สัปดาห์ที่15 เรื่อง 12 วิธี เลือกซื้ออุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างชาญฉลาด

การประหยัดพลังงานไฟฟ้าในครัวเรือนควรเริ่มต้นกันตั้งแต่การเลือกซื้อเครื่องใช้ไฟฟ้ามาใช้งานเพราะการพิจารณาเลือกซื้อเครื่องใช้ไฟฟ้าอย่างมีหลักเกณฑ์ย่อมจะยังผลให้เกิดการประหยัดพลังงาน และประหยัดเงินค่าไฟ ซึ่งวิธีการประเมินคุณค่าของเครื่องใช้ไฟฟ้าก่อนการตัดสินใจเลือกซื้อมีข้อแนะนำดังนี้12 คำถามก่อนตัดสินใจซื้อเครื่องใช้ไฟฟ้า

1. ตรวจดูว่าตัวถังเครื่องใช้ไฟฟ้า มีรอยขีดข่วน ชำรุด บุบ สีถลอก มีตำหนิที่จุดใดหรือไม่

2.ตรวจดูที่สายไฟของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จะซื้อว่าฉนวนมีรอยถลอกเนื่องจากหนูกัด แมลงสาบแทะหรือไม่ สายไฟกับปลั๊กต่อกันสนิทหรือไม่

3. ตรวจดูว่าสายไฟของอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าเป็นสายไฟที่มีคุณภาพได้มาตรฐานอุตสาหกรรมหรือไม่ โดยดูจากยี่ห้อที่ประทับบนสายไฟต้องชัดเจน มีเครื่องหมายมาตรฐานมอก. และต้องเป็นสายไฟที่สามารถทนกระแสสูงสุดของเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นได้

4. สอบถามราคาของเครื่องใช้ไฟฟ้ารุ่นที่จะซื้อ เปรียบเทียบกัน 3-4 ร้าน ก่อนตัดสินใจ

5. ตรวจดูอุปกรณ์เสริมประกอบที่มีมากับเครื่องใช้ไฟฟ้าว่ามีครบตามรายการหรือไม่

6. ตรวจดูว่าเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นใช้กับแรงดันไฟฟ้าในบ้านเราคือ ระดับแรงดัน 220 โวลต์ ความถี่ 50 เฮิร์ต (Hz.) หรือไม่

7. ดูว่ากำลังไฟฟ้าที่มีเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นว่าใช้เท่าไร เปรียบเทียบกับขนาดและรุ่นเดียวกันกับยี่ห้ออื่น ๆ

8. ตรวจสอบดูว่าเครื่องใช้ไฟฟ้านั้นมีใบรับประกันคุณภาพสินค้าหรือไม่ ระยะเวลาที่ประกันนานเท่าใด การรับประกันครอบคลุมขอบเขตมากน้อยขนาดไหน

9. ตรวจดูว่าเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จะซื้อ มีคำแนะนำหรือคู่มือวิธีการใช้แนบมาให้ด้วยหรือไม่ หากไม่มีต้องทวงถามจากผู้ขายอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ซื้อมาจากร้าน ถ้าเป็นของใหม่ก็ควรมีคู่มือการใช้และใบรับประกันคุณภาพแนบมาด้วย ผู้ใช้ควรอ่านเอกสารคู่มือให้เข้าใจและปฏิบัติตามให้ถูกต้อง สินค้าบางอย่างควรมีเจ้าหน้าที่มาแนะนำสาธิตการใช้ให้ด้วย ทำให้สามารถใช้เครื่องได้อย่างถูกต้องเพราะเครื่องใช้ไฟฟ้าหากใช้ถูกวิธีแล้ว นอกจากจะทำให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้นแล้ว ยังทำให้สามารถประหยัดการใช้ไฟฟ้าอีกด้วย

10. หากทำได้ควรทดลองเสียบเครื่องใช้ไฟฟ้าดูว่าเครื่องทำงานปกติหรือไม่ ปลั๊กเสียบกับเต้ารับหลวมเกินไปหรือไม่

11. สอบถามถึงความพร้อมของอะไหล่ และอัตราค่าบริการหากพ้นระยะเวลาการประกันแล้วทางบริษัทฯ คิดกับลูกค้าอย่างไร

