ข่าว O-NET/GAT/PAT
ข่าวการศึกษา
คะแนน แอดมิชชั่น
สูงสุด-ต่ำสุด
คณิตศาสตร์
วิทยาศาสตร์
ข่าววิทยาศาสตร์
ภาพยนตร์วิทยาศาสตร์
เรื่องน่ารู้
พจนานุกรม
นักวิทยาศาสตร์
คำถามวิทยาศาสตร์
สีสันวิทยาศาสตร์
การทดลองวิทยาศาสตร์
บทเรียน / แบบฝึกหัด
ฟิสิกส์ - เคมี - ชีวะ
ภาษาอังกฤษ
ภาษาไทย
ดาราศาสตร์
ประวัติศาสตร์
มุมคนเก่ง
คลังข้อสอบเก่า
คลังความรู้หลักสูตรเก่า
I.Q. Tests
 

 

หน้าแรก | มุมนักเรียน | หน้าแรกวิทยาศาสตร์ | บทเรียน | บทเรียน

บทเรียน
   

วิทยาศาสตร์ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 : อิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น
 
ระดับชั้น : มัธยมต้น

อิเล็กทรอนิกส์เบี้องต้น

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์

เครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ที่พบเห็นได้ในปัจจุบัน ล้วนประกอบขึ้นมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ ทั้งสิ้น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประกอบกันขึ้นมานี้ จะประกอบกันขึ้นเป็นวงจรในรูปแบบต่างๆ กันตามความต้องการใช้งานและคุณลักษณะเฉพาะของแต่ละอุปกรณ์ ดังนั้น การทำความรู้จักและเข้าใจการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ จึงถือเป็นเรื่องใกล้ตัวที่ทุกคนควรรู้และสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้

อิเล็กทรอนิกส์ (electronics) เป็นคำที่มีความเกี่ยวเนื่องกับคำว่า อิเล็กตรอน (electron) เป็นอย่างยิ่ง ซึ่งจะเห็นได้จากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ สามารถใช้งานได้ก็ต่อเมื่อมีการผ่านกระแสไฟฟ้าไปในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ชิ้นนั้น ซึ่งหลายคนทราบกันดีว่า กระแสไฟฟ้าเกิดจาก การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนที่อยู่ในแหล่งกำเนิดหรือตัวนำนั้นๆ เพียงแต่ทิศทางของอิเล็กตรอน กับทิศทางของกระแสไฟฟ้ามีทิศทางตรงข้ามกัน เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทางใดทางหนึ่ง เช่น มีขนาดของกระแสไฟฟ้าลดลง มีขนาดความต่างศักย์เปลี่ยนแปลงไป เป็นต้น

ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่า ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ก็คือ ชิ้นส่วนหรืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ในการควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า และความหมายของอิเล็กทรอนิกส์ก็คือ วิชาที่ว่าด้วยการควบคุมและออกแบบการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า


สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์

สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ (electronic signal) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า สัญญาณไฟฟ้า หมายถึง ค่าของกระแสไฟฟ้า ความต่างศักย์ไฟฟ้า หรือพลังงานไฟฟ้าที่ไหลในวงจรนั้นๆ แล้วสามารถวัดค่าดังกล่าวได้ ด้วยอุปกรณ์ต่างๆ เช่น มัลติมิเตอร์ แอมมิเตอร์ โวลต์มิเตอร์ ออสซิลโลสโคป เป็นต้น


สัญญาณไฟฟ้าแบ่งออกเป็น 2 แบบ ตามลักษณะของสัญญาณที่วัดได้

  1. สัญญาณอนาลอก (analog signal) เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีลักษณะต่อเนื่อง คล้ายคลื่นเชือกที่สะบัดขึ้นลง


    สัญญาณอนาลอก เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ถูกรบกวนให้เปลี่ยนแปลงได้ง่าย และไม่นิยมใช้สัญญาณชนิดนี้ในการส่งสัญญาณเพื่อการสื่อสารที่ต้องการความแม่นยำสูง โดยมักใช้วิทยุสื่อสารระยะใกล้ ใช้ในระบบวิทยุ A.M. และ F.M. เป็นต้น


  2. สัญญาณดิจิตอล (digital signal) เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีลักษณะไม่ต่อเนื่อง คล้ายขั้นบันได


    สัญญาณดิจิตอลเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่นิยมใช้กันมาก เพราะเมื่อถูกรบกวน สัญญาณดิจิตอลจะเปลี่ยนแปลงจากเดิมได้น้อย ตัวอย่างการประยุกต์ใช้สัญญาณดิจิตอลในเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ เช่น โทรศัพท์เคลื่อนที่ คอมพิวเตอร์ เป็นต้น
ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ในวงจรไฟฟ้าทุกวงจรจะมีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ประกอบอยู่ โดยอุปกรณ์เหล่านี้ทำหน้าที่เป็นตัวควบคุมการไหลของพลังงานไฟฟ้า ให้เป็นไปตามความต้องการของผู้ออกแบบวงจร ในชั้นต้นนี้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างง่ายที่ควรรู้จัก ได้แก่ ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ เป็นต้น

ตัวต้านทาน

ตัวต้านทาน (resistors) มักใช้อักษรย่อ R เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการกำจัดการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร ตัวต้านทานที่มีค่ามากจะทำให้มีกระแสไหลผ่านได้น้อย

โดยทั่วไปมักจะแบ่งตัวต้านทานออกเป็น 2 แบบ คือ

  1. ตัวต้านทานชนิดคงตัว (ตัวต้านทานคงที่) เป็นตัวต้านทานที่ไม่สามารถปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานได้ ค่าความต้านทานของตัวต้านทานแบบนี้สามารถอ่านได้จากแถบสีที่ขีดอยู่บนตัวต้านทาน



  2. ตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ เป็นตัวต้านทานชนิดที่สามารถปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานได้ตามความต้องการ เช่น ในวงจรจูนที่ใช้ในการปรับเปลี่ยนปริมาณกระแสตามความต้องการ เป็นต้น
แถบบนตัวต้านทาน

ตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุ (capacitor) เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สามารถเก็บพลังงานไฟฟ้าที่ถูกจ่ายให้เก็บตัวประจุได้ ถูกนำมาใช้ประกอบในวงจรไฟฟ้าหลายชนิด เช่น วงจรกรองความถี่ วงจรเชื่อมโยงสัญญาณ วงจรกรองกระแสไฟฟ้า เป็นต้น ภาพ****

ตัวเก็บประจุมีอยู่ 2 แบบ คือ ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่และตัวเก็บประจุแบบปรับได้ แต่โดยทั่วไปตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่จะมีความนิยมในการใช้งานมากกว่า ดังนั้น จึงเน้นทำความรู้จักกับตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ใช้กันเป็นประจำในวงจีอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ

ตัวเก็บประจุแบบค่าคงที่ สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิด คือ

  1. ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กทรอไลต์ เป็นตัวเก็บประจุที่มีลักษณะเป็นทรงกระบอกและมีขั้ว มีขนาดความจุหลายขนาด โดยทั่วไปสามารถทนแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 6.3 โวลลต์ ถึง 450 โวลต์ ซึ่งจะกำกับไว้บนตัวเก็บประจุ การต่อตัวเก็บประจุเข้ากับวงจรจะต้องต่อให้ถูกขั้ว มิเช่นนั้นอาจจะทำให้เกิดความเสียหายกับตัวเก็บประจุได้


  2. ตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก เป็นตัวเก็บประจุที่ไม่มีขั้วในการต่อ ส่วนใหญ่ทนแรงดันไฟฟ้าได้ประมาณ 50 โวลต์ถึง 2,000 โวลต์


  3. ตัวเก็บประจุชนิดไมลาร์ เป็นตัวเก็บประจุที่มีขั้วเหมือนตัวเก็บประจุชนิดเซรามิก มีความทนทานสูงและทนความชื้นได้ดี มักไม่เปลี่ยนค่าความจุตามสภาพความชื้น

ในแผนภาพแสดงวงจรไฟฟ้าจะเขียนสัญลักษณ์ตัวเก็บประจุแทนด้วยรูปต่างๆ ดังนี้


เมื่อตัวเก็บประจุถูกต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้า ซึ่งในที่นี้คือ ถ่านไฟฉาย พลังงานไฟฟ้าในถ่านไฟฉายจะถูกถ่ายเทและไปสะสมอยู่ในตัวเก็บประจุ เมื่อนำถ่านไฟฉายออกไปและนำแอมมิเตอร์มาวัด ก็จะพบว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เนื่องจากตัวเก็บประจุจะค่อยๆ คายพลังงานไฟฟ้าออกสู่วงจรไฟฟ้า

