เครื่องวัดและทดสอบ

มัลติมิเตอร์มัลติมิเตอร์ (Multi Meter) เป็นเครื่องมือวัดพื้นฐานทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย เพราะมีราคาไม่แพงและสามารถวัดขนาดทางไฟฟ้าได้หลายอย่าง มัลติมิเตอร์ที่ใช้งานกันทั่วไป ส่วนใหญ่จะเป็นแบบขดลวดเคลื่อนที่ โดยสามารถทำการวัดพื้นฐานได้ 4 อย่างคือ

วัดแรงดันไฟตรง
วัดแรงดันไฟสลับ
วัดกระแสไฟตรง
วัดค่าความต้านทาน


โดยมีลักษณะและส่วนประกอบดังรูป

โดยส่วนประกอบต่างๆเป็นดังนี้

เข็มมิเตอร์ : ใช้อ่านค่าร่วมกับสเกลวัด
สกรูปรับแต่งเข็ม : ใช้ปรับแต่งให้เข็มชี้ในตำแหน่งเลข 0 เพื่อความถูกต้องก่อนเริ่มวัด
ขั้วต่อ OUTPUT ใช้วัดสัญญาณไฟฟ้า โดยจะตัดค่าไฟตรงของสัญญาณออกไป
ขั้วต่อ + หรือ ขั้ว P ใช้ต่อกับสายวัดสีแดง
ขั้วต่อ – หรือ COM ใช้ต่อกับสายวัดสีดำ
ฝาด้านหน้า
สเกลวัด
กระจก
ฝาด้านหลัง
ปุ่มปรับ 0 โอห์ม ADJ : ใช้ปรับแต่งในการวัดค่าความต้านทาน
ปุ่มเลือกย่านวัด


หมายเหตุ มัลติมิเตอร์แต่ละยี่ห้อและแต่ละรุ่นอาจมี ปุ่มและตำแหน่งของปุ่มที่แตกต่างกัน การใช้งานจึงควรดูที่ชื่อปุ่มเป็นหลัก






การอ่านสเกล
การอ่านค่าจากมัลติเตอร์จะต้องอ่านสเกลที่ตรงกับย่านวัด จึงจะได้ค่าที่ถูกต้อง โดยส่วนใหญ่มักมีสเกลดังรูป



โดย …

สเกล A ใช้อ่านค่าความต้านทาน
สเกล B ใช้ อ่านค่ากระแสและแรงดันไฟตรง
สเกล C ใช้อ่านค่าแรงดันไฟสลับ
สเกลอื่น ๆ ใช้ในการอ่านค่าพิเศษต่างๆ เช่น ค่าอัตราขยาย และกระแสรั่วไหล เป็นต้น




ในการอ่านค่าให้ถูกต้อง จะต้องมองให้เข็มทับกับเงาของเข็มบนกระจกเงาบนสเกล แล้วจึงทำการอ่านค่าตามสเกลที่ตรงกับย่านวัด และ ควรวางมิเตอร์ในแนวที่กำหนดซึ่งส่วนใหญ่จะวางแนวนอน ค่าที่อ่านจึงจะถูกต้อง






การวัดแรงดันและกระแสไฟตรง
กรณีการวัดแรงดันจะต้องต่อสายวัดคร่อมหรือขนานกับอุปกรณ์ที่จะวัด แต่ถ้าเป็นการวัดกระแส จะต้องต่อสายวัดในลักษณะอนุกรมกับวงจรที่จะวัด ดังรูปที่ 14.3







ขั้นตอนในการวัด เป็นดังนี้

ตั้งย่านวัดให้ถูกต้อง คือ ถ้าวัดแรงดันต้องใช้ย่านวัด DC V ถ้าวัดกระแสต้องใช้ย่านวัด DC mA
ตั้งย่านวัดที่มีค่าเหมาะสม ถ้าไม่สามารถประเมินค่าที่จะวัดได้ ให้ตั้งย่านวัดสูงๆไว้ก่อน แล้วค่อยลดย่านวัดลง เพื่อมิเตอร์จะได้ไม่เสียเนื่องจากตีเกินสเกล
ต้องต่อสายวัดให้ถูกต้อง คือ ถ้าวัดแรงดันจะต่อขนานกับตำแหน่งที่จะวัด แต่ถ้าวัดกระแสจะต้องต่ออนุกรมกับวงจรที่จะวัด
ต้องต่อขั้วสายวัดให้ถูกต้องมิฉะนั้นเข็มจะตีกลับทำให้เสียได้
อ่านค่า จากสเกลที่ถูกต้อง โดยในกรณีย่านวัดค่าแรงดันไฟตรงส่วนใหญ่จะมี 7 ย่านวัดโดยสเกลที่ใช้อ่าน และตัวคูณค่า จะเป็นดังตาราง





ย่านวัดกระแส จะมีทั้งหมด 4 ย่านวัด โดยแสดงสเกลที่ใช้อ่าน และตัวคูณค่า ดังตาราง









การวัดแรงดันไฟสลับ
จะกระทำในลักษณะเช่นเดียวกับการวัดแรงดันไฟตรง คือต่อสายวัด คร่อมขนานกับอุปกรณ์ หรือตำแหน่งที่จะวัด แต่ไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงขั้วสาย และจะต้องตั้งย่านวัดที่ AC V สำหรับย่านวัดจะมีทั้งสิ้น 4 ย่านวัด โดยสเกลและตัวคูณค่าจะเป็นดังตาราง







การวัดค่าความต้านทาน
การวัดค่าความต้านทานเราจะใช้ย่านวัด W โดยจะมี 4-5 ย่านวัด คือ








ขั้นตอนในการวัดกระทำดังนี้

ทำการแต่งก่อนวัด โดยนำปลายสายวัดทั้งสองมาแตะกัน เข็มมิเตอร์จะตีขึ้น ถ้าเข็มไม่ตีขี้น อาจเป็นเพราะ แบตเเตอรี่ที่อยู่ภายในมัลติมิเตอร์ อาจจะหมด (ในมิเตอร์จะมีแบตเตอรี่ภายในเป็น ขนาด 1.5 V 2 ก้อน และ ขนาด 9 V 1 ก่อน ใช้ในกรณีวัดค่าความต้านทาน)
หมุนปุ่มปรับ 0 โอห์ม ADJ จนกระทั่งเข็มชี้ที่ปลายสเกลด้านขวาที่ตำแหน่ง 0 โอห์ม จากนั้นนำปลายสาย ไปต่อวัดตัวต้านทาน หรืออุปกรณ์ที่ต้องการ (ในขณะวัดจะต้องไม่มีไฟผ่านอุปกรณ์ที่วัด มิฉะนั้น มิเตอร์อาจไหม้ได้)
อ่านค่าตาม สเกล A และใช้ตัวคูณค่าตามตารางด้านบน




เครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้า
เครื่องกำเนิดสัญญาณไฟฟ้า หรือที่เรียกกันว่าซีกแนลเจนฯ (Signal Generator) หรือ ฟังก์ชันท์เจนฯ (Function Generator) คือเครื่องมือที่ใช้ผลิตสัญญาณทางไฟฟ้า รูปร่างต่างๆ เช่น รูปซายน์ (Sine Wave) รูปสี่เหลี่ยม(Square Wave) รูปสามเหลี่ยมหรือรูปฟันเลี่อย (Triangle or Saw Tooth Wave) โดยลักษณะและส่วนประกอบจะเป็นดังรูป




วิธีใช้งาน
1. เปิดปุ่ม POWER (หมายเลข 2)

2. เลือกรูปแบบสัญญาณจากปุ่มเลือกรูปสัญญาณ (หมายเลข 5)
3. เลือกย่านวัดจาก ปุ่มเลือกย่านความถี่ (หมายเลข 6)
4. ปรับค่าความถี่จากสเกล (หมายเลข 8)
5. ปรับค่าความแรงสัญญาณโดยการหมุน ตัวปรับระดับแรงดันขาออก (หมายเลข 7)
6. ต่อสายต่อเข้าที่ขั้วต่อสัญญานขาออก (หมายเลข 4)
7. ใช้ออสซิลโลสโคป วัดความแรงและรูปสัญญาณก่อนต่อให้กับวงจร
8. หากสัญญานแรงเกินไปให้ปรับลดความแรงจากตัวปรับลดทอนสัญญาณ (หมายเลข 3)
9. การใช้งานควรต่อผ่านตัวเก็บประจุ เพื่อกันไฟตรงจากวงจรที่ต่อไหลเข้าเครื่องกำเนิดสัญญาณ




เครื่องกำเนิดสัญญาณ ซึ่งเป็นฟังก์ชันท์เจนฯ ยังเแบ่งออกตามย่านความถี่ คือย่านความถี่เสียง (Audio Frequency) มักเรียกว่า เอเอฟเจนฯ(AF Generator) และ ย่านความถี่วิทยุ (Radio Frequency) มักเรียกว่า อาร์เอฟเจนฯ(RF Generator) นอกจากนี้ ยังมี เครื่องกำเนิดสัญญาณรูป

สี่เหลี่ยมที่สามารถปรับช่วงความกว้างของสัญญาณ (Pulse Width)ได้ เรียกว่า พัลซ์เจนเนอเรเตอร์ (Pulse Generator) และ เครื่องกำเนิดสัญญาณรูปซายน์ ที่สามารถปรับช่วงความถี่ในช่วงกว้างเรียกว่า สวีฟ เจนเนอเรเตอร์ (Sweep Generator) ซึ่งมักใช้กับวงจรวิทยุ-โทรทัศน์






ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope)
ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดสัญญาณทางไฟฟ้า ข้อดีของออสซิลโลสโคปคือ นอกจากจะได้ขนาดของสัญญาณแล้ว เรายังเห็นรูปร่างของสัญญาณด้วยว่ามีรูปอย่างไร นอกจากนี้ออสซิลโลสโคปยังมีความต้านทานภายในสูงมาก ทำให้ การวัดแรงดันมีความถูกต้องมากขึ้น ในกรณีวัดแรงดันตกคร่อมความต้านทานที่มีค่าสูงๆ ลักษณะส่วนประกอบ และปุ่มปรับต่างๆ ของออสซิลโลสโคปจะเป็น ดังรูป