12. ตรวจดูว่าสินค้าเครื่องใช้ไฟฟ้าที่จะซื้อเป็นสินค้าที่ผลิตขึ้นตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือผ่านการรับรองจากสถาบันใดหรือไม่ สินค้าเครื่องใช้ไฟฟ้าในท้องตลาดมีมากมายหลายยี่ห้อ ผู้ผลิตพยายามโฆษณาสินค้าของตนเพื่อให้ติดหูติดตาผู้บริโภค ฉะนั้น ผู้บริโภคที่ดีควรรู้จักการเลือกซื้อสินค้าหรือบริการที่ได้มาตรฐานและความปลอดภัยจากการใช้ เพราะมาตรฐานทำให้เกิดความชอบธรรมในการซื้อขายผู้ซื้อสามารถทราบได้แน่นอนก่อนการตัดสินใจซื้อว่า สินค้านั้นมีคุณสมบัติอย่างไร และผู้ซื้อยังได้รับความคุ้มครองด้านความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ที่ซื้อไปใช้อย่างไร นอกจากนั้นยังทำให้เกิดการประหยัด เพราะผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพมาตรฐานจะมีความเหมาะสมกับการใช้งาน สามารถสับเปลี่ยนชิ้นส่วนทดแทนกันได้ รวมทั้งก่อให้เกิดความสะดวกในการเลือกซื้อสินค้าด้วย เพียงแค่สังเกตเครื่องหมายมาตรฐานอุตสาหกรรม ที่สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือสมอ. ออกให้กับผู้ผลิตสินค้าที่ยื่นขอ ซึ่งทางสมอ. ได้กำหนดมาตรฐานขึ้นมา 3 แบบ คือ มาตรฐานทั่วไป มาตรฐานบังคับ และมาตรฐานเฉพาะด้านความปลอดภัย มาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่สมอ. กำหนดขึ้นจะครอบคลุม 15 สาขา โดยที่ผู้บริโภคสามารถพิจารณาสังเกตได้ เพื่อที่จะได้เลือกสินค้าเครื่องใช้ไฟฟ้าได้อย่างมีคุณภาพและมีอายุการใช้งานยาวนาน คุ้มกับเงินที่จ่ายไป

สัปดาห์ที่ 14 ฟลิป ฟลอป (Flip Flop)

ฟลิป ฟลอป (Flip Flop)
Flip Flop เป็น Multivibrator ชนิด Bistable คือมี Output คงที่อยู่ 2 สภาวะ สำหรับ Output ทั้ง สองเราจะตั้งเงื่อนไขว่า Output หนึ่งจะเป็น Complement ของอีก Output หนึ่ง ในกรณีใด ๆ ก็ตาม หาก Output หนึ่งไม่เป็น Complement ของอีก Output หนึ่งแล้ว เราจะไม่ยอมให้เกิดขึ้น Output ทั้งสองดังกล่าว จะยังคงอยู่ในสภาวะอันใดอันหนึ่ง จนกว่าจะมี Input pulse มากระตุ้นถึงจะทำให้มีการเปลี่ยนแปลงสภาวะไป
เราใช้ Flip Flop กันอย่างกว้างขวางในอุปกรณ์ดิจิตอล ซึ่งในที่นี้เราจะกล่าวเฉพาะ Flip Flop ที่สร้างขึ้นมา จากวงจร Gate เท่านั้น วงจร Flip Flop ที่พบในอุปกรณ์ดิจิตอลนั้นมีหลายแบบด้วยกันดังนี้
- RS Flip Flop
- D Flip Flop
- T Flip Flop
- JK Flip FlopClock pulse
Clock pulse (CK) เป็นสัญญาณ Logic ที่ทำให้ Flip Flop แต่ละตัวมีการเปลี่ยนแปลงสภาวะของ Logic ทาง Output ซึ่งมีรูปคลื่นและส่วนประกอบดังรูปที่ 1(ก)(ข)(ค)

รูปสัญญาณ Clock pulse ทางทฤษฏี(ก)

รูปสัญญาณ Clock pulse ทางปฏิบัติ(ข)

(ค)รูปที่ 1 Clock pulse

รูปที่ 1 เป็นรูปคลื่นของ Clock pulse (CK) ซึ่งเขียนให้เห็นความชันทางด้านที่คลื่นเปลี่ยนสภาวะจาก 0V เป็น +5V หรือที่เรียกว่าขอบขาขึ้น (Leading edge) กับส่วนที่เปลี่ยนจาก +5V เป็น 0V หรือที่เรียกว่าขอบขา ลง (Trailing edge) แต่ในทางเป็นจริงแล้ว ทั้งขอบขาขึ้น และขอบขาลงใช้เวลาสั้นมากเมื่อเทียบกับความกว้างของ pulse ดังนั้นเรามักเห็นเป็นเส้นตั้งฉาก RS Flip Flop
RS Flip Flop จะมี 2 Input คือ Input R และ Input S แล้วมี 2 Output สัญลักษณ์ของ RS Flip Flop แสดงไว้ตามรูปที่ 2