ไดโอด

ไดโอด (diode) เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตมาจากสารกึ่งตัวนำชนิดต่างๆ เช่น ซิลิคอน เจอเมเนียม เป็นต้น สามารถใช้ในการกำหนดทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า และใช้ประกอบในวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับให้กลายเป็นไฟฟ้ากระแสตรง

สัญลักษณ์ที่ใช้เขียนแทนไดโอดแบทั่วๆ ไปในวงจรไฟฟ้า คือ  

การใช้งานไดโอดนั้น จะต้องต่อไดโอดเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าให้ถูกขั้ว คือ ไฟบวกป้อนเข้าที่ขาบวกหรือที่เรียกว่า ขาแอโนด (anode) ส่วนไฟลบป้อนเข้าที่ขาลบหรือที่เรียกว่า ขาแคโทด (cathode) เรียกการต่อไดโอดในวงจรแบบนี้ว่า ไบอัสตรง ซึ่งจะทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลได้ในวงจร ในทางกลับกันถ้าต่อไฟลบเข้ากับขาแอโนด และต่อไฟบวกเข้ากับขาแคโทด จะเรียกลักษณะต่อวงจรแบบนี้ว่า ไบอัสกลับ กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถไหลผ่านไดโอด

ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ (transistor) เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตมาจากสารกึ่งตัวนำ เป็นชิ้นส่วนที่มีความสำคัญและถูกนำมาประกอบในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มากมาย


ทรานซิสเตอร์ เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขา 3 ขา แต่ละขาเรียกชื่อแตกต่างกันคือ ขาเบส (base : B) ขาอิมิตเตอร์ (emitter : E) และขาแลกเตอร์ (collector : C) โดยแต่ละขาก็จะมีหน้าที่และการทำงานแตกต่างกันออกไป


ประเภทของทรานซิสเตอร์ โดยทั่วไปจะแบ่งทรานซิสเตอร์ออกเป็น 2 ประเภทตามชนิดของสารที่นำมาผลิต คือ

  1. ชนิด NPN เป็นทรานซิสเตอร์ที่ต้องจ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์สูงกว่าขาอิมิตเตอร์ ทรานซิสเตอร์จึงจะทำงานได้ เขียนสัญลักษณ์แทนได้เป็น



  2. ชนิด PNP เป็นทรานซิสเตอร์ที่ต้องจ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์ต่ำกว่าขาอิมิตเตอร์ ทรานซิสเตอร์จึงจะทำงานได้ เขียนสัญลักษณ์แทนได้เป็น

การที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ต้องจ่ายไฟให้ที่ขาเบส (B) ซึ่งเป็นขาที่มีหน้าที่ในการควบคุมกระแสไฟฟ้าที่ไหลจากขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์ กล่าวคือ หากให้กระแสไหลที่ขาเบสมาก จะทำให้กระแสไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์มาก แต่ถ้าให้กระแสไหลที่ขาเบสน้อย กระแสที่ไหลผ่านขาคอลเลกเตอร์ไปสู่ขาอิมิตเตอร์น้อยลงไปด้วย

ดังนั้น ด้วยหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์นี้ ก็จะสามารถนำทรานซิสเตอร์ไปประกอบในวงจรต่างๆ ได้มากมาย โดยเฉพาะในวงจรที่ต้องควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร

วงจรอิเล็กทรอนิกส์

ก่อนที่น้องๆ จะศึกษาการต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เรามาทำความรู้จักกับสัญลักษณ์ที่ใช้แทนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กันก่อน (สัญลักษณ์พื้นฐานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์)

นอกจากสัญลักษณ์ต่างๆ ที่ใช้ในวงจรแล้ว ผู้ประกอบอิเล็กทรอนิกส์จะต้องรู้จักอุปกรณ์ที่จำเป็นที่ต้องใช้ในการประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ดังนี้


การบัดกรี

การบัดกรี คือการใช้ความร้อนจากหัวแร้งหลอมตะกั่ว เพื่อเชื่อมต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ใช้เป็นวงจร

การบัดกรีเพื่อประกอบวงจรนั้น อาจแบ่งได้ 2 ลักษณะ คือ

  1. การบัดกรีที่ไม่ต้องใช้แผงประกอบวงจร ซึ่งแบบนี้มักจะทำในกรณีที่มีอุปกรณ์ในการประกอบน้อย


