การทดลองที่ 5.1
การต่อวงจรไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์
วัตถุประสงค์
- ฝึกต่อวงจรโดยใช้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ เพื่อใช้เป็นตัวส่งแสงและตัวรับแสงตามลำดับ
- หาความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณแสงสะท้อนกลับ และระดับของแรงดันเอาต์พุตจากวงจร
รายการอุปกรณ์
- แผงต่อวงจร (เบรดบอร์ด) 1 อัน- ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด 1 ตัว
- โฟโต้ทรานซิสเตอร์ 1 ตัว
- ตัวต้านทาน 220Ω 1 ตัว
- ตัวต้านทาน 10kΩ 1 ตัว
- ตัวเก็บประจุแบบ Electrolytic 1uF (มีขั้ว) 1 ตัว
- สายไฟสำหรับต่อวงจร 1 ชุด
- มัลติมิเตอร์ 1 เครื่อง
- แหล่งจ่ายแรงดันควบคุม 1 เครื่อง
- ออสซิลโลสโคปแบบดิจิทัล 1 เครื่อง
ขั้นตอนการทดลอง
1. ต่อวงจรบนเบรดบอร์ด ตามผังวงจรในรูปที่ 5.1.1 (ให้ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ อยู่ห่างกันประมาณ 1 cm) แล้วป้อนแรงดันไฟเลี้ยง VCC=+5V และ Gnd
จากแหล่งจ่ายแรงดันควบคุม ไปยังวงจรบนเบรดบอร์ด
2. วัดแรงดันตกคร่อมที่ขาทั้งสองของไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด และวัดปริมาณกระแสที่ไหล (mA)
แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ (สำหรับรายงานการทดลอง)
3. ใช้ออสซิลโลสโคปวัดแรงดัน Vout แล้วบันทึกภาพของรูปคลื่นสัญญาณที่ปรากฏ
4. ทดลองต่อและไม่ต่อตัวเก็บประจุ สังเกตความแตกต่างของรูปคลื่นสัญญาณ Vout ในแต่ละกรณี
5. นำแผ่นกระดาษสีขาว มาอยู่เหนือ ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ที่ระยะห่าง
0.5 cm, 1 cm, 5 cm, และ 10 cm ตามลำดับ ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vout สำหรับระยะห่าง
ดังกล่าว แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ในแต่ละกรณี
6. นำแผ่นกระดาษสีดำ มาอยู่เหนือ ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดและโฟโต้ทรานซิสเตอร์ ที่ระยะห่าง
0.5 cm, 1 cm, 5 cm, และ 10 cm ตามลำดับ ใช้มัลติมิเตอร์วัดแรงดัน Vout สำหรับระยะห่าง
ดังกล่าว แล้วจดบันทึกค่าที่ได้ในแต่ละกรณี
7. ต่อวงจรตามผังวงจรในรูปที่ 5.1.2 แล้วเปรียบเทียบความแตกต่างกับวงจรในรูปที่ 5.1.1
(เช่น ดูการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน Vout)
8. เขียนรายงานการทดลอง ซึ่งประกอบด้วย คำอธิบายการทดลองตามขั้นตอน ผังวงจรที่ถูกต้อง
ครบถ้วนตามหลักไฟฟ้า (ให้วาดด้วยโปรแกรม Cadsoft Eagle) รูปถ่ายของการต่อวงจรบน
เบรดบอร์ด รูปคลื่นสัญญาณที่วัดได้จากออสซิลโลสโคปตามโจทย์การทดลอง และตอบคำถาม
ท้ายการทดลอง
รูปที่ 5.1.1: ผังวงจรสำหรับต่อวงจร (แบบที่ 1)
รูปที่ 5.1.2: ผังวงจรสำหรับต่อวงจร (แบบที่ 2)
คำถามท้ายการทดลอง
1. จากการทดลองพบว่า จะมีกระแสไหลผ่านไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด 16.14 mA และ
วัดแรงดันตกคร่อมได้เท่ากับ 1.182 โวลต์
2. เมื่อทดลองโดยใช้กระดาษสีขาว สำหรับวงจรแบบที่ 1 จะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 0.152 - 3.292 v
(ค่าต่ำสุด-สูงสุด) และจะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 1.545 - 3.328 v (ค่าต่ำสุด-สูงสุด) สำหรับวงจรแบบที่ 2
3. เมื่อทดลองโดยใช้กระดาษสีดำ สำหรับวงจรแบบที่ 1 จะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 1.875 - 3.768 v
(ค่าต่ำสุด-สูงสุด) และจะได้แรงดัน Vout อยู่ในช่วง 0.297 - 0.910 v (ค่าต่ำสุด-สูงสุด) สำหรับวงจรแบบที่ 2
4. ที่ระยะห่างเท่ากัน การทดลองด้วยวัตถุสีขาวและวัตถุสีดำ จะให้ผลแตกต่างกันหรือไม่ เมื่อวัดแรงดัน
Vout ของวงจร จงอธิบาย
5. การต่อตัวเก็บประจุคร่อมที่ Vout กับ Gnd มีผลต่อรูปคลื่นสัญญาณเอาต์พุตหรือไม่ จงอธิบาย
6. ในการทดลอง แสงสว่างจากหลอดไฟในอาคาร มีผลต่อสัญญาณ Vout หรือไม่ จงอธิบาย
แบบที่ 1
แบบที่ไม่มีตัวเก็บประจุ
กระดาษขาว
กระดาษดำ
แบบที่ 2
แบบที่ไม่มีตัวเก็บประจุ
กระดาษขาว
กระดาษดำ
แบบที่มีตัวเก็บประจุ
แบบที่ไม่มีตัวเก็บประจุ
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น