รูปที่ 3 โครงสร้างของ RS Flip Flop ที่สร้างจาก NOR Gate

รูปที่ 2 สัญลักษณ์ของ RS Flip Flop

รูปที่ 4 Truth table ของ RS Flip Flop

การทำงานของ RS Flip Flop
กล่าวคือในสภาวะที่สัญญาณ Clock (CK) เป็น Logic 0 Output ของ RS Flip Flop จะไม่มีการเปลี่ยนสภาวะ แต่ถ้า สัญญาณ Clock (CK) เปลี่ยนจาก Logic 0 เป็น Logic 1 Output ของ RS Flip Flop จะเปลี่ยนสภาวะตาม Truth table ของ RS Flip Flop คือ เมื่อ Input R เป็น Logic 0 และ Input S เป็น Logic 0 Output ไม่เปลี่ยนแปลง ถ้า Input R เป็น Logic 0 และ Input S เป็น Logic 1 Output จะมีค่เป็น Logic 1 ถ้า Input R เป็น Logic 1 และ Input S เป็น Logic 0 Output จะมีค่เป็น Logic 0 แต่ถ้า Input R เป็น 1 และ Input S เป็น 1 Output จะกำหนดไม่ได้
เป็นที่เข้าใจว่า Output จะมีการเปลี่ยนสภาวะตามเงื่อนไข RS Flip Flop เมื่อมีสัญญาณ Clock (CK) เป็น Logic 1 แต่เมื่อสัญญาณ Clock (CK) เป็น Logic 0 เราไม่สามารถเปลี่ยนแปลงสภาวะของ Output ได้เลย แต่ในบางครั้ง เราจำเป็นต้องให้ Output Q เป็น Logic 0 หรือ Logic 1 โดยไม่ต้องรอ สัญญาณ Clock มากระตุ้น ดังนั้นเราจึงเพิ่มขา Clear (CLR) และ Preset (PR) เข้าไป เพื่อที่สามารถกำหนดค่าของ Output Q ได้ โดยการกำหนดดังนี้ ถ้าต้องการให้ Output Q เป็น Logic 1 โดยไม่สนใจว่าสภาวะเดิมเป็นอะไร เราจะให้ขา Preset (PR) เป็น Logic 1 ในทำนองกลับกันถ้าต้องการให้ Output Q เป็น Logic 1 โดยไม่สนใจว่าสภาวะเดิมเป็นอะไร เราจะให้ขา Clear (CLR) เป็น Logic 1 D Flip Flop
D Flip Flop จะมี 1 Input คือ Input D แล้วมี 2 Output สัญลักษณ์ของ D Flip Flop แสดงไว้ตามรูปที่ 5

รูปที่ 5 สัญลักษณ์ของ D Flip Flop

รูปที่ 6 Truth table ของ D Flip Flop

การทำงานของ D Flip Flop
กล่าวคือในสภาวะที่สัญญาณ Clock (CK) เป็น Logic 0 ค่าของ D จเป็น Logic 1หรือ Logic 0 ก็ตาม Output ของ D Flip Flop จะไม่มีการเปลี่ยนสภาวะ คือจะคงสภาวะตัวเดิม แต่ถ้า สัญญาณ Clock (CK) เปลี่ยนจาก Logic 0 เป็น Logic 1 Output ของ D Flip Flop จะเปลี่ยนสภาวะตาม Truth table ของ D Flip Flop คือ เมื่อ Input D เป็น Logic 0 Output จะมีค่าเป็น Logic 0 ถ้า Input D เป็น Logic 1 Output จะมีค่าเป็น Logic 1 T Flip Flop
T Flip Flop จะมี 1 Input คือ Input Clock (CK) แล้วมี 2 Output สัญลักษณ์ของ T Flip Flop แสดงไว้ตามรูปที่ 7

รูปที่ 7 สัญลักษณ์ของ T Flip Flop

รูปที่ 8 Truth table ของ T Flip Flop

การทำงานของ T Flip Flop
ลักษณะการทำงานของ T Flip Flop คือ จะเปลี่ยนสภาวะทุกครั้งที่มี Clock pulse (CK) ป้อนเข้ามาที่ Clock Input เช่น ถ้า Flip Flop อยู่ในสภาวะ Logic 0 เมื่อมี Clock pulse ป้อนเข้ามา มันจะเปลี่ยนสภาวะเป็น Logic 1 และถ้า Clock pulse อันต่อไป ถูกป้อนเข้ามาอีก มันก็จะเปลี่ยนสภาวะจาก Logic 1 เป็น Logic 0 อีก หรืออาจกล่าวได้ว่า เมื่อมี Clock pulse เข้ามาที่ขา T จะทำให้ Output Q เปลี่ยนสภาวะเป็นสภาวะตรงกันข้าม JK Flip Flop
JK Flip Flop จะมี 2 Input คือ Input J และ Input K แล้วมี 2 Output สัญลักษณ์ของ JK Flip Flop แสดงไว้ตามรูปที่ 9