  2. การบัดกรีที่ต้องใช้แผงประกอบวงจร การบัดกรีแบบนี้มักทำในกรณีที่มีอุปกรณ์ประกอบในวงจรมาก
แผงประกอบวงจร หรือที่ใช้เรียกกันว่า แผ่นปริ้นต์ เป็นแผ่นที่ทำหน้าที่ในการยึดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เข้าด้วยกัน โดยจะมีตัวนำไฟฟ้าเป็นตัวเชื่อมขาของอุปกรณ์ต่างๆ ที่ต่อกัน อาจแบ่งเป็น 2 แบบ คือ

  1. แผงประกอบวงจรแบบทั่วไป ซึ่งแบบนี้เป็นแบบที่พบเห็นกันมาก หรือหากลองแกะเครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดดูก็จะพบแผงประกอบวงจรแบบนี้เสมอๆ


  2. แผงประกอบวงจรอเนกประสงค์ ซึ่งเป็นแบบที่นิยมใช้มากในห้องทดลองอิเล็กทรอนิกส์ เพราะผู้ใช้สามารถปรับเปลี่ยนรูปแบบการต่อวงจรได้ตามต้องการโดยสะดวก
โดยทั่วไปการบัดกรีนั้นเป็นงานที่อาศัยทักษะและความชำนาญเป็นหลัก ผู้ที่ได้ทำการบัดกรีบ่อยๆ จะเกิดทักษะที่ทำให้งานบัดกรีนั้นสำเร็จและสวยงามได้อย่างไม่ยาก ซึ่งอาจสรุปวิธีการกว้างๆ ดังนี้

  1. จัดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือที่ใช้ในการบัดกรีให้ครบก่อนลงมือทำ รวมทั้งตรวจสอบสภาพอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ให้ดีก่อนทำการบัดกรี เพื่อที่จะได้ไม่เสียเวลามาแก้ไขภายหลัง


  2. นำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ มาเสียบลงในแผงประกอบวงจรตามแผนผังวงจรที่ออกแบบไว้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดขณะทำงานจะมีความร้อนออกมา เช่น ทรานซิสเตอร์ เป็นต้น ดังนั้นจึงไม่ควรเสียบขาของอุปกรณ์ลึกจนตัวอุปกรณ์ติดกับแผงประกอบวงจร


  3. ทำความสะอาดจุดที่จะบัดกรีให้สะอาด โดยอาจใช้ปลายมีดหรือกระดาษทรายขูดออก ให้บริเวณนั้นสะอาดปราศจากฝุ่นและคราบน้ำมัน


  4. เตรียมหัวแร้ง โดยเสียบปลั๊กทิ้งไว้ให้หัวแร้งร้อนพอสมควร จากนั้นนำปลายหัวแร้งมาจี้ที่จุดบัดกรีนานประมาณ 2-4 วินาที ตามขนาดของจุดที่จะบัดกรี เพื่อให้ขาโลหะของอุปกรณ์เกิดความร้อน ข้อสำคัญคือ อย่าจี้นานเกินไป เพราะอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดเสียหายได้ โดยเฉพาะอุปกรณ์ประเภทไดโอด ทรานซิสเตอร์ และไอซี


  5. นำตะกั่วมาจี้ที่จุดบัดกรีทันที จนตะกั่วบัดกรีละลายประสานขาอุปกรณ์เข้ากับแผงประกอบวงจร โดยแช่หัวแร้งไว้ราว 2 วินาทีก่อนนำออก งานบัดกรีที่ดีสีของตะกั่วจะดูแวววาว แต่หากพบว่าสีของตะกั่วที่จุดบัดกรีมีสีขุ่น ควรทำการบัดกรีใหม่ เพราะจะทำให้วงจรไม่แข็งแรง และอาจเกิดความเสียหายขณะใช้งานได้ง่าย

ที่มาข้อมูล : - หนังสือแบบเรียนวิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 (สสวท) กระทรวงศึกษาธิการ
- คู่มือครูสาระการเรียนรู้พื้นฐาน กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 3 (สสวท) กระทรวงศึกษาธิการ
จำนวนคนอ่าน 144297 คน
   
 

© 2000 - 2014 www.myfirstbrain.com All Rights Reserved