ก่อนเริ่มใช้งาน
ก่อนการนำออสซิลโลสโคปไปใช้งาน ในการวัดขนาดและสัญญานต่างๆ เราจะต้องทำการปรับแต่งออสซิลโลสโคปให้ถูกต้องเสียก่อนดังนี้

เปิดปุ่ม Power ของเครื่อง
ปรับ ความเข้มของแสง(ปุ่ม INTEN) และ โฟกัส (ปุ่ม FOCUS)ให้เหมาะสม
ต่อสายวัดเข้ากับขั้วอินพุต ของ แชนแนล 1 (CH-1) หรือ แชนแนล 2 (CH-2)
นำสายวัดต่อเข้าที่ขั้ว CAL ของออสซิลโลสโคป เพื่อตรวจสอบสายและหัววัดก่อนเริ่มวัด
ตั้ง แชนแนลการวัดให้ถูกต้อง โดยใช้ปุ่มเลือกแชนแนล (ปุ่มที่ 17) ว่าต้องการวัดที่แชนแนลไหน หรือต้องการแสดงทั้ง 2 แชนแนล (Dual)
ตั้งสวิตช์เลือกไว้ที่ตำแหน่ง GND ก่อน
ทำการปรับเส้นภาพบนจอให้อยู่ตรงตำแหน่งแนวเส้นหลักดังรูป โดยใช้ ปุ่ม X-POS (ปุ่มที่ 9) และ Y-POS (ปุ่มที่ 8)



หลังจากที่เราทำการปรับแต่งออสซิลโลสโคปเรียบร้อย ดังกล่าวข้างต้นแล้ว เราก็สามารถนำออสซิลโลสโคป ไปใช้ในการวัดค่าต่างๆ ทางไฟฟ้าได้ดังนี้






วัดแรงดันด้วยออสซิลโลสโคป
วิธีวัดแรงดันด้วยออสซิลโลสโคป ทำในลักษณะเช่นเดียวกับการวัดด้วยมัลติมิเตอร์ คือต่อสายวัดเข้าคร่อมตัวอุปกรณ์หรือจุดที่ต้องการวัด แล้วทำการปรับค่าต่างๆดังนี้


1. ถ้าเป็นการวัดสัญญาณรวม ให้เลื่อนสวิตช์ เลือกสัญญาณ DC-AC-GND ไปที่ DC

2. แต่ถ้าต้องการตัดสัญญานไฟตรงออกจากสัญญาณ ให้ต้อง เลื่อนสวิตช์เลือกสัญญาณ DC-AC-GND ไปที่ AC แทน
3. การอ่านค่าแรงดัน ให้อ่านจากสเกลบนหน้าจอภาพ จากนั้นนำมาคูณกับ ค่าของปุ่ม VOLTS / DIV จะได้เป็นค่าแรงดัน












วัดกระแสด้วยออสซิลโลสโคป
ตามความเป็นจริง ออสซิลโลสโคปไม่สามารถวัดกระแสได้ แต่เราสามารถคำนวณค่าเพื่อหากระแสได้ โดยต่อตัวต้านทานค่าน้อยๆ อนุกรมกับวงจร แล้ววัดค่าแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานนั้น แล้วนำมาคำนวณหาค่ากระแสตามกฏของโอห์มคือ


กระแสที่วัดได้ = แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน / ค่าความต้านทานของตัวต้านทาน






วัดความถี่ด้วยออสซิลโลสโคป
การวัดความถี่ด้วยออสซิลโลสโคป ทำดังนี้


1. ตั้งระดับ GND ที่เส้นแกนกลางมาตราฐานของออสซิลโลสโคป

2. ต่อสายวัดของออสซิลโลสโคปขนานกับจุดที่ต้องการวัด
3. ปรับขนาดแรงดันของสัญญาณให้เหมาะสม ด้วยปุ่ม VOLTS/DIV
4. ขยายการแสดงผลด้านกว้างของสัญญาณให้เห็นได้ชัดเจน ด้วยปุ่ม TIMES/DIV
5. อ่านค่าสเกลในช่วงคาบเวลาหนึ่ง ลูกคลื่น (1 Cycle)
6. นำค่าจากสเกลมาคูณกับค่าในการปรับ TIMES/DIV
จะได้เป็นค่าคาบเวลาใน 1 ลูกคลื่น (Time Period)
7. หาค่าความถี่จากส่วนกลับของค่า Time Period โดย… ค่าความถี่ (Hz) = 1/ ค่าคาบเวลา 1 ลูกคลื่น








ข้อควรระวังในการวัด


ในออสซิลโลสโคบบางเครื่อง จะมีปุ่มปรับย่อยเพื่อให้การดูรูปสัญญาณ เรียกว่าปุ่ม VARIABLE ซึ่งมักเป็นปุ่มซ้อนอยู่กับปุ่มปรับย่านวัดแรงดัน (VOLTS/DIV) และ ปุ่มปรับวัดคาบเวลา(TIMES/DIV) ดังนั้นในการวัดค่าที่ถูกต้อง ปุ่มดังกล่าวจะต้องอยู่ในตำแหน่ง CAL เพื่อให้การอ่านค่า จากจอภาพได้ค่าที่ถูกต้อง นอกจากนี้ในบางเครื่องยังสามารถขยายสัญญาณ โดยดึงปุ่มย่อยดังกล่าวออกมาได้อีก จึงควรระมัดระวังเป็นพิเศษ มิฉะนั้นจะทำให้การอ่านไม่ถูกต้อง

อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้า

ความปลอดภัยทางไฟฟ้า
อุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้า คืออุปกรณ์ที่ช่วยป้องกันอันตรายที่เกิดจากไฟฟ้า ในกรณีที่เกิดไฟฟ้าช๊อต ไฟฟ้าดูดหรือเกิดการลัดวงจร อาจจะทำให้เกิดความเสียหายแก่ชีวิตและทรัพย์สินได้ ดังนั้นอุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าจะช่วยลดอันตรายทำให้เราได้รับความปลอดภัยมากขึ้น ปัจจุบันมีกฎหมายเกี่ยวกับความปลอดภัยของ OSHA ซึ่งได้กำหนดเกี่ยวกับหน้ากากป้องกันอันตราย หมวกกันน็อค และอุปกรณ์ป้องกัน ในการทำงานต่าง ๆ โดยใช้หลักการปฏิบัติงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้าให้ถูกต้อง ตามกฎของความปลอดภัยดังนี้

ตรวจซ่อมเครื่องมือตามระยะเวลาที่กำหนด ตามที่โรงงานผู้ผลิตระบุไว้
รู้และเข้าใจคำแนะนำเกี่ยวกับความปลอดภัยที่ผู้ผลิตแนะนำไว้
ตรวจสอบสายไฟให้อยู่ในสภาพดีเสมอ ถ้าชำรุดให้เปลี่ยนหรือซื้อใหม่
ก่อนซ่อมเครื่องใช้ไฟฟ้าต้องตัดไฟออกก่อนเสมอ
ต้องใส่แว่นกันฝุ่นหรือเศษวัสดุเข้าตาในกรณีที่จำเป็น
ชิ้นงานที่กำลังจะทำต้องยึดแน่นไม่หลุด ทำให้ได้รับอันตรายได้
ถ้ามีเสียงดังผิดปกติให้หยุดทำงาน แล้วหาสาเหตุทันที
เมื่อเครื่องมือไฟฟ้าชำรุดให้แยกออก แล้วเขียนป้ายแสดงให้ชัดเจน






ฟิวส์ (Fuse)
ฟิวส์คืออุปกรณ์ที่ใช้สำหรับจำกัดจำนวนกระแสที่ไหลในวงจร มีลักษณะเป็นตัวนำไฟฟ้า ที่ประกอบด้วยเส้นลวดทำมาจากโลหะชนิดอ่อน บรรจุอยู่ภายในอุปกรณ์ห่อหุ้ม ซึ่งสามารถที่จะหลอมละลายและตัดวงจรได้เมื่อใช้งานไฟฟ้ามากเกินไป ฟิวส์แต่ละรุ่น จะมีการแจ้งอัตราทนกระแสกำกับไว้ อัตราทนกระแสหมายถึงปริมาณกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ยอมให้ไหลผ่านฟิวส์ได้

การติดตั้งฟิวส์หรือถอดเปลี่ยนฟิวส์นั้นจะต้องกระทำด้วยความระมัดระวังโดยจะต้องตัดพลังงานไฟฟ้าออกจากวงจรเสียก่อนเสมอ การถอดฟิวส์จะต้องใช้เครื่องมือสำหรับดึงฟิวส์ที่ออกแบบมาโดยเฉพาะ และให้ดึงฟิวส์ทางด้านไฟออกก่อนเสมอ เมื่อต้องการจะใส่ฟิวส์ให้ใส่ฟิวส์ทางด้านโหลดก่อน แล้วจึงใส่ทางด้านไฟเข้าต่อไป ฟิวส์ที่ใช้งานกันทั่วไปแบ่งได้เป็น 3 ชนิดคือ ปลั๊กฟิวส์ (Plug Fuse) คาร์ตริดฟิวส์ (Cartridae Fuse)และเบลดฟิวส์ (Blade Fuse) ดังนี้คือ






ปลั๊กฟิวส์ (Plug Fuse)
ปลั๊กฟิวส์ คือฟิวส์ที่บรรจุอยู่ในกระบอกที่ทำด้วยกระเบื้อง เวลาใช้งานให้ติดตั้งบนฐานเกลียว มีแผ่นไส้โลหะที่ออกแบบให้ละลาย เมื่อกระแสไหลในวงจรเกินค่าที่กำหนด มีหลายแบบหลายขนาด โดยทั่วไปมีอัตราทนกระแส 0-30 แอมป์ นิยมใช้ตามอาคารบ้านเรือนทั่วไป







คาร์ตริดฟิวส์ (Cartridae Fuse)
คาร์ตริดฟิวส์จะทำงานคล้ายกับปลั๊กฟิวส์ แต่ต่างกันที่เวลาติดตั้งจะต้องติดตั้งบนขาหนีบสปริง คาร์ตริดฟิวส์จะติดตั้งใช้งานร่วมกับเซฟตี้สวิตช์ ทนกระแสได้ตั้งแต่ 0-60 แอมป์