รูปที่ 9 สัญลักษณ์ของ JK Flip Flop

รูปที่ 10 Truth table ของ JK Flip Flop

การทำงานของ JK Flip Flop
ลักษณะการทำงานของ JK Flip Flop มีลักษณะการทำงานเหมือนกับ RS Flip Flop แต่มีคุณลักษณธเพิ่มเติมจาก RS Flip Flop คือสามารถกำหนดสภาวะทาง Logic ของ Output ได้ค่า Input ทั้ง J และ K อยู่ในสภาวะ Logic 1 ทั้งคู่ กล่าวคือในสภาวะที่มีสัญญาณ Clock (CK) Input J เป็น 0 และ Input K เป็น 0 Output จะไม่เปลี่ยนแปลง ถ้า Input J เป็น 0 และ Input K เป็น 1 Output จะเป็น 0 ถ้า Input J เป็น 1 และ Input K เป็น 0 Output จะเป็น 1 แต่ถ้า Input J เป็น 1 และ Input K เป็น 1 Output จะเป็นเปลี่ยนสภาวะเป็นสภาวะตรงกันข้ามของสภาวะเดิม วงจรนับ (Counter)
วงจร Binaly Ripple counter
วงจรนับเป็นการประยุกต์ใช้งานของ Flip Flop โดยถือหลักการว่า Flip Flop 1 ตัว จะเป็นการนับได้ 2 (0 ถึง 1) คือสภาวะหนึ่งอาจจะเป็น 0 เมื่อมีการ Trigger อีกครั้งจะเป็น 1 สลับกันไปเช่นนี้ นั่นคือ Flip Flop 1 ตัว สามารถนับได้ 2 เลข คือ 0 กับ 1 ดังนั้นถ้า Flip Flop 2 ตัว ต่อกัน เช่น มี T Flip Flop 2ตัว โดยที่แต่ละตัวทำงาน เมื่อมีการ Trigger ที่ขอบขาลง ดังแสดงในรูปที่ 11

รูปที่ 11 วงจรนับ 4 โดยใช้ JK Flip Flop 2ตัว

รูปที่ 12 Truth table ของการนับ 4

การทำงานของวงจรนับ 4 โดยใช้ T Flip Flop 2ตัว
จากรูปที่ 12 เป็น JK Flip Flop 2ตัว ต่อในลักษณะขา CK ของตัวหลัง ต่อกับ Q ของตัวหน้า สมมุติว่า ขณะที่ QA และ QB เป็น 0 ทั้งคู่ เมื่อ Clock pulse ที่เข้ามา Clock Input เปลี่ยนระดับจาก 0 เป็น 1 JK Flip Flop ตัวแรก (JKB) ยังไม่มีการเปลี่ยนสภาวะ เพราะเป็นการ Trigger ที่ขอบขาขึ้น จนกระทั่งเมื่อ Clock pulse เปลี่ยนระดับจาก 1 เป็น 0 QB จะเปลี่ยนสภาวะเป็นหนึ่ง ถึงแม้ JKA จะต่ออยู่กับ QB ก็ตาม แต่ Flip Flop ตัวหลังไม่ทำงานเพราะเป็นขอบขาขึ้น ซึ่งมันจะสนใจเฉพาะขอบขาลงเท่านั้น หลังจาก Clock pulse ลูกแรกผ่านไป ขณะนี้ QB เป็น 1 ในขณะที่ QA เป็น 0 คือเลข (01)2 หรือเลข (1)10 นั่นเอง ต่อมาเมื่อ Clock pulse ลูกที่สองผ่านไป QB จะเปลี่ยนจาก 1 เป็น 0 ในขณะที่ Clock pulse เปลี่ยนสภาวะที่ขอบขาลง เมื่อ QB เปลี่ยน สภาวะจาก 1 เป็น 0 QA จะเปลี่ยนสภาวะจาก 0 เป็น 1 บ้าง เพราะ JKA ได้รับการ Trigger ที่ขอบขาลงของ QB นั่นเอง ในขณะที่ QA เป็น 1 และ QB เป็น 0 คือเลข (10)2 หรือ (2)10 เมื่อ Clock pulse ลูกที่สามผ่านไป QB จะเปลี่ยนกลับเป็นสภาวะ 1 ใหม่ แต่ QA ไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจาก TA ได้รับการ Trigger ที่ขอบขาขึ้น ซึ่งก็คือ QA = 1 และ QB = 1 คือเลข(11)2 หรือ (3)10 จนกระทั่ง Clock pulse ลูกที่สี่ผ่านไป QB เปลี่ยนกลับมาเป็นสภาวะ 0 ใหม่ ทำให้ QA เปลี่ยนกลับมาเป็นสภาวะ 0 ด้วย การทำงานจะเห็นได้ชัดจาก ตารางการนับ ในรูปที่ 12
วงจรนับถอยหลัง
วงจรข้างต้นเป็นการนับจำนวนเลขฐานสองของ Input Clock pulse ที่เริ่มจากน้อยไปมาก จนกระทั่งนับเต็มที่ แล้วจึงกลับมาเริ่มต้นนับที่ 0 ใหม่ จงสังเกตุดูว่า ในขณะที่เราสนใจ QA และ QB อยู่นั้น A และ B ก็มีการเปลี่ยนแปลงเช่นกัน ในขณะที่ QA และ QB เป็น (00)2 หรือ (2)10 A และ ก็ต้องเป็น (11)2 หรือ (3)10 ด้วย ถ้า Input Clock pulse ผ่านไป 1 ลูก Output ก็จะเป็น (01)2 หรือ (1)10 ซึ่ง Output Complement ก็จะเป็น (10)2 หรือ (2)10 จะเป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ จนกระทั่ง Output เป็น (11)2 Output Complement ก็จะเป็น (00)2 แล้วจึงเริ่มต้นใหม่ นั่นคือ ถ้าต้องการให้เป็นวงจรนับ ถอยหลังก็นำ Output Complement A และ B มาใช้

