยทั่วไปมักใช้ในวงจรปรับแต่งสัญญาณ
ทางอิเล็กทรอนิกส์ หรือพบในเครื่องรับวิทยุซึ่งใช้เป็นตัวเลือกหาสถานีวิทยุ ตัวเก็บประจุ
ุชนิดนี้ส่วนมากเป็นตัวเก็บประจุชนิดใช้อากาศเป็นสาร ไดอิเล็กทริกและการปรับค่า
จะทำได้โดยการหมุนแกน ซึ่งมีโลหะหลายๆ แผ่นอยู่บนแกนนนั้น เมื่อหมุนแกน
แผ่นโลหะจะเลื่อนเข้าหากันทำให้ค่าประจุเปลี่ยนแปลง สัญลักษณ์ของตัวเก็บ
ประจุเปลี่ยนค่าได้ในวงจรจะเป็น หรือ

ไดโอด(Diode)

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 Diode และมีสัญลักษณ์ในวงจรเป็น

จากภาพจะเห็นว่า LED มีขายื่นออกมาสองขา ขาที่สั้นกว่าคือ ขั้วแคโทด (ขั้วลบ) และขาที่ยาวกว่าคือ ขั้วแอโนด (ขั้วบวก) ไดโอดเปล่งแสงนี้มีลักษณะคล้ายๆหลอด
ไฟเล็กๆ กินไฟน้อย และนิยมนำมาใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น ไฟกะพริบตามเสียงเพลง ไฟหน้าปัดรถยนต์ ไฟเตือนในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ไฟที่ใช้ในการแสดงตัวเลขของ
เครื่องคิดเลข เป็นต้น

ทรานซิสเตอร์ (Transistor)

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ ทรานซิสเตอร์แต่ละชนิด
จะมี 3 ขา ได้แก่
ขาเบส ( Base : B )
ขาอิมิตเตอร์ ( Emitter : E )
ขาคอลเล็กเตอร์ ( Collector : C ) หากแบ่งประเภทของทรานซิสเตอร์ตามโครงสร้างของสารที่นำมาใช้ จะแบ่งได้ 2 แบบ คือ

1) ทรานซิสเตอร์ชนิด พีเอ็นพี ( PNP ) มีสัญลักษณ์ในวงจรเป็น
เป็นทรานซิสเตอร์ที่ จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์ต่ำกว่าขาอิมิตเตอร์

2) ทรานซิสเตอร์ชนิด เอ็นพีเอ็น ( NPN ) มีสัญลักษณ์ในวงจรเป็น
เป็นทรานซิสเตอร์ที่ จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์สูงกว่าขาอิมิตเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ซึ่งถูกควบคุมด้วยกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขา B หรือเรียกว่า กระแสเบส นั่นคือ เมื่อกระแสเบสเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในขา E (กระแสอิมิตเตอร์) และกระแสไฟฟ้าในขา C (กระแสคอลเล็กเตอร์) เปลี่ยนแลงไปด้วย ซึ่งทำให้ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิดหรือเปิดวงจร โดยถ้าไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขา B ก็จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขา E และ C ด้วย ซึ่งเปรียบเสมือนปิดไฟ (วงจรเปิด) แต่ถ้าให้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยผ่านขา B จะสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มากกว่า
ให้ผ่านทรานซิสเตอร์แล้วผ่านไปยังขา E และผ่านไปยังอุปกรณ์อื่นที่ต่อจากขา C

ที่จริงแล้วยังมีอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ อีกหลายๆตัว เอาไว้พี่เป็ดแก่ จะเอามาสอนหลักการทำงานและวิธีนำไปใช้ในหุ่นยนต์ของเราด้วยนะครับ วันนี้ต้องลาไปก่อนนะครับ สวัสดีคร้าบ

เครดิต http://www.atom.rmutphysics.com/charud/oldnews/0/287/1/pic4/electronic/index-4.html