การทดลองที่ 4.3 การต่อวงจรตัวต้านทานไวแสงและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง

การทดลองที่ 4.3

การต่อวงจรตัวต้านทานไวแสงและตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณแสง

วัตถุประสงค์

 -  ฝึกต่อวงจรโดยตัวต้านทานไวแสง (LDR) ร่วมกับไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N และใช้เป็น
อุปกรณ์ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงปริมาณแสง

รายการอุปกรณ์

 -  แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด)                                                         1 อัน
 - ไอซีเปรียบเทียบแรงดัน เบอร์ LM393N                                    1 ตัว
 -  ตัวต้านทานปรับค่าได้แบบสามขา ขนาด 10kΩ หรือ 20kΩ       1 ตัว
 -  ตัวต้านทานไวแสง                                                                    1 ตัว
 -  ตัวต้านทาน 330Ω หรือ 470Ω                                                   1 ตัว
 -  ตัวต้านทาน 4.7kΩ                                                                    1 ตัว
 -  ตัวต้านทาน 10kΩ                                                                     1 ตัว
 -  ทรานซิสเตอร์ NPN เบอร์ PN2222A                                         1 ตัว
 -  สายไฟสำหรับต่อวงจร                                                              1 ชุด
 -  มัลติมิเตอร์                                                                                1 เครื่อง

ขั้นตอนการทดลอง

    1. ใช้มัลติมิเตอร์วัดค่าความต้านทานของตัวต้านทานไวแสง (LDR) ในสภาวะแสงที่แตกต่างกันในสาม
ระดับ (ปริมาณแสงน้อย ปานกลาง และมาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของค่า
ความต้านทานเมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน
    2. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.1 แล้ววัดแรงดัน Vx ในสภาวะแสงที่แตกต่างกัน (ปริมาณแสง
น้อย ปานกลาง มาก) แล้วจดบันทึกค่าที่วัดได้ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดันเมื่อปริมาณ
แสงเปลี่ยน
    3. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.2 (แบบที่ 1) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ และวัดแรงดัน Vref ที่ได้
สังเกตสถานะติด/ดับของ LED
    4. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.3 (แบบที่ 2) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ และวัดแรงดัน Vref ที่ได้
สังเกตสถานะติด/ดับของ LED
    5. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามรูปที่ 4.3.4 (แบบที่ 3) โดยใช้แรงดันไฟเลี้ยง +5V +9V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ทดลองหมุนปรับค่าที่ตัวต้านทานปรับค่าได้ เพื่อให้ LED “สว่าง”
เมื่อปริมาณแสงน้อย และให้ LED “ไม่ติด” เมื่อปริมาณแสงมาก
    6. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วยคำอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้อง
ครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรม Cadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบน
เบรดบอร์ด และตอบคำถามท้ายการทดลอง

รูปที่ 4.3.1: ผังวงจรสำหรับต่อวงจรตัวต้านทานปรับค่าได้

รูปที่ 4.3.2: ผังวงจรสำหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน (แบบที่ 1)

รูปที่ 4.3.3: ผังวงจรสำหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน (แบบที่ 2)

รูปที่ 4.3.4: ผังวงจรสำหรับต่อวงจรไอซีเปรียบเทียบแรงดัน (แบบที่ 3)

คำถามท้ายการทดลอง

1. ค่าความต้านทานของ LDR จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน และค่าความ
ต้านทานของ LDR ที่ได้จากการทดลอง จะอยู่ในช่วงใด

ตอบ    เมื่อแสงเพิ่ม ค่าความต้านทานของ LDR จะลดลง แต่ถ้าแสงน้อยลง ค่าความต้านทานของ LDR จะเพิ่มขึ้นจากการทดลองค่าความต้านทานของ LDR จะอยู่ในช่วง  157.5 OHM – 10.8 KOHM

2. สำหรับวงจรแบบที่ 1 และ 2 แรงดัน Vx จะเปลี่ยนแปลงอย่างไร เมื่อปริมาณแสงเปลี่ยน
(เปลี่ยนจากปริมาณแสงน้อยเป็นปริมาณแสงมาก)

ตอบ      วงจรแบบที่ 1

น้อย	ปานกลาง	มาก
2.36 v	3.6 v	4.78 v

                         วงจรแบบที่ 2

น้อย	ปานกลาง	มาก
2.29 v	3.95 v	4.52 v

3. สำหรับวงจรแบบที่ 3 การปรับค่าแรงดัน Vref โดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าได้ในวงจร มีผลอย่างไร
ต่อการติดหรือดับของ LED

ตอบ        มีผล เมื่อปรับค่าตัวต้านทานให้มากที่สุดจะทำให้ LED ดับ และเมื่อปรับค่าให้ตัวท้านน้อยลงเรื่อยๆจะทำให้ LED ติด