สัปดาห์ที่ 13 การออกแบบวงจรนับแบบเข้าจังหวะโดยใช้ เจเค ฟลิบฟลอบ

การออกแบบวงจรนับแบบเข้าจังหวะประกอบด้วยขั้นตอนดังต่อไปนี้
1. พิจารณาว่าต้องใช้ฟลิบฟลอบกี่ตัว ซึ่งจำนวนของฟลิบฟลอบจะขึ้นอยู่กับจำนวนบิตที่ต้องการจะนับ ในตัวอย่างนี้ต้องการออกแบบวงจรนับขึ้นแบบไบนารีขนาด 3 บิต โดยเริ่มนับตั้งแต่ 000 ถึง 101 นั่นหมายความว่าต้องใช้ฟลิบฟลอบจำนวน 3 ตัว

วงจรนับใช้ เจเค ฟลิบฟลอบจำนวน 3 ตัว

เขียนสมการที่อินพุต J และ K จากตารางความจริงแล้วลดรูปสมการด้วย K-map

JC = AB

KC = A

JB = CA

KB = A

JA = 1

เขียนวงจรลอจิกของสมการที่ได้

เขียนไดอะแกรมเวลาของวงจรนับขึ้นแบบเข้าจังหวะนับ 000 ® 101

สัปดาห์ที่12 เวนน์ไดอะแกรม (Venn Diagram)

เวนน์ไดอะแกรม Venn Diagram ใช้สำหรับการแสดงความสัมพันธ์ทางลอจิก ซึ่งเกิดจากการนำความรู้ทางคณิตศาสตร์ในเรื่องของเซทมาประยุกต์แทน Switch Function หรือ Logic Function ได้ด้วยแผนผัง ซึ่งจะช่วยในการพิสูจน์หรือลดรูปฟังก์ชันเบื้องต้นได้โดยมีตัวแปรไม่เกิน 3 ตัวแปร
Venn Diagram จะประกอบด้วย รูปสี่เหลี่ยมแสดงเป็นขอบเขตและภายในกรอบสี่เหลี่ยมจะเขียนวงกลมต่าง ๆ วงกลมแต่ละวงจะแทนตัวแปรต่าง ๆ ที่อยู่ในฟังก์ชัน

1 ตัวแปร 2 ตัวแปร 3 ตัวแปร

การแทน Logic Function ด้วย Venn Diagram ทำได้โดยใช้ การมีส่วนของพื้นที่หรือไม่มีพื้นที่ ในส่วนต่าง ๆ ของ Venn Diagram เป็นตัวบ่งบอกความหมายของส่วนต่าง ๆ ในรูปแผนผัง ซึ่งมีการกระทำกันดังต่อไปนี้

ก) มีพื้นที่แลเงาทั้งสี่เหลี่ยม ใช้แทนลอจิก “1”

ข) การไม่มีพื้นที่แลเงาทั้งสี่เหลี่ยม ใช้แทนลอจิก “0”

2. เกี่ยวกับตัวแปรใด ๆ A และการกระทำของ “NOT” บนตัวแปร

ก) มีพื้นที่แลเงาอยู่ในวงกลม A ใช้แทนตัวแปร “A”
ข) มีพื้นที่แลเงาอยู่นอกวงกลม A ซึ่งแสดงว่าไม่ใช้ A ใช้แทนด้วย “A”

3. เกี่ยวกับการกระทำ “AND” และการกระทำ “OR” ของตัวแปรใด ๆ A และ B
ก) เมื่อ A “AND” B ผลที่ได้ในรูปของ Venn Diagram คือ มีพื้นที่แลเงาที่อยู่ในส่วนของวงกลม A และ วงกลม B เฉพาะส่วนที่ซ้อนกันเท่านั้น

ข) เมื่อ A “OR” B ผลที่ได้ในรูปของ Venn Diagram คือ มีพื้นที่แลเงาที่อยู่ในส่วนของวงกลม A และ วงกลม B ทั้งหมด

ตัวอย่างของ F = A×B

เราสามารถสรุปการกระทำที่เกิดจากการแลเงาเฉพาะส่วนต่าง ๆ ของการกระทำของตัวแปร 2 และ 3 ตัวแปรได้ดังรูป

โดย 0 คือ A × B โดย 0 คือ A × B ×C
1 คือ A × B 1 คือ A × B ×C
2 คือ A × B 2 คือ A × B ×C
3 คือ A × B 3 คือ A × B ×C
4 คือ A × B ×C
5 คือ A × B ×C
6 คือ A × B ×C
7 คือ A × B ×C