เบลดฟิวส์ (Blade Fuse)

เบลดฟิวส์ใช้หลักการหลอดละลายตัวเมื่อมีกระแสเกิน เช่นเดียวกับฟิวส์แบบอื่นแต่จะมีอัตราทนกระแสมากกว่าฟิวส์แบบอื่นคือตั้งแต่ 70-600 แอมป์ เบลดฟิวส์จะติดตั้งบนขาหนีบสปริงมีทั้งแบบใช้ได้เพียงครั้งเดียว และแบบเปลี่ยนไส้ใหม่ได้







เซอร์กิตเบรกเกอร์
เซอร์กิตเบรกเกอร์ (Circuit Breakers) คืออุปกรณ์ป้องกันไฟฟ้าที่สามารถเปิดวงจรในขณะที่มีความผิดปกติเกิดขึ้น โดยที่ไม่ทำให้ตัวเองขาดหรือชำรุดเหมือนฟิวส์ ถ้าเซอร์กิตเบรกเกอร์เปิดวงจร เราจะต้องหาสาเหตุ ว่าใช้งานกระแสไฟฟ้า มากเกินกว่าที่กำหนดหรือไม่ เกิดไฟดูด, ไฟรั่ว, ไฟช็อต, ไฟเกินหรือไฟตก เกิดปัญหาที่จุดใด แล้วทำการแก้ไขปัญหาในกรณีดังกล่าว หลังจากนั้นให้กดปุ่มรีเซ็ตให้วงจรไฟฟ้าทำงานใหม่ได้









เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบความร้อน
การทำงานอาศัยหลักการของแผ่นโลหะ 2 ชนิดซึ่งมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวไม่เท่ากันมาประกบยึดติดกัน เมื่อมีกระแสไหลเกิน หรือวงจรผิดปกติโลหะจะร้อน ทำให้โก่งตัวหน้าสัมผัสของเซอร์กิตเบรกเกอร์ จะเปิดวงจรไม่ทำงาน ในช่วงที่วงจรไม่ทำงาน เราก็ควรหาสาเหตุว่าวเซอร์กิตเบรกเกอร์ ตัดเพราะอะไร แล้วทำการแก้ไขให้เรียบร้อย และเมื่อเวลาผ่านไประยะหนึ่งแผ่นโลหะจะเย็นตัวลง และจะกลับเข้าไปอยู่ในสภาพเดิมอีก สามารถรีเซ็ตให้กลับมาทำงานใหม่ได้ตามปกติ







เซอร์กิตเบรกเกอร์ในยุคปัจจุบัน
ปัจจุบันบริษัทผู้ผลิตได้ออกแบบเซอร์กิตเบรกเกอร์ให้ตัดไฟได้อย่างรวดเร็วและสามารถป้องกันการใช้กระแสไฟฟ้ามากเกินกว่าที่กำหนด, ป้องกันไฟดูด, ป้องกันไฟรั่ว, ป้องกันไฟช็อต และป้องกันไฟเกินหรือไฟตกมีรูปแบบต่าง ๆให้เลือกซื้อมากมายดังรูปที่ 16.8









การต่อลงดิน
สายดินเป็นส่วนสำคัญส่วนหนึ่งของระบบความปลอดภัยทางไฟฟ้า ซึ่งจะต้องมีเมื่อติดตั้งระบบไฟฟ้าใหม่ สายดินจะช่วยป้องกันอันตราย อันเกิดจากกระแสไฟฟ้ารั่วได้ ปกติสายดินจะมี 2 ส่วนคือสายดินของระบบใช้ป้องกันระบบไฟฟ้าทั้งหมด และสายดินของเครื่องใช้ไฟฟ้า เป็นส่วนที่ป้องกันอันตรายเฉพาะเครื่องใช้ไฟฟ้านั้น ๆ สายดินของระบบมีหน้าที่ป้องกันฟ้าผ่าและไฟฟ้าแรงสูง โดยกระแสไฟฟ้าจะผ่านสายดิน ซึ่งทำด้วยตัวนำที่ดีลงสู่ดินแทน ท่อประปาที่ฝังอยู่ใต้พื้นดินอย่างต่อเนื่องจะเป็นการต่อลงดินทางไฟฟ้าที่ดีที่สุด เนื่องจากมีพื้นที่ผิวสัมผัสกับดินมาก การที่มีผิวสัมผัสมากจะเป็นการช่วยลดความต้านทาน และทำให้กระแสไฟฟ้าส่วนที่ไม่ต้องการไหลลงสู่พื้นดินได้ง่ายขึ้น



กราวด์ร็อดมักใช้แท่งทองแดงที่มีความต้านทานมากกว่า 25 โอห์มต่อลงดิน ส่วนการต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าลงดินเป็นการป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าภายในบ้าน รูปที่ 16.10 เป็นการแสดงให้เห็นการไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าที่ไม่ได้ต่อลงดิน ส่วนรูปที่ 16.11 เป็นการแสดงให้เห็นว่าเมื่อบุคคลมาแตะกับเครื่องใช้ไฟฟ้าจะปลอดภัย การต่อสายดินจะทำให้ไม่เกิดอันตรายกับบุคคล กระแสไฟฟ้าจะลงสู่ดินแทน

การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์

การประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์



สิ่งที่ควรรู้ในการประกอบวงจรการประกอบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ คือการเชื่อมต่ออุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์เข้าด้วยกันโดยใช้ตัวนำไฟฟ้า เช่นสายไฟ หรือ แผ่นวงจรพิมพ์หรือแผ่นปรินซ์ ที่เป็นลายทองแดง ซึ่งมีข้อควรรู้ดังต่อไปนี้

รู้จักเลือกใช้เครื่องมือให้ถูกประเภทและใช้อย่างถูกวิธี เช่นเลือกหัวแร้งบัดกรีที่มีกำลังวัตต์เหมาะสมกับงาน, รู้วิธีการบัดกรีที่ถูกต้อง เป็นต้น
รู้จักอุปกรณ์ที่จะนำมาต่อแต่ละชนิดว่ามีรูปร่างและลักษณะอย่างไร มีค่าและขนาดเท่าไร เพื่อจะได้ประกอบวงจรได้ถูกต้อง และลดความเสียหาย ที่จะเกิดขึ้น จากการต่ออุปกรณ์ผิดหรือ วงจรไม่ทำงาน เนื่องจากต่อขาอุปกรณ์ผิด หรือใส่ค่าผิด ใส่อุปกรณ์ผิดขั้ว โดยอุปกรณ์ที่ควรระวังมีดังนี้

ตัวต้านทาน สิ่งที่ต้องระวังคือ เรื่องค่าของตัวต้านทาน และ ขนาดของตัวต้านทาน เช่น เราอาจใส่ตัวต้านทานผิดขนาด ทำให้ตัวต้านทานไหม้ได้
ตัวเก็บประจุ ต้องระวังเรื่องค่า และชนิด เพราะในบางวงจร แม้เราจะใส่ค่าถูกต้อง แต่ถ้าใส่ผิดชนิด อาจทำให้วงจรไม่ทำงาน โดยเฉพาะวงจรที่ทำงานกับความถี่สูง เช่นใส่ตัวเก็บประจุชนิดไมลาร์ แทน ชนิดเซรามิค นอกจากนี้ ถ้าเป็นตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโตรไลต์ ควรระวังเรื่องการต่อผิดขั้วด้วย เพราะอาจทำให้ ตัวเก็บประจุระเบิดได้
สำหรับอุปกรณ์ประเภทที่มีหลายขา เช่น ไดโอด, ทรานซิสเตอร์, ไดแอค, ไตรแอค ต้องระวังเรื่องตำแหน่งขา และ ขนาด โดยทั่วไปต้องใส่ให้ถูกขาและถูกเบอร์ และอุปกรณ์ประเภทไอซี ควรระวังเรื่องตำแหน่งขา เพราะอาจเสียหายทันทีถ้าใส่ผิด

รู้วิธีการต่อประกอบกับแผ่นวงจรพิมพ์แบบอเนกประสงค์ หรือรู้วิธีการทำแผ่นวงจรพิมพ์ขึ้นใช้เอง
เข้าใจการทำงานของวงจร เพื่อความสะดวกในการตรวจสอบ และตรวจซ่อม




แผ่นวงจรพิมพ์
การประกอบวงจรทางอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่จะประกอบบนแผ่นวงจรพิมพ์ หรือ ที่เรียกกันทั่วไปคือแผ่นปรินซ์ หรือ แผ่น PCB (Printed Circuit Board) ซึ่งด้านหนึ่งที่ใส่อุปกรณ์จะเป็นฉนวน และ อีกด้านจะเป็นแผ่นทองแดงบางๆ จุดเด่นของการต่อเชื่อมวงจร ด้วยแผ่นวงจรพิมพ์ แทนการใช้สายต่อ คือ อุปกรณ์จะถูกวางอย่างเป็นระเบียบ และ ประหยัดพื้นที่ ลดความวุ่นวายจากการโยงสายที่ซับซ้อน และสามารถที่จะผลิตเป็นอุตสาหกรรมได้ด้วย แผ่นวงจรพิมพ์จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ แผ่นวงจรพิมพ์แบบอเนกประสงค์ และ แผ่นวงจรพิมพ์เปล่า




1. แผ่นวงจรพิมพ์แบบ อเนกประสงค์ (Universal Board)
แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้โดยมากมักจะมีการวางลายทองแดงเป็นเส้น ๆ และมีการเจาะรูไว้แล้ว สามารถเสียบอุปกรณ์ลงไปได้ทันที แต่อาจต้องมีการตัดลายทองแดง หรือเชื่อมต่อด้วยสายไฟในบางจุด ส่วนใหญ่มักใช้กับการประกอบวงจรที่ไม่ซับซ้อนหรือมีอุปกรณ์ไม่กี่ตัว โดยเราอาจจะแบ่งได้ตามแนวเส้นทองแดงด้านหลังเป็น 3 แบบคือ