สัปดาห์ที่ 11 การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์

การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อใช้ประโยชน์

ในการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์เราควรจะเข้าใจการทำงานทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อช่วยให้เข้าใจการทำงานของเครื่องมือ เครื่องใช้ต่างๆ มากขึ้น และสามารถนำมาพัฒนาคุณภาพของอุปกรณ์ร่วมต่างๆ ให้ดียิ่งขึ้น ซึ่งการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ควรศึกษา ได้แก่1. 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

สัปดาห์ที่ 10 สัญญาณพัลส์และพารามิเตอร์

สัญญาณพัลส์และพารามิเตอร์

1. ความรู้พื้นฐานของสัญญาณพัลส์
1. 1 ชนิดของรูปคลื่น
1.1 .1 รูปคลื่นซายน์ (Sinusoidal)
เป็นรูปสัญญาณทางไฟฟ้าที่พบเห็นมากในการทดลอง ซึ่งจะมีอยู่ 2 ลักษณะคือ ครึ่งคลื่น( Half Wave ) และเต็มคลื่น (Full Wave) ดังแสดงในรูป

ก.

ข.

รูปที่ 1.1 แสดงรูปคลื่นซายน์ที่ได้จากการตัดรูปคลื่น
(ก) รูปคลื่นซายน์แบบครึ่งคลื่น ( Half Wave )
(ข) รูปคลื่นซายน์แบบเต็มคลื่น ( Full Wave )

1.1.2 รูปคลื่นสี่เหลี่ยม ( Rectangular )
คลื่นสี่เหลี่ยมเกิดจากระดับของแรงดันไฟตรง ที่เปลี่ยนแปลงเป็นขั้น ( Step Changes) หรือรูปคลื่นขั้นบันไดสองลักษณะคือ Positive -going Step และ Negative - going Step ดังรูปที่ 1.2 (ก) รูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีการเปลี่ยนแปลงคาบเวลาด้านบวกของสัญญาณ (t1) และคาบเวลาด้านลบ (t2) เท่ากันเราเรียกว่ารูปคลื่นจัตุรัส ( Square Wave ) ดังแสดงในรูป 1.2 (ข) ถ้ารูปคลื่นสี่เหลี่ยมที่มีการเปลี่ยนแปลงคาบเวลาด้านบวกของสัญญาณ (t1) และคาบเวลาด้านลบ (t2) ไม่เท่ากันเราเรียกรูปคลื่นนี้ว่า รูปคลื่นพัลส์ ( Pulse Waveforms ) ดังแสดงในรูป

ก.

ข.

ค.

สัปดาห์ที่ 9 ทดลองวงจรดิจิตอล กับไอซี TTL ด้วย WinBredboard

ทดลองวงจรดิจิตอล กับไอซี TTL ด้วย WinBredboard

ระบบที่ต้องการคือWindows 3.11.4 meg of disk spaceผมใช้กับ WinME ก็ใช้งานได้ดีไม่มีปัญหาอะไรจากหน้าตาของตัวโปรแกรมจะเห็นว่ามีชุดทดลองต่างๆ เหมือนกับบอร์ดทดลองจริงๆเลย การทดลองก็เหมือนกับเราใช้บอร์ดจริงๆ นั้นแหละครับ ว่าแต่เราจักกับส่วนต่างๆ กันก่อนPrototype Boardผมมักเรียกว่า "โฟโต้บอร์ด" ไม่รู้เหมือนกันครับออกเสียง โฟโต้ เข้าไปได้ยังไง

แล้วมันใช้ยังไงหละเนี่ย ?" อาจมีคำถามแบบนี้มาจากเพื่อนๆ ที่ไม่เคยใช้ นั่นนะซินะ ไม่เคยใช้แล้วจะรู้ได้ยังไง เอ้า มาดูซิว่ามันใช้ยังไง ดูรูปนี้นะ

Logic Switch (ลอจิกสวิตช์)

ลอจิกสวิตช์จะมีอยู่ 2 ชุดให้เราเลือกใช้ ชุดที่ 1 มีสวิตช์ A B C D ชุดที่ 2 มีสวิตช์ E F G H I J K L ลอจิกสวิตช์ชุดที่ 1 สวิตช์แต่ละตัวจะมีช่องให้เราต่อใช้งาน 2 ช่อง เช่นสวิตช์ A จะมีช่อง A และ A bar ( A ที่มีขีดด้านบน ) ช่อง A จะมีสถานะตรงกับสถานะของสวิตช์ ส่วนช่อง A bar จะมีสถานะตรงข้ามกับสถานะของสวิตช์ และช่อง B C D E ก็จะเหมือนกับช่อง A ถ้ายังไม่เข้าใจเอาไว้ถึงขั้นตอนการทดลองก็จะเข้าใจเองชุดที่ 2 มีเพียงสถานะเดียว คือ ตรงกับสถานะของสวิตช์ จึงไม่มีอะไรสับสนวงจรส่วนอื่นๆ เอาไว้ต่อกันคราวหน้านะครับ

สัปดาห์ที่ 8การแปลงสัญญาณ A/D และ D/A

การแปลงสัญญาณ A/D และ D/A
การแปลงสัญญาณ A/D และ D/A
การสื่อสารข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์ สามารถสื่อสารข้อมูลได้ทุกประเภท ประกอบด้วย เสียง (Voice) อักขระข้อความ (Text), ภาพ (Image) และข้อมูลคอมพิวเตอร์ (Data) ซึ่งแต่ละข้อมูล มีลักษณะเฉพาะของสัญญาณที่แตกต่างกัน แบ่งการกระทำของข้อมูลดังนี้
1. Analog Computer
สัญญาณอนาลอกคือ สัญญาณข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Continuouse Data) มีขนาดของสัญญาณไม่คงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณแบบค่อยเป็นค่อยไปแปรผันตามเวลา เป็นสัญญาณที่มนุษย์สามารถสัมผัสได้ เช่น แรงดันของน้ำ
2.Digital Computer
สัญญาณดิจิตัล คือ สัญญาณข้อมูลแบบไม่ต่อเนื่อง (Discrete Data) มีขนาดของสัญญาณคงที่ การเปลี่ยนแปลงขนาดของสัญญาณเป็นแบบทันที ทันใด ไม่แปรผันตามเวลา เป็นสัญญาณที่มนุษย์ไม่สามารถสัมผัสได้ เช่น สัญญาณไฟฟ้า

ความสัมพันธ์ของสัญญาณอะนาลอก ดิจิตอล และตัวแปลงสัญญาณ
สัญญาอะนาลอก (Analog) และสัญญาณดิจิตอล (Digital)ทั้งสองสัญญาณ เกี่ยวข้องกับตัวแปลงสัญญาณ (Transducer)การเชื่อมต่อระบบอนาลอกเข้าสู่ระบบคอมพิวเตอร์ จะต้องมีตัวกลางใน การแปลงเปลี่ยนจากAnalogให้เป็นสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ เรียกว่า“ทรานส์ดิวเซอร์”(Transducer) การแปลงสัญญาณกลับไปกลับมาระหว่างสัญญาณ Analog และ Digital อาศัย "ตัวเปลี่ยนสัญญาณข้อมูล Converter"
การแปลงสัญญาณมี 2 วิธีคือ
1 การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
2 การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก
การแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นสัญญาณดิจิตอล
Analog to Digital Converter (A/D)ทำหน้าที่แปลงสัญญาณข้อมูลที่มนุษย์รับรู้ สัมผัสได้ เป็นข้อมูลทางไฟฟ้า เพื่อป้อนเข้าสู่การประมวลผล จึงเป็นขบวนการหนึ่งของการรับข้อมูล (Input Unit)เป็นกระบวนการอีเลคโทรนิคส์ ที่สัญญาแปรผันต่อเนื่อง (analog) ได้รับการแปลงให้เป็นสัญญาณดิจิตอล โดยไม่มีการลบข้อมูลสำคัญผลลัพธ์ของ ADC มีลักษณะตรงข้าม คือ กำหนดระดับหรือสถานะ ตัวเลขของสถานะมักจะเป็นการยกกำลังของ 2 คือ 2, 4, 8, 16 เป็นต้น สัญญาณดิจิตอลพื้นฐานมี 2 สถานะและเรียกว่า binary ตัวเลขทั้งหมดสามารถแสดงในรูปของไบนารี ในฐานะข้อความของ หนึ่งและศูนย์
วงจรที่ใช้ในการแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอลมีมากมายหลายชนิด โดยทั่วไปแล้ววงจรแปลงสัญญาณอนาลอกเป็นดิจิตอล (A/D converters) มีใช้งานอยู่ประมาณ 7 ชนิดคือ
1 Parallel Comparator, Simultaneous, หรือ Flash A/D converter
2 Single – Ramp หรือ Single – Slope A/D converter
3 Dual – Slope A/D converter
4 Charge balance A/D converter
5 A/D converters using Counters and D/A converters
6 Tracking A/D converters
7 Successive – Approximation A/D converters
การแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอก
Digital to Analog Converter (D/A) ทำหน้าที่แปลงข้อมูลผลลัพธ์จากการประมวลผลเป็นสัญญาณไฟฟ้า ให้เป็นสัญญาณที่มนุษย์รับรู้ได้ สัมผัสได้ เป็นการแสดงผลข้อมูล (Output Unit)digital-to-analog conversion เป็นกระบวนการซึ่งสัญญาณมีการกำหนดระดับ หรือสถานะจำนวนหนึ่ง ( ปกติ คือ 2 สถานะ) หรือสัญญาณดิจิตอล ให้เป็นสัญญาณที่ไม่จำกัดจำนวนของสถานะ หรือสัญญาณอนาลอก ตัวอย่าง กระบวนการของโมเด็มในการแปลงข้อมูลคอมพิวเตอร์ เป็นความถี่เสียง ให้สามารถส่งผ่านสายโทรศัพท์ twisted pair ในวงจรที่ทำงานให้กับฟังก์ชันนี้ เรียกว่า digital-to-analog converter (DAC) โดยพื้นฐาน digital-to-analog conversion ตรงข้ามกับ analog-to-analog conversion ถ้า analog-to-analog converter (ADC) วางอยู่ในวงจรการสื่อสารต่อจาก DAC สัญญาณดิจิตอลส่งออก จะตรงกับสัญญาณดิจิตอลนำเข้า ในกรณีที่ DAC วางอยู่ในวงจรต่อจาก ADC สัญญาณอะนาล๊อกส่งออกจะเป็นตรงกับสัญญาณอะนาล๊อกนำเข้าสัญญาณดิจิตอล แบบ binary จะปรากฏเป็นข้อความขนาดยาว ของ 1 และ 0 ซึ่งจะไม่มีความหมายต่อการอ่าน แต่เมื่อ DAC ใช้ถอดรหัสสัญญาณดิจิตอลแบบ binary จึงปรากฏผลลัพธ์ที่มีความหมาย ซึ่งอาจจะเป็น เสียง ภาพ เสียงดนตรี และกลไกการเคลื่อน
วงจรแปลงสัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณอนาลอกมี 2 ลักษณะดังนี้