1.1 ไอซีบอร์ด (IC Board) จะมีการวางตำแหน่งขาเป็นแนว ๆ แบบขาไอซี โดยระยะห่างระหว่างรูเจาะเท่ากับระยะห่างของขาไอซีพอดี ส่วนลายทองแดงจะมีลักษณะเป็นแถบยาวต่อเนื่องเป็นระยะเท่าๆกัน ดังรูป



สำหรับการใช้งานจำเป็นต้องมีการตัดลายทองแดงเป็นบางส่วน และเชื่อมต่อด้วสายไฟในบางจุด




1.2 โปรโตบอร์ด (Proto Board) จะมีลักษณะของลายทองแดง เหมือนกับแผ่นโปรโตบอร์ดที่เราใช้ต่อทดลองวงจร ดังรูปที่ 13.2



1.3 แพดบอร์ด (Pad Board) ลักษณะของแผ่นวงจรพิมพ์จะไม่มีลายทองแดงเชื่อมต่อ แต่มีเพียงลายทองแดงเป็นจุด ๆ เหมือนเป็นหลักยึดอุปกรณ์ ดังรูปที่ 13.3 โดยการใช้งานจะต้องเชื่อมต่อระหว่างสายระหว่างจุดดังกล่าวตามวงจร







2. แผ่นวงจรพิมพ์เปล่า
แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้จะมีแผ่นทองแดงบาง ๆ เคลือบอยู่ตลอดแผ่น ในการใช้งาน จำเป็นต้องกัดลายทองแดงบางส่วนออกไป ด้วยน้ำยาหรือ กรดกัดปรินซ์ โดยอาจจะมี 4 ลักษณะ คือ


2.1 แบบหน้าเดียว (Single Side PCB) แบบนี้จะมีลายทองแดงเคลือบอยู่เพียงหน้าเดียว เหมาะสำหรับวงจรที่ไม่ยุ่งยากซับซ้อนจนเกินไปนัก แผ่นวงจรพิมพ์แบบนี้จะราคาถูกและมีการใช้งานกว้างขวาง เพราะผู้ใช้สามารถกัดลายทองแดงเองได้ จึงมักนิยมใช้ในการทำโครงงานพื้นฐานต่าง ๆ


2.2 แบบ 2 หน้า (Double Side PCB) แบบนี้จะมีทองแดงเคลือบอยู่ทั้ง 2 ด้าน ส่วนใหญ่ด้านหนึ่ง มักจะปล่อยให้เป็นลายทองแดงเต็มแผ่น ในลักษณะเป็น กราวน์เพลน (Ground Plane) โดยมีจุดประสงค์เพื่อลดสัญญาณรบกวน มักใช้ในวงจรเครื่องรับหรือเครื่องส่งวิทยุ


2.3 แบบ 2 หน้า เชื่อมต่อกัน (Double Side Plate Trough Hole PCB) หรือที่มักเรียกกันทับศัพท์ว่า แบบเพลททรูโฮล โดยแบบนี้ จะมีลายทองแดงเคลือบอยู่ทั้ง 2 ด้าน และมีเชื่อมต่อกันระหว่างทองแดงทั้งสองด้าน ผ่านทางรูที่ทำเป็นพิเศษ แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้ส่วนใหญ่ จะมีการวางอุปกรณ์ทั้งสองด้าน และลดพื้นที่ได้มาก ส่วนใหญ่มักจะสร้างเป็นวงจรสำเร็จมาจากทางโรงงานมากกว่า


2.4 แบบหลายชั้น (Multi Layer PCB) แผ่นวงจรพิมพ์ประเภทนี้จะมีความซับซ้อนมาก โดยจะมีลายทองแดงอยู่ด้านในด้วย และมีการเชื่อมต่อกันผ่านทางรูที่ทำพิเศษ แผ่นวงจรประเภทนี้ส่วนใหญ่มักทำสำเร็จมาจากโรงงานเช่นเดียวกัน เพราะมีการสร้างที่ซับซ้อน และยุ่งยากมาก ผู้ใช้ทั่วไปไม่สามารถทำได้


นอกจากนี้ยังมีการเรียกแผ่นวงจรพิมพ์ ตามสารที่เป็นพื้นฉนวน เช่น แผ่นวงจรพิมพ์แบบ เบกาไลต์ (Bakelite) ซึ่งใช้ เบกาไลต์เป็นฉนวน ส่วนใหญ่มักมีสีน้ำตาล แผ่นวงจรพิมพ์แบบกลาสอีพ๊อกซี่ (Glass Epoxy) ซึ่งจะใช้ใยแก้ว เป็นฉนวน มักมีสีต่าง ๆ แต่ส่วนใหญ่มักทำเป็นสีเขียว หรือ สีฟ้า






การทำแผ่นวงจรพิมพ์
ในการทำแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อใช้ในงานเล็ก ๆ ส่วนตัวมักนิยมใช้แผ่นวงจรพิมพ์แบบอเนกประสงค์ (Universal PCB) เพราะสะดวกรวดเร็วกว่า แต่ถ้าวงจรมีความซับซ้อนมากก็จำเป็นต้องออกแบบบนแผ่นวงจรพิมพ์เปล่า ๆ แล้วนำมากัดลาย วงจร ซึ่งอาจใช้วิธีเขียนลายวงจรด้วยมือ แต่โดยส่วนใหญ่ในการผลิตจำนวนมาก ๆ หรือผลิตเป็นอุตสาหกรรม มักใช้การทำแม่แบบสกรีน และใช้ซอฟต์แวร์เข้าช่วย ในที่นี้จะกล่าวเฉพาะการทำแผ่นวงจรพิมพ์หน้าเดียวด้วยมือ อย่างง่าย ๆ ซึ่งจะมีขั้นตอนดังนี้ี








สร้างลายวงจรต้นแบบ (Layout Drawing) คือขั้นตอนในการสร้างแบบลายวงจรตามแบบเส้นวงจร (Schematic Circuit) ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ใช้เวลามากที่สุด โดยกรณีทำเองด้วยมือ จะเริ่มด้วยการกำหนดตำแหน่งอุปกรณ์ลงบนกระดาษ จากนั้นทำการร่างเส้นลายวงจร ในส่วนลายทองแดงเพื่อต่อเชื่อมถึงกัน ปัจจุบันนิยมใช้ซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์ เช่น โปรแกรม Orcad หรือ Protel มาช่วยในงานดังกล่าว
ตัดแผ่นวงจรพิมพ์เปล่า ตามขนาดต้นแบบ ด้วยเลื่อยฉลุ
ทำความสะอาดแผ่นวงจรพิมพ์ด้านที่เป็นผิวทองแดง เพื่อล้างคราบไข หรือสิ่งสกปรกอื่น
คัดลอกลายลงบนแผ่นวงจรพิมพ์ โดยวางแผ่นวงจรพิมพ์ให้ด้านที่เป็นทองแดงอยู่ด้านบน จากนั้นใช้กระดาษก๊อบปี้ หรือกระดาษคาร์บอน ที่ใช้กับงานพิมพ์ดีด วางทับบนผิวทองแดง แล้วนำกระดาษลายวงจรที่ออกแบบไว้แล้วมาวางทับลงไป ทำการลอกลาย โดยใช้ดินสอหรือปากกาปลายแหลม เขียนทับลงไปบนกระดาษต้นแบบ เพื่อให้ลายที่เขียนทับไปติดกับผิวทองแดงของแผ่น PCB เพื่อเป็นแนวในการลงหมึกต่อไป
นำกระดาษคาร์บอน และ กระดาษต้นแบบลายวงจรออก แล้วใช้สีหรือปากกาเคมีเขียนตามแนวลายวงจร ที่ลอกแบบไว้ โดยพยายามเทียบจากต้นแบบไปด้วย เพื่อป้องกันความผิดพลาด จากนั้นรอให้หมึกแห้งสนิทก่อนนำไปกัดลายวงจร
เตรียมสารละลายที่จะใช้กัดลายวงจร โดยใช้กรดกัดปรินซ์ (จะเป็นผงหรือก้อนสีเหลืองเข้ม ๆ ซึ่งความจริงคือสารเคมีที่ชื่อ เฟอริค คลอไลด์ และมีสภาพเป็นด่าง) ละลายกับน้ำในปริมาณที่เหมาะสม (อัตราส่วนที่นิยมใช้กันคือ กรด ½ กิโลกรัม กับ น้ำ 1 ลิตร ) ใช้ไม้หรือแท่งพลาสติก กวนส่วนผสมให้เข้ากัน
นำแผ่นวงจรพิมพ์ที่วาดแบบลายวงจรเสร็จแล้วมากัด โดยแช่ลงในกรดที่เตรียมไว้ ในทางปฏิบัติจะวางด้านที่เป็นทองแดงไว้ด้านบน และพยายามเขย่าภาชนะที่ใส่กรดไปมา ไม่ควรแช่ทิ้งไว้เฉย ๆ ที่ทำดังนี้เพื่อให้ทองแดง ที่ถูกกัดแล้วหล่นลงไปด้านล่างภาชนะ ไม่หล่นบนผิวทองแดงด้านบน ซึ่งจะช่วยให้กัดเสร็จเร็วขึ้น ในกรณีต้องการแช่ทิ้งไว้ ควรวางแผ่นวงจรพิมพ์ในลักษณะ แนวดิ่ง หรือตะแคงเล็กน้อย ไม่ควรวางนอน แต่ต้องใช้ส่วนผสมที่เข้มข้นมากกว่าเดิม เวลาที่ใช้ในการกัดปกติจะอยู่ประมาณ 10-20 นาที ในขณะทำถ้าเป็นไปได้ควรสวมถุงมือยาง เพื่อไม่ให้กรดกัดถูกผิวหนัง แต่ถ้ากรดถูกผิวหนังหรือเข้าตา ต้องรีบล้างออกด้วยน้ำจำนวนมาก ๆ โดยเร็ว
เมื่อกัดเสร็จเรียบร้อย ก็ดำเนินการล้างสีออกด้วยทินเนอร์ จากนั้นก็ทำความสะอาดด้านลายทองแดง ด้วยผงซักฟอกและสก๊อตไบต์ แล้ววางทิ้งให้แห้ง
จากนั้นนำมาเคลือบลายทองแดง ด้วยน้ำยาเคลือบที่มีขาย หรือ อาจจะทำขึ้นเองโดยใช้ยางสนผสมกับทินเนอร์ก็ได้ เพื่อเคลือบผิวทองแดงให้สะอาด และไม่หมองไว
เจาะรูตามขนาดขาของอุปกรณ์ โดยใช้สว่าน ก็จะได้แผ่นวงจรพิมพ์ตามต้องการ

เทคนิคการบัดกรี

การบัดกรีคืออะไร
การเชื่อมวัสดุเข้าด้วยกันอาจทำได้หลายวิธี วิธีที่สะดวกและใช้กันมากคือการใช้กาวเป็นตัวประสาน แต่อย่างไรก็ตามการเชื่อมต่อด้วยวิธีนี้ มีจุดอ่อนในด้านความแข็งแรงในการเกาะยึดตัวและการนำไฟฟ้า ดังนั้นในงานด้านโลหะจึงมักใช้วิธีการเชื่อมประสาน โดยการเชื่อมต่อ จะต้องใช้ความร้อนสูงเพื่อหลอมโลหะเข้าด้วยกัน แต่ในงานด้านอิเล็กทรอนิกส์นอกจากต้องการในด้านความแข็งแรงในการยึดเหนี่ยวแล้ว ยังต้องการการต่อเชื่อมกันทางไฟฟ้าด้วย และยังต้องการความสะดวกในการถอดถอนการเชื่อมต่อในภายหลัง จึงนิยมวิธี การบัดกรี ดังนั้นเราจึงอาจกล่าวได้ว่าการบัดกรีคือ การเชื่อมต่อโลหะเข้าด้วยกันโดยใช้วัสดุตัวกลางซึ่งเป็นโลหะผสมของดีบุกและตะกั่วเป็นตัวเชื่อมประสาน เพื่อจุดประสงค์ให้มีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้า และสะดวกต่อการถอดถอนในภายหลัง


การบัดกรีจะต้องมีอุปกรณ์หลัก 2 อย่างคือ หัวแร้งบัดกรี และ ตะกั่วบัดกรี โดยหัวแร้งบัดกรี จะใช้เพื่อให้ความร้อนในการละลายตะกั่วบัดกรี ให้เชื่อมประสานกับชิ้นงาน ส่วนตะกั่วบัดกรีจะมีส่วนผสมระหว่างดีบุกและตะกั่ว และจะมีฟลั๊กซ์ ซึ่งกันการเกิดอ๊อกไซด์ของโลหะ ซึ่งเป็นอุปสรรคในการเชื่อมต่อในระหว่างการบัดกรี






หัวแร้งบัดกรี


หัวแร้งบัดกรีที่ใช้ในงานบัดกรีด้านอิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ มักจะเป็นหัวแร้งที่สร้างความร้อนจากพลังงานไฟฟ้า เพื่อความสะดวกในการใช้งานซึ่งเรียกว่า หัวแร้งบัดกรีไฟฟ้า(Electric Soldering Iron) โดยทั่วไปจะมี 2 ชนิดคือ หัวแร้งปืน และหัวแร้งแช่


1. หัวแร้งปืน (Electric Soldering Gun)
เป็นหัวแร้งประเภทที่ใช้ความร้อนสูงและรวดเร็ว โดยการทำงานของหัวแร้งชนิดนี้จะใช้หลักการของหม้อแปลงไฟฟ้า คือแปลงแรงดันไฟบ้าน ให้เป็นไฟฟ้าแรงดันต่ำ แต่จ่ายกระแสได้สูง โดยภายในตัวหัวแร้งจะมีลักษณะเป็นหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งมีขดลวด 3 ชุด พันอยู่บนแกนเหล็ก โดยชุดปฐมภูมิ จะพันด้วยลวดเส้นเล็กจำนวนรอบมาก ๆ นำไปต่อเข้ากับปลั๊กไฟบ้าน 220 V ส่วนทางด้านชุดทุติยภูมิจะมี 2 ขด คือ ขดเส้นลวดเล็ก พันให้ได้แรงดันไฟฟ้าประมาณ 2.2 โวลต์ เพื่อใช้ไปจุดหลอดไฟขนาดเล็กเพื่อแสดงการทำงาน และอีกขดจะพันด้วยลวดเส้นใหญ่โดยพัน 5-6 รอบ เพื่อให้ได้กระแสสูงมากและต่อเข้ากับชุดปลายหัวแร้ง เพื่อสร้างความร้อนในการบัดกรี การปิด-เปิดการทำงานจะใช้สวิตช์ ซึ่งทำลักษณะคล้ายไกปืน ในการเปิด-ปิดการให้ความร้อนในขณะใช้งาน





หัวแร้งชนิดนี้จะให้ความร้อนสูงเหมาะสำหรับงานบัดกรีที่ต้องการความร้อนมาก ๆ เช่น การบัดกรีสายไฟกับหลักต่อสาย, การบัดกรีอุปกรณ์ตัวโต ๆ และการบัดกรีรอยต่อเพื่อถอดเปลี่ยนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เป็นต้น แต่จะมีข้อเสียคือ ไม่เหมาะกับการบัดกรีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพราะอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บางชนิดมีความไวต่อความร้อน ถ้าใช้ความร้อนสูงเกินไป อาจทำให้อุปกรณ์ดังกว่าเสื่อมสภาพหรือเสียหายได้ นอกจากนี้ยังมีการแพร่สนามแม่เหล็ก จึงไม่ควรบัดกรีอุปกรณ์ที่ทำงานด้วยระบบแม่เหล็ก เช่น หัวเทป หรือสวิตช์แม่เหล็ก






2. หัวแร้งแช่ (Electric Soldering)
หัวแร้งชนิดนี้ เมื่อต้องการใช้งาน จะต้องเสียบปลั๊กทิ้งไว้ให้ร้อนตลอดเวลา เพราะไม่มีสวิตช์ปิด-เปิด แบบหัวแร้งปืน โดยมากจะต้องเสียบเข้ากับปลั๊กไฟฟ้าตลอด จนกว่างานจะเสร็จ เนื่องจากเมื่อเสียบใหม่ จะต้องรอเป็นเวลานานพอควร หัวแร้งจึงจะร้อนถึงระดับใช้งาน โครงสร้างภายในจะเป็นเส้นลวดความร้อน พันอยู่บนฉนวนที่ห่อหุ้มด้วยไมก้า และมีข้อต่อสำหรับเชื่อมต่อกับปลายหัวแร้ง โดยความร้อนที่เกิดขึ้นจะเกิดจากกระแสที่ไหลผ่านขดลวดความร้อน ที่บริเวณปลายหัวแร้ง และถ่ายเทไปยังส่วนปลายหัวแร้งที่ใช้สำหรับบัดกรี

หัวแร้งชนิดนี้มักนิยมใช้ในงานประกอบวงจรเพราะให้ความร้อนคงที่ เลือกขนาดได้มากและมีปลายหัวแร้งให้เลือกใช้หลายแบบ โดยมีตั้งแต่ขนาด 6 วัตต์ จนถึง 250 วัตต์ แต่ที่ใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์จะใช้ขนาด 15 – 30 วัตต์ ซึ่งให้ความร้อนไม่สูงมากนัก เหมาะกับการบัดกรีอุปกรณ์บนแผ่นวงจรพิมพ์ นอกจากนี้ในบางรุ่นจะมีสวิตช์กดเพิ่มระดับความร้อนให้สูงได้ด้วย สำหรับปลายบัดกรีของหัวแร้งแช่ จะมีทั้งชนิดที่ใช้แล้วสึกกร่อนหมดไป และ ชนิดเปลี่ยนปลายได้








ตะกั่วบัดกรี
ตะกั่วบัดกรีที่ใช้ มักนิยมใช้โลหะผสมระหว่างดีบุกกับตะกั่ว เพื่อให้หลอมเหลวได้ที่อุณหภูมิต่ำ ๆ โดยจะระบุส่วนผสมเป็น ดีบุก/ตะกั่ว เช่น ตะกั่วบัดกรีชนิด 60/40 จะมีส่วนผสมของดีบุก 60% และตะกั่ว 40% นอกจากนี้แล้วในตัวตะกั่วบัดกรี จะมีการแทรกฟลั๊กซ์ (FLUX) ไว้ภายใน ด้วยจำนวนที่พอเหมาะ เพื่อเพิ่มความสะดวกในการใช้งาน ซึ่งหน้าที่ของฟลั๊กซ์คือ จะดูดกลืนโลหะอ๊อกไซด์ ซึ่งเกิดจากการเข้าร่วมทำปฏิกริยา ของอ๊อกซิเจนในอากาศออกไป ทำให้รอยต่อระหว่างตะกั่วกับโลหะติดแน่นยิ่งขึ้น โดยการแทรกฟลั๊กซ์นี้ไว้ตลอดความยาวซึ่งบางชนิดมีถึง 5 แกนและเรียกกันตามผู้ผลิตว่า ตะกั่วมัลติคอร์ (multi-core)









เทคนิคในการบัดกรี
การบัดกรีชิ้นงาน เริ่มต้นจะต้องเลือกใช้หัวแร้งให้เหมาะสมกับงาน ทั้งในส่วนของความร้อนและปลายหัวแร้ง มีการเตรียมก่อนการบัดกรีดังนี้คือ



ทำความสะอาดปลายหัวแร้งด้วยผ้านุ่ม หรือฟองน้ำทนไฟ และในกรณีใช้หัวแร้งครั้งแรกควรเสียบหัวแร้งทิ้งไว้ให้ร้อนเต็มที่ แล้วใช้ตะกั่วไล้ที่ปลายหัวแร้ง เพื่อให้การใช้งานต่อ ๆ ไป ตะกั่วจะได้ติดปลายหัวแร้ง
ก่อนทำการบัดกรีควรทำความสะอาดชิ้นงานเสียก่อน การจับหัวแร้ง ให้ใช้มือประคองหัวแร้งโดยไม่ต้องออกแรงกด



1. ให้ความร้อนกับชิ้นงานทั้งสอง แล้วจ่ายตะกั่วบัดกรีระหว่างตัวชิ้นงาน
2. จ่ายตะกั่วให้กับชิ้นงาน
3. เมื่อตะกั่วหลอมละลาย จึงค่อยถอนตะกั่วออก
4. จากนั้นจึงค่อยถอนหัวแร้งออกจากชิ้นงานตามลำดับ




หมายเหตุ ไม่ควรใช้วิธีนำหัวแร้งไปละลายตะกั่วแล้วนำมาพอกที่ชิ้นงานเพราะตะกั่วจะไม่เกาะชิ้นงาน ทำให้ชิ้นงานที่บัดกรีมีปัญหา








การบัดกรีอุปกรณ์เข้ากับแผ่นวงจรพิมพ์

ในกรณี แผ่นวงจรพิมพ์ที่ทำขึ้นเอง เมื่อกัดเสร็จแล้วให้ล้างสีออกด้วยทินเนอร์ แล้วทำความสะอาดด้วยผงซักฟอก ปล่อยให้แห้งสนิทแล้วทาด้วยยางสนผสมทินเนอร์ แต่สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ที่เป็นชุดประกอบจากบริษัทสามารถบัดกรีได้ทันที
ขาอุปกรณ์ ใช้กระดาษทรายละเอียด ๆ ถูเบา ๆ เอาฝุ่นและไขออก หรือถ้าต้องการความสะดวกก็อาจใช้มีดขูดเบา ๆ ที่ขาอุปกรณ์แต่อย่าขูดแรงจนชั้นเคลือบดีบุกออกหมด จะทำให้เชื่อมติดยาก
ให้ความร้อนกับแผ่นวงจรพิมพ์และขาอุปกรณ์ตรงส่วนที่จะบัดกรีพร้อม ๆ กัน
จ่ายตะกั่วบัดกรีตรงบริเวณชิ้นงานเมื่อตะกั่วละลายได้ที่ ค่อยถอนตะกั่วบัดกรีและหัวแร้งออกจากชิ้นงานเป็นอันเสร็จสิ้น



การเชื่อมสายไฟกับแผ่นวงจรพิมพ์

ปอกสายไฟให้ได้ขนาดพอเหมาะ ไม่ควรปอกให้ยาวหรือสั้นเกินไป
ไล้ตะกั่วเคลือบปลายสายไฟเสียก่อน เพื่อให้บัดกรีเข้ากับแผ่นวงจรพิมพ์ได้ง่ายขึ้น
นำสายไฟสอดเข้ากับแผ่นวงจร แล้วทำการบัดกรีเหมือนบัดกรีอุปกรณ์






การบัดกรีสายไฟกับหลัก (Terminal)

พันสายไฟเข้ากับหลักให้เรียบร้อยเสียก่อน
ใช้ปลายหัวแร้งแตะที่บริเวณรอยที่จะบัดกรี ทิ้งไว้สักครู่ จึงเอาตะกั่วแตะบริเวณที่บัดกรี ตะกั่วจะละลายติดรอยต่อ จากนั้น จึงถอนตะกั่วและหัวแร้งออก




การปฏิบัติเมื่อปลายหัวแร้งสกปรก

ในขณะทำการบัดกรี หัวแร้งอาจมีสิ่งสกปรกเกาะติดอยู่ ทำให้การบัดกรีไม่ดีเท่าที่ควร จึงควรทำความสะอาดหัวแร้งโดยใช้ฟองน้ำทนไฟ หรือผ้าที่ไม่มีส่วนผสมของพลาสติก อย่าใช้วิธีเคาะหัวแร้งให้ตะกั่วหลุด เพราะอาจทำให้ลวดความร้อนภายในหัวแร้งเสียหายได้

นอกจากนี้เมื่อใช้งานบ่อย ๆ ปลายหัวแร้งที่เป็นทองแดงอาจจะสึกหรือทู่ใช้งานไม่สะดวก วิธีแก้ไขก็คือใช้ตะไบหรือกระดาษทรายขัดถู ตกแต่งให้ปลายแหลมเหมือนเดิม




การจ่ายตะกั่วบัดกรี

การจ่ายตะกั่วบัดกรีควรจ่ายให้พอเหมาะ ไม่จ่ายมากเกินไป หรือน้อยเกินไป จะได้รอยต่อที่แนบแน่นและสวยงาม








การถอนบัดกรี
ในกรณีบัดกรีผิดพลาด หรือต้องการถอนการเชื่อมต่อในการบัดกรี เราสามารถทำได้โดยใช้สายถักดูดตะกั่ว หรือ ที่ดูดตะกั่วมาช่วยในการถอนบัดกรี

ชนิดของมอเตอร์

ชนิดของมอเตอร์วงจรไฟฟ้าคือการนำแหล่งจ่ายไฟฟ้า จ่ายแรงดันและกระแสให้กับโหลด โดยใช้ลวดตัวนำ ถ้าเรามองดูอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้ารอบ ๆ ตัวเรา ไม่ว่าจะเป็นพัดลม เครื่องซักผ้า เครื่องเล่นเทป หรือของเล่นต่างๆ จะเห็นว่าเครื่องใช้ส่วนใหญ่ จะมีมอเตอร์เป็นส่วนประกอบในการทำงาน แทบทั้งสิ้น นอกจากนี้เครื่องจักรต่าง ๆ ที่ใช้ในงานผลิตของโรงงานอุตสาหกรรม ก็อาศัยมอเตอร์แทบทั้งสิ้น จึงอาจกล่าวได้ว่ามอเตอร์ คือ อุปกรณ์ที่มีความสำคัญ ต่อชีวิตความเป็นอยู่ของมนุษย์เราเลยทีเดียว


มอเตอร์จะทำหน้าที่ แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลให้เราไปใช้ในการทำงาน แทนการใช้แรงงานจากมนุษย์ เราอาจแบ่งมอเตอร์ ตามระบบไฟที่ใช้ได้ 2 ประเภท คือ


มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (DC Motor)
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (AC Motor)


โดยมอเตอร์ทั้งสองประเภทจะมีส่วนประกอบที่แตกต่างกันออกไปบ้าง แต่ส่วนประกอบหลักคือจะมีส่วนที่อยู่กับที่เราเรียกว่า สเตเตอร์ (Stator) และส่วนที่เคลื่อนที่ซึ่งเราเรียกว่าโรเตอร์(Rotor)มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงมีด้วยกันหลายแบบ ถ้าจะแบ่งตามการสร้างสนามแม่เหล็กของ สเตเตอร์ ก็จะแบ่งได้เป็น 3 แบบคือ

แบบที่ใช้แม่เหล็กถาวรเป็นตัวสร้างสนามแม่เหล็ก (Permanent DC Motor)แบบนี้จะมีแท่งแม่เหล็กอย่างน้อยสองแท่ง เป็นส่วนประกอบของสเตเตอร์ ส่วนใหญ่จะเป็นมอเตอร์ขนาดเล็ก ๆ ใช้ในของเด็กเล่น หรือเครื่องมือขนาดเล็ก เช่นสว่านเจาะปรินซ์
แบบที่ใช้ขดลวดในการสร้างสนามแม่เหล็ก (Wound DC Motor) แบบนี้จะมีขดลวดสเตเตอร์ ในการสร้างสนามแม่เหล็ก และมีขั้วต่อออกเพื่อรับการจ่ายไฟเลี้ยง ซึ่งสามารถต่อได้ 2 ลักษณะคือ ต่ออนุกรมกับขดลวดโรเตอร์ เราเรียกว่า ซีรีส์มอเตอร์ (Series Motor) และต่อแบบขนานกับโรเตอร์ เรียกว่า ชันท์มอเตอร์ (Shunt Motor) โดยมอเตอร์แบบนี้จะใช้ในงานพิเศษที่ต้องการแรงบิดสูง หรือ งานที่ต้องการความเร็วรอบที่คงที่และปรับเปลี่ยนได้ง่าย โดยวิธีควบคุมกระแสที่จ่ายให้ขดลวดนี้
แบบใช้ขดลวดพันพิเศษเพื่อหมุนแบบที่ละขั้นที่ละจุด มักเรียกกันว่า สเตปปิ้งมอเตอร์ (Stepping Motor) ซึ่งจะใช้ในการควบคุมแบบพิเศษ เช่นแขนกล หรืออุปกรณ์ที่ต้องการควบคุมการหมุนแบบละเอียด


สำหรับมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ ก็มีด้วยกันหลายประเภท เช่น มอเตอร์แบบซิงโครนัส (Synchronous Motor), มอเตอร์แบบอินดักชั่น (Induction Motor) เป็นต้นซึ่งในที่นี้จะไม่ขอกล่าวถึง เพราะมีรายละเอียดมากมาย ไม่เหมาะกับการเรียนรู้ในระดับพื้นฐาน จึงขอกล่าวรายละเอียด เฉพาะมอเตอร์อย่างง่าย ที่ใช้แม่เหล็กถาวรเท่านั้น เพราะศึกษาได้ง่ายและเห็นกันอยู่เสมอ





หลักการทำงาน
หลักการทำงานของมอเตอร์จะอาศัยแรงผลักที่เกิดจากสนามแม่เหล็ก โดยความรู้เบื้องต้นที่เราได้เรียนมาคือ เมื่อมีกระแสไหลผ่านลวดตัวนำ จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวนำนั้น ถ้าเรานำตัวนำดังกล่าวไปวางไว้ในสนามแม่เหล็กถาวร ก็จะเกิดการต้าน และเสริมกับเส้นแรงแม่เหล็กจากแม่เหล็กถาวร ทำให้เกิดแรงผลักขึ้นที่ขดลวด เหมือนกับนักศึกษานำแม่เหล็ก 2 ชิ้นมาวางใกล้ ๆ กัน หรืออาจทดลองง่าย โดยหาแม่เหล็กแบบเกือกม้ามา 1 อัน จากนั้นนำขดลวดมาพันรอบตะปู แล้วจ่ายไฟด้วยแบตเตอรี่ดังรูป ก็จะเห็นปฏิกิริยาระหว่างกัน







เรามาลองดูหลักการทำงานของมอเตอร์ทีละขั้นตามรูปที่ 11.2




รูปที่ 11.2 ก. เมื่อเราจ่ายกระแสให้กับตัวนำ จะทำให้ตัวนำมีสนามแม่เหล็ก มีผลให้ทำปฏิกริยากับสนามแม่เหล็กถาวร ทำให้เกิดแรงผลักตัวนำไปในทิศทางด้านบน แต่ถ้าจ่ายกระแสในทิศทางตรงข้าม ตัวนำก็จะถูกผลักในทิศทางตรงกันข้าม
รูปที่ 11.2 ข. เมื่อใช้ตัวนำเป็นวงรอบแล้วจ่ายกระแส จะทำให้ด้านหนึ่งของตัวนำถูกผลักขึ้นและอีกด้านถูกผลักลง ทำให้ตัวนำหมุน
รูปที่ 11.2 ค. แสดงภาพในแนวตัวขวาง แสดงถึงทิศทางของแรงที่เกิดขึ้นกับตัวนำ






เราสามารถแสดงการทำงานของมอเตอร์อย่างเต็มรูปแบบได้ดังรูปที่ 11.3

จากรูปจะเห็นได้ชัดเจนว่า เมื่อจ่ายกระแสผ่านขั้วต่อที่เรียกว่าแปรงถ่าน (Brushes) ไปยังวงแหวนพิเศษที่เรียกว่าคอมมิวเตเตอร์ (Commutator) ซึ่งต่อเข้ากับวงรอบตัวนำ กระแสที่ไหลผ่านตัวนำจะทำให้เกิดเส้นแรงแม่เหล็กรอบตัวนำ โดยด้านหนึ่งจะเกิดเป็นแรงผลักขึ้น ส่วนอีกด้านจะเกิดแรงผลักตัวนำลงมา ทำให้วงรอบตัวนำมีการหมุน โดยแรงที่เกิดจะแปรตาม กระแสที่ไหลผ่าน(I) ความยาวของตัวนำ (L) และ ความเข้มของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ (B)


ที่ต้องใช้วงแหวนคอมมิวเตเตอร์ เพราะถ้าเราต่อตัวนำเข้ากับแหล่งจ่ายตายตัว จะทำให้กระแสที่ไหลผ่านตัวนำมีทิศตายตัว เมื่อตัวนำหมุนมาอีกทิศทางหนึ่ง ทิศทางแรงผลักจะทำให้ตัวนำถูกผลักกลับไปตำแหน่งเดิม ทำให้ไม่สามารถหมุนต่อเนื่องได้ การใช้วงแหวนคอมมิวเตเตอร์ก็เพื่อให้ตัวนำได้รับการจ่ายกระแสที่ถูกต้อง ทำให้ตัวนำหมุนต่อเนื่องต่อไปได้ สำหรับการต่อแรงดันไฟฟ้า ไปยังคอมมิวเตเตอร์ จะกระทำผ่านแปรงถ่าน โดยแปรงถ่านจะเป็นสารผสมระหว่าง ทองแดงกับกราไฟต์ ที่สามารถนำกระแส ที่ต้องใช้แปรงถ่านก็เพื่อลดการเสียดสีระหว่างขั้วต่อแหล่งจ่ายไฟกับวงแหวนคอมมิวเตเตอร์



มอเตอร์ในทางปฏิบัติจะเพิ่มความยาวของลวดตัวนำซึ่งเป็นโรเตอร์ โดยพันลวดรอบแกนโลหะ ซึ่งเรามักเรียกกันอีกชื่อหนี่งว่า อาร์เมเจอร์ (Armature) เพื่อเพิ่มแรงบิด (Torque)ให้กับมอเตอร์









ส่วนประกอบของมอเตอร์
ในที่นี้จะแสดงรูปจริงที่เป็นส่วนประกอบของมอเตอร์ไฟตรงแบบแม่เหล็กถาวร















การควบคุมมอเตอร์
โดยทั่วไปจะควบคุมองค์ประกอบ 3 ประการคือ

ควบคุมความเร็วของมอเตอร์ (Speed Control)
2. ควบคุมแรงบิดของมอเตอร์ (Torque Control)
3. ควบคุมทิศทางการหมุนของมอเตอร์ ( Direction Control)
การควบคุมความเร็วของมอเตอร์กระแสตรงนั้น จะทำได้โดยการปรับแรงดันที่จ่ายให้มอเตอร์ ส่วนการควบคุมแรงบิด ทำโดยการควบคุมกระแสที่ผ่านขดลวดอาเมเจอร์ และที่จ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์ ในกรณีสเตเตอร์แบบใช้ขดลวดพัน สำหรับการควบคุมการหมุน หรือการสลับทิศทางการหมุนนั้น ในกรณีมอเตอร์ไฟตรง สามารถทำได้โดยการสลับขั้วแหล่งจ่ายไฟ ที่จ่ายให้แก่มอเตอร์ สำหรับกรณีของ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงขนาดเล็ก แบบใช้แม่เหล็กถาวรเป็นสเตเตอร์ จะไม่สามารถควบคุมอะไรได้มากนัก โดยการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ จะถูกจำกัดด้วยขนาดแรงดัน โดยสามารถปรับได้ไม่เกินค่าแรงดันสูงสุดที่จ่ายให้มอเตอร์ ส่วนการควบคุมแรงบิด อาจทำโดยใช้ตัวต้านทานปรับค่าแบบขดลวด (Wire Wound Resistor) แต่ก็จะเกิดกำลังไฟฟ้าสูญเสียที่ตัวต้านทาน ฉะนั้นในปัจจุบัน จึงมักนิยมใช้การควบคุม ด้วยวงจรพัลซ์วิธมอดูเลเตอร์ (Pulse Width Modulator) ซึ่งจะใช้วิธีจ่ายไฟให้แก่มอเตอร์เป็นช่วง ๆ โดยการควบคุมแรงดัน คือการปรับช่วงกว้างของพัลซ์ที่จ่ายให้นั่นเอง ซึ่งวิธีนี้จะทำให้ลดกำลังสูญเสียได้มาก สำหรับการกลับทางหมุนของมอเตอร์ อาจใช้วิธีสลับขั้วด้วยมือ หรือใช้วงจรรีเลย์หรืออิเล็กทรอนิกส์เข้าไปควบคุม











การทำงานของวงจร
จากรูป จะมีทรานซิสเตอร์ 4 ตัว ทำงานประสานกัน ควบคุมด้วยสวิตช์ S1 และ S2 ในสภาวะปกติ เมื่อสวิตช์ S1 ปิดวงจร และ S2 เปิดวงจร ดังรูป ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q4 จะนำกระแส ในขณะที่ Q2 และ Q3 ไม่นำกระแสทำให้มอเตอร์หมุนไปทิศทางหนึ่ง และเมื่อเปิดวงจร S1 ทรานซิสเตอร์ทุกตัวจะหยุดนำกระแส และ มอเตอร์จะหยุดหมุน และเมื่อกดสวิตช์ S2 ให้ต่อวงจรในขณะที่สวิตช์ S1 เปิดวงจร ก็จะมีผลทำให้ Q2 และ Q3 นำกระแส ในขณะที่ Q1 และ Q4 หยุดนำกระแส ทำให้มอเตอร์หมุนไปอีกทิศทางหนึ่ง วงจรนี้จะมีปัญหาที่ ถ้ากดให้ S1 และ S2 ปิดวงจรพร้อมกัน ทรานซิสเตอร์ทุกตัวจะนำกระแสและเกิดการลัดวงจรแหล่งจ่ายไฟขึ้น สำหรับ LED ทั้ง 2 ดวง ที่ต่อขนานกับตัวมอเตอร์ จะเป็นตัวแสดงสภาวะทิศทางการหมุน โดยจะสลับกันทำงาน ส่วนไดโอดทั้ง 4 ตัวที่ ต่อคร่อมทรานซิสเตอร์ ใช้ในการป้องกันทรานซิสเตอร์ จากแรงเคลื่อนเหนี่ยวนำย้อนกลับของมอเตอร์ การป้องกันการกดสวิตช์พร้อมกัน อาจทำโดยใช้สวิตช์ S1 และ S2 เป็นสวิตช์ร่วมแกนเดียวกัน เพื่อเป็นการบังคับการควบคุมว่า เมื่อตัวหนึ่งปิดวงจร ตัวหนึ่งจะเปิดวงจรทันที หรืออาจออกแบบ วงจรควบคุมใหม่ เพื่อแก้ปัญหานี้ ดังตัวอย่างต่อไปนี้ก็ได้





จะเห็นว่าวงจรนี้จะช่วยป้องกันการกลับทางหมุนอย่างกระทันหันของมอเตอร์ได้ เพราะถ้ามอเตอร์กลับทางหมุนทันที จะเกิดแรงกระชากที่ตัวมอเตอร์ ทำให้มอเตอร์เสียหายได้

รีเลย์

หลักการเบื้องต้นรีเลย์เป็นอุปกรณ์ที่นิยมนำมาทำเป็นสวิตช์ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ โดยจะต้องป้อนกระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านขดลวดจำนวนหนึ่ง เพื่อนำไปควบคุมวงจรกำลังงานสูง ๆ ที่ต่ออยู่กับหน้าสัมผัสหรือคอนแทกต์ของรีเลย์ รูปที่ 9.1 แสดงรูปร่างและสัญลักษณ์ของรีเลย์

หลักการทำงานเบื้องต้นของรีเลย์แสดงดังรูปที่ 9.2 การทำงานเริ่มจากปิดสวิตช์ เพื่อป้อนกระแสให้กับขดลวด (Coil)โดยทั่วไปจะเป็นขดลวดพันรอบแกนเหล็ก ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไปดูดเหล็กอ่อนที่เรียกว่าอาร์เมเจอร์ (Armature)ให้ต่ำลงมา ที่ปลายของอาร์เมเจอร์ด้านหนึ่งมักยึดติดกับสปริง (Spring) และปลายอีกด้านหนึ่งยึดติดกับหน้าสัมผัส (Contacts) การเคลื่อนที่อาร์เมเจอร์ จึงเป็นการควบคุมการเคลื่อนที่ของหน้าสัมผัส ให้แยกจากหรือแตะกับหน้าสัมผัสอีกอันหนึ่งซึ่งยึดติดอยู่กับที่ เมื่อเปิดสวิตช์อาร์เมเจอร์ ก็จะกลับสู่ตำแหน่งเดิม เราสามารถนำหลักการนี้ไปควบคุมโหลด (Load)หรือวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ได้ตามต้องการ





หน้าสัมผัสของรีเลย์
รูปที่ 9.2แสดงรีเลย์ที่มีหน้าสัมผัสเพียงชุดเดียว ปัจจุบันรีเลย์ที่มีขดลวดชุดเดียวสามารถควบคุมหน้าสัมผัสได้หลายชุดดังรูปที่ 9.3 อาร์เมเจอร์อันเดียวถูกยึดอยู่กับหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่ได้ 4ชุด ดังนั้นรีเลย์ตัวนี้จึงสามารถควบคุมการแตะหรือจากกันของหน้าสัมผัสได้ถึง 4 ชุด



แต่ละหน้าสัมผัสที่เคลื่อนที่ได้มีชื่อเรียกว่าขั้ว (Pole) รีเลย์ในรูปที่ 9.3 มี 4 ขั้ว จึงเรียกหน้าสัมผัสแบบนี้ว่าเป็นแบบ 4PST (Four Pole Single Throw) ถ้าแต่ละขั้วที่เคลื่อนที่แล้วแยกจากหน้าสัมผัสอันหนึ่งไปแตะกับหน้าสัมผัสอีกอันหนึ่งเหมือนกับสวิตช์โยก โดยเป็นการเลือกหน้าสัมผัส ที่ขนาบอยู่ทั้งสองด้านดังรูปที่ 9.4 หน้าสัมผัสแบบนี้มีชื่อว่า SPDT (Single Pole Double Throw)



ในกรณีที่ไม่มีการป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าขดลวดของรีเลย์ สภาวะ NO (Normally Open) คือสภาวะปกติหน้าสัมผัสกับขั้วแยกจากกัน ถ้าต้องการให้สัมผัสกันจะต้องป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าขดลวด ส่วนสภาวะ NC (Normally Closed) คือสภาวะปกติหน้าสัมผัสกับขั้วสัมผัสกัน ถ้าต้องการให้แยกกันจะต้องป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าขดลวด นอกจากนี้ยังมีแบบแยกก่อนแล้วสัมผัส (Break-Make) หมายถึงหน้าสัมผัสระหว่าง 1 และ 2 จะแยกจากกันก่อนที่หน้าสัมผัส 1 และ 3 จะสัมผัสกัน แต่ถ้าหากตรงข้ามกันคือ หน้าสัมผัส 1 และ 2 จะสัมผัสกัน และจะไม่แยกจากกัน จนกว่าหน้าสัมผัส 1 และ 3 จะสัมผัสกัน (Make-Break)



ชนิดของรีเลย์
รีเลย์ที่ผลิตในปัจจุบันมีอยู่มากมายหลายชนิด ผู้เรียบเรียงจะขอแนะนำรีเลย์ที่นิยมใช้งานและรู้จักกันแพร่หลาย 4 ชนิดเพื่อเป็นแนวทางในการศึกษา ในระดับสูงต่อไป

อาร์เมเจอร์รีเลย์ (Armature Relay)
รีดรีเลย์ (Reed Relay)
รีดสวิตช์ (Reed Switch)
โซลิดสเตตรีเลย์ (Solid-State Relay)




1. อาร์เมเจอร์ (Armature Relay) คือรีเลย์ที่ได้อธิบายหลักการทำงานดังในรูปที่ 9.6 ซึ่งเป็นรีเลย์ที่นิยมใช้กันมากที่สุด บางครั้งเรียกรีเลย์แบบนี้ว่า รีเลย์ชนิดแคลปเปอร์ (Clapper Relay)





2. รีดรีเลย์ (Reed Relay) เป็นรีเลย์ไฟฟ้าที่มีลักษณะเป็นแคปซูลขนาดเล็ก ในรูปที่ 9.7 แสดงภาพตัดขวางของรีเลย์ ที่ประกอบด้วยส่วนที่เรียกว่ารีดแคปซูล ซึ่งมีคอยล์พันบนแกนบ๊อบบิ้น รีดแคปซูลจะเป็นหลอดแก้ว ภายในบรรจุก๊าชเฉื่อย หน้าสัมผัสเป็นโลหะผสมแผ่นบาง ๆ ปลายตัด 2 แผ่น วางซ้อนแต่ไม่สัมผัสกัน เป็นสวิตช์ชุดเดียวทางเดียวหน้าสัมผัสปกติเปิดวงจร (SPST-NO)



3. รีดสวิตช์ (Reed Switch) เป็นรีเลย์อีกชนิดหนึ่งแต่ไม่มีชุดขดลวดสำหรับสร้างสนามแม่เหล็ก การควบคุมการปิดเปิดหน้าสัมผัส ของสวิตช์จะใช้สนามแม่เหล็กจากภายนอกมาควบคุม หน้าสัมผัส โครงสร้างภายในของรีดสวิตช์แสดงดังรูปที่ 9.8



4. โซลิดสเตตรีเลย์ (Solid-State Relay) เป็นรีเลย์ที่ไม่มีโครงสร้างทางกลอยู่ภายใน มีขั้วต่ออย่างละ 2 ขั้ว ขั้วอินพุต เป็นขั้วสำหรับป้อนสัญญาณควบคุม เพื่อบังคับให้ขั้วเอาต์พุตปิดหรือเปิดวงจร โดยจะมีการแยกกันทางไฟฟ้าระหว่างขั้วอินพุตและเอาต์พุต





การเลือกซื้อรีเลย์
การเลือกซื้อรีเลย์มีหลักที่ควรพิจารณาในการเลือกซื้อ โดยให้ระบุความต้องการเป็นข้อ ๆ ว่ารีเลย์ที่กำลังจะซื้อสามารถที่จะสนองความต้องการทั้ง 9 ข้อดังนี้
1. กระแสไฟฟ้าที่ใช้ป้อนให้กับขดลวดเป็นไฟตรงหรือไฟสลับ
2. แรงเคลื่อนและความถี่ของไฟฟ้าที่จะใช้กับขดลวดของรีเลย์
3. ความต้านทานของขดลวดมีค่าเท่าใด
4. อุณหภูมิสูงสุดเท่าใด
5. หน้าสัมผัสต้องใช้กับแรงเคลื่อนและกระแสเท่าใด
6. หน้าสัมผัสเป็นแบบใด
7. แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ใช้มีช่วงแรงดันเปลี่ยนแปลงไปมากน้อยเพียงใด
8. ต้องการเวลาสัมผัสและจากของหน้าสัมผัสเร็วหรือช้าเพียงใด
9. ลักษณะรูปร่างภายนอกเป็นอย่างไร และจะติดตั้งเข้ากับวงจรอย่างไร






การตรวจสอบรีเลย์
การตรวจสอบรีเลย์ว่าอยู่ในสภาพดีหรือชำรุดนั้น สามารถกระทำได้โดยใช้มัลติมิเตอร์ตั้งย่านวัดโอห์มแล้วใช้สายวัดทั้งสองสัมผัสที่ขั้วขดลวด (Coil) ของรีเลย์ทั้งสองขั้ว ถ้าเข็มมิเตอร์เบี่ยงเบนแสดงค่าความต้านทานแสดงว่ารีเลย์อยู่ในสภาพที่ใช้งานได้ แต่ถ้าหากเข็มไม่ขึ้น แสดงว่าไม่สามารถใช้งานได้




การประยุกต์ใช้งานรีเลย์
ปัจจุบันได้มีการนำรีเลย์ไปใช้ในการทำเป็นสวิตช์ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์ในวงจรต่าง ๆ มากมาย ผู้เรียบเรียงจะขอยกตัวอย่าง รายละเอียดและรูปวงจรที่พอเป็นแนวทางในการศึกษาค้นคว้าต่อไปดังนี้




รูปที่ 9.12 เป็นการนำรีเลย์ที่มีหน้าสัมผัส 2 ชุดมาต่อเป็นวงจรกันขโมย โดยที่หน้าสัมผัสของสวิตช์ใช้แบบปกติเปิดวงจร (NO) เมื่อมีการกดสวิตช์ S1 , S2 และ S3 ตัวใดตัวหนึ่งจะทำให้ออดส่งเสียงเตือนค้าง โดยมีสวิตช์ S4 ทำหน้าที่รีเซตวงจร









รูปที่ 9.13 แสดงการนำรีเลย์มาต่อเป็นวงจรออสซิลเลเตอร์เพื่อทำเป็นไฟกระพริบ ภายในวงจรใช้รีเลย์ขนาด 12 โวลท์ โดยที่หน้าสัมผัสจะจากกันเมื่อแรงดันต่ำกว่า 5โวลท์ การทำงานของ วงจรเริ่มจากการกดสวิตช์ S1 จะทำให้มีกระแสไหลครบวงจรผ่านขดลวดของรีเลย์ พร้อมทั้งชาร์จไฟเข้าที่ตัวเก็บประจุ C1 ซึ่งจะทำการประจุกระแส จนกระทั่งแรงดันตกคร่อมขดลวดของรีเลย์ RY1 ทำงาน ทำให้หน้าสัมผัสแบบ NC เปิดวงจรออก ตัวเก็บประจุ C1 หยุดการชาร์จ ในขณะเดียวกันก็จะทำให้หน้าสัมผัสซึ่งเป็นแบบ NO ปิดวงจรส่งผลให้หลอดไฟ L1 สว่าง ขณะนี้ตัวเก็บประจุ C1 เริ่มคายประจุให้กับขดลวดแทน มีผลทำให้รีเลย์คงสภาวะการทำงานค้างไว้ จนกระทั่งแรงดันที่คายออกจาก C1 ค่อย ๆ ลดลงจนถึงค่าที่ทำให้ขดลวดไม่สามารถดูดหน้าสัมผัสให้อยู่ได้ จึงทำให้รีเลย์กลับสู่สภาวะเริ่มต้นหรือสภาวะปกติอีกครั้ง ทำให้หน้าสัมผัสของรีเลย์เปิดปิดสลับกันไปตลอดทำให้ไฟติดและดับสลับกัน