1 แบบรวมกระแส (weighted -resistor)
2 โครงข่ายแบบ R-2R (R-2R network)
แบบรวมกระแส (weighted -resistor)
คุณลักษณะของ D/A แบบรวมกระแส
1จะต้องมีตัวต้านทานทุกอินพุทของสัญญาณดิจิตอล
2ตัวต้านทานนี้อินพุทของทุกบิทจะมีค่าเท่ากับเอาต์พุตของระดับดิจิตอลสูงสุด
3แรงเคลื่อนที่เอาต์พุตเต็มสเกลจะมีค่าเท่ากับเอาต์พุตของระดับดิจิตอลสูงสุด
4LSB จะมีน้ำหนักเป็น1/(2n-1) เมื่อ n เป็นจำนวนบิทที่อินพุท
5เมื่อ LSB เปลี่ยนแปลงแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เอาต์พุตจะเปลี่ยนไป 1/(2n-1) เมื่อ V เป็นระดับสัญญาณดิจิตอล
โครงข่ายแบบ R-2R (R-2R network)

สัปดาห์ที่ 7ไฟฟ้ากระแส

ไฟฟ้ากระแส (Dynamic Electricity) เป็นไฟฟ้าที่สามารถส่งให้ไหลไปในตัวนำได้ ได้แก่ ไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายของการไฟฟ้า แบตเตอรี่ เซลล์ไฟฟ้า เป็นต้น ไฟฟ้ากระแสแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ

ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current) ไฟฟ้ากระแสตรง หรือไฟฟ้า DC เป็นไฟฟ้าที่มีทิศทางการไหลทางเดียวตลอดและมีขนาดหรือปริมาณค่อนข้างคงที่ มีขั้วบาก ลบ แน่นอน ซึ่งแบ่งออกได้ 2 ชนิด คือ

ก. ไฟฟ้ากระแสตรงแบบราบเรียบ (Pure DC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่ขนาดคงที่สม่ำเสมอ ได้จาก แบตเตอรี่ เซลล์ไฟฟ้า เป็นต้น

ข. ไฟฟ้ากระแสตรงแบบกระเพื่อม (Steady DC) เป็นไฟฟ้ากระแสตรงที่มีการกระเพื่อมของแรงดัน ซึ่งได้จาก DC-Generator เป็นต้น

ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternatingt Current) ไฟฟ้ากระแสตรง หรือไฟฟ้า AC เป็นไฟฟ้าที่มีขนาดและทิศทางการไหลเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ดังแสดงในรูป

จากรูปจะเห็นว่าแต่ละเวลา (time ที่ 0,1,2,3,.....) ที่ผ่านไปขนาดของแรงดัน จะเปลี่ยนไปตลอดเวลา คือจะเปลี่ยนจาก 0 Volt ที่ time 0 แรงดันจะเพิ่มขึ้นไปเรื่อย ๆ จนสูงสุดทางบวก ที่ time 3 แล้วก็จะลดลงมาที่ 0 Volt อีก ขณะเดียวกันก็จะกลับขั้วการไหล (กระแสจะไหลย้อนกลับ) และมีแรงดันเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน (ทางขั้วลบ) สลับหมุนเวียนอยู่เช่นนี้เรื่อย ๆ การเปลี่ยนแปลงของแรงดันในทางบวกหนึ่งครั้งและทางลบหนึ่งครั้ง รวมเรียกว่า 1 Cycle การเปลี่ยนแปลงเช่นนี้จะเกิดขึ้นหลาย ๆ ครั้ง (Cycle) ใน 1 วินาที สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับที่เราใช้กันอยู่ตามอาคารบ้านเรือน จะเปลี่ยนแปลง 50 Cycle ต่อวินาที เราเรียนจำนวนการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับ (Frequency) 50 cycle/sec หรือ 50 Herze (